Габаритные параметры
Для обеспечения безопасности дорожного движения все транспортные средства, допускаемые к эксплуатации на дорогах общего пользования, должны удовлетворять требованиям, ограничивающим их размеры и массу. Такие требования во всех странах устанавливаются в законодательном порядке.
Геометрические параметры (габаритные длина La и ширина Ва, база L) автомобиля имеют большое значение для формирования транспортного потока по ширине и длине, а также для его безопасности. При движении автомобиль подвергается воздействию различных случайных возмущений, стремящихся изменить характер движения. К таким возмущениям относятся удары колес о неровности покрытия, изменение поперечного уклона дороги, боковой ветер, случайный поворот передних колес и т.д. В результате этих возмущений автомобиль отклоняется от принятого направления движения, и водитель вынужден поворачивать рулевое колесо, возвращая автомобиль в исходное положение. Вследствие этого даже на строго прямолинейных участках дороги автомобиль движется не прямолинейно, а по кривым больших радиусов. При этом значительную часть времени он находится под углом к оси дороги, и размер полосы, потребной для его движения, – динамический коридор, превышает его габаритную ширину.
Ширина динамического коридора зависит от размеров автомобиля и его скорости. На рис. 1, а показан автомобиль, передние колеса которого в результате случайного толчка повернулись на некоторый угол (положение 1). За время реакции водителя автомобиль, двигаясь криволинейно, переместится в положение II. После этого водитель, вращая рулевое колесо, сначала вернет передние колеса в центральное положение (положение III), а затем, повернув их в обратном направлении (положение IV), установит автомобиль параллельно прежнему направлению движения (положение V).
Рис 1. Динамический коридор на прямолинейном участке дороги:
а – схема движения автомобиля; б – поперечное смещение ус центра тяжести автомобилей в зависимости от их скорости v: 1 – ЗИЛ-130; 2 – ГАЗ53А; 3 – ГАЗ-24 “Волга”; 4 – ВАЗ-2103 “Жигули”
На рис. 1, б показаны экспериментальные зависимости поперечного смещения ус центра тяжести некоторых автомобилей от скорости движения v. Смещение это тем больше, чем больше скорость. Следовательно, ширина динамического коридора увеличивается по мере роста скорости автомобиля. Одновременно возрастает вероятность столкновения с попутными и встречными автомобилями и наезда на окружающие объекты.
На основании наблюдений за большим числом автомобилей установлена примерная ширина полосы движения для транспортных средств различных видов, м:
Легковые автомобили…………………………………………… 2,8–3,1
Грузовые автомобили и автобусы……………………………… 3,5–4,3
Крупногабаритные грузовые автомобили и троллейбусы……. 3,7–4,5
Примечание. Минимальные значения характеризуют ширину полосы, по которой транспортные средства движутся со скоростью 11 м/с, максимальные значения – то же, со скоростью 33 м/с.
В технической литературе опубликованы также эмпирические зависимости между габаритной шириной автомобиля Ва, скоростью его движения v и шириной динамического коридора Вк. Одна из этих зависимостей имеет следующий вид:
, (1)
где v – в м/с, а Ва – в м.
Ширина динамического коридора, необходимая для безопасного движения автомобилей с высокими скоростями, иногда значительно превышает ширину полосы движения, установленную Строительными нормами и правилами (СНиП). Следует учитывать, что расширение проезжей части дороги требует значительной затраты труда, времени и средств, поскольку стоимость дорожной одежды составляет 65–75% общей стоимости дороги. На узких дорогах водители вынуждены вести автомобиль с меньшей скоростью, чем позволяют его технические возможности. Водители, не соразмерившие скорость движения с габаритными размерами управляемого автомобиля и дорожными условиями, могут стать участниками дорожно-транспортного происшествия.
Для автопоездов ширина динамического коридора с увеличением скорости возрастает быстрее, чем для одиночного автомобиля, вследствие угловых колебаний прицепов или полуприцепов в горизонтальной плоскости (виляния). При определенной скорости размахи прицепов становятся настолько большими, что водитель не может устранить их поворотом рулевого колеса и вынужден уменьшать скорость.
Еще более заметно влияние геометрических параметров автомобиля на безопасность при криволинейном движении. Хотя при крутых поворотах скорости автомобиля обычно невелики и случайные возмущения незначительны, ширина динамического коридора может быть достаточно большой. Ее можно определить по формуле (рис. 2, а)
, (2)
где Rн и Rв – соответственно наружный и внутренний габаритные радиусы поворота автомобиля; L' = L + С – расстояние от заднего моста до передней части автомобиля (L – база автомобиля; С – передний свес).
Согласно выражению (2) при малых значениях L' ширина динамического коридора незначительно отличается от габаритной ширины автомобиля (Bк » Ва). При L' » Rн величина Вк может значительно превышать Ва, что вынуждает строителей расширять полосы движения на криволинейных участках дорог. Уширение дорог, рекомендуемое СНиП, находится в пределах от 0,2 (при радиусе кривой 550–700 м) до 1,5 м (при радиусе кривой 15 м). На криволинейных участках дороги с большим радиусом требуемое уширение полосы движения невелико, но на криволинейных участках с малым радиусом она должна быть расширена почти в 1,5 раза.
Рис. 2. Динамический коридор на криволинейном участке дороги:
а – поворот одиночного автомобиля, б – поворот автопоезда
Учитывая большое влияние геометрических параметров транспортных средств на безопасность движения, рекомендуются следующие их максимально допустимые значения (в м):
Габаритная ширина……..……………………………..2,5
Габаритная длина:
одиночного автомобиля…..……………………….12
тягача с прицепом или полуприцепом……………20
тягача с несколькими прицепами…………………24
Габаритная высота На имеет значение при проезде автомобилей под путепроводами и проводами контактной сети. Чрезмерно высокие транспортные средства (например, двухэтажные троллейбусы или автобусы, полуприцепы-панелевозы или автомобили-фургоны) с высоко расположенным центром тяжести испытывают значительные угловые колебания в поперечной плоскости. При движении по неровной дороге они могут верхним углом задеть за столб или мачту. Максимально допустимая габаритная высота транспортных средств составляет 3,8 м. Высота большинства автомобилей значительно меньше этой величины, но высота автомобиля КамАЗ-5320 близка к ней.
Полоса движения автопоезда на повороте имеет сложную конфигурацию (рис. 2, б). С внешней по отношению к центру поворота стороны она ограничена траекторией края переднего крыла или бампера тягача, а с внутренней стороны – задним углом прицепа. Ширина динамического коридора при входе в поворот и при выходе из него примерно равна габаритной ширине автопоезда и достигает максимального значения Вкмах приблизительно в середине поворота.
Ширина динамического коридора автопоезда значительно больше, чем у одиночного автомобиля с той же габаритной шириной. Так, например, для грузового автомобиля с прицепом (при радиусе кривизны круговой траектории, по которой движется середина заднего моста тягача R0 = 6 м и сдвиге заднего моста прицепа относительно моста тягача Ск = 1 м) максимальная ширина коридора может достигать 6 м, т.е., больше чем вдвое превосходит габаритную ширину тягача. Большая ширина полосы движения, занимаемой автопоездами, наряду с их неудовлетворительной динамичностью является одной из причин снижения скорости транспортного потока при наличии в нем автопоездов.
Для улучшения маневренности автопоезда и уменьшения ширины динамического коридора применяют прицепы с управляемыми передними колесами. Рационально сконструированный рулевой привод позволяет прицепу с большой точностью следовать по колее тягача, почти не увеличивая ширины динамического коридора.