НАДЕЖНОСТЬ ТОРМОЗНЫХ СИСТЕМ

Тормозная сила возникает между колесом и дорогой по направлению, препятствующему вращению колеса. Максимальное значение тормозной силы на колесе зависит от возможностей механизма, создающего силу торможения, от нагрузки, приходящейся на колесо, и от коэффициента сцепления с дорогой. При равенстве всех условий, определяющих силу торможения, эффективность тормозной системы будет зависеть в первую очередь от особенностей конструкции механизмов, производящих торможение автомобиля.

На современных автомобилях в целях обеспечения безопасности движения устанавливают несколько тормозных систем, выполняющих различное назначение. По этому признаку тормозные системы подразделяют на:

• 
  рабочую,
  
• 
  запасную,
  
• 
  стояночную,
  
• 
  вспомогательную.
  

Запасная тормозная система предназначена для остановки автомобиля в случае отказа рабочей тормозной системы. Она оказывает меньшее тормозящее действие на автомобиль, чем рабочая система. Функции запасной системы может выполнять чаще всего исправная часть рабочей тормозной системы или полностью стояночная система.

Стояночная тормозная система служит для удерживания остановленного автомобиля на месте, чтобы исключить его самопроизвольное трогание (например, на уклоне).

Вспомогательная тормозная система используется в виде тормоза-замедлителя на автомобилях большой грузоподъемности (МАЗ, КрАЗ, КамАЗ) с целью снижения нагрузки при длительном торможении на рабочую тормозную систему, например на длинном спуске в горной или холмистой местности.

Работает тормозная система следующим образом. При нажатии на педаль тормоза поршень главного цилиндра давит на жидкость, которая перетекает к колесным тормозным механизмам. Поскольку жидкость практически не сжимается, то, перетекая по трубкам к тормозным механизмам, она передает усилие нажатия. Тормозные механизмы преобразуют это усилие в сопротивление вращению колес, и наступает торможение. Если педаль тормоза отпустить, жидкость перетечет обратно к главному тормозному цилиндру и колеса растормаживаются. Гидровакуумный усилитель облегчает управление тормозной системой, так как создает дополнительное усилие, передаваемое на тормозные механизмы колес.

Для повышения надежности тормозных систем автомобилей в приводе применяют различные устройства, позволяющие сохранить ее работоспособность при частичном отказе тормозной системы. Так, на автомобиле ГАЗ-24 «Волга» для этого применяют разделитель, который автоматически отключает при торможении неисправную часть тормозного привода в момент возникновения отказа.

Разделитель привода тормозов автомобиля ГАЗ-24 «Волга» является устройством повышения надежности в случае повреждения элементов системы рабочих тормозов на передние или задние колеса и служит для автоматического отключения неисправного участка гидравлического привода тормозов. В корпусе разделителя имеются два поршня с уплотняющими манжетами, а его полости закрыты пробками с уплотняющими прокладками.

Если система гидравлического привода тормозов передних и задних колес исправна, тормозная жидкость от главного тормозного цилиндра поступает в полость между поршнями разделителя и раздвигает их. Жидкость, находящаяся справа и слева от поршней разделителя, подается по каналам и трубкам в колесные цилиндры, и происходит торможение всех четырех колес. После прекращения нажатия на педаль тормоза под действием стяжных пружин тормозных колодок жидкость возвращается в крайние полости разделителя и поршни его сходятся до упора в кольцо.

В случае повреждения гидравлического привода тормозов на передние или задние колеса разделитель обеспечивает торможение передних или задних колес за счет давления жидкости в исправной части. Неисправная часть перекрыта поршнем разделителя, оставшимся отжатом положении.

Вывод: Рассмотренный принцип действия тормозной системы позволяет представить взаимодействие основных элементов тормозной системы, имеющей гидравлический привод.

1. 
   Бухарин А.А. «Тормозные системы автомобилей», Москва, «Машизд», 1950 г.
   
2. 
   П.В. Гуревич, Р.А. Меламуд «Пневматический тормозной привод автотранспортных средств». Изд-во «Транспорт» 1988 г.
   

