Автомобильная безопасность

ПЛАН

Введение

1. Сущность активной  безопасности автомобиля

2. Основные требования, предъявляемые к системам автомобиля, определяющим его активную безопасность:

А) Безотказность автомобиля;

Б) Компоновка автомобиля;

В) Тормозная динамичность;

Г) Тяговая динамичность;

Д) Устойчивость автомобиля;

Е) Управляемость автомобиля;

Ё) Информативность автомобиля;

Ж) Комфортабельность  автомобиля.

Заключение

Литература

ВВЕДЕНИЕ

Анализ отечественного и зарубежного опыта подтверждает, что эффективная реализация любых правовых, экономических и организационных решений проблем безопасности дорожного движения возможна только при функционировании соответствующего механизма государственного регулирования и надведомственного контроля. Современные концепции обеспечения безопасности дорожного движения предусматривают использование возможностей организованного взаимодействия министерств, ведомств, учреждений, транспортных фирм, правоохранительных, природоохранных, медицинских, образовательных и общественных организаций, а также других юридических и физических лиц, связанных с производством, эксплуатацией, техническим обслуживанием транспортных средств и дорожной инфраструктуры, с подготовкой водителей, поддержанием их профессиональных и психофизиологических качеств, с охраной окружающей среды.

Существующая в России система допуска колесных транспортных средств к эксплуатации (на ее территории), в принципе, соответствует международным соглашениям и нормам, и лишь -10 % требований, продиктованных особенностями наших условий эксплуатации, отличаются от международных. Такая «унификация» позволяет грамотно и компетентно, опираясь на зарубежный и собственный опыт, удовлетворять техническим требованиям, предъявляемым к отечественной технике, обеспечивать ей допуск на зарубежные рынки и в то же время избегать лишних затрат при допуске к эксплуатации техники зарубежного производства.1

Однако действующие  требования постоянно ужесточаются, вступают в силу новые, процедуры  пересматриваются и совершенствуются методики. Усложняются и конструкции  автомобилей: развитие их во всем мире идет в направлении оптимальных несущих систем, начиненных сложными средствами обеспечения пассивной безопасности, электронно-управляемыми тормозными системами и рулевыми механизмами, автоматизированными средствами информационного обмена между дорогой и автомобилем, интеллектуальными системами управления шасси и др.

Увеличение численности  автомобилей в стране, с явной тенденцией его старения и приток старых автомобилей из-за рубежа, определенным образом сказывается в целом на обеспечении безопасности дорожного движения и эксплуатации автомобильного транспорта. Уровень активной и пассивной безопасности отечественных транспортных средств, по сравнению с автомобилями иностранного производства, очень сильно отстает по многим причинам, как из материальных издержек, так из-за технических составляющих.

безопасность  автомобиль тормозной устойчивость

1. Сущность активной  безопасности автомобиля

Следующим звеном в системе  «ВОДИТЕЛЬ - АВТОМОБИЛЬ - ДОРОГА», имеющим важное значение для обеспечения активной безопасности, является автомобиль.

Сущность активной безопасности автомобиля заключается в отсутствии внезапных  отказов в конструктивных системах автомобиля, особенно связанных с  возможностью маневра, а также в возможности водителя уверенно и с комфортом управлять механической системой автомобиль – дорога.

Если внимательно проанализировать данное утверждение, то мы с Вами выделим  ключевую фразу «отказов в конструктивных системах автомобиля». Исходя из этого  ряд авторов выделяют такое понятие, как конструктивная безопасность автомобиля, под которой понимается свойство предотвращать ДТП, снижать тяжесть его последствий и не причинять вреда людям и окружающей среде.

Конструктивную безопасность делят:

на активную,

пассивную,

послеаварийную,

и экологическую.

Активная безопасность - это свойство автомобиля снижать  вероятность возникновения ДТП  или полностью его предотвращать. Оно проявляется в период, когда  в опасной дорожной обстановке водитель еще может изменить характер движения автомобиля. Активная безопасность зависит от компоновочных параметров автомобиля (габаритных и весовых), его динамичности, устойчивости, управляемости и информативности и т.д. Что мы сегодня с Вами подробно и рассмотрим на лекции.

