Как можно видеть из приведенных данных, границы штатных замедлений грузовых автомобилей и автобусов существенно ниже, чем легковых автомобилей. Разницу в тормозных свойствах необходимо учитывать при выборе дистанции движения за автомобилем-лидером.

Устойчивость движения и положения автомобиля. Движение автомобиля происходит под влиянием сил и моментов, действующих на него. Перемещая педали скорости, тормоза, сцепления, переключая передачи, поворачивая рулевое колесо, водитель изменяет величину и направление сил и моментов, что приводит к изменению параметров движения автомобиля в желаемую сторону. Прямолинейное и равномерное движение в соответствии с уравнением (3.6) происходит, когда тяговая сила P_т уравновешена суммой сил сопротивления движению (сопротивления качению P_к, сопротивления подъему P_п и сопротивления воздуха P_в).

При движении по криволинейной траектории в соответствии с уравнением (3.12) появляется дополнительная сила сопротивления качению P_к.к. Поэтому для сохранения скорости автомобиля на повороте необходимо увеличить тяговую силу P_т.

В соответствии с уравнением (3.15) центробежная сила P_ц уравновешивается реакциями между колесами и дорогой R_y. Создаваемый в соответствии с уравнением (3.14) поворачивающий момент M₁ уравновешивается стабилизирующим моментом M₂, величина которого определяется уравнением (3.16).

Равновесному состоянию соответствует определенное положение органов управления: педали скорости и рулевого колеса. Если изменить их положение, равновесие нарушается в результате изменения R_т и R_y и начнутся переходные процессы, которые завершатся новым равновесным состоянием при более высокой или меньшей скорости, увеличенном или уменьшенном радиусе поворота. Это будет зависеть от того, будет увеличено или уменьшено перемещение педали скорости, увеличен или уменьшен угол поворота рулевого колеса.

Переходные процессы произойдут также, если при неизменном положении органов управления увеличится или уменьшится суммарная сила сопротивления движению , поперечная сила P_y. Причиной изменения может быть продольный уклон дороги, порыв встречного ветра. К изменению P_y могут привести поперечный уклон дороги и колебания скорости поперечного ветра.

Когда движение автомобиля переходит в новое равновесное состояние, движение называется устойчивым. Если в результате переходного процесса параметры движения автомобиля выходят за заранее оговоренные границы, то движение будет неустойчивым.

Таким образом, под устойчивостью автомобиля понимается его свойство сохранять заданный режим движения при неизменном положении органов управления. Если автомобиль устойчив, водителю приходится реже вмешиваться в процесс управления. Чем менее устойчив автомобиль, тем больше внимания должен уделять водитель управлению, что держит его в постоянном напряжении, повышает вероятность совершения ошибки, вызывает более быстрое развитие утомления.

При рассмотрении вопросов устойчивости, управляемости и возмущаемости удобно движение автомобиля разделить на продольное и поперечное. При рассмотрении устойчивости продольного движения и положения можно говорить об устойчивости относительно скорости и замедления автомобиля, его устойчивости против продольного опрокидывания. При анализе устойчивости поперечного движения и положения необходимо рассмотреть устойчивость против поперечного скольжения и опрокидывания.

Устойчивость продольного движения автомобиля относительно скорости. Для анализа вопросов устойчивости продольного движения относительно скорости рассмотрим график тягового баланса для высшей передачи, приведенный на рис. 14а.

Рис. 14. Определение устойчивости автомобиля относительно скорости

Представим, что автомобиль движется по горизонтальному участку с максимальной скоростью V_max. При этом суммарное сопротивление равно . Если автомобиль въедет на подъем, сопротивление движению увеличится до . В результате скорость автомобиля на подъеме уменьшится до V₂. После преодоления подъема сопротивление уменьшится до и скорость увеличится до V_max.

