Расчет пути и времени обгона

COLSPAN=2 VALIGN=BOTTOM>1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1

0,933 0,96 0,98 0,97 0,926 0,861 0,77 0,66 0,52 0,35

После проведённых вычислений необходимо построить графические зависимости ускорения разгоняющегося автомобиля от скорости (рисунок 1.3) и динамического фактора от скорости (рисунок 1.4).


Рисунок 1.3 - Зависимость ускорения от скорости


Рисунок 1.4 - Зависимость динамического фактора от скорости

Дальнейший расчёт рекомендуется производить в табличной форме от значения скорости, равной скорости обгоняемого автомобиля. При этом принимается, что разгон осуществляется до максимально возможной скорости на каждой из передач с последующим переключением на высшую передачу. Передача, с которой начинается разгон, определяется по таблице 3.3, либо по Приложению Б.1.

Для расчета и в данных условиях можно воспользоваться графоаналитическим методом. Для этого кривую ускорения на одной из передач разбивают на ряд интервалов, начиная со скорости, соответствующей скорости обгоняемого автомобиля. При этом считаем, что в каждом интервале скоростей автомобиль движется с постоянным ускорением , величину которого определяют по формуле:


, (1.19)


где и - ускорения соответственно в начале и в конце интервала скоростей, м/с2.

При изменении скорости от Vi до Vi+1 среднее ускорение может быть определено:


, (1.20)


гдеи - скорость в начале и в конце интервала, м/с;

-время прохождения i-го интервала, с;

- изменение скорости при прохождении i-го интервала, м/с.

Следовательно, время разгона в том же интервале скоростей:

, (1.21)


а общее время разгона:


, (1.22)


В случае, когда манёвр обгона невозможно выполнить на одной передаче и необходимо переключатся на другую (как правило повышенную) необходимо оценивать потерю скорости за время переключения, , м/с, которая зависит от дорожных условий и времени переключения, , с, определяемое квалификацией водителя и техническим состоянием автомобиля (можно принять равным 1,3... 1,5 с для переключения с первой на вторую передачу и 0,5... 1 с для всех остальных):


, (1.23)


При расчёте пути разгона принимаем условно, что автомобиль в каждом из намеченных интервалов скоростей движется с постоянной скоростью


.


Тогда приращение пути в каждом из интервалов скоростей можно определить:

, (1.24)


Складывая полученные значения получаем общий путь, Sp м, который проходит обгоняющий автомобиль:


, (1.25)


Путь, пройденный за время переключения передачи, вычисляется:


, (1.26)


где Vн— скорость в начале переключения передачи.

Результаты расчетов по формулам (1.20)-(1.22), (1.24) и (1.26) необходимо приводить в виде таблицы 1.4.


Таблица 1.4 - Время и путь обгона в сочетании с разгоном


 V, м/с Vср, м/с ϳср, м/с2 ∆t, с tр, с ∆S, м Sр, м
1 16,2


0
0
2 17,8 17 0,75 2,13 2,128 36,17 36,2
3 17,7 17,73 -0,2 0,5 2,628 8,865 45
4 19,1 18,45 0,74 1,77 4,396 32,62 77,7
5 21,5 20,3 0,71 3,36 7,757 68,23 146
6 23,8 22,65 0,59 3,92 11,68 88,84 235
7 26,2 25 0,43 5,54 17,22 138,4 373

После произведённых расчётов необходимо построить график интенсивности разгона , необходимый для расчета пути и времени обгона с ускорением (рисунок 1.5). Для этого наносят значения времени tp и пути Sp соответствующие разгону обгоняющего автомобиля от скорости V2 и полученные точки соединяют плавной кривой 1.

Для определения времени и пути обгона от начала координат откладывают вправо по горизонтали отрезок, равный D1+L2- Из конца отрезка проводят наклонную прямую 2 изображающую движение обгоняемого автомобиля (график пути обгоняемого автомобиля аналогичен графику при постоянной скорости). Точка А пересечения этой прямой с кривой 1 соответствует моменту времени, когда передние части обоих автомобилей находятся на одном уровне. Дальнейшее построение аналогично описанному в разделе 1.1.