УДК 656.13 Клекова Т.А., группа ТТП-112, ВлГУ

Научный руководитель доцент Денисов Ив.В.
Влияние поправок в Федеральном законе

№ 196-ФЗ, ст. 12.9 КоАП РФ на статистику аварийности
Согласно внесенным поправкам в Федеральный закон № 196-ФЗ, ст.12.9 КоАП превышение скорости до 20 км/ч, от максимально разрешенной, не штрафуется. Таким образом, для многих водителей автотранспортных средств (АТС), автоматически разрешенной скоростью в городах стало 80 км/ч, на скоростных автомагистралях - 130 км/ч.

Выполненные исследования мгновенных скоростей транспортного потока, позволили определить ее среднее значение, которое равно 74 км/ч. Измерение скоростей АТС, производилось на улице Мира вблизи пешеходного перехода. После обработки опытных данных был установлен нормальный закон распределения.

Теперь предположим, что на пути следования АТС возникла конфликтная точка, представляющая собой определенную опасность для дальнейшего движения. Согласно пункту 10.1 правил дорожного движения (ПДД), водитель должен принять возможные меры к снижению скорости АТС, вплоть до полной его остановки. В случае, если скорость движения автомобиля будет равна 60 км/ч, то его остановочный путь составит 40,26 м, однако при скорости 74 км/ч и при тех же аналогичных дорожных условиях, остановочный путь будет уже 55,48 м, что на 15,22 м больше предыдущего значения. Таким образом, водитель сам для себя, уменьшает вероятность благоприятного исхода возникшей аварийной ситуации на дороге. Важно отметить, что с увеличением скорости повышается степень тяжести травм причиненных пешеходу от наезда АТС. Об этом свидетельствуют статистические данные аварийности с наездами на пешеходов на пешеходных переходах в Российской Федерации. На рисунке хорошо прослеживается рост количества дорожно-транспортных происшествий (ДТП), погибших и раненых за март 2014 года. И конечно, внесенные поправки, касающиеся скоростного режима в Федеральный закон № 196-ФЗ, ст. 12.9 КоАП РФ только способствуют этому.

Рис. Динамика показателей аварийности с наездами на пешеходов на переходах за 7 лет

Уменьшить темп роста ДТП по причине превышения установленного скоростного режима водителями АТС, можно путем корректировки существующих поправок Федеральном законе № 196-ФЗ, в частности ст. 12.9 КоАП РФ. Предлагается установить максимально допустимую скорость движения автомобилей: в городе - 60 км/ч, за городом – 90 км/ч. При этом на участках улично-дорожной сети, имеющих хорошую видимость, без поворотов, пешеходных переходов установить дорожный знак 6.2 – «рекомендуемая скорость»: в городской черте - 80 км/ч, за городом – 110 км/ч.

1. Балакин В.Д. Экспертиза дорожно-транспортных происшествий: Учебное пособие. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2005 – 136 с.

2. Сведения о показателях состояния безопасности дорожного движения: [Электронный ресурс] // Информационный портал «ГОСАВТОИНСПЕКЦИЯ МВД РОССИИ» URL: https://www.gibdd.ru/stat/

УДК 656.13 Морозов М.С., студент группы ТТП-111, ВлГУ

Научный руководитель доцент Денисов Ив.В.
Исследование пропускной способности

участка улично-дорожной сети,

расположенного на улице Горького г. Владимира
В рамка данной научной работы проводились исследования интенсивности транспортного потока на участке улично-дорожной сети (УДС) расположенного на ул. Горького в городе Владимир. Исследуемый объект имеет пересечения с ул. Лакина и ул. Куйбышева, по которым пролегает автомобильная трасса Федерального значения М7 «Волга».

В результате выполненных наблюдений установлен состав транспортного потока, где преобладающее большинство занимают легковые автомобили - 94%, грузовой транспорт и автопоезда - 4%, автобусы – 2%. Анализ приведенной интенсивности, графическое отображение которой представлено на рис. 1, позволило выделить неравномерность транспортного потока по направлениям и времени суток.

