§ 6. Эксплуатационные качества автомобиля, влияющие на безопасность дорожного движения

Водитель является оператором в системе "человек - машина". Поведение этой системы зависит как от действий водителя - его умения, опыта, навыков, так и от эксплуатационных качеств автомобиля. Неудовлетворительные эксплуатационные параметры транспортного средства могут усугубить ошибки водителя или даже явиться непосредственной причиной этих ошибок. Так, неудовлетворительная динамика автомобиля приводит к затяжным обгонам и долгим перестроениям. Водитель, начавший обгон на автомобиле с плохой динамикой, может оказаться в трудном положении. Если видимость ограничена или обгон происходит в условиях высокой интенсивности движения, такой водитель будет длительное время занимать встречную полосу, создавая серьезные помехи для движения.

Неудовлетворительная обзорность с места водителя также может явиться причиной возникновения аварийных ситуаций, поскольку стойки кузова, капот автомобиля скрывают от водителя часть дороги и не позволяют ему надежно прогнозировать развитие ситуаций.

Автомобиль характеризуется большим количеством различных эксплуатационных параметров, к которым, в частности, относятся: скоростные свойства, вместимость, топливная экономичность, долговечность, проходимость, безопасность, удобство использования, маневренность, приспособленность к обслуживанию и ремонту и ряд других.

Рассмотрим лишь те эксплуатационные свойства, от которых непосредственно зависит безопасность дорожного движения. Обычно принято говорить об активный и пассивной безопасности транспортных средств. Активна безопасность характеризуется комплексом эксплуатационных качеств, способствующих предотвращению дорожных происшествий. К этим качествам относятся, в первую очередь, динамика разгона, эффективные тормоза, хорошая управляемость и устойчивость автомобиля против заноса и опрокидывания, наличие надежной световой и звуковой сигнализации, комфортность рабочего места водителя.

Пассивная безопасность определяется такими качествами автомобиля, которые при возникновении дорожного происшествия способствуют снижению тяжести его последствий для лиц, находящихся внутри автомобиля. К этим качествам относятся энергопоглощающие свойства передней и задней частей автомобиля, надежность запирания дверных замков, безосколочное ветровое стекло, энергопоглощающая рулевая колонка, ремни безопасности, отсутствие в салоне выступающих предметов, способных намести травмы.

В особую группу выделяют эксплуатационные свойства, обеспечивающие "послеаварийную безопасность". Этим понятием охватываются такие качества автомобиля, как возможность быстрой эвакуации людей из салона, пожарная безопасность, включая наличие на транспортном средстве огнетушителя.

Тормозные качества являются одним из главных эксплуатационных свойств автомобиля.

От эффективности тормозов зависит безопасная дистанция и, в конечном счете, пропускная способность улично-дорожной сети (см. §.11).

В общем виде остановочный путь автомобиля S0 складывается из трех отрезков пути:

где S_р - путь, проходимый за время реакции водителя, м;

S_п - путь, проходимый за время срабатывания тормозного привода (в конце этой фазы начинается эффективное торможение);

S_т - собственно торможение. Таким образом, тормозной путь определяется отрезками S_п + S_т, т. е. тем расстоянием, которое пройдет автомобиль с момента приложения водителем усилия к тормозной педали до полной остановки автомобиля.

Время реакции водителя изменяется в широких пределах и, следовательно, существенно влияет на величину остановочного пути. Простая реакция, например реакция на красный сигнал светофора, включает в себя время восприятия сигнала и время, необходимое для нажатия на педаль тормоза. Обычно время простой реакции колеблется от 0,4 до 0,6 с.

Сложная реакция - это реакция на заранее неизвестный раздражитель в сложных условиях движения, например реакция на неожиданный маневр движущегося впереди транспортного средства. Время сложной реакции может достигать 1,5 - 2,0 с.

В обычных расчетах остановочного пути принимают чаще всего время реакции равным 1 - 1,5 с,

Бремя срабатывания тормозного привода зависит от типа тормозной системы: у гидравлических и механических тормозов это время составляет 0,1 с, у пневматических - 0,3 с.

