Движение автомобиля на криволинейных участках дорог

Дорога, имеющая криволинейный участок, может лежать в горизонтальной плоскости или иметь поперечный уклон. В любом случае она характеризуется радиусом поворота. Действительный радиус поворота определяется отдельно для наружной (относительно центра поворота) и внутренней полосы движения.

Радиус поворота наружной полосы движения определяется по формуле:

             ω

R^н = R + ‒‒‒‒,м (25)

4

Радиус поворота внутренней полосы:

             ω

R^вн = R - ‒‒‒‒,м (26)

4

где:

R - радиус поворота дороги, м;

ω - ширина проезжай части, м.

4.1 Боковое скольжение автомобиля на поворотах дорог без поперечного уклона

При движении на повороте автомобиль под действием центробежной силы может потерять устойчивость, результатом чего может быть боковое скольжение или опрокидывание.

Условие устойчивого, без скольжения движения автомобиля на повороте определяется следующим выражением.

Р_{φ п} ≥ Р (27)

где :

Р_{φ п} - сила сцепления шин с дорогой в поперечном направлении;

Р- центробежная сила.

Преобразовав выражение (27) , получим:

m · V²_кр(з)

m ·g · φ_п = ‒‒‒‒‒‒‒‒‒, м (28)

R

где φ_п– коэффициент сцепления шин с дорогой в поперечном направлении.

φ_п = 0,8 φ, (29)

m – масса автомобиля, кг;

g- ускорение свободного падения, 9,8 м/с2;

R – радиус поворота автомобиля, м;

φ - коэффициент сцепления шин с дорогой в продольном направлении.

V_кр(з)– максимальная скорость движения автомобиля на криволинейном участке, м/с.

Решая уравнение (28) относительно V_кр(з)с учетом (29) , получим значение максимальной скорости движения автомобиля на повороте без поперечного уклона:

V²_кр(з) = , м/с (30)

При превышении этой скорости автомобиль теряет устой­чивость и начинает скользить в боковом направлении.

4.2 Опрокидывание автомобиля на повороте дороги без поперечного уклона

Критическая скорость по условиям опрокидывания определяется по выражению:

V_кр(о) = , м/с (30)

где:

B- ширина колеи автомобиля, м;

h_с - высота расположения центра тяжести, м.

Рисунок 5 - Геометрические параметры поворота дороги с уклоном при двухполосном движении.

где:

R - радиус поворота дороги, м.

R^н - радиус поворота наружной полосы движения, м.

R^в - радиус поворота внутренней полосы движения, м.

e - величина превышения наружной кромки дороги над внутренней, м.

ω - ширина проезжей части, м.

- угол поперечного наклона дороги, град.

Одним из факторов, определяющих боковую устойчивость автомобиля, является коэффициент сцепления шин о дорогой в поперечном направлении. Обычно боковое скольжение колес автомобиля начинается раньше его опрокидывания, если соблюдается условие:

             В    

φ_п < η_к · ‒‒‒‒‒‒ (32)

Однако опрокидывание автомобиля может произойти и без скольжения колес, если выполняется условие:

             В    

φ_п > η_к · ‒‒‒‒‒‒ (33)

где:

η_к - коэффициент предварительного поперечного крена подрессоренной массы автомобиля:

η_к =0,85 - для легковых автомобилей с нагрузкой и без нагрузки и для грузовых автомобилей с нагрузкой;

η_к = 0,9 - для грузовых автомобилей без нагрузки;

В    

‒‒‒‒‒‒ = η_п

η_п - коэффициент поперечной устойчивости.

4.3 Боковое скольжение автомобиля на дорогах с поперечным уклоном

При движении автомобиля на криволинейном участке дороги c поперечным уклоном максимальная безопасная скорость будет увеличиваться, т. к. поперечная устойчивость автомобиля в этих случаях повышается.

Составим сумму проекций всех сил, действующих на автомо­биль по оси "Y", и получим условие равновесия (рисунок 6):

Р_y– G_y= φ_п · G_z+ φ_п · P_z (34)

или

m· V²

‒‒‒‒‒‒  · (35)

R

Рисунок 6 - Силы, действующие на автомобиль при движении на повороте дороги

где:

m· V²

Р_y = ‒‒‒‒ · - составляющая центробежной силы, действующая наавтомобиль,

Rпараллельно поверхности дороги;

G_y= m·g·  - составляющая силы тяжести, действующая параллельно поверхности

                        дороги;

G_z= m·g·  - составляющая сила тяжести, действующая на автомобиль

перпендикулярно поверхности дороги;

m· V²

R_z = ‒‒‒‒ - составляющая центробежной силы, действующая, перпендикулярно к

Rповерхности дороги.

После преобразования выражения (35) с учётом (29) получается формула для определения критической скорости движения автомобиля на повороте:

V_кр(з) = , м/с (36)

4.4 Опрокидывание автомобиля на дороге с поперечным уклоном

В этом случае критическая скорость, при которой наступает опрокидывание, определяется по формуле:

V_кр(о) = , м/с (37)