Рис. 1. Приведенная интенсивность движения исследуемого участка УДС

Рис. 2. Оценка уровня загрузки исследуемого участка УДС

1. Клинковштейн Г.И., Афанасьев М.Б. Организация дорожного движения: Учеб. для вузов – 5-ое изд., перераб. и доп. – М.: Транспорт, 2001 – 247 с.

УДК 656.13 Терехина К. группа БД-109, ВлГУ

Научный руководитель профессор Касаткин Ф.П.

В настоящее время перекресток улиц пр. Ленина – ул. Ставровская является нерегулируемым т-образным перекрестком средней сложности, так как на нем выявлено 13 конфликтных точек с учетом возможных направлений движения и маневров для однорядных потоков автомобилей попутного и встречного направлений, а показатель его сложности составляет: m=4+3·4+5·5=41. Средняя интенсивность транспортных потоков на перекрестке приведена на рисунке.

Рис. Условная картограмма интенсивности транспортных потоков на перекрестке (авт./ч)

Взяв аварийность рассматриваемого перекрёстка за пять лет, мы выявили, что количество ДТП в эти годы нестабильно. В 2004г –5, 2005г – 7, 2006г – 5, 2011г – 10, 2013г – 2. Основными видами ДТП на изучаемом участке дороги являются: наезд на пешехода, наезд на животных и столкновение ТС. Данная статистика приводит к выводу, что нерегулируемый пешеходный переход, находящийся в 129 м от регулируемого, создаёт больше проблем, чем приносит пользы. Во-первых, этим пешеходным переходом пользуется малое количество людей, а, во-вторых, сложность перекрёстка ещё больше усложняется наличием конфликтных точек с пешеходами, которые вызывают задержку движения транспортных потоков.

Следует также учесть, что на улице Ставровской в ближайшие годы закончится строительство двух многоэтажных домов на 416 и 430 квартир, с наличием не только жилых помещений, но и офисов. Всё это значительно повысит рост автомобилизации, примерно на 800 автомобилей и приведёт к резкому повышению интенсивности движения и аварийности на перекрёстке. Чтобы избежать большого числа ДТП, необходимо провести ряд мероприятий.

В первую очередь нужно обратить внимание на дорогу, проходящую по улице Ставровской. Многочисленная строительная техника и рост легковых автомобилей привели её в непригодное для эксплуатации состояние, вся дорога в выбоинах и трещинах, которые могут нанести вред транспортному средству, также на дороге отсутствует разметка, а водители, паркуя свои автомобили, загораживают проезд по проезжей части. Следовательно, начать улучшение перекрёстка необходимо с реконструкции дороги. Так как дорога проходит между жилыми домами, то возможности её расширить – нет, а большой поток транспортных средств вызовет задержки дорожного движения, поэтому целесообразно будет рассредоточить поток по нескольким направлениям: ул. Ставровская, ул. Ново-Ямская, пр. Ленина и трасса М7. Для того, чтобы объединить дороги на ул. Ставровской и ул. Ново-Ямской необходимо проложить дорогу, зарыв канаву. На дорогах в некоторых дворах необходимо будет ввести одностороннее движение, которое сократит количество конфликтных ситуаций. Таким образом, нагрузка распределится равномерно по всем дорогам и снизит остроту проблемы с задержками дорожного движения.

Следующее, что нужно изменить – обеспечить перекрёсток «пр. Ленина – ул. Ставровская» светофором, синхронизированным с остальными светофорами для создания «зелёной волны», чтобы обеспечить минимальные потери вследствие задержек. Безопасней всего разделить цикл на три такта так, чтобы не возникало конфликтных точек. Это позволило бы оставить пешеходный переход, сделав его регулируемым и безопасным.

Существующая обстановка позволяет расширить дорогу по проспекту Ленина для создания дополнительной полосы для поворота на улицу Ставровская.

Следовательно, для улучшения организации движения на перекрестке необходимо провести: следующие организационно-технические мероприятия:

1. 
   Реконструкция и ремонт дорог: обновление дорожного покрытия дороги по ул. Ставровская, зарывание канавы и соединение дорог по улицам Ставровская и Ново-Ямская и расширение дороги по проспекту Ленина для создания поворотной полосы.
   
2. 
   Нанесение разметки и расстановка необходимых знаков.
   