Пассивная безопасность - это свойство автомобиля уменьшать тяжесть последствий ДТП, если оно все же случилось. Оно проявляется в период, когда водитель уже не в состоянии управлять автомобилем и изменять характер его движения, т.е. непосредственно при столкновении, наезде, опрокидывании.

Послеаварийная безопасность - это свойство автомобиля уменьшать тяжесть последствий ДТП после остановки и предотвращать возникновение новых аварий. Для этого внедряют противопожарные мероприятия, облегчают эвакуацию пассажиров и водителя из аварийного автомобиля.

Экологическая безопасность - это свойство автомобиля, позволяющее  уменьшать вред, наносимый участникам движения и окружающей среде в  процессе эксплуатации. Мероприятиями  по уменьшению вредного воздействия  автомобилей на окружающую среду  следует считать снижение токсичности отработавших газов и уровня шума.

Сущность основных функций  активной безопасности автомобиля - отсутствие внезапных отказов конструктивных систем автомобиля (отказная безопасность), особенно связанных с возможностью маневра, а также обеспечение возможности водителя уверенно, с комфортом управлять механической подсистемой «Автомобиль - Дорога» (эксплуатационная безопасность).

Важной функцией активной безопасности является соответствие тяговой  и тормозной динамики автомобиля дорожным условиям и транспортным ситуациям, а также психофизиологическим особенностям водителя. Возможность осуществления маневра на ходу движения в основном зависит от тяговой и тормозной динамики автомобиля:

• тормозная динамика влияет на величину остановочного пути, который должен быть наименьшим и, кроме того, тормозная система должна позволять водителю очень гибко выбирать необходимую интенсивность торможения;
• тяговая динамика в значительной степени влияет на уверенность водителя в таких дорожно-транспортных ситуациях, как обгон, объезд, переезд перекрестков и пересечение автомобильных дорог, т.е. при маневрировании в плане.
• В тех же ситуациях, когда торможение уже невозможно, тяговая динамика имеет первостепенное значение для выхода из критических ситуаций.

Основными качествами конструкции автомобиля, влияющими на активную безопасность, являются:

- компоновка автомобиля;

- устойчивость (способность автомобиля противостоять заносу и опрокидыванию в различных дорожных условиях при высоких скоростях движения);

- управляемость (эксплуатационные качества автомобиля, позволяющие осуществлять управление при наименьших затратах механической и физической энергии, при совершении маневров в плане для сохранения или задания направления движения);

- маневренность (качество автомобиля, характеризующееся величиной наименьшего радиуса поворота и габаритными размерами);

- стабилизация (способность элементов системы «ВАД» противостоять неустойчивому движению автомобиля или способность системы сохранить оптимальные положения естественных осей автомобиля при движении);

- тормозная динамичность;

- тяговая динамичность;

- информативность;

- комфортабельность;

- надежные шины;

- сигнализация и освещение.

К основным эксплуатационным свойствам, характеризующим "поведение" легкового автомобиля на дороге, относятся:

динамичность, топливная  экономичность, устойчивость, управляемость, проходимость и плавность хода.

2. Основные требования, предъявляемые к системам автомобиля определяющим его активную безопасность

Автомобиль должен быть безопасным в любых условиях. Требования конструктивной безопасности должны быть сохранены в течение всего срока службы автомашины. Каждый водитель должен уметь критически оценивать эти свойства и принимать меры к их сохранению.

Возможность безопасного  управления зависит от умения водителя оценивать и использовать активную безопасность автомобиля — свойство автомобиля предупреждать ДТП или снижать вероятность его возникновения. Овладев этим свойством, водитель сможет изменить характер движения автомобиля в начальной стадии опасной ситуации и предупредить ДТП.

Активная безопасность автомобиля – комплекс его свойств, снижающих возможность возникновения дорожно-транспортных происшествий.

Ее уровень определяется множеством параметров, указанных в первом вопросе и основные из них мы рассмотрим ниже.

Безотказность автомобиля

Безотказность узлов, агрегатов  и систем автомобиля является определяющим фактором активной безопасности. Особенно высокие требования предъявляются к надежности элементов, связанных с осуществлением маневра – тормозной системе, рулевому управлению, подвеске, двигателю, трансмиссии и т. д. Повышение безотказности достигается совершенствованием конструкций, применением новых технологий и материалов.