Иными словами, при постоянном положении педали скорости, скорость автомобиля будет уменьшаться или увеличиваться до постоянных значений с изменением сопротивления движению. Саморегулирование скорости возможно благодаря повышению тяговой силы P_т, что при уменьшении скорости создает резерв тяговой силы. Такое положение сохраняется до тех пор, пока скорость не уменьшится до критической величины V_кр. При дальнейшем снижении скорости тяговая сила начинает уменьшаться и ее резерв становится отрицательным. Поэтому скорость будет снижаться до полной остановки автомобиля. Это означает, что продольное движение автомобиля стало неустойчивым.

Скорость, при которой движение становится неустойчивым, называется критической скоростью V_кр. Изменение скорости автомобиля в зависимости от величины в диапазоне от V_max до V_кр показано на рис. 14б.

Минимальная скорость, с которой автомобиль может равномерно ехать на высшей передаче по горизонтальному участку дороги и при резком перемещении педали скорости "до пола" начать разгонятся, называется минимально устойчивой скоростью V_min (см. рис. 14а). Чем меньше ее величина, тем удобнее управлять автомобилем и тем больше возможности применения экономичного алгоритма управления.

Наличие большого резерва тяговой силы resP_т позволяет преодолевать подъемы на высшей передаче, что повышает среднюю скорость, снижает расход топлива. Уменьшение числа переключений делает управление автомобилем более удобным.

Величина resP_т зависит от характеристики крутящего момента M двигателя, показанной на рис. 14в. Для оценки ее совершенства применяется такой показатель, как коэффициент приспособляемости k_пр, который показывает, во сколько раз увеличивается крутящий момент двигателя M при уменьшении частоты вращения коленчатого вала n от номинальной n_ном до оборотов, соответствующих M_max:

k_пр = M_max / M_ном (2.36)

У современных двигателей грузовых автомобилей k_п = 1,35...1,4. Это позволяет преодолевать на высшей передаче подъемы крутизной до 1,5% на скорости 50...60 км/ч.

Чем меньше частота вращения коленчатого вала , соответствующая M_max, тем больше диапазон - n_ном и тем шире диапазон V_кр - V_max, в котором можно не переходить на низшие передачи при увеличении сопротивления движению. Это свойство, называемое "эластичностью двигателя", характеризуется коэффициентом эластичности k_э:

У современных двигателей грузовых автомобилей и автобусов k_э = 0,4...0,58.

Под нагрузкой двигатель начинает устойчиво работать при частоте вращения коленчатого вала, называемой минимально устойчивой n_min. Рабочий диапазон частоты вращения коленчатого вала определяет диапазон скоростей движения на высшей передаче на горизонтальном участке дороги, что характеризует эластичность двигателя при частичном перемещении педали скорости. Это свойство двигателя характеризует коэффициент рабочего диапазона оборотов двигателя k_n:

k_n = (n_ном - n_min) / n_ном (2.38)

Чем больше k_n, тем шире диапазон V_min...V_max, в котором можно не переходить на низшие передачи при движении по горизонтальному участку дороги. У современных двигателей величина k_n = 0,55...0,7.

Когда автомобиль теряет устойчивость относительно скорости, наличие коробки передач позволяет сохранить устойчивость продольного движения в рамках системы ВА, поскольку водитель, переходя на низшие передачи, увеличивает P_т. Эта задача может быть также решена и путем автоматизации переключения передач. Границы устойчивости продольного движения относительно скорости системы ВА и автомобиля с автоматической трансмиссией определяются максимальным значением на низшей передаче, если .

Это имеет место при высоком коэффициенте сцепления, на дорогах с твердым сухим и мокрым покрытием. Когда дорога покрывается снегом, в гололед сила сцепления становится меньше . В этом случае граница устойчивости продольного движения относительно скорости определяется величиной P_сц.

С учетом изложенного условия устойчивости продольного движения относительно скорости в этом случае можно записать в следующем виде:

Типичным случаем потери устойчивости продольного движения является остановка автомобиля на подъеме в результате буксования ведущих колес.