Замедление до максимального значения нарастает постепенно и зависит от нагрузки автомобиля и скорости движения транспортного средства.

Для отечественных автомобилей при экстренном торможении без нагрузки на сухом асфальтобетоне принимаются такие величины времени срабатывания тормозных приводов:

при наличии гидравлического привода:

У легковых автомобилей - 0,25 с

у грузовых " - 0,30 с

у автобусов " - 0,35 с;

при наличии пневматического привода:

у грузовых автомобилей

до 4 т грузоподъемности - 0,7 - 0,9 с

у грузовых автомобилей

более 4 т грузоподъемности - 0,8 - 1,0 с

у автобусов - 0,9 - 1,1 с

у автопоездов - 0,7 - 3,0 с.

Совершенно очевидно, что время срабатывания тормозного привода, как и время реакции водителя, влияет на длину остановочного пути, и водители должны учитывать эти особенности управляемого ими автомобиля.

Минимальные нормы эффективности тормозов приведены в Правилах дорожного движения. Проверка тормозных качеств, находящихся в эксплуатации транспортных средств, должна производиться на сухом горизонтальном участке дороги с твердым покрытием, имеющим коэффициент сцепления не менее 0,6. Напомним, что в Правилах приводятся нормы длины тормозного пути, т. е. отрезков

Динамика автомобиля для безопасности движения имеет, пожалуй, не менее важное значение, чем эффективные тормоза. Наличие в транспортном потоке разнородных по динамическим качествам автомобилей приводит к необходимости обгонов, маневрирования, затрудняет быстрое освобождение перекрестков, создает серьезные препятствия при преодолении подъемов. Разнородный состав транспортного потока резко снижает среднюю скорость на дороге, способствует возникновению аварийных ситуаций.

Сегодня считается, что время разгона лучше характеризует уровень совершенства автомобиля, чем максимальная скорость, реализация которой ограничена пределами, установленными Правилами дорожного движения. Обычно динамику легкового автомобиля оценивают по времени, необходимому для разгона от 0 до 80 или 100 км/ч или времени, затрачиваемому на прохождение первых 400 или 1000 м пути. По сведениям, публикуемым в печати^*, показатели динамики автомобилей постоянно улучшаются. Если десять лет назад время разгона лекгового автомобиля до 100 км/ч В пределах 20 с считалось удовлетворительным, то теперь средний показатель по наиболее массовым моделям автомобилей малого класса составляет 13,5 с, а по автомобилям особо малого класса 14,1 с. Лучшие образцы автомобилей среднего класса имеют показатели динамики разгона 10 - 12 с.

^* (Немцов Ю. М., Майборода О. В. Эксплуатационные качества автомобиля, регламентированные требованиями безопасности движения. М., Транспорт, 1977, 141 с.)

Отметим, что автомобиль ВАЗ-2101 или ГАЗ-24 разгоняются до скорости 100 км/ч за 22 с, автомобиль ЗИЛ-117 - за 13,5 с.

В целях максимального использования динамических качеств автомобиля водителям необходимо помнить, что переключение передач должно осуществляться при достижении такой частоты вращения коленчатого вала двигателя, при которой достигается его максимальная мощность. На шкале спидометров автомобилей "Жигули" нанесены метки, показывающие до какой скорости надо "раскручивать" двигатель при переключении передач. Контроль момента переключения можно осуществлять и по тахометру - прибору, показывающему скорость вращения коленчатого вала двигателя.

Улучшение разгонной динамики достигается также правильной регулировкой двигателя, ходовой части автомобиля, поддержанием нормального давления в шинах.

Управляемость и устойчивость автомобили - эксплуатационные качества, определяющие возможность для водителя поддерживать желаемую траекторию движения. Под управляемостью понимается способность транспортного средства сохранять заданное водителем направление на дороге и быстро "откликаться" на повороты рулевого колеса.

Это свойство автомобиля обеспечивается соответствующим конструированием передней подвески, углами установки управляемых колес, давлением воздуха в шинах.

На управляемость значительное влияние оказывает так называемый боковой увод колес, который возникает вследствие эластичности шин (особенно радиальных).

