Рассчитать начальную скорость автомобиля

Содержание
  1. Конвертер величин
  2. Калькулятор остановочного пути автомобиля
  3. Калькулятор остановочного пути
  4. Калькулятор определения скорости по тормозному пути
  5. Определения и формулы
  6. Остановочный путь
  7. Расстояние, которое пройдет автомобиль во время восприятия и оценки водителем ситуации
  8. Расстояние, которое пройдет автомобиль во время реакции водителя
  9. Расстояние, которое пройдет автомобиль во время срабатывания тормозной системы
  10. Замедление
  11. Тормозной путь автомобиля
  12. Вывод зависимости тормозного пути от скорости и трения с использованием второго закона Ньютона
  13. Вывод зависимости тормозного пути от скорости и трения с помощью энергетического метода
  14. Время торможения
  15. Движение вверх и вниз по уклону
  16. Уклон
  17. Критический угол
  18. Пример
  19. Особые случаи
  20. Бесплатная программа для расчёта скорости и тормозного пути
  21. Как определить скорость автомобиля и тормозной путь?
  22. Как определить скорость автомобиля по тормозному пути?
  23. Расчет тормозного пути и скорости
  24. След юза
  25. Таблица соответствия категорий
  26. Возможности программы:
  27. Расчёт скорости по известному тормозному пути
  28. Расчёт тормозному пути по скорости

Конвертер величин

Калькулятор остановочного пути автомобиля

Калькулятор определяет остановочный путь автомобиля с момента обнаружения водителем опасности до момента полной остановки автомобиля, а также другие параметры, связанные с этим событием, в частности, время восприятия водителем сигнала о необходимости торможения, время реакции водителя, а также расстояние, которое прошел автомобиль во время этих событий. Калькулятор также определяет начальную скорость (скорость до начала торможения) по известной длине торможения (длины тормозного пути) с учетом дорожных условий. Как и все остальные калькуляторы, этот калькулятор не следует использовать в судебных процессах и при необходимости получения высокой точности.

Пример 1: Рассчитать расстояние, необходимое для остановки автомобиля, движущегося со скоростью 90 км/ч по мокрой горизонтальной дороге с асфальтобетонным покрытием (коэффициент трения μ = 0,4) если время восприятия водителя 0,5 с и время реакции водителя 0,7 с.

Пример 2: Рассчитать начальную скорость автомобиля, движущегося по дороге с мокрым асфальтобетонным покрытием (μ = 0.4), если длина тормозного пути равна 100 м. Автомобиль движется на спуске с уклоном 10%.

Калькулятор остановочного пути

Калькулятор определения скорости по тормозному пути

Определения и формулы

Остановочный путь

Остановочный путь — это расстояние, которое проходит автомобиль с момента, когда водитель видит опасность, оценивает ее, принимает решение остановиться и нажимает на педаль тормоза и до момента полной остановки автомобиля. Это расстояние является суммой нескольких расстояний, которые проходит автомобиль в то время, как водитель принимает решение, срабатывают механизмы тормозной системы и происходит замедление движения до полной остановки.

где shr — расстояние, которое проедет автомобиль во время восприятия и оценки водителем ситуации, shr — расстояние, которое проедет автомобиль во время во время реакции водителя на ситуацию, sbrl — расстояние, которое проедет автомобиль во время задержки срабатывания тормозов, и sbr — тормозной путь.

Расстояние, которое пройдет автомобиль во время восприятия и оценки водителем ситуации

Расстояние человеческого восприятия ситуации — это расстояние, которое пройдет автомобиль в то время, пока водитель оценивает опасность и принимает решение уменьшить скорость и остановиться. Оно определяется по формуле

где shp расстояние человеческого восприятия в метрах, v скорость автомобиля в км/ч, thp — время человеческого восприятия в секундах и 1000/3600 — коэффициент преобразования километров в час в метры в секунду (1 километр равен 1000 метров и 1 час равен 3600 секундам).

Расстояние, которое пройдет автомобиль во время реакции водителя

Расстояние реакции водителя — это расстояние, которое пройдет автомобиль пока водитель выполняет решение остановить автомобиль после оценки опасности и принятия решения об остановке. Оно определяется по формуле

где shp — расстояние реакции водителя с метрах, v — скорость автомобиля в км/ч и thr — время реакции водителя в секундах.