Продольная устойчивость автомобиля против опрокидывания назад. Возможность потери устойчивости продольного положения в результате опрокидывания автомобиля назад при движении по дорогам равна нулю. Такой случай становится возможным при движении полноприводного автомобиля повышенной проходимости по местности. Величина таких автомобилей позволяет преодолевать подъем с уклоном не менее 60%, а наличие полного привода и шин с регулировкой давления обеспечивает необходимую величину сцепной силы P_сц при движении по грунту. Когда такой автомобиль заполнен грузом с высоким расположением ЦМ, опрокидывание назад на крутых подъемах становится возможным.

Устойчивость продольного движения автомобиля относительно замедления. Этот вид устойчивости означает, что величина замедления при зафиксированном положении педали тормоза изменяется в оговоренных заранее пределах. Существующие стандарты безопасности устанавливают требования к максимальному замедлению в процессе торможения, которому соответствует положение педали торможения "в пол". Конструкция современных тормозов исключает вероятность увеличения замедления в процессе торможения с зафиксированным частичным перемещением педали тормоза.

Снижение эффективности тормозов в процессе торможения в результате их нагрева явление естественное. Снижение эффективности тормозов, превышающее установленный предел, означает потерю устойчивости продольного движения относительно замедления. Наиболее опасно это явление на затяжных спусках. Потеря устойчивости продольного движения в результате перегрева тормозов на спуске происходит на дорогах с высоким коэффициентом сцепления.

При снижении силы сцепления P_сц ее величина определяет реализуемую тормозную силу P_тр. В этом случае возможна ситуация, когда на спуске автомобиль с заблокированными колесами будет двигаться вниз, т.е. будет отсутствовать возможность его остановить, что означает потерю устойчивости продольного движения. Условие устойчивости движения в этом случае означает, что тормозная сила P_тр равна силе сцепления P_сц и больше силы подъема P_п. Сила сопротивления качению P_к при заблокированных колесах равна нулю. Силами сопротивления воздуха P_в и инерции P_и можно пренебречь вследствие низкой скорости автомобиля. С учетом уравнения (3.9) это можно представить в следующем виде:

P_сц = P_тр > P_п (3.40)

Продольная устойчивость автомобиля против опрокидывания вперед. Так же, как и при движении на подъем, автомобиль повышенной проходимости с высоко габаритным грузом при движении по местности может потерять продольную устойчивость при торможении (на крутом спуске) в результате опрокидывания вперед.

Устойчивость поперечного движения автомобиля. При повороте автомобиля возникают два типа движения. Одно - траектория движения автомобиля описывается перемещением его ЦМ, другое - поворот автомобиля вокруг ЦМ, как это показано на рис. 15. Устойчивость движения автомобиля относительно траектории обеспечивает водитель. Поворот продольной оси автомобиля вокруг центра масс может быть устойчивым или неустойчивым. Поскольку поворот продольной оси описывается курсовым углом (см. рис. 15), принято говорить о курсовой устойчивости автомобиля.

Устойчивое курсовое движение показано на рис. 15а, неустойчивое - на рис. 15б. Как можно видеть из приведенных графиков, при устойчивом курсовом движении угол сноса автомобиля в центре масс остается постоянным - стремится к равновесному значению, при неустойчивом движении - непрерывно растет.