После проведения расчетов и построений следует проанализировать факторы, влияющие на путь и время обгона, а также условия движения, в которых возможен и практикуется такой маневр. Необходимо также сопоставить данный вариант обгона с рассчитанным в разделе 1.1.

2. Расчёт времени и пути незавершённого обгона


На практике часто встречаются случаи, когда водителю не удается закончить обгон, он вынужден уменьшить скорость и возвратиться в прежнее положение. Такой обгон называют незавершённым. Возможность выполнения этого маневра зависит как от тяговой, так и от тормозной динамичности автомобиля.

Незавершённый обгон условно можно разделить на три фазы, каждой из которых соответствует своё время движения:

1) в начале незавершённого обгона (время t1) обгоняющий автомобиль, двигаясь со скоростью V1 (как правило, равной скорости обгоняемого автомобиля V2), выезжает на соседнюю полосу движения и догоняет обгоняемый, увеличивая скорость до значения V1max;

2) решив отказаться от обгона, водитель снижает скорость автомобиля до минимально устойчивой скорости, V1min, для чего тормозит обычно с максимальной интенсивностью (время t2);

3) ведя автомобиль с минимальной скоростью, V1min, водитель пропускает вперед обгоняемый автомобиль и возвращается на прежнюю полосу (время t2).

Основными характеристиками, описывающими незавершённый обгон, являются время и путь незавершённого обгона. Для их расчёта следует считать, что обгон выполняется при разгоне обгоняющего автомобиля со скоростью V1 при движении на подъём с уклоном α = 15°.


2.1 Первый этап незавершённого обгона


В начале незавершённого обгона обгоняющий автомобиль разгоняется, выезжает на соседнюю полосу движения и догоняет обгоняемый автомобиль.

Т.к. обгон осуществляется по дороге имеющей уклон, а, то ускорение следует рассчитывать по формуле (1.15), с учётом того, что коэффициент сопротивления дороги, ψi, определяется по выражению:


(2.1)


Процесс обгона на первом этапе до точки, пока автомобили поравняются (соответствует перемещению обгоняющего автомобиля, S1 за время t1), рассчитывается и строится аналогично процессу завершённого обгона с возрастающей скоростью (п. 1.2). При этом следует учитывать расстояние между передними частями обгоняемого и обгоняющего автомобиля, е, м, на которое обгоняющий автомобиль не догнал или обогнал обгоняемый (выбирается самостоятельно 0...3 м.).

Перемещение обгоняющего автомобиля, если известно максимальное значение скорости обгоняющего автомобиля, V1, можно определить по зависимости:


, (2.2)


а время первого этапа


(2.3)


где е - расстояние между передними частями обгоняемого и обгоняющего автомобиля, м. Если обгоняющий автомобиль не догнал обгоняемый, то е берется со знаком минус, если обогнал - со знаком плюс.

После того, когда закончено построение зависимости пути и времени обгона по аналогии с п. 1.2 до точки, в которой передние части автомобилей поравнялись (с учётом расстояния е), от этой точки откладывается расстояние е (с учетом знака) и определяются значения S1 и t1.


Таблица 2.1 - Время и путь обгона в сочетании с разгоном


 V, м/с Vср, м/с ϳср, м/с2 ∆t, с tр, с ∆S, м Sр, м
1 16,6


0
0
2 17,8 17,2 0,75 1,6 1,596 27,45 27,4
3 17,66 17,73 -0,2 0,5 2,096 8,865 36,3
4 19,1 18,45 0,74 1,77 3,864 32,62 68,9
5 20,8 19,95 - 1,7 5,564 33,92 103
6 20,8 20,8 - 3,8 9,364 79,04 182
7 3 11,9 4 5,7 15,06 66,6 248


2.2 Второй этап незавершённого обгона


В данном случае обгоняющий автомобиль снижает скорость до минимально устойчивой (3...5 м/с), V1min. Время этого этапа, t2, с, определяется:


t2=tp+t3+tн+tуст (2.4)

t2=0,2+0,3+1,5 +3,7=5,7 с.