Расстояние, которое пройдет автомобиль во время срабатывания тормозной системы

Расстояние, которое пройдет автомобиль во время срабатывания тормозной системы, зависит от типа тормозной системы, установленной на автомобиле. Почти на всех легковых автомобилях и малотоннажных грузовых автомобилях используются гидравлическая тормозная система. На большинстве большегрузных автомобилей используются тормоза с пневматическим приводом. Задержка срабатывания пневматических тормозов приблизительно равна 0,4 с, а гидравлических (жидкость несжимаема!) 0,1–0,2 с. Общая задержка срабатывания тормозной системы измеряется как время от момента нажатия на педаль тормоза, в течение которого замедление становится устойчивым. Оно состоит из задержки срабатывания тормозной системы и времени установления постоянной величины замедления движения. В тормозной системе с пневматическим приводом воздуху необходимо время, чтобы пройти по тормозным магистралям. С другой стороны, в гидравлическом приводе задержек практически не наблюдается, и он работает в два—пять раз быстрее, чем пневматический.

Расстояние, которое пройдет автомобиль во время срабатывания тормозной системы, определяется по формуле

где sbrl — расстояние в метрах, которое пройдет автомобиль во время срабатывания тормозной системы, v — скорость движения автомобиля в км/ч, tbrl — время срабатывания тормозной системы в секундах.

Замедление

Для упрощения расчетов предположим, что автомобиль движется с постоянным ускорением или замедлением, которое определяется по известной из курса элементарной физики формуле равноускоренного или равнозамедленного движения

Читайте также:  Подвески для автомобиля на зеркало заднего вида

где a — ускорение, v — начальная скорость, v — конечная скорость и t — время.

Тормозной путь автомобиля

Тормозной путь автомобиля — это расстояние, которое проходит автомобиль с момента полного нажатия на педаль тормоза до момента полной остановки. Это расстояние зависит от скорости автомобиля перед началом торможения и от коэффициента трения между шинами и дорожным покрытием. В этом калькуляторе мы не учитываем другие факторы, влияющие на тормозной путь, например, сопротивление качению шин или лобовое сопротивление воздуха

Вывод зависимости тормозного пути от скорости и трения с использованием второго закона Ньютона

Коэффициент трения определяется как отношения силы трения к силе нормального давления, прижимающей тело к опоре:

где Ffr — сила трения, μ коэффициент трения и Fnorm — сила реакции опоры.

Действующая на тело нормальная сила реакции опоры определяется как составляющая силы реакции, перпендикулярная к поверхности опоры тела. В простейшем случае, когда тело находится на плоской горизонтальной поверхности, нормальная сила равна весу этого тела:

где m — масса тела и g — ускорение свободного падения. Эта формула выведена из второго закона Ньютона:

В более сложном случае, если тело расположено на наклонной плоскости, нормальная сила рассчитывается как

где θ — угол наклона между плоскостью поверхности и горизонтальной плоскостью. В этом случае нормальная сила меньше веса тела. Случай наклонной поверхности мы рассмотрим чуть позже.

В случае же горизонтальной поверхности, если коэффициент трения между телом и поверхностью равен μ, то сила трения равна

В соответствии со вторым законом Ньютона, эта сила трения, приложенная к движущемуся телу (автомобилю) приводит к возникновению пропорционального ей замедления:

Теперь, в соответствии с уравнением ускоренного (замедленного) движения имеем

Из курса элементарной физики известно, что при равнозамедленном движении с постоянным замедлением, если конечная скорость равна нулю, то тормозной путь определяется уравнением

Это уравнение можно переписать в более удобной форме с использованием преобразования скорости в км/час в м/с:

Подставляя в это уравнение a = μg, получаем формулу тормозного пути:

где скорость v задается в км/час, а ускорение силы тяжести g в м/с².

Решая это уравнение относительно v, получаем:

Аналогичную формулу для определения тормозного пути можно получить с помощью энергетического метода.

Вывод зависимости тормозного пути от скорости и трения с помощью энергетического метода

Теоретическое значение тормозного пути можно найти, если определить работу по рассеиванию кинетической энергии автомобиля. Если автомобиль, движущийся со скоростью v, замедляет движение до полной остановки, работа тормозной системы Wb, требуемая для полного рассеяния кинетической энергии автомобиля Ek, равна этой энергии:

Кинетическая энергия движущегося автомобиля Ek определяется формулой

где m — масса автомобиля и v — скорость движения автомобиля перед началом торможения.

Работа Wb, выполненная тормозной системой, определяется как

где m — масса автомобиля, μ — коэффициент трения между шинами и дорожным покрытием, g — ускорение силы тяжести и sbr — тормозной путь, то есть расстояние, которое прошел автомобиль от начала торможения до полной остановки.

