КАКОЙ МАНЕВР ГЛАВНЕЕ?

С высоты птичьего полета. Если посмотреть с высоты птичьего полета на прямолинейный участок дороги, то можно заметить, что автомобили по ней движутся ступеньками. Можно ли избежать таких ступенек на прямой? Нет, нельзя! Из-за составляющей веса автомобиля при движении по дороге с поперечным уклоном автомобиль всегда перемещается к кромке проезжей части. Водитель же начинает реагировать на такое отклонение только тогда, когда до кромки дорожного покрытия остается 70 - 80 см. После чего он возвращает свой автомобиль методом смены полосы к оси дороги.

Фактически движение по прямой с поперечным уклоном - это отрицательный вираж. Движение по отрицательному виражу, кроме того, связано с нежелательным явлением постоянного налряжения и значительного проскальзывания в зоне ее контакта с дорогой, а также напряжения в систепе рулевого привода, так как угол поворота управляемых колес при этом компенсирует составляющие веса и центробежной силы автомобиля. Причем следует указать, что в данном случае резкие повороты управляемых колес чередуются с плавным набором высоты по поперечному уклону. Такая цикличность, наблюдаемая почти во всех случаях, раздражает и утомляет водителя, снижает безопасность движения.

Водители и пассажиры подвержены наибольшему количеству колебаний в поперечной плоскости при движении по внешней стороне дороги на кривой с двускатным профилем. Например, удалось установить, что на кривой радиусом 2000 м с двускатным профилем, при движении по внутренней стороне дороги с поперечным уклоном 4 - 2%, количество колебаний продольной оси автомобиля приблизительно в 5 раз меньше, чем при движении по внешней стороне дороги с поперечным уклоном - 2%. Поэтому водитель должен управлять на таких закруглениях более плавно и стараться поворачивать рулевое колесо на больший угол. Это безопаснее и удобнее для пассажиров. Не стремитесь сразу же возвращать автомобиль в центральную часть полосы, чтобы не получилось мелкого подергивания автомобиля и пассажиров.

На кривых с отрицательным поперечным уклоном водителю приходится гораздо чаще прибегать к рулевому управлению, чем на кривых с положительным уклоном. Так, при движении по кривой +2% на 1 км приходилось от 10 до 15 отклонений автомобиля, а при уклоне - 2% до 80 отклонений. Это значит, что при движении в гололед или при мокром покрытии возможность заноса значительно увеличивается из-за большей боковой силы и более резкого ее приложения. И если вы увидели такое закругление (где на вашей полосе движения вираж имеет обратный уклон), то не старайтесь проехать это место с высокой скоростью, снижайте ее, предупредив об этом сигналом идущий сзади автомобиль.

Интересны результаты сравнения характера движения автомобиля по прямолинейному участку дороги при наличии поперечного уклона с характером движения по криволинейному участку. Так, при движении по прямолинейному участку дороги с уклоном - 2% количество колебаний было на 20 - 40% больше, чем при движении по криволинейному участку с положительным уклоном. Поэтому опытные водители, интуитивно чувствуя это, управляют автомобилем следующим образом: легким прикосновением пальцев или ладони к рулевому колесу создают некоторое силовое упреждение - устраняя своеобразную упругость шин, а также упругость и люфты в рулевом приводе. При этом автомобиль меньше отклоняется, так как водитель более чувствителен (через рулевое колесо) к попыткам автомобиля начать срыв с покрытия. Попытка гасится в самом начале, и пассажиры не успевают ощутить отклонения. Да и для безопасности это небезразлично.

Увеличение количества колебаний продольной оси автомобиля можно, видимо, объяснить худшей стабилизацией заданного направления движения, что, в свою очередь, зависит от соотношения по абсолютной величине и по знаку величин составляющих веса автомобиля и центробежной силы, расположения центра тяжести, соотношения боковой жесткости шин и др.