Курсовая устойчивость автомобиля связана с его свойством, называемым поворачиваемостью. Понятие поворачиваемости возникло в связи с тем, что автомобиль на эластичных колесах ведет себя на повороте не так, как если бы он ехал на жестких колесах. На рис. 16 показана схема поворота автомобиля с боковым уводом колес. Для удобства анализа углы увода четырех колес заменены углами увода в середине каждой оси и

Рис. 15. - Определение условий сохранения курсовой устойчивости автомобиля: а - устойчивое курсовое движения; б - неустойчивое курсовое движение

Рис. 16. Схема поворота автомобиля с боковым уводом колес

При этом четыре колеса заменены двумя колесами, показанными на рис. 16 штриховыми красными линиями. Как можно видеть из рис. 16, угол увода передних колес как бы уменьшает угол их поворота и увеличивает радиус траектории. Угол увода задних колес ., наоборот, как бы поворачивает задние колеса, способствуя уменьшению радиуса поворота.

Влияние углов увода передних и задних колес на радиус поворота R_пв, описывается выражением

где R_пв - радиус поворота, м; L - база автомобиля, м; - угол поворота управляемых колес, рад.; и - углы увода колес, рад.

Когда , углы увода передних и задних колес уравновешивают один другой и радиусы поворота автомобиля на эластичных и жестких колесах одинаковы. Такой автомобиль обладает нейтральной поворачиваемостью. Величина максимальной поперечной реакции в этом случае определяется величинами и , при которых одновременно начинается боковое скольжение передних и задних колес (см. рис. 9). Если при этом увеличить угол поворота управляемых колес , то угол увода передних колес возрастет и станет больше, чем . Но величина поперечной реакции на передних колесах останется прежней и радиус поворота не уменьшится.

Когда , влияние увода передних колес, препятствующего увеличению кривизны поворота, больше, чем задних. Поэтому по мере увеличения поперечной силы P_y управляемые колеса автомобиля на эластичных шинах придется поворачивать все больше и больше, чем в случае автомобиля на жестких колесах. В этом случае автомобиль на эластичных шинах обладает недостаточной поворачиваемостью. Величина максимальной поперечной реакции в этом случае определяется значением угла увода передних колес , при котором начинается их поперечное скольжение - снос автомобиля (см. рис. 9). При увеличении угла поворота управляемых колес произойдет увеличение , но поперечная реакция на передних колесах не увеличится и радиус поворота не уменьшится.

В рассмотренных случаях автомобиль сохраняет курсовую устойчивость - угол сноса автомобиля на рис. 15а после поворота управляемых колес стремится к постоянному значению. При увеличении поворота управляемых колес после достижения угол сноса и радиус поворота остаются постоянными. Если в этой ситуации увеличить скорость автомобиля, он начнет двигаться с боковым скольжением передних колес по кривой большего радиуса, сохраняя постоянным угол . Такое поведение автомобиля делает управление удобным и повышает безопасность.

Когда , влияние увода задних колес становится сильнее, чем передних. Поэтому по мере увеличения поперечной реакции R_y управляемые колеса необходимо будет поворачивать на все меньший угол по сравнению с автомобилем на жестких колесах. Максимальная величина поперечной реакции в этом случае будет определяться значением , при котором начнется поперечное скольжение задних колес. Если после начала их скольжения увеличить угол поворота управляемых колес , то момент, поворачивающий автомобиль, увеличится, радиус поворота станет уменьшаться и скольжение задних колес усилится. При этом угол сноса будет непрерывно возрастать, автомобиль начнет вращаться на дороге, что означает потерю курсовой устойчивости (см. рис. 15б).

Не менее неприятно ведет себя автомобиль с избыточной поворачиваемостью при увеличении скорости. Угол поворота управляемых колес для движения по траектории постоянного радиуса с увеличением скорости становится все меньше и меньше в сравнении с автомобилем на жестких колесах. Когда скорость станет равной критической V_кр, автомобиль будет двигаться по кривой при нейтральном положении управляемых колес. Если при этом на автомобиль подействует самая незначительная поперечная сила, автомобиль станет двигаться по траектории уменьшающегося радиуса. Это означает, что угол будет возрастать и автомобиль начнет вращаться на дороге.

