Bà giảng An toàn giao thông Chơng IV Tai nạn giao thông liên quan đến chuyển động quay vòng Tính ổn định kém là một trong các nguyên nhân gây tai nạn giao thông. khi điều khiển một ôtô có tính ổn định kém ngời lái phải tập trung cao độ, thơng xuyên phải điều chỉnh sự chuyển động của nó. Điều khiển những ôtô nh vậy trong thời gian dài ngời lái sẽ mệt mỏi nhanh và rất dễ mắc sai lầm. 4.1. Các tốc độ tới hạn của ôtô Ôtô mất tính ổn định khi đổi hớng chuyển động, khi bị trợt hoặc lật, hậu quả là ôtô sẽ lán sang làn đờng đờng bên cạnh, làn đối diện hoặc mép đờng. Khi xử lý tai nạn giao thông trong hoàn cảnh nh vậy phải xác định vận tốc giới hạn của ôtô theo tính ổn định. Ôtô thờng mất tính ổn định ở những đoạn đờng trơn trợt, độ dốc lớn vì khi lực kéo bằng lực bám thì chỉ cần tác động một lực ngang nhỏ thì cũng có thể, làm bánh xe chủ động trựơt ngay trên đờng. 4.1.1. Tốc độ tới hạn ổn định dọc của ôtô. Khi chuyển động thẳng, tốc độ giới hạn theo điều kiện của bánh xe chủ động (v trd ) là chỉ tiêu đánh giá tính ổn định dọc: - Trên đờng bằng, cầu sau chủ động: w].h).f(L[ ]L.f)f.(a.[G v gx x trd + + = - Trên đờng bằng, cầu trớc chủ động: w].h).f(L[ ]L.f)f.(b.[G v gx x trd + + = Trong đó: G Trọng lợng toàn bộ của ôtô; w nhân tố cản khí động học; f hệ số cản lăn của đờng. 4.1.2. Tốc độ giới hạn ổn định ngang Trong đa số thời gian ôtô không chuyển động thẳng và vậy dễ mất tính ổn đinh ngang dới tác dụng của lực ngang. Tốc độ giới hạn ổn định ngang dy dy trg tg.1 )tg.f.(R.G v = à Trong đó: R khoảng cách từ tâm quay vòng tới tâm cầu sau; - hệ số bám ngang; y â TS Nguyễn Văn Bang & KS Trần Văn Nh - Đại học Giao thông Vận tải 31 Bà giảng An toàn giao thông - góc nghiêng ngang của đờng. d -/+ hớng nghiêng làm giảm tính ổn đinh +/- hớng nghiêng làm tăng tính ổn định Khi =0 thì d ytrg .R.Gv = . Khi trên bánh xe có có tác dụng lực dọc (lực kéo, lực phanh) thì chỉ có một phần lực ngang làm tăng tính ổn định ngang vì vậy vận tốc tới hạn theo điều kiện trợt ngang cũng giảm: )x.(R.Gv 22 ytrg = Trong đó: x hệ số lực phanh (kéo), bằng tỷ số lực phanh (kéo) và tải trọng tác dụng lên bánh xe. Khi bánh xe bị bó cứng thì y =x nguy hiểm phát sinh do trợt ngang trở nên thực tế hơn bao giờ hết. Vận tốc tới hạn trợt ngang: g glnlg h.2 g.R.B .v = Trong đó: lng hệ số tính tới ảnh hởng của sự nghiêng thùng xe trên phần tử đàn hồi của hệ thống treo, đối với ôtô con lng =0,8 0,9; đối với ôtô tải và ôtô buýt lng =0,85 0,95. ứng với tốc độ giới hạn thờng lái xe không kịp giảm tốc độ và trả lái nên ôtô bị lật ngang là không tránh khỏi. Bán kính quay vòng R không đồng nhất với bán kính cong của đờng, nó chỉ có thể bằng nhau khi ôtô chạy song song với tim đờng. 4.2. Các phơng pháp đổi hớng chuyển động Một trong các biện pháp các lái xe thờng làm để tránh tai nạn giao thông là đa ôtô ra kỏi vùng nguy hiểm bằng cách đánh tay lái do vậy làm ôtô chuyển động theo phơng ngang. Theo số liệu quan sát nhiều năm thì có 90% trờng hợp để tránh tai nạn giao thông lái xe không chỉ tiến hành phanh mà còn đổi hớng chuyển động. Trong trờng hợp phanh đột ngột h hỏng thì đổi hớng chuyển động là giải pháp duy nhất để tránh tai nạn. Xét quá trình tránh ôtô khỏi vật cản cố định â TS Nguyễn Văn Bang & KS Trần Văn Nh - Đại học Giao thông Vận tải 32 Bà giảng An toàn giao thông S 2 , t 2 S 1 , t 1 D S NT B C B A Hình I 5 Quá trình ôtô tránh vật cản ở điểm A ôtô dang chuyển động thẳng, lái xe nhìn thấy vật cản trên làn đơng của mình. Sau đoạn đờng S 1 (thời gian phản ứng của lái xe t 1 ) lái xe đánh giá tình hình và quyết định đổi hớng chuyển động. ở điểm B ngờ lái bắt đầu đánh vô lăng nhng trong cơ cấu lái có các khe hở, biến dạng của các phần tử đàn hồi và của lốp, vùng không nhạy cảm của trợ lực lái nên sau