3. 
   Внедрение светофорного регулирования на перекрёстке «пр. Ленина – ул. Ставровская».
   
4. 
   Внедрение регулируемого пешеходного перехода на перекрестке.
   

УДК 656.13 Арсентьева Я.А., группа БТП-109, ВлГУ

Научный руководитель доцент Киндеев Е.А.
КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЛЮДЕЙ

НА АВТОБУСНЫХ ОСТАНОВКАХ
Все мы сталкивались в новостях с жуткими ДТП, когда вылетевшая с проезжей части машина сбивает людей на автобусных остановках. Как правило, это приводит к жертвам и тяжелым травмам среди людей ожидающих общественный транспорт. Например, 22 сентября 2012 года водитель протаранил остановку общественного транспорта на Минской улице в Москве. Жертвами ДТП стали семь человек - пятеро воспитанников детского дома-интерната, а также воспитатель детского дома и ее супруг. Виновник аварии находился в состоянии алкогольного опьянения. Впрочём, далеко не всегда дело в пьяных водителях, во многих случаях машины просто теряют управление и совершают наезд на группу граждан, ожидающих общественный транспорт на незащищенной остановке. Поэтому решить эту проблему, воздействуя только на водителей, не представляется возможным.

Единственное, что помогает в подобных случаях - это физическое препятствие. Однако, обычные металлические столбики не в состоянии удержать автомобиль, которые едет на большой скорости.

Средний автомобиль - это полторы тонны веса и скорость 90 километров в час. Он ломает металлические столбики, никакой столбик это не выдержит. Но уже давно придумали конструкцию, которая состоит из металлического столбика определенной формы, определенного наклона, с такой фундаментной частью, которая удерживает автомобиль. Это недорогая и несложная конструкция, способная удержать легковой автомобиль, движущийся со скоростью 90 километров в час. Такие столбики высотой одни метр надо устанавливать через каждые полтора метра. Эти конструкции не обязательно устанавливать на всех остановка, а лишь на тех, которые расположены на опасных участках дороги у остановок и там, где пешеходные переходы на одном уровне с дорогой. Особенно это актуально для крупных городов и на остановках вдоль широких и скоростных трасс, поэтому для начала можно оборудовать защитой только остановки, где существует серьёзная опасность наездов.

УДК 519.245:53.08 Тихомирова И.Е., группа ТСБ-111, ВлГУ

Научный руководитель доцент Киндеев Е.А.
ОПТИМИЗАЦИЯ ФОРМЫ ВЕДУЩЕЙ

ЗВЕЗДОЧКИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

С МУСКУЛЬНЫМ ПРИВОДОМ
Такая деталь, как эллипсная звездочка для велосипеда, очень известна и в то же время не знакома большинству людей. Использовать на велосипеде вместо круглой ведущей звездочки эллипсную предложил еще в 1892 году профессор В. Прусаков. Он решил разместить шатуны вдоль малой оси эллипса, что позволило более рационально использовать силы велосипедиста. Но почему именно эллипс? Возможно, звездочка другой формы будет более оптимальной?

Сила нажатия на педаль прикладывается велосипедистом к плечу, которое изменяется с течением времени по гармоническому закону:

А – амплитуда;

ω – частота;

φ – фаза.

Ввиду физико-биологических особенностей человека сила, развиваемая ногой в зависимости от угла сгиба в колене [1], определяется по следующему закону:

, где

х – угол в коленном суставе;

у – сила давления на опору.

На графике (рис. 1) представлена зависимость средних значений максимальной силы (статический режим сокращения), развиваемой мышцами передней поверхности бедра, от угла в коленном суставе.

Рис. 1 Взаимосвязь между силой давления на опору и углом в коленном суставе.

Здесь: Ряд 1 – это экспериментально определенное значение силы, развиваемой ногой человека, в зависимости от угла в коленном суставе, Н [1];

Степенная – математическая модель данной зависимости.

Видно, что максимальную силу нога человека развивает при углах сгиба в коленном суставе в диапазоне от 150° до 180°.