Устойчивость против поперечного опрокидывания. Поперечное скольжение колес автомобиля возможно, если выполняется условие (3.26). Однако возможности его выполнения для автобуса и грузового автомобиля ограниченны, потому что ширина автомобиля не может быть более 2,5 м, а высота центра масс при перевозке грузов с низким объемным весом может доходить до 2,5 м. Чтобы определить минимальную величину коэффициента сцепления шин с дорогой, при которой автомобиль будет опрокидываться, преобразуем уравнение (3.26). Для этого разделим обе части на h_a и G_a. В результате получим:

где - наибольшая теоретически возможная величина коэффициента поперечной силы, вызывающая опрокидывание автомобиля; К_a - колея автомобиля, м; h_a - высота центра масс, м.

Величина равна минимальному значению коэффициента сцепления , при котором возможно поперечное опрокидывание автомобиля. Величина достижима при условии, что автомобиль является жестким телом. В действительности при действии поперечной силы в результате крена кузова, деформаций подвески и шин центр масс смещается в сторону действия силы P_y. При этом происходит уменьшение плеча приложения силы тяжести G_a, противодействующей опрокидыванию, по сравнению с показанными на рис. 5. Поэтому реальный коэффициент поперечной силы меньше. Опрокидывание грузовых автомобилей и автобусов начинается при величине коэффициента . Меньшие значения соответствуют большим углам крена автомобиля. Минимально допустимое значение q_y = 0,35. Однако крен не должен быть очень маленьким, поскольку через его величину водитель получает информацию о резерве устойчивости против опрокидывания . Поэтому требования безопасности ограничивают как максимальную, так и минимальную величины крена в момент опрокидывания.

Уменьшение плеча приложения силы тяжести происходит в случае неравномерного размещения груза. Если ЦМ груза смещен к одной стороне, то произойдет также смещение ЦМ автомобиля. В этом случае, когда центробежная сила направлена в сторону смещения ЦМ, плечо приложения силы тяжести будет меньше половины колеи на величину смещения.

Если груз может перемещаться под действием центробежной силы, опасность опрокидывания увеличивается. Наиболее опасным грузом является жидкость при частичном заполнении цистерны. На рис. 17а показано положение жидкости при прямолинейном движении, а на рис. 17б - при действии центробежной силы.

При повороте центробежная сила смещает жидкость к одной стороне. В результате сила тяжести G_a действует не на плече, равном K_a / 2, а на плече . Одновременно повышается высота ЦМ автомобиля с до , что увеличивает опрокидывающий момент, создаваемый силой P_y.

Перемещающийся груз создает еще одну неприятность. В момент остановки перемещения груза возникает сила инерции, которая в соответствии с уравнением (3.4) равна произведению массы груза на величину замедления движения при его остановке. Эта сила инерции груза складывается с центробежной силой P_y.

Рис. 17. Положение жидкого груза при прямолинейном движении и на повороте

Существующее ограничение ширины автомобиля величиной 2,5 м делает невозможным создание грузовых автомобилей и автобусов, способных противостоять опрокидыванию. Поэтому на водителя ложится задача предотвращения опрокидывания автомобиля путем выбора безопасной скорости движения и более осторожного поворота рулевого колеса при маневрировании в пределах ширины дороги на высокой скорости. За счет подбора характеристик управляемости автомобиля надежность выполнения маневров может быть существенно повышена.

Эргономические свойства

Управляемость автомобиля. Свойство автомобиля реагировать на перемещение органов управления называется "управляемостью автомобиля". Хорошая управляемость означает, что автомобиль реагирует на управление так, как ожидает водитель. Если реакция на управление ниже, чем ожидает водитель, ему приходится корректировать недостаточную реакцию автомобиля дополнительным перемещением органов управления. Это приводит к увеличению погрешности при регулировании параметров движения автомобиля. Аналогичные трудности вызывает и повышенная чувствительность к перемещению органов управления.