Скорость автомобиля до начала торможения является наиболее важным фактором, влияющим на величину остановочного пути. Другими, менее важными, факторами, влияющими на остановочный путь, являются время оценки водителем ситуации, время реакции водителя, скорость работы тормозной системы автомобиля и состояние дороги.

Время торможения

Из курса элементарной физики известно, что средняя скорость при равноускоренном движении равна полусумме начальной и конечной скорости:

С учетом, что конечная скорость равна нулю, время торможения определяется в калькуляторе как

Движение вверх и вниз по уклону

Когда водитель нажимает на педаль тормоза, замедляющий движение автомобиль может быть представлен в виде тела на поверхности с углом наклона θ (см. рисунок выше). Для простоты мы будем рассматривать только две силы, действующие на автомобиль, находящийся на уклоне. Это вес автомобиля и сила трения. Автомобиль, движущийся с начальной скоростью, замедляет движение, если сила трения, действующая параллельно дорожному полотну, больше, чем скатывающая сила, являющаяся составляющей силы тяжести, которая также параллельна дорожному полотну. Если начальная скорость автомобиля равна нулю, он в этой ситуации остается на месте при условии, что угол уклона меньше критического (об этом — ниже).

В то время, как сила тяжести Fg стремится скатывать автомобиль вниз, сила трения Ffr сопротивляется этому движению. Чтобы автомобиль мог в этой ситуации остановиться, сила трения должна превышать скатывающую составляющую силы тяжести Fgd.

В то же время, если сила трения превышает скатывающую составляющую силы тяжести, автомобиль будет двигаться вниз с постоянным ускорением и его тормозная система будет неспособна его остановить. Это может произойти, если угол наклона (уклон) дорожного полотна слишком велик или коэффициент трения слишком мал (вспомним как ведет себя автомобиль с обычными шинами на уклоне, если он покрыт коркой льда!).

По определению коэффициента трения, можно записать уравнение для силы трения:

Скатывающая составляющая силы тяжести:

Результирующая сила Ftotal, действующая на автомобиль на уклоне:

Как мы уже отмечали, сила Ftotal должна быть направлена вверх, иначе автомобиль при движении вниз остановить невозможно. В соответствии со вторым законом Ньютона, ускорение (точнее, замедление) автомобиля, движущегося под действием силы Ftotal, определяется как

Читайте также:  Навигация для автомобиля тигуан

Подставляя ускорение в выведенную выше формулу тормозного пути, получаем:

Решая это уравнение для vpre-braking, получим:

Отметим еще раз, что в этих формулах g задается в м/с, v в км/ч и s в метрах. В нашем калькуляторе используются две последние формулы.

Уклон

Величина уклона дороги (показателя крутизны склона) равна тангенсу угла плоскости дорожного покрытия к горизонтали. Он рассчитывается как отношение перпендикуляра, опущенного из точки на поверхность (превышения местности) к длине горизонтальной поверхности от начала склона до перпендикуляра (горизонтальному расстоянию). По определению уклона считается, что при движении вверх уклон является положительным, а при движении вниз уклон является отрицательным, когда превышение в действительности является понижением дороги. Уклон дороги σ выражают как угол наклона к горизонтали в градусах или как отношение в процентах. Например, подъёму 15 метров на 100 метров перемещения по горизонтали соответствует уклон, равный 0,15 или 15%. В этом калькуляторе мы используем уклон в процентах, определяемый по формуле

где Δh — превышение местности и d — проекция уклона на горизонталь (см. рисунок выше). Если известен уклон, то угол наклона можно определить по формуле

Критический угол

При увеличении угла наклона дорожного полотна выше определенного значения, называемого критическим углом, движущийся вниз автомобиль затормозить невозможно, так как действующая на него сила трения становится меньше скатывающей силы. Этот критический угол находится из условия

Из этой формулы можно найти критический угол для данного коэффициента трения, при котором автомобиль не сможет затормозить:

Уклон, выраженный в процентах, определяется по известному углу наклона таким образом:

Пример

В этом примере мы покажем, как использовать формулу для определения тормозного пути. Пусть автомобиль движется с начальной скоростью vpre-braking = 90 км/ч вниз по уклону σ = 5% по мокрому асфальту (коэффициент трения μ = 0,4). Нужно определить тормозной путь. Для расчетов используем выведенные выше формулы.

Особые случаи

Нажмите на соответствующую ссылку, чтобы посмотреть как работает калькулятор в особых режимах:

Источник

Бесплатная программа для расчёта скорости и тормозного пути

Как определить скорость автомобиля и тормозной путь?

Ниже рассматривается небольшая бесплатная программка для расчёта тормозного пути автомобиля при известной скорости и наоборот (можно рассчитать скорость при известном тормозном пути).