Мы изменили форму круглой ведущей звездочки таким образом, чтобы более оптимально использовать усилие, прикладываемое велосипедистом к педали (рис.2), но звездочка при этом везде сохраняет выпуклую форму. Направление вращения - по часовой стрелке, педаль должна быть расположена в направлении 13 зуба.

Эксперименты показали, что даже неопытный велосипедист, двигаясь на велосипеде с такой звездочкой, затрачивает приблизительно на 15-30% меньше энергии, чем на велосипеде с круглой звездочкой, а его средняя скорость увеличивается примерно на 14%.

Звездочка оптимизированной формы позволяет более рационально использовать силы велосипедиста. Поэтому велосипедист меньше утомляется, улучшается его реакция, он более сосредоточен. Следовательно, уменьшается вероятность того, что велосипедист попадет в дорожно-транспортное происшествие или станет его причиной.

1. 
   Шалманов, А.Л. Биомеханические основы волейбола / А.М. Зафесов, А.М. Доронин // Изд-во Адыгейского государственного университета. – 1998. – с. 22 – 23.
   

Научный руководитель доцент Киндеев Е.А.

Устройство регулируемого изменения момента инерции маховика позволило бы создать легко управляемые накопители энергии, маховик с изменяемым моментом инерции, а также самобалансирующееся колесо или другое вращающееся техническое устройство.

Предлагается для перемещения грузов относительно оси вращения маховика использовать электромеханические приводы, состоящие из шагового электродвигателя и роликовинтовой передачи, обладающие большим передаточным числом и высокой точностью позиционирования. Роликовинтовая передача либо роликовинтовой привод, роликовинтовая пара (РВП) – oдин из самых мощных и грузоподъемных линейных механических приводов. Кoнструктивнo роликовинтовая пара сoстoит из винта и гайки, внутри которой по окружности расположены ролики, параллельные винту. Нагрузка передается oт гайки к винту через все ролики одновременно. Бoльшая площадь контакта резьбы винта, роликов и внутренней поверхности гайки способствует увеличению грузоподъемности и долговечности всей системы. РВП хорошо подходят для больших нагрузок, быстрого вращения, быстрого линейного перемещения, высоких ускорений (oсoбеннo планетарные), работы в агрессивных средах, имеют высочайшие точность и жесткость. Их критические преимущества – это устойчивость к ударным нагрузкам и сохранение работоспособности в отсутствие смазки. Например, линейные серводвигатели Exlar серии GS имеют следующие характеристики [1] (см. табл. 1):

Применение такого устройства регулируемого изменения момента инерции позволит контролируемо изменять момент инерции маховика или другого вращающегося технического устройства (см. рис. 1).

Рис. 1. Примерная компоновочная схема устройства

Накопленную энергию можно использовать для привода генератора автомобиля, отключая его привод от двигателя. После расходования накопленной энергии частота вращения маховика уменьшится до величины, которая позволит переместить грузы в исходное положение, на минимальное расстояние до оси вращения маховика для следующего цикла работы. Сведение грузов при большой частоте вращения маховика не представляется целесообразным, т.к. для противодействия центробежной силе придется затратить большое количество энергии.

Так как управление всеми приводами осуществляется независимо друг от друга, то достаточно просто можно осуществить балансировку маховика прямо во время его вращения. Для этого достаточно в опорах маховика установить датчики, измеряющие нагрузку, передаваемую осью вращения маховика на опоры. Зная положение маховика и величину сил, действующих на опоры, можно изменить расстояние каждого груза от оси вращения таким образом, чтобы маховик оказался сбалансированным, то есть провести статическую балансировку. Таким образом, имеется возможность балансировать вращающийся маховик независимо от того, был он сбалансирован ранее или нет. Это еще одна область применения данного устройства.

Научная новизна состоит в использовании для управляемого изменения момента инерции маховика при помощи электромеханических приводов, позволяющих с высокой точностью осуществлять изменение расстояния от оси вращения до центра масс грузов во время вращения маховика.

1. https://p-techno.ru/d/62161/d/elektrocilindry.pdf

УДК 629.3.021 Морозов М.С., Романов Н.А., группа ТТП-111, ВлГУ

Научный руководитель доцент Толков А.В.