Из-за различного распределения нагрузки на колеса, бокового ветра, неровностей дороги и других факторов фактическое направление качения каждого колеса в каждый момент времени не совпадает с плоскостью его качения. Это явление и называют боковым уводом. В зависимости от соотношения величины увода шин передних и задних колес различают автомобили с излишней и недостаточной поворачиваемостью.

Излишняя поворачиваемость усложняет управление, особенно на поворотах, когда автомобиль поворачивается на больший угол, чем желает водитель. Излишняя поворачиваемость увеличивается, если давление воздуха в шинах передних колес значительно превышает давление в задних колесах и если центр тяжести смещается к задней оси (при перегрузке задней части легкового автомобиля или неправильном расположении груза в кузове грузового автомобиля).

Недостаточная поворачиваемость в определенных пределах является положительным эксплуатационным качеством, способствующим стабилизации заданного направления движения. Однако автомобиль с излишне большой недостаточной поворачияаемостью становится трудно управляемым, особенно на поворотах. Водителю приходится поворачивать руль на больший угол и с большим усилием, чем это надо для автомобиля с нормальной поворачиваемостью.

Появлению недостаточной поворачиваемое способствует езда на приспущенных шинах передних колес и перегруз передней части автомобиля.

Устойчивость - это свойство автомобиля двигаться без бокового скольжения (заноса) и опрокидывания. Устойчивость определяется конструктивными особенностями автомобиля, расположением груза и способом управления.

Занос возникает из-за нарушения силового замыкания в зоне контакта колеса с дорогой под влиянием поперечной (центробежной) силы:

где G - сила тяжести автомобиля, кгс;

R - радиус поворота центра тяжести автомобиля, м;

V - скорость, км/ч.

Поперечная сила Р возникает как при движении по кривой постоянного радиуса, так и в результате неосторожного поворота рулевого колеса (чем резче поворот рулевого колеса, тем больше поперечная сила). Если P>_φ1G, то возникает боковой занос (здесь φ1 - коэффициент сцепления шин с покрытием в поперечном направлении - при торможении или разгоне составляет 80 - 90% величины коэффициента сцепления).

Для предотвращения бокового скольжения обычно начинают скользить колеса задней оси) необходимо плавно повернуть управляемые колеса в сторону начавшегося заноса, тем самым увеличивая радиус R и уменьшая поперечную силу Р.

Опрокидывание автомобиля происходит, как правило, при высоком расположении груза. Скорость, превышение которой приводит к опрокидыванию, можно рассчитать по формуле:

где R - радиус поворота, м;

В - ширине колеи автомобиля, м;

Н - высота центра тяжести, м.

Из этой формулы следует, что с повышением центра тяжести автомобиля (автомобиль с грузом) и уменьшением радиуса поворота уменьшается и критическая скорость безопасного движения. Известно, что у груженых автомобилей центр тяжести выше чем у порожних. Так, у автомобиля ЗИЛ-130 в груженом состоянии H = 1200 мм, а у того же автомобиля без груза Н = 885 мм.

Светотехническое оборудование является элементом активной безопасности автомобиля и поэтому должно постоянно поддерживаться в исправном состоянии.

Количество, характеристики и расположение светотехнических приборов определены действующими в СССР стандартами и Правилами дорожного движения. Установлено, что на автомобиле должно быть по две фары ближнего и дальнего света. Фары ближнего света должны располагаться не ниже 500 мм (нижний край) и не выше 1200 мм (верхний край) от поверхности дороги и не дальше 400 мм (наружный край) от габарита по ширине. Цвет фар ближнего и дальнего света должен быть обязательно одинаковым - либо белым, либо желтым.

Суммарная максимальная сила света фар ближнего света должна быть не более 12 300 кд, а дальнего света - 75 000 кд.

Правила дорожного движения предусматривают пользование ближним светом фар при снижении видимости до 300 м.

Поэтому для безопасности движения важное значение имеет правильная регулировка фар в строгом соответствии с требованиями инструкции завода-изготовителя. В противном случае неизбежно либо резкое ухудшение параметров видимости, либо ослепление встречных водителей.