При перемещении органов управления возникает реакция, в результате которой изменяются параметры движения автомобиля. Чувствительность автомобиля к перемещению органов управления можно описать с помощью коэффициентов преобразования: перемещения педали скорости S_п.с в скорость V - ksv, перемещение педали тормоза S_п.т в замедление j_тр - ksj, поворота рулевого колеса в поперечное ускорение . Их величины могут быть вычислены с помощью уравнений:

ksv = V / S_п.с, км/ч x мм (3.43)

ksj = j_тр / S_п.т, м/с² x мм (3.44)

Новое установившееся состояние параметров движения автомобиля возникает не мгновенно, а через некоторое время после перемещения органов управления - после завершения переходного процесса. Его продолжительность оценивается величиной, которую называют постоянная времени переходного процесса T. Ее физический смысл поясняет график разгона автомобиля на рис. 11. За время T_р при разгоне с места автомобиль набирает скорость, равную 0,63 V_max. Разгон до максимальной скорости V_max происходит за время t ~ 4 T_р. Аналогичные значения T описывают процесс увеличения замедления T_тр и поперечного ускорения T_y. Чем больше T, тем медленнее происходит изменение параметров движения автомобиля, и, наоборот, чем меньше T, тем быстрее реагирует автомобиль.

Для удобства управления значения k и T должны соответствовать эргономическим требованиям водителя - такой реакции, которую ожидает водитель. При отклонении значений k и T от оптимума в любую сторону точность управления ухудшается. При изменении k и T в определенных пределах водитель может компенсировать их, но это достигается ценой повышения психической напряженности и соответственного ускорения развития процессов утомления.

Значения k и T зависят от нагрузки автомобиля, скользкости покрытия, поперечного ускорения. Так, например, чувствительность к перемещению педали тормоза ksj изменяется обратно пропорционально весу автомобиля, т.е. в 2 - 3 раза. Об этом следует помнить после изменения нагрузки автомобиля.

Наиболее изменчивой является чувствительность к повороту рулевого колеса . Она увеличивается с повышением скорости. При этом ее увеличение зависит от поворачиваемости автомобиля. У автомобиля с недостаточной поворачиваемостью увеличение ограниченно, у автомобиля с избыточной поворачиваемостью чувствительность к повороту рулевого колеса при повышении скорости непрерывно растет. По мере того как скорость автомобиля возрастет до V_кр, стремится к бесконечности. Однако увеличение чувствительности к повороту рулевого колеса ограничивают занос или опрокидывание автомобиля. Изменение автомобилей с разной поворачиваемостью показано на рис. 18.

Рис. 18. Изменение чувствительности к повороту рулевого колеса автомобилей с различной поворачиваемости в зависимости от скорости:

1 - недостаточная поворачиваемость ; 2 - нейтральная поворачиваемость ; 3 - избыточная поворачиваемость

Ограничивающим фактором увеличения является поперечное скольжение колес или опрокидывание автомобиля. При скорости автомобиля, равной V_кр, самый незначительный поворот рулевого колеса приводит к потере курсовой устойчивости, что уже было рассмотрено выше. Положительным моментом можно считать то, что одновременно увеличивается и постоянная времени реакции автомобиля на поворот рулевого колеса T_y. Благодаря этому водитель ценой большого психического напряжения может стабилизировать неустойчивое движение автомобиля, непрерывно и очень точно работая рулевым колесом. Такая ситуация возможна при попадании на очень скользкий участок дороги.

Большие углы крена увеличивают поворачиваемость. Об этом полезно помнить при перевозке грузов с высоким расположением центра масс, например, если автобус заполнен стоящими пассажирами.

Возмущаемость автомобиля. Возмущаемость проявляется при действии на автомобиль внешних сил и моментов. Под возмущаемостью автомобиля понимается его свойство реагировать на внешние возмущения. Чем меньше возмущаемость, тем надежнее управление автомобилем. Наибольшее влияние на надежность управления автомобилем оказывает возмущаемость поперечного движения. Возмущающими факторами является поперечный наклон дороги и поперечный ветер.