Безотказность – это свойство автомобиля непрерывно сохранять работоспособность в течение определенного времени или пробега. Для оценки безотказности применяются следующие основные показатели: вероятность безотказной работы; вероятность отказа; плотности вероятности безотказной работы; средняя наработка до отказа; средняя наработка на отказ; интенсивность отказов; параметр потока отказов, ведущая функция потока отказов.

Компоновка  автомобиля

Переднемоторная – компоновка автомобиля, при которой двигатель  расположен перед пассажирским салоном. Является наиболее распространенной и имеет два варианта: заднеприводную (классическую) и переднеприводную.

Последний вид компоновки получил в настоящее время широкое распространение благодаря ряду преимуществ перед приводом на задние колеса:

• лучшей устойчивости и управляемости при движении на большой скорости, особенно по мокрой и скользкой дороге;
• обеспечению необходимой весовой нагрузки на ведущие колеса;
• меньшему уровню шума, чему способствует отсутствие карданного вала.

В то же время переднеприводные автомобили обладают и рядом недостатков:

• при полной нагрузке ухудшается разгон на подъеме и мокрой дороге;
• в момент торможения слишком неравномерное распределение веса между осями (на колеса передней оси приходится 70-75 % веса автомобиля) и соответственно тормозных сил;
• шины передних ведущих управляемых колес нагружены больше, соответственно более подвержены износу;
• привод на передние колеса требует применения сложных узлов – шарниров равных угловых скоростей (ШРУСов);
• объединение силового агрегата (двигатель и коробка перемены передач) с главной передачей усложняет доступ к отдельным элементам.

Компоновка с центральным  расположением двигателя, когда он находится между передней и задней осями, для легковых автомобилей является достаточно редкой. Она позволяет получить наиболее вместительный салон при заданных габаритах и хорошее распределение весовой нагрузки по осям.

Заднемоторная компоновка с расположением двигателя за пассажирским салоном была распространена на микролитражных автомобилях. При приводе на задние колеса она позволяла получить недорогой силовой агрегат и распределение такой нагрузки по осям, при которой на задние колеса приходится около 60 % веса. Это положительно сказывалось на проходимости автомобиля, но отрицательно на его устойчивости и управляемости, особенно на больших скоростях. Автомобили с этой компоновкой выпускаются в настоящее время практически только фирмами, традиционно использующими эту компоновку («Фольксваген», «Рено», «Порше» и др.).

Тормозная динамичность

Возможность предотвращения ДТП чаще всего связана с интенсивным торможением, поэтому необходимо, чтобы тормозные свойства автомобиля обеспечивали его эффективное замедление в любых дорожных ситуациях.

То есть тормозная динамичность - это способность автомобиля к экстренной остановке в случае внезапного появления препятствия на пути движения.

Для выполнения этого  условия сила, развиваемая тормозным  механизмом, не должна превышать силы сцепления с дорогой, зависящей  от весовой нагрузки на колесо и  состояния дорожного покрытия. Иначе  колесо заблокируется (перестанет вращаться) и начнет скользить, что может привести (особенно при блокировке нескольких колес) к заносу автомобиля и значительному увеличению тормозного пути.

Чтобы предотвратить  блокировку, силы, развиваемые тормозными механизмами, должны быть пропорциональны весовой нагрузке на колесо. Реализуется это с помощью применения на передней оси более эффективных дисковых тормозов, а на задней – барабанных, причем с ограничителем тормозных сил.

На современных автомобилях  используется антиблокировочная система тормозов (АБС), корректирующая силу торможения каждого колеса и предотвращающая их скольжение.

Зимой и летом состояние  дорожного покрытия разное, поэтому  для наилучшей реализации тормозных свойств необходимо применять шины, соответствующие сезону.

Если рассмотреть такой  автомобиль, как Toyota Auris то он оборудован полным набором средств активной безопасности, помогающих предотвратить неприятности на дороге. Для этого существуют интеллектуальные системы, помогающие водителю контролировать автомобиль в сложных дорожных условиях.