где tp - время реакции водителя, с,

tp = 0,3.. .2,0 с; t3 - время запаздывания тормозного механизма, с (для тормозов с гидроприводом и дисковым механизмом t3 = 0,05...0,10 с; для тормозов с гидроприводом и барабанным механизмом t3=0,1...0,20 с; для систем с пневмоприводом t3 =0,3...0,4 с);

tн - время нарастания давления, tн=0,1... 1,5 с (меньшие значения для тормозов с гидроприводом, большие для систем с пневмоприводом);

tycm - время установившегося замедления, с.

Продолжительность времени установившегося замедления, tycm:


, (2.5)


где V1н - скорость обгоняющего автомобиля в начале участка tуст, м/с;

V1k - 3...5 м/с - минимально устойчивая скорость;

jycm - установившееся замедление, м/с2.

Скорость V1Н можно определить по выражению:


, (2.6)


где V1max - скорость начала торможения, т.е. V1max, м/с.

Установившееся замедление определяется по следующей зависимости:


(2.7)


где φ х - коэффициент сцепления;

Кэ - коэффициент эффективности торможения.

Расчёт необходимо проводить для φ х = 0,6 с полной нагрузкой автомобиля.

Значения коэффициента эффективности торможения Кэ определяются для каждого автомобиля экспериментальным путём, но в большинстве случаев принимаются равными значениям в таблице 2.2.


Таблица 2.2 - Коэффициенты эффективности торможения

Типы автомобилей Категория Без нагрузки, при φ С нагрузкой 50%, при φ С полной нагрузкой, при φ


0,8 0,7 0,6 0,5 0,8 0,7 0,6 0,5 0,8 0,7 0,6 0,5
Одиночные и автопоезда М1 1,28 1,12 1,0 1,0 1,40 1,22 1,05 1,00 1,50 1,32 1,13 1,00

М2 1,42 1,24 1,07 1,0 1,56 1,37 1,17 1,00 1,74 1,52 1,30 1,09

М3 1,56 1,37 1,17 1,0 1,66 1,46 1,25 1,04 1,74 1,52 1,30 1,09
Одиночное N, 1,45 1,27 1,09 1,0 1,66 1,46 1,25 1,04 1,96 1,71 1,47 1,22

N2 1,37 1,20 1,03 1,0 1,63 1,43 1,22 1,02 1,96 1,71 1,47 1,22

N3 1,28 1,12 1,0 1,0 1,56 1,37 1,17 1,0 1,96 1,71 1,47 1,22
Автопоезда с тягачами N, 1,66 1,46 1,25 1,04 1,82 1,59 1,36 1,14 1,96 1,71 1,47 1,22 1,22

N2 1,60 1,40 1,20 1,0 1,78 1,56 1,33 1,11 1,96 1,71 1,47

N3 1,56 1,37 1,17 1,0 1,74 1,52 1,30 1,09 1,96 1,71 1,47 1,22
Примечание - При коэффициентах сцепления от 0,4 и ниже величина Кэ для всех нагрузок автомобилей и всех категорий составляет 1,0.

Длину второго участка, S2 м, необходимо определять по выражению:


. (2.8)


2.3 Третий этап незавершённого обгона


На этом этапе обгоняющий автомобиль движется с минимально устойчивой скоростью до тех пор, пока расстояние между автомобилями не станет равным Д2+L1.

Продолжительность этого этапа определяется графоаналитическим методом (рисунок 2.1) аналогично расчёту завершённого обгона в п. 3.1, с учетом того, что Д2 в опасной обстановке составляет 5... 15 м.


Рисунок 2.1 - График незавершенного обгона


В некоторых случаях необходимое расстояние между автомобилями достигается на втором этапе обгона, тогда процесс обгона заканчивается на участке t2 и третий этап отсутствует.

При определении пути и времени незавершённого обгона Sоб3 и tоб3 используется графический метод аналогично процессу завершённого обгона. Аналогично определяется и минимальное расстояние до встречного автомобиля Sсв3.

После проведения расчетов и построений следует проанализировать факторы, влияющие на процесс обгона, а также условия движения, в которых возможен и выполняется обгон.

Список использованных источников


Ульрих С.А. Определение параметров завершённого и незавершенного обгонов: методическое указание к проектированию по дисциплине «Безопасность транспортных средств» / С.А. Ульрих; Алт. гос. техн. ун-т им.И.И. Ползунова. Барнаул: Изд-во АлтГТУ,2009.-69 с..