Тормозной путь — это расстояние, проходимое транспортным средством от момента привода в действие тормозного устройства до полной остановки.

Полный тормозной путь включает в себя также расстояние, проходимое за время от момента восприятия водителем (машинистом) необходимости торможения до приведения в действие органов управления тормозами.

Длина тормозного пути пропорциональна квадрату скорости движения, быстроте срабатывания тормозов, нагрузке, приходящейся на затормаживаемые колёса, коэффициенту сцепления колёс с дорогой, а также зависит от реакции водителя. Длина тормозного пути зависит от состояния тормозной системы, скорости движения автомобиля, состояния дороги, а также от состояния и качества шин. При увеличении скорости движения автомобиля, например в 2 раза, тормозной путь возрастает примерно в 4 раза. На мокрой дороге тормозной путь легкового автомобиля увеличивается по сравнению с сухой дорогой в 2 раза, а на заснеженной и обледеневшей поверхности дороги – примерно в 4 раза. Остановочный путь включает тормозной путь, а также расстояние, которое проходит автомобиль за время реакции водителя (от осознания опасности до начала нажатия на педаль тормоза). Отрезок пути, который проходит автомобиль за время реакции водителя, автомобиль движется с неизменной скоростью.

Как определить скорость автомобиля по тормозному пути?

Равнозамедленное движение: v х v/2=Sa,

где v — скорость до начала торможения,

S-пройденный путь (длина черного следа резины размазанной по асфальту),

a-ускорение (замедление) в торможении.

Это берется из перехода ВСЕЙ кинетической энергии в работу силы трения (разрушение резины, т.е. черный след). Значение коэффициента сцепления может быть от 0.7-0.9 для сухого асфальта и хорошей резины до 0.03-0.01 на льду. Умелое торможение на грани блокировки колес (работа хорошей АБС) могут повысить коэффициент трения процентов на 10-20, но это не наш случай: раз черный след на асфальте — колеса были заблокированы. Минимально допустимая эффективность тормозов для легковушки 0.64 (на каждую тонну веса тормозное усилие 640 кг) регламентируется в ГОСТ 25478-91 для вообще тормозов. Предполагается что на сухом асфальте (или на резине барабана на ПИК) сцепление резины гораздо лучше, так что это качество собственно тормозов. В остановочный путь еще входит расстояние пройденное с начальной скоростью за время реакции водителя (0.2 сек) и время срабатывания тормозной системы (по ГОСТ 25478-91 не хуже 0.5 сек для легковушек). Черного следа на асфальте в это время не остается, и в расчетах скорости из длины тормозного следа поэтому используют только тормозной путь.

Скорость по тормозному пути, зафиксированному в протоколе, будут определять в ГИБДД: у них имеется рукописная схема, где напротив определенной длины тормозного пути выставлена соответствующая скорость; плюс-минус для них дело несущественное.

Расчет тормозного пути и скорости

Экспертиза ГИБДД и МВД использует следующие формулы и методики. Можете сами найти и сделать расчеты.

Читайте также:  Полное снятие автомобиля с учета

Va =0.5 х t3 х j + v2Sю х j = 0,5 0,3 5 + v2 х 21 х 5 = 0,75 +14,49 = 15,24м/с =54,9 км/ч

где: в выражении v2Sю х j, v — это квадратный корень для всего выражения, просто не получилось при написании. Va — начальная скорость автомобиля, м/с; t3 — время нарастания замедления автомобиля, с; j — установившееся замедление автомобиля при торможении, м/с2; (для мокрого покрытия-5м/с2 по ГОСТ 25478-91 или приложению ниже) для сухого покрытия j=6,8 м/с2, отсюда начальная скорость автомобиля при «юзе» в 21м равна 17,92м/с, или 64,5км/ч; — длинна тормозного следа (юза), м.

T0 = t1 + t2 + t3 + t4 = T + Va / j; приняв Т = t1 + t2 + 0,5 t3 можно легко расчитать остановочный путь и остановочное время автомобиля. Это можно расчитать для сравнения условий движения двух участников ДТП.

Тормозной путь S=Kэ*V*V/(254*Фc), где Кэ-тормозной коэффициент (для легкового автомобиля =1); V — скорость в км/ч в начале торможения; Фc — коэффициент сцепления с дорогой (=0.7 сухой асфальт, 0.4 мокрая дорога, 0.2 укатанный снег, 0.1 обледенелая дорога).