Все комплектации Тойота Аурис включают в себя усилитель  экстренного торможения (BA) и антиблокировочную  систему (ABS) с электронной системой распределения тормозного усилия (EBD). ABS предотвращает блокировку колес  в случае пробуксовки, система EBD оптимизирует распределение тормозного усилия между задними и передними, правыми и левыми колесами, что позволяет своевременно выравнивать траекторию движения машины. Усилитель экстренного торможения (BA) повышает давление в тормозной системе в случае резкого, но недостаточно сильного нажатия на педаль тормоза водителем при экстренном торможении.

Тяговая динамичность

Тяговая динамичность характеризует  способность автомобиля производительно  выполнять транспортные функции. Чем  динамичнее автомобиль, тем он способен быстрее разгоняться и двигаться с более высокой скоростью в разнообразных условиях движения. Повышение тяговой динамичности возможно за счет увеличения удельной мощности двигателя и улучшения его приемистости, что достигается уменьшением массы автомобиля, улучшением его обтекаемости, совершенствованием конструкции двигателя, трансмиссии и ходовой части. Автомобиль, обладающий относительно более высокой тяговой динамичностью, в реальных дорожных условиях обладает большим запасом мощности, который может расходоваться на преодоление дорожных сопротивлений и на разгон.

Тяговые свойства (тяговая  динамика) автомобиля определяют его  способность интенсивно увеличивать скорость движения. От этих свойств во многом зависит уверенность водителя при обгоне, проезде перекрестков. Особенно важное значение тяговая динамика имеет для выхода из аварийных ситуаций, когда тормозить уже поздно, маневрировать не позволяют сложные условия, а избежать ДТП можно, только опередив события.

Так же как и в случае с тормозными силами, сила тяги на колесе не должна быть больше сцепления с дорогой, в противном случае оно начнет пробуксовывать. Предотвращает это противопробуксовочная система (ПБС). При разгоне автомобиля она подтормаживает колесо, скорость вращения которого больше, чем у остальных, а при необходимости уменьшает мощность, развиваемую двигателем.

Следует отметить, что  тяговая динамичность автомобиля зависит от его конструктивных параметров и качества дороги.

Из конструктивных факторов наибольшее значение имеют:

• форма скоростной характеристики двигателя,
• КПД трансмиссии,
• передаточные числа трансмиссии,
• масса автомобиля,
• обтекаемость автомобиля.

Форма скоростной характеристики. Карбюраторный двигатель имеет  более выпуклую характеристику, чем  дизель, что обеспечивает ему больший запас мощности при той же скорости. Следовательно, будет больше преодолеваемое сопротивление или развиваемое ускорение.

КПД трансмиссии. КПД  трансмиссии оценивает величину непроизводительных потерь энергии. Уменьшение КПД, вызванное ростом потерь энергии на трение, приводит к уменьшению силы тяги на ведущих колесах. В результате снижается максимальная скорость автомобиля и максимальный коэффициент сопротивления дороги.

Применение в холодное время года летних трансмиссионных  масел, имеющих большую вязкость, приводит к увеличению крутящегося момента, особенно заметному во время трогания автомобиля с места.

Передаточные числа  трансмиссии. От передаточного числа  главной передачи в большой степени  зависит максимальная скорость автомобиля. От передаточного числа первой передачи зависит величина максимального сопротивления дороги, преодолеваемого при равномерном движении. Передаточные числа промежуточных ступеней подбирают таким образом, чтобы обеспечить максимальную интенсивность разгона.

Увеличение числа передач  в коробке улучшает тяговую динамичность автомобиля. Хотя динамические факторы  на первой и последних передачах  в обоих случаях одинаковы, однако, сравнивая максимальные скорости на различных дорогах, видим преимущества четырехступенчатой коробки. Так, на дороге, характеризуемой коэффициентом сопротивления максимальная скорость автомобиля характеризуемых штриховой кривой, что вызывает ухудшение динамичности и топливной экономичности автомобиля.

Масса автомобиля. Повышение  массы автомобиля приводит к увеличению силы инерции и сил сопротивления качению и подъему и, как следствие, к ухудшению динамичности автомобиля.

