Các tốc độ tới hạn của ôtô Ôtô mất tính ổn định khi đổi hướng chuyển động, khi bị trượt hoặc lật, hậu quả là ôtô sẽ lán sang làn đường đường bên cạnh, làn đối diện hoặc mép đường.. Ôtô
Trang 1Chương 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 người lái phải tập trung cao độ, thương xuyên phải
điều chỉnh sự chuyển động của nó Điều khiển những ôtô như vậy trong thời gian dài người 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 hướng chuyển động, khi bị trượt hoặc lật, hậu quả là
ôtô sẽ lán sang làn đường đường bên cạnh, làn đối diện hoặc mép đường Khi xử lý tai nạn giao thông trong hoàn cảnh như vậy phải xác định vận tốc giới hạn của ôtô theo tính ổn định
Ôtô thường mất tính ổn định ở những đoạn đường trơn trượt, 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 đường
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 (vtrd)
là chỉ tiêu đánh giá tính ổn định dọc:
- Trên đường bằng, cầu sau chủ động:
w ]
h )
f ( L [
] L ) f (
a [
G v
g x
x
ư + ϕ
=
- Trên đường bằng, cầu trước chủ động:
w ]
h )
f ( L [
] L ) f (
b [
G v
g x
x
ư + ϕ
=
Trong đó: G – Trọng lượng toàn bộ của ôtô;
w – nhân tố cản khí động học;
f – hệ số cản lăn của đường
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 dưới tác dụng của lực ngang Tốc độ giới hạn ổn định ngang
β
ϕ à
Trang 2- góc nghiêng ngang của đường
d
β
-/+ hướng nghiêng làm giảm tính ổn đinh
+/- hướng nghiêng làm tăng tính ổn định
Khi βd=0 thì vtrg = G.R.ϕy
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 trượt ngang cũng giảm:
) x (
R G
vtrg = ϕ2y ư 2
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 ϕy=x nguy hiểm phát sinh do trượt ngang trở nên thực
tế hơn bao giờ hết
Vận tốc tới hạn trượt ngang:
g g
ln lg
h 2
g R B
v =η
Trong đó: ηlng – hệ số tính tới ảnh hưởng của sự nghiêng thùng xe trên phần tử đàn hồi của hệ thống treo, đối với ôtô con ηlng=0,8 0,9; đối với ôtô tải và ôtô buýt
ηlng=0,85 0,95
ứng với tốc độ giới hạn thường 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 đường, nó chỉ có thể bằng nhau khi ôtô chạy song song với tim đường
4.2 Các phương pháp đổi hướng chuyển động
Một trong các biện pháp các lái xe thường làm để tránh tai nạn giao thông là đưa
ôtô ra kỏi vùng nguy hiểm bằng cách đánh tay lái do vậy làm ôtô chuyển động theo phương ngang Theo số liệu quan sát nhiều năm thì có 90% trường hợp để tránh tai nạn giao thông lái xe không chỉ tiến hành phanh mà còn đổi hướng chuyển động Trong trường hợp phanh đột ngột hư hỏng thì đổi hướng chuyển động là giải pháp duy nhất để tránh tai nạn
Xét quá trình tránh ôtô khỏi vật cản cố định
Trang 3S2, t2
S1, t1
D
SNT
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 đương của mình Sau đoạn đường S1 (thời gian phản ứng của lái xe t1) lái xe đánh giá tình hình và quyết định đổi hướng chuyển động
ở điểm B ngườ lái bắt đầu đánh vô lăng nhưng 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 t2 (thời gian chậm tác dụng của hệ thống lái) tương ứng với quãng
đường S2 ôtô vẫn tiếp tục chuyển động thẳng
ở điểm C ôtô bắt đầu đổi hướng chuyển động
Thời gian phản ứng của lái xe t1 lớn hơn 10 20% thời gian phản ứng của lái xe khi phanh vì ngừơi lái phải quyết định chuyển hướng hợp lý nhất Khi xử lý tai nạn thường coi hai thời gian đó bằng nhau
Thời gian t2 =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 chướng ngại vật người lái có thể sử dụng các cách đổi hướng khác nhau
Đơn giản nhất là quay đột ngột vô lăng, góc quay bánh xe dẫn hướng (θ) tăng liên tục
ôtô quay vòng với bán kính nhỏ dần Đây là kiểu đổi hướng “vào cua” Góc lệch γ cuối quá trình đổi hướng này là tương đối lớn vì vậy chiều rộng hành lang quay vòng cũng lớn
• Kiểu đổi hướng “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
Trang 4γ
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 hướng bắt đầu quay theo hướng ngược lại, góc θ giảm và ôtô quay vòng với bán kính tăng dần Tại D góc θ=00 bánh xe dẫn hướng ở vị trí trung gian và ôtô chuyển động thẳng dứơi góc lệch γ so với phương chuyển động ban đầu Nếu coi lái
xe quay vành tay lái về hai phía với tốc độ như nhau và bỏ qua t2 thì vị trí của ôtô ở cuối đoạn đổi hướng được xác địng bằng thông số sau:
L
1
.
a θ τ
= γ
L
v
2 B
τ
=
a
2 B
3 1
2 a 2
X L
v
= τ θ
=
So sánh phương pháp đổi hướng “vào cua” và “vào cua – ra cua” thấy rằng ôtô chạy dọc theo trục õ trong cả hai trường hợp là đều vì vậy XB2=2.XB1 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 YB2=6.YB1
• Chuyển làn: lái xe quay bánh xe dẫn hướng về một phía với góc θm sau đó về hướng ngược lại với góc -θm 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
Trang 5t
t2
-θm
θm
t2
Hình I - 7
Hình I - 8 Nếu so sánh đánh vành tay lái nhanh có thể coi hướng quay của bánh xe dẫn hướng thay đổi tức thời từ θm tới -θm và bỏ qua t2
t -θ
θ
τ/4 θ
τ Hình I - 9 Theo số liệu thống kê trên đường bê tông nhựa Atphan khô tốc độ quay của bánh
xe dẫn hướng 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 trượt hoặc lật ngang khi quay vòng thì lực ly tâm tác dụng lên ôtô tương ứng vơi góc quay lớn nhất của vành tay lái θ=θm phải bằng lực bám ngang
Trang 6vì θm= 1do đó
.
.τ
θ
1
2 a
y max
y 1
2 a
v
L g
L g v
τ
ϕ
= θ
⇒ ϕ
= τ θ Thời gian ôtô chuyển động trong quá trình đổi hướng:
a
m
X
= τ