thời gian t 2 (thời gian chậm tác dụng của hệ thống lái) tơng ứng với quãng đờng S 2 ôtô vẫn tiếp tục chuyển động thẳng. ở điểm C ôtô bắt đầu đổi hớng chuyển động. Thời gian phản ứng của lái xe t 1 lớn hơn 10 20% thời gian phản ứng của lái xe khi phanh vì ngừơi lái phải quyết định chuyển hớng hợp lý nhất. Khi xử lý tai nạn thờng coi hai thời gian đó bằng nhau. Thời gian t 2 =0,2 0,4 (s) đối với xe con, 0,8 01,2 (s) đối với ô tải và ôtô buýt có trợ lực lái. Để tránh chớng ngại vật ngời lái có thể sử dụng các cách đổi hớng khác nhau. Đơn giản nhất là quay đột ngột vô lăng, góc quay bánh xe dẫn hớng () tăng liên tục ôtô quay vòng với bán kính nhỏ dần. Đây là kiểu đổi hớng vào cua. Góc lệch cuối quá trình đổi hớng này là tơng đối lớn vì vậy chiều rộng hành lang quay vòng cũng lớn. Kiểu đổi hớng vào cua ra cua: lái xe quay vành tay lái tới góc lớn nhất về phía nào đó và sau đó quay về vị trí trung gian. â TS Nguyễn Văn Bang & KS Trần Văn Nh - Đại học Giao thông Vận tải 33 Bà giảng An toàn giao thông D C B A Hình I - 6 Quỹ đạo AB là cung có bán kính quay vòng nhỏ dần còn cung CD tăng dần. Trong đoạn BC lái xe quay vành tay lái theo chiều ngựơc lại, do thời gian chậm tác dụng của hệ thống lái nên có thể coi ôtô chuyển động với bán kính không đổi. Tại C bánh xe dẫn hớng bắt đầu quay theo hớng ngợc lại, góc giảm và ôtô quay vòng với bán kính tăng dần. Tại D góc =0 0 bánh xe dẫn hớng ở vị trí trung gian và ôtô chuyển động thẳng dứơi góc lệch so với phơng chuyển động ban đầu. Nếu coi lái xe quay vành tay lái về hai phía với tốc độ nh nhau và bỏ qua t 2 thì vị trí của ôtô ở cuối đoạn đổi hớng đợc xác địng bằng thông số sau: L v 2 1 . a = L .v X 1a 2B = a 2B . 3 1 . 2 a 2B v.L X. L v Y = = So sánh phơng pháp đổi hớng vào cua và vào cua ra cua thấy rằng ôtô chạy dọc theo trục õ trong cả hai trờng hợp là đều vì vậy X B2 =2.X B1 . Dịch chuyển ngang của ôtô ở giai đoạn ra cua tăng nhanh hơn giai đoạn vào cua và tới thời điẻm bắt đầu chạy thẳng Y B2 =6.Y B1 Chuyển làn: lái xe quay bánh xe dẫn hớng về một phía với góc m sau đó về hớng ngợc lại với góc - m . quỹ đạo của ôtô báo gồm 6 đoạn: 2 đoạn bán kính tăng dần; 2 đoạn bán kính giảm dần; và 2 đoạn bán kính không đổi. â TS Nguyễn Văn Bang & KS Trần Văn Nh - Đại học Giao thông Vận tải 34 Bà giảng An toàn giao thông t t 2 - m m t 2 Hình I - 7 Hình I - 8 Nếu so sánh đánh vành tay lái nhanh có thể coi hớng quay của bánh xe dẫn hớng thay đổi tức thời từ m tới - m và bỏ qua t 2 . t - /4 Hình I - 9 Theo số liệu thống kê trên đờng bê tông nhựa Atphan khô tốc độ quay của bánh xe dẫn hớng từ 0,3 0,5 (rad/s) với ôtô con và 0,15 0,35 đối với ôtô tải và ôtô buýt. Để tránh ôtô không bị trợt hoặc lật ngang khi quay vòng thì lực ly tâm tác dụng lên ôtô tơng ứng vơi góc quay lớn nhất của vành tay lái = m phải bằng lực bám ngang. y m 2 a min 2 a y .G L.g .v.G R.g v.G P = == Đây là điều kiện để xác định m cũng nh R min . â TS Nguyễn Văn Bang & KS Trần Văn Nh - Đại học Giao thông Vận tải 35 Bà giảng An toàn giao thông vì m = do đó 1 . . 1 2 a y max . y1 . 2 a .v .L.g .L.g v == Thời gian ôtô chuyển động trong quá trình đổi hớng: a m m v X = â TS Nguyễn Văn Bang & KS Trần Văn Nh - Đại học Giao thông Vận tải 36 . cầu sau; - hệ số bám ngang; y â TS Nguyễn Văn Bang & KS Trần Văn Nh - Đại học Giao thông Vận tải 31 Bà giảng An toàn giao thông - góc nghiêng ngang của đờng. d -/ + hớng nghiêng. Bà giảng An toàn giao thông Chơng IV Tai nạn giao thông liên quan đến chuyển động quay vòng Tính ổn định kém là một trong các nguyên nhân gây tai nạn giao thông. khi điều khiển. Bang & KS Trần Văn Nh - Đại học Giao thông Vận tải 32 Bà giảng An toàn giao thông S 2 , t 2 S 1 , t 1 D S NT B C B A Hình I 5 Quá trình ôtô tránh vật cản ở điểm A ôtô dang