Обтекаемость автомобиля. Для современных легковых автомобилей  характерны строгие прямолинейные  очертания с плавными переходами, однако нередко зарубежные фирмы в рекламных целях выпускают автомобили с кузовами вычурной формы, имеющими необычный внешний вид и создающими повышенное сопротивление воздуха.

Для уменьшения сопроивления воздуха ветровое стекло автомобиля располагают наклонно, а выступающие детали устанавливают так, чтобы они не выходили за внешние очертания кузова. У гоночных автомобилей число выступающих частей уменьшают до минимума, а заднюю часть кузова делают вытянутой, добиваясь плавного обтекания ее воздухом.

Силу сопротивления  воздуха у грузовых автомобилей  можно уменьшить, закрыв грузовую платформу  брезентом, натянутым между крышей кабины и задним бортом, или используя  специальные щитки (обтекатели), уменьшающие  завихрения воздуха.

Устойчивость  автомобиля

Устойчивость – способность  автомобиля сохранять движение по заданной траектории, противодействуя силам, вызывающим его занос и опрокидывание в различных дорожных условиях при высоких скоростях движения.

Различают следующие  виды устойчивости:

• поперечная при прямолинейном движении (курсовая устойчивость). Ее нарушение проявляется в рыскании (изменении направления движения) автомобиля по дороге и может быть вызвано действием боковой силы ветра, разными величинами тяговых или тормозных сил на колесах левого или правого борта, их буксованием или скольжением, большим люфтом в рулевом управлении, неправильными углами установки колес и т.д.;
• поперечная при криволинейном движении, нарушение которой приводит к заносу или опрокидыванию автомобиля под действием центробежной силы. Особенно ухудшает устойчивость повышение положения центра масс автомобиля (например, большая масса груза на съемном багажнике на крыше);

продольная. Ее нарушение  проявляется в буксовании ведущих  колес при преодолении затяжных обледенелых или заснеженных подъемов и сползании автомобиля назад. Особенно это характерно для автопоездов.

Важно отметить, что нарушение  поперечной устойчивости при прямолинейном  движении (курсовой устойчивости) проявляется  в изменениях направления движения («рыскание» по дороге), что может быть вызвано следующими причинами:

- действием боковых  сил (ветра, поперечной составляющей  массы и др.);

- моментом, создаваемым  различными по величине тяговой  или тормозной силами на колесах  левого и правого борта;

- буксованием или скольжением колес одного борта;

- резким разгоном, торможением  или поворотом управляемых колес;

- неодинаковой регулировкой  колесных тормозов;

- неисправностью в  рулевом управлении (большой люфт, заклинивание), разрывом шин и  др.

Автомобиль с плохой курсовой устойчивостью занимает полосу, существенно превышающую габаритную ширину. «Рыскание» по дороге требует от водителя постоянных корректирующих действий с целью удержания автомобиля на полосе движения.

Под потерей автомобилем  устойчивости подразумевают опрокидывание или скольжение автомобиля. В зависимости от направления опрокидывания и скольжения различают продольную и поперечную устойчивость. Более вероятна и опасна потеря поперечной устойчивости, которая происходит под действием центробежной силы, поперечной составляющей силы тяжести автомобиля, силы бокового ветра, а также в результате ударов колес о неровности дороги.

Показателями поперечной устойчивости автомобиля являются максимально  возможные скорости движения по окружности и углы поперечного уклона дороги (косогора).

Автомобиль может потерять поперечную устойчивость и во время  прямолинейного движения, если водитель очень резко повернет управляемые  колеса, хотя бы и на небольшой угол. Возникающая при этом центробежная сила может весьма быстро достигнуть значения силы сцепления шин с дорогой и вызвать занос.

Если скорость автомобиля велика, а коэффициент сцепления  мал, то резкий поворот управляемых  колес вызовет занос автомобиля в течение весьма короткого промежутка времени. В особенно неблагоприятных  условиях это время может оказаться меньше времени реакции водителя и он не успеет принять мер для ликвидации начавшегося заноса. Чтобы избежать потери автомобилем устойчивости, необходимо плавно уменьшать скорость до начала поворота, в особенности на влажной и скользкой дороге.