След юза

В экспертной практике принято считать, что следы юза, вызванные блокировкой колес, остаются только в период полного торможениия (т.е. торможение в пол), а момент начала следообразования совпадает с моментом возникновения установившегося замедления, отсюда: Sю=Vю*Vю/2j, где — длина следа торможения (м); — скорость автомобиля в начале полного торможения (м/с) j — установившееся замедление транспортного средства при полном использовании сцепления всеми шинами автомобиля (м/(с*с))

Это величина — экспериментально-расчетная, у конкретного автомобиля может быть иная. Может быть расситана по следующей формуле: j=f*g, где f — коэффициент продольного сцепления шин с дорогой — замеряется на месте ДТП с помощью «пятого колеса» или переносных приборов, а g — 9.8 м/(с*с) Однако не забывайте, что до начала полного торможения, автомобиль проходит некоторое расстояние с нарастанием замедления, поэтому Vю=Vа-0.5*t(3)*j, где — начальная скорость автомобиля, а t(3) — время нарастания замедления, которое зависит от типа тормозного привода, состояния дорожного покрытия и массы автомобиля. При пневматическом приводе оно больше, чем при гидравлическом, и возрастает при увеличении коэффициента сцепления и массы автомобиля.

Остановочный путь S = (T1+T2+0,5*T3)*V/3,6 + V*V/(26*J), где: T1 = 0,8с — время реакции водителя; T2 = 0,1с — время запаздывания срабатывания тормозного привода; T3 = 0,35 — время нарастания замедления; V = 70 км/ч — скорость; J = 6,8 — установившееся замедление. Существует таблица, указывающая в каких ситуациях какая должна быть реакция водителя. Там T1 находится в пределах 0,6 — 1,4 с (с шагом 0,2). Почему эксперты применяют 0,8 — не понятно (у каждого человека разная реакция — поэтому и применяются пределы), так как уже при T1 = 1с результат уже изменяется (в последствии этого результат экспертизы может быть совершенно противоположным).

Сопоставим длину тормозного следа и скорость автомобиля Формула выглядит так: Sю= 0,5xTзxVo + Vo^2/(2xj), где: — начальная скорость автомобиля, м/с; — время нарастания замедления автомобиля,с; j — установившееся замедление автомобиля при торможении, м/с2; (для мокрого покрытия-5 м/с2, для сухого покрытия j=6,8 м/с2 по ГОСТ 25478-91); — длинна тормозного следа (юза), м.; — по методикам ГИБДД = 0,3 с.

Таблица соответствия категорий

Для того, чтобы Вам было проще ориентироваться в многообразии категорий технического регламента, я составил специальную таблицу, содержащую соответствующие категории ПДД и технического регламента. Просмотрев эту таблицу, Вы сразу же сможете определить, к какой категории относится Ваше транспортное средство.

Категория ВУ Категория технического регламента
A L3-L5
B (легковые) M1
B (грузовые) N1
C N2-N3
D M2-M3
E O2-O4

По этой таблице Вы можете без труда определить категорию Вашего транспортного средства по техническому регламенту.

Возможности программы:

Программа позволяет рассчитать:

Расчёт скорости по известному тормозному пути

Справа вверху ставим галочку «Известна длинна тормозного следа, юза»

Слева в окошке «Длинна тормозного следа» ставим значение в метрах.

Вычисление значений выходят в зелёных окошках внизу в красном прямоугольнике.

Расчёт тормозному пути по скорости

Справа вверху галочку снимаем (если стоит) «Известна длинна тормозного следа, юза»

Слева в окошке «Скорость» ставим значение в км/ч.

Вычисление значений выходят в зелёных окошках внизу в красном прямоугольнике.

В программе есть возможность определять скорость по показаниям времени регистратора, проезжая вдоль дороги, засекая время от одной опоры до другой (синий текст в окошке слева).

Инсталяция: Скачать архив (ссылка ниже). Разархивировать в любую папку на компьютере. Запустить файл: tormoz.exe

Деинсталяция: удалить папку со всеми файлами программы.

Сайт автора:rzd2001.narod.ru

Размер: 3Мб

Справочная литература: 1. Иларионов В.А. «Экспертиза дорожно-транспортных происшествий». М., Транспорт, 1989г. 2. Иларионов В.А. «Задачи и примеры по экспертизе ДТП». Учебное пособие. МАДИ. М., 1990г. 3. Коршаков И.К., Сытник В.Н. «Комплексный анализ дорожно-транспортных происшествий». Учебное пособие. МАДИ. М.1991г. 4. Ермаков Ф. «Оценка достоверности и объективности заключения судебной автотехнической экспертизы» Российская юстиция, №5, 1997г.

Источник

Поделиться с друзьями
Практические советы по железу и огороду
Adblock
detector