Анализируя результаты испытаний, можно сказать, что количество отклонений продольной оси автомобиля, отнесенное к единице пути, обычно к 1 км, для данной кривизны дороги в плане имеет свое минимальное значение в интервале скорости 60 - 100 км/ч. Опытные водители иногда при скорости 70 - 100 км/ч могут сделать два - пять отклонений, но это требует значительного напряжения сил. Результаты испытаний показали, что наибольшая суммарная амплитуда колебаний продольной оси автомобиля во всем диапазоне скоростей движения приходится на участок с отрицательным уклоном. Несмотря на то, что величина интенсивности нарастания амплитуды большей части колебаний (0,20 - 0,40 м/с²) не превышает допустимой величины (частоты 13 Гц или ±2,0 м/с⁵), эти колебания значительно оказываются на уверенности управления, особенно при движении с высокой скоростью.

Следует заметить также, что для удержания автомобиля на заданной полосе движения при скорости 80 - 100 км/ч водителю-новичку пришлось воспользоваться рулевым управлением более 10 раз (косвенная характеристика стабилизации).

Опытные водители и на внешней и на внутренней стороне дорожного закругления управляют так, чтобы перемещения автомобилей были бы одинаковы. Это делается путем различной интенсивности изменения угла поворота управляемых колес: при движении по внутренней стороне кривой очень плавное и на очень незначительную величину, а по внешней - сравнительно плавное нарастание угла для поднимания автомобиля по поперечному уклону и довольно резкие отклонения рулевого колеса при подходе автомобиля как к обочине, так и к осевой линии дороги.

Возникающие в рулевом приводе колебания низкой частоты, которые требуют вмешательства водителя, вызываются в основном следующими причинами:

наличием "увода" автомобиля от заданного направления движения из-за поперечного уклона дороги и неодинаковой боковой жесткости шин. Данное явление усугубляется неравномерным поперечным уклоном проезжей части;

наличием на дорогах с цементобетонным покрытием швов, имеющих неравномерную высоту заливки по ширине дорожного покрытия.

Исследования показывают, что для уверенного управления автомобилем и лучшей стабилизации направления заданного движения нужно проектировать трассу дороги криволинейной с целью равномерного распределения по колесам массы автомобиля и устранения явления его бокового увода.

Смена полосы движения. Часто при движении автомобиля могут возникать ситуации, при которых необходимо перемещение автомобиля в пределах ширины полосы движения или проезжей части дороги. Характер маневра смены полосы движения в свободных условиях без ограничения дорожной ситуацией в основном зависит от психофизиологических качеств водителя.

Перестроиться - значит расположиться по-иному. Правила дорожного движения под перестроением подразумевают изменение транспортными средствами мест в рядах, т. е. переход из одного ряда в соседний или следующие за ним. Меры безопасности при этом едины независимо от причин перестроения и числа рядов, охватываемых маневром. "Правила дорожного движения" обязывают подать предупредительный сигнал, при выезде из занимаемого ряда пропустить транспортные средства, движущиеся в прямом направлении, а при одновременном взаимном перестроении в соседних рядах уступить дорогу находящемуся справа.

Время, требующееся для смены полосы в интервале скоростей от 36 до 120 км/ч, составляет по экспериментальным данным от 4,0 до 5,7 с. Такое небольшое изменение времени маневра объясняется нелинейной зависимостью длины маневра от скорости движения.

Оптимальной длиной маневра смены полосы движения по удобству и уверенности управления следует считать 50 - 60 м. Казалось бы, при большей протяженности маневра его выполнение облегчается. Но на самом деле это не так. Маневр смены полосы теряет чистоту и получается размазанным. Происходит несколько лишних виляний автомобиля, прежде чем он попадет на нужную полосу. Условия смены полосы движения на скорости свыше 80 км/ч при заданной длине маневра менее 50 м следует рассматривать как стесненные. Протяженность смены полос зависит и от скорости движения.

Если вы меняете полосу на скорости 100 км/ч, оптимальная протяженность будет около 100 м.

Перестроение в рядах может оказаться обязательным при подъезде к тротуару (съезде на обочину) для остановки, при повороте и развороте на перекрестках и перегонах улиц (дорог). В последнем случае оно должно быть закончено за 20 м до перекрестка или до места поворота (разворота) на перегоне. Тому, кто не успел это сделать, приходится отказаться от намеченного маневра.