Рассеиватели фар должны содержаться в чистоте, поскольку при их загрязнении существенно снижается световой поток и ухудшаются условия освещения дороги.

К светотехническому оборудованию относятся также противотуманные фары, габаритные фонари, указатели поворота, стоп-сигналы.

В отношении противотуманных фар действующие Правила устанавливают, что их нижний край не должен быть ниже, чем 250 мм от поверхности дороги. Использование противотуманных фар целесообразно при ухудшении метеорологической видимости из-за снегопада, дождя, тумана, а также при движении по извилистым дорогам. Противотуманные фары можно включать как самостоятельно, так и вместе с фарами ближнего или дальнего света. Включение противотуманных фар не приводит к ослеплению, поскольку они обеспечивают направленный вниз и резко ограниченный по высоте пучок света.

Исправные указатели поворота, габаритные фонари и стоп-сигналы служат своего рода средствами идентификации режима движения автомобиля и потому от их состояния и четкой различимости во многом зависит безопасность движения, особенно в плотных транспортных потоках. Неисправные стоп-сигналы могут явиться причиной наезда на неожиданно затормозившее транспортное средство. Поэтому для всех водителей должна стать правилом каждодневная проверка работоспособности всех средств световой сигнализации автомобиля.

Рабочее место водителя. Среди важных для безопасности движения эксплуатационных качеств автомобиля следует упомянуть также и характеристики рабочего места водителя. Неудобное сиденье, неудачно расположенные органы управления, плохой обзор, плохая вентиляция-все это усложняет управление автомобилем, способствует преждевременному появлению усталости, снижает качество вождения.

Особенно большое значение для сохранения работоспособности водителя имеет чистота атмосферы в салоне автомобиля. Подсчитано, что каждый автомобиль при среднем годовом пробеге 15 тыс. км "выдыхает" 3250 кг углекислого газа, около 93 кг углеводорода и 27 кг окислов азота. Особо вредное воздействие на организм человека оказывает содержащаяся в выхлопных газах окись углерода (СО - угарный газ).

Считается, что уже при содержании в воздухе окиси углерода порядка 0,01 % появляются симптомы отравления. Между тем, как показывает проверка, в выхлопных газах карбюраторных двигателей содержится от 8 до 10% этого гаэа.

Выхлопные газы, прорываясь в подкапотное пространство через маслоналивную горловину и систему вентиляции картера, засасываются в кабину. Обследования, проводившиеся в кабинах автомобилей ЗИЛ-555 (с пробегом 100 - 130 тыс. км), показали, что при скорости 35 км/ч концентрация окиси углерода достигает 125 мг/м³ (это более чем в 4 раза превышает санитарную норму для производственных помещений - 30 мг/м³). При увеличении скорости до 50 - 60 км/ч концентрация СО снижается за счет лучшего проветривания кабины до 25 мг/м^3*.

^* (Иванов В. Н, Наука управления автомобилем. М., Транспорт, 1977.)

Вероятность отравления окисью углерода повышается зимой при пользовании отопителями, которые имеют недостаточно герметичные соединения. Повышенное содержание СО в кабине приводит к быстрому утомлению и снижению работоспособности водителя - появляются резкая головная боль, общая слабость, тошнота, сердцебиение Все эти факторы, как и всякое болезненное состояние, влияют на качество вождения и безопасность движения.

В соответствии с ОСТ 37.001.054 - 74 "Автомобили и двигатели. Выделение вредных веществ. Нормы и методы определения" с 1 января 1978 г. в СССР установлена предельная норма содержания окиси углерода в выхлопных газах - не более 2% по объему.

Чистота воздуха в салоне автомобиля зависит от надежности всех уплотнений в подкапотном пространстве, исправности выхлопного тракта двигателя и эффективности приточной вентиляции. Для уменьшения выделения вредных примесей в атмосферу необходимо тщательно регулировать двигатель, избегать его длительной работы на холостом ходу, при разгоне резко не открывать дроссельную заслонку карбюратора.