Управляемость автомобиля

Управляемость – способность  автомобиля двигаться в направлении, заданном водителем.

Одной из характеристик  управляемости является поворачиваемость – свойство автомобиля изменять направление движения при неподвижном рулевом колесе. В зависимости от изменения радиуса поворота под воздействием боковых сил (центробежной на повороте, силы ветра и т.п.) поворачиваемость может быть:

• недостаточной – автомобиль увеличивает радиус поворота;
• нейтральной – радиус поворота не изменяется;
• избыточной – радиус поворота уменьшается.

Различают шинную и креновую поворачиваемость.

Шинная связана со свойством шин двигаться под углом к заданному направлению при боковом уводе (смещении пятна контакта с дорогой относительно плоскости вращения колеса). При установке шин другой модели поворачиваемость может измениться и автомобиль на поворотах при движении с большой скоростью поведет себя иначе. Кроме того, величина бокового увода зависит от давления в шинах, которое должно соответствовать указанному в инструкции по эксплуатации автомобиля.

Креновая поворачиваемость связана с тем, что при наклоне кузова (крене) колеса изменяют свое положение относительно дороги и автомобиля (в зависимости от типа подвески). Например, если подвеска двухрычажная, колеса наклоняются в сторону крена, увеличивая увод.

Дальнейшим развитием  электронных систем, повышающих активную безопасность, является система управления движением (ESP – Electronical Stability Program,). Она  улучшает управляемость и устойчивость автомобиля и выполняет функции АБС и ПБС. ESP получает информацию от датчиков числа оборотов колес, угла поворота рулевого колеса, положения педали акселератора, угловой скорости рыскания, поперечного ускорения и сравнивает траекторию, задаваемую водителем, с действительной. При отклонении от заданного курса система притормаживает определенное колесо и “возвращает” автомобиль на заданную траекторию.

Информативность

Одним из основных элементов активной безопасности является информативность, то есть способность автомобиля обеспечивать необходимой информацией водителя и других участников движения. Недостаток информации от других транспортных средств о состоянии дорожного покрытия и т. д. часто становится причиной ДТП с катастрофическим результатом.

Информативность – свойство автомобиля обеспечивать необходимой информацией водителя и остальных участников движения. Недостаточная информация от других транспортных средств, находящихся на дороге, о состоянии дорожного покрытия и т. д. часто становится причиной аварии.

Информативность автомобиля подразделяют на внутреннюю, внешнюю и дополнительную.

Внутренняя обеспечивает возможность водителю воспринимать информацию, необходимую для управления автомобилем.

Она зависит от следующих факторов:

1. Обзорность должна позволять водителю своевременно и без помех получать всю необходимую информацию о дорожной обстановке. Неисправные или неэффективно работающие омыватели, система обдува и обогрева стекол, стеклоочистители, отсутствие штатных зеркал заднего вида резко ухудшают обзорность при определенных дорожных условиях.
2. Расположение панели приборов, кнопок и клавиш управления, рычага переключения скоростей и т. д. должно обеспечивать водителю минимальное время для контроля показаний, воздействий на переключатели и т. п.

Внешняя информативность – обеспечение других участников движения информацией от автомобиля, которая необходима для правильного взаимодействия с ним.

В нее входят:

система внешней световой сигнализации,

расположение световозвращателей,

звуковой сигнал,

размеры, форма и окраска  кузова.

Окраска автомобиля должна обеспечивать световой и цветовой контраст с дорожным покрытием. Автомобили, окрашенные в яркие и светлые тона, реже попадают в аварии, чем автомобили, имеющие защитную окраску – черную, серую, темно-зеленую (их движение кажется более медленным). Особенно велика вероятность столкновения с такими автомобилями в условиях ограниченной видимости: в тумане, в сумерках или во время дождя. Лучшие цвета, в которые следует окрашивать автомобили, – это оранжевый, желтый, красный и белый.

В темное время суток  особенно хорошо видны поверхности, на которые нанесены краски с включением шаровой катадиоптрической оптики или металлических световозвращающих  частиц. Значительно увеличивается  дальность обнаружения автомобиля в свете фар (до 100 м) при наличии на кузове световозвращающих участков, создаваемых путем нанесения специальных красок.