Некоторые могут сказать: "Я могу и на скорости 100 км/ч сменить полосу на расстоянии 40 м". Что ж, можно. Но как себя будут чувствовать пассажиры? Скорее всего - очень плохо! Установлено, что при значении коэффициента поперечной перегрузки = 0,03 водитель и пассажиры не ощущают силовых воздействий, с помощью которых можно определить перемещение автомобиля в горизонтальной плоскости. Критерием оценки движения при этом служит орган зрения, который, очевидно, имеет нижний порог ощущения несколько ниже порога ощущения силовых воздействий.

Значение коэффициента поперечной перегрузки растет с увеличением скорости движения, видимо, из-за повышения порога чувствительности. Величина коэффициента поперечной перегрузки в начале маневра при уходе со старой полосы несколько больше, чем при завершении маневра. Это объясняется стремлением водителя закончить первую фазу смены полосы движения на более коротком расстоянии для того, чтобы оставить возможность более плавного входа на прямолинейный участок при завершении маневра. Опытные водители в свободных условиях делают смену полосы обычно равновеликой. У пассажиров при этом не возникает неприятных ощущений от маневра. Но водитель должен знать, что наилучшая траектория смены полосы это очень плавная кривая (почти прямая), которая состоит из нескольких закруглений довольно большого радиуса (более 400 м).

Траектория пути перестроения "Правилами дорожного движения" не регламентируется. При интенсивном и уплотненном движении, когда заняты все ряды, водители перестраиваются постепенно, переходя из ряда в ряд под острым углом.

Если проезжая часть свободна, а транспортные средства находятся далеко и, следовательно, не возникает помех движению (как это требуют "Правила дорожного движения"), можно за один прием перейти из одного крайнего ряда в другой, двигаясь почти поперек улицы.

Рекомендовать водителю специальные ограничения, каким-то образом определять протяженность зоны перестроения не имеет смысла - на улицах и дорогах выполняется немало маневров, осуществляемых по траектории, почти перпендикулярной оси дороги: въезд во двор на левой стороне, выезд со двора с поворотом налево, разворот из правого ряда.

Бегущий интервал. Опытные водители всегда используют возможность войти в поток автомобилей с параллельного курса, так как при этом появляется возможность встроиться в такой интервал, в который без переходно-скоростной полосы нельзя встроиться, не рискуя вызвать столкновение. Кроме того, при отсутствии разгонной полосы водитель вынужден ожидать интервала в 3 - 4 раза большего. А такие интервалы в плотном потоке встречаются не часто.

Итак, опытные водители, встраиваясь в минимально безопасный интервал, меняют полосы движения постепенно, по частям, не врезаясь нахально между автомобилями основного потока и как бы не раздвигая их при совместном маневрировании. Такое постепенное маневрирование вполне безопасно, так как и интервал, и маневрирующий автомобиль перемещаются совместно. Наиболее удобно выполнять подобный маневр при наличии специальной разгонной полосы, на которой автомобиль разгоняется до величины скорости на основной дороге. Если есть разгонная полоса и ваш автомобиль на ней набрал скорость, равную скорости потока, то при плотном потоке принимаемый интервал может быть равен длине вашего автомобиля плюс безопасный интервал 5 - 10 м.

Подобный маневр легко осуществить на петлях съезда. Если видимость на дороге хорошая, то, заранее выбрав интервал в подходящем потоке, можно разгоняться еще на петле съезда. В этом случае встраивание заканчивается на более коротком участке пути.

Вилек рулем на льду. Все было хорошо... Автомобиль уверенно двигался по дороге, хотя покрытие было несколько скользким. Водитель чувствовал себя спокойно и без напряжения управлял автомобилем. Впереди метров за 50 на обочине остановился автомобиль и когда до него оставалось уже метров 5 - 7, внезапно открылась его левая дверь. Нужно было делать маневр. В обычных условиях это не представляло бы опасности, так как скорость была невелика. Водитель стандартным методом круто повернул рулевое колесо с тем, чтобы потом более плавно закончить маневр на своей полосе без выезда на встречную. Но автомобиль не пошел влево, а продолжал двигаться прямо. Удар. И оторванная дверь распласталась на дороге. Водителя стоящего автомобиля спасло только то, что он вышел не сразу, а на секунду задержался в кабине

Этот инцидент произошел потому, что водитель объезжавшего автомобиля не настроился на "ледяное управление", а может быть и не знал этого метода. Как же он должен был поступать в данном случае? Нужно было очень плавно, все время чувствуя контакт шин с дорогой, выполнять маневр объезда.

Может быть при этом он и задел бы злополучную дзерь, а может быть и нет. Но то, что при резком маневре рулевым управлением автомобиль пойдет юзом и станет неуправляемым - это уж точно.

Чтобы выяснить поведение автомобиля и границы его управляемости на льду, был проведен эксперимент. В результате установлено, что на горизонтальной площадке, покрытой льдом, при интенсивности приложения нагрузки к рулевому колесу, аналогичной летней (когда коэффициент сцепления φ = 0,5 - 0,6), передние колеса теряют силовое замыкание в зоне контакта шин с дорогой и автомобиль, потерявший управление, часто сползает на обочину из-за наличия поперечного уклона.

При очень плавном приложении нагрузки к рулевому колесу автомобиль следует по траектории без бокового увода шин или при очень маленьком его значении. При резком же повороте, прежде чем шины успевали деформироваться в поперечном направлении, начиналось интенсивное проскальзывание, а затем скольжение в зоне контакта шины с дорогой, что и приводило к неуправляемости.

Хотя скорость движения автомобиля при резком приложении возмущающего усилия к управляемым колесам несколько снижается (приблизительно на 3 - 11% при скорости 60 км/ч), это практически не играет большой роли. Несмотря на малые изменения скорости, водители и пассажиры при этом испытывают, кроме угловых перемещений и боковых нагрузок, еще и дополнительные кратковременные линейные перегрузки (1 - 3g). Это иногда может вызывать неуверенность у некоторых водителей при управлении автомобилем.

Какой вилек для автомобиля безопасен? Почти вся траектория движения автомобиля состоит из рысканий, больших и маленьких, а водитель делает вильки, чтобы удержать автомобиль на проезжей части. Колебания продольной оси автомобиля возникают по причине:

наличия поперечного уклона проезжей части (для лучшего водоотвода), что обусловливает появление составляющей веса автомобиля, направленной к внешней кромке проезжей части. Данное явление усугубляется неравномерностью поперечного уклона дороги и различной боковой жесткостью шин передних и задних колес;

наличия температурных компенсационных швов на дорогах с цементобетонным покрытием. Швы, как правило, имеют неравномерную высоту по ширине дорожного покрытия;

неправильной геометрии входа и выхода дорожного закругления, что влечет за собой колебания продольной оси автомобиля как при его движении по кривой, так и после выхода из нее.

1. Водители знают, что на ровной горизонтальной площадке автомобиль ведет себя одинаково как при вильке вправо, так и влево, поскольку автомобиль создается всегда симметричным, рассчитанным для движения по горизонтальной плоскости, а не для езды по реальной дороге с поперечным уклоном. Да и создать автомобиль, учитывающий поперечный уклон, сложно, так как последний различен на разных участках.

Интересно отметить, что продольная ось автомобиля после затухания колебаний не направлена по линии, установленной до вилька, а имеет некоторое отклонение. Этот факт можно, видимо, объяснить гистерезисными (внутренние потери при деформациях) свойствами материалов (шины, резиновые втулки, дорожное покрытие и др.), а также проскальзыванием шин в зоне их контакта с дорогой. Наибольшую роль в данном процессе, видимо, играет проскальзывание в зоне контакта.

Поэтому после окончания колебаний продольной оси требуется вмешательство водителя для сохранения начального движения.

Центробежная сила, действующая на автомобиль и человека, пропорциональна их массам. Но необходимо учитывать, что величина центробежной силы меняется вместе с направлением действия. Это значительно усугубляет воздействие сил на организм человека. Действие перегрузки, например, можно представить наглядно следующим образом: в течение примерно 1 с центробежная сила, изменяя свое направление, меняет свою величину от -45 кгс (влево) до + 15 кгс (вправо). Значит, на человеческий организм в течение 1 с действует сила 60 кгс (45+15), а это равносильно удару указанной величины. Поэтому водитель, попадающий в обстановку колебательного процесса автомобиля в поперечной плоскости, начинает управлять менее уверенно. А если колебания не затухают, а продолжаются (даже без увеличения размаха), водитель быстро утомляется.

Аналогичная картина происходит при езде по неровной дороге, так как крен вокруг вертикальной оси обязательно вызовет и горизонтальные колебания.

2. При вильке вправо автомобиля, движущегося по прямолинейной дороге с поперечным уклоном дорожного покрытия (2%), симметричность картины колебаний несколько нарушается. Большая амплитуда отклонений направлена в сторону кромки проезжей части, что при ограниченной ширине дорожного полотна может привести к сходу автомобиля с дороги. Необходимо вмешательство водителя, чтобы удержать автомобиль на предназначенной ему полосе движения.

3. При первоначальном вильке автомобиля к оси дороги (влево) характер колебаний остается прежним, но со значительно меньшими амплитудами. Видимо, начальная стадия колебаний требует большего количества энергии, чем в предыдущих двух случаях.

В данном же случае водитель чувствует себя более уверенно (при отсутствии встречного транспортного потока), так как первоначальный импульс колебаний уводит автомобиль к оси дороги.

4. Некоторые любят ездить по оси двухполосной дороги с двускатным профилем. Несмотря на то что при этом своей левой половиной автомобиль движется по встречной полосе, они считают, что такое движение наиболее устойчиво. Характер изменения отклонения продольной оси показывает, что данный случай приближается к случаю нулевого поперечного уклона.

Такое движение безопасно при условии, что левое управляющее колесо во время резких вильков не переходит на правую сторону дороги.

5. На кривых радиусом 300 - 2000 м характер колебаний аналогичен указанному в п. 2, но с более быстрым их затуханием и более быстрым приближением к кромке проезжей части. Это, видимо, результат влияния кривизны траектории движения.

Наехать ли на кирпич? На дороге первоначальным импульсом возмущения иногда является подбрасывание одного из управляемых колес при наезде на препятствие (колодцы, упавшие предметы и др.). Чтобы уточнить влияние этого фактора, был проведен следующий простой эксперимент. Автомобиль, двигавшийся прямолинейно, наезжал на препятствие полукруглой формы высотой около 150 мм. В первый момент после наезда он продолжал двигаться прямолинейно, но затем, видимо, в результате появления дестабилизирующего момента из-за крена кузова началось достаточно плавное отклонение продольной оси автомобиля. Амплитуда при этом была также незначительной.

В качестве закономерности было подмечено, что автомобиль после "прыжка" одного из колес стремится совершить колебание в сторону подскакивающего колеса. Можно предполагать, что картина изменится при увеличении высоты препятствия и автомобиль будет иметь тенденцию к "уходу" от препятствия, т. е. будет преобладать влияние составляющей веса автомобиля при наклоне, а не в момент "рысканья". Это свидетельствует о том, что зачастую безопаснее наехать на кирпич или небольшой предмет, чем делать резкий и опасный вилек.

Объезд препятствия справа или слева? Ну а как быть, если камень на дороге покрупнее кирпича или рытвина довольно глубокая? Как лучше их объехать - оправа или слева? Если бы система автомобиль - дорога была полностью симметричной, то было бы все равно. Но так как в нашей стране принято правостороннее движение, а дорожники, как правило, делают поперечный уклон для стока воды вправо, то правые объезды предпочтительнее. Вилек же влево без наличия виража опаснее, так как к центробежной силе прибавляется сила веса, возникающая из-за поперечного уклона. Испытания в реальных условиях показали, что наиболее хорошо дорога стабилизирует направление движения автомобиля при условии уравновешивания поперечной составляющей его веса (вызванной поперечным уклоном дороги) и составляющей центробежной силы.