Движение в поперечном направлении возникает на участке дороги с поперечным уклоном под действием скатывающей силы P_y, приложенной в центре масс автомобиля. Если автомобиль имеет недостаточную поворачиваемость, возникает движение по криволинейной траектории, центр поворота которой расположен так, что центробежная сила P_ц, появляющаяся в результате этого, направлена против действия силы P_y (рис. 19а).

Рис. 19. Схемы движения автомобилей с различной поворачиваемостью при действии поперечной силы и нейтральном положении управляемых колес:

а - недостаточная поворачиваемость ; б - нейтральная поворачиваемость ; в - избыточная поворачиваемость

Поэтому такое движение является устойчивым. Когда автомобиль имеет избыточную поворачиваемость (рис. 19в), центр поворота расположен так, что возникающая центробежная сила P_ц складывается с P_y. Чем ближе скорость автомобиля к критической, тем меньше резерв курсовой устойчивости и тем труднее управлять автомобилем.

Чувствительность автомобиля к возмущению может быть определена с помощью коэффициента преобразования силы P_y в поперечное ускорение j_y. Так как P_y создается поперечным уклоном дороги i, удобнее определить чувствительность к возмущению с помощью коэффициента преобразования поперечного уклона i в поперечное ускорение j_y - k_ij:

k_ij = j_y / i, м/с² x % (3.46)

Чем меньше k_ij, тем удобнее в управлении автомобиль. Из изложенного следует, что автомобиль с избыточной поворачиваемостью имеет большее значение k_ij.

Сила поперечного давления воздушного потока может быть представлена в виде равнодействующей, приложенной в геометрическом центре боковой проекции автомобиля, - в метацентре. Изменение положения метацентра для бортового автомобиля и автомобиля-фургона показано на рис. 20.

Рис. 20. Положение метацентра МЦ относительно задних колес:

а - бортовой автомобиль; б - автомобиль-фургон

Видно, что метацентр фургона (МЦ) расположен ближе к задней оси. Поэтому угол увода задних колес будет больше, чем у бортового автомобиля, т.е. его поворачиваемость по сравнению с бортовым автомобилем увеличится. Чувствительность к действию поперечного ветра можно представить в виде коэффициента преобразования скорости ветра W_в в поперечное ускорение j_y - kw_j:

kw_j = j_y / W_{в, с}^-1 (3.47)

Влияние возмущаемости автомобиля поперечным ветром проявляется в ситуациях, когда дорога выходит из леса в поле, в котором поперек дороги дует сильный ветер. Другая опасная ситуация может возникнуть, когда в поле встречаются два автомобиля. Если автомобиль с наветренной стороны имеет большую боковую поверхность, то в момент разъезда он становится экраном. В результате сила ветра, действующая на подветренный автомобиль, резко уменьшится, в то время как его управляемые колеса повернуты так, чтобы уравновесить это давление ветра. В результате автомобиль начнет смещаться в сторону поворота управляемых колес, т.е. в сторону встречного автомобиля.

Реактивность органов управления. Нарастание сопротивления перемещению органа управления (упругое сопротивление) при правильном выборе его величины дает водителю ощущение реакции дороги. Поэтому это свойство органов управления получило название реактивности. Для надежного управления автомобилем важна хорошая реактивность педали тормоза и рулевого колеса.

При низкой реактивности педали тормоза возникают трудности плавного регулирования тормозной силы, подводимой к колесу. Особенно сильно это ощущение при пневматическом приводе тормозов, имеющем большое время срабатывания. При хорошей реактивности педали водитель ощущает величину тормозной реакции, которая еще не возникла. При низкой реактивности педаль тормоза "легкая", что способствует "перетормаживанию" при штатных торможениях, снижает надежность экстренного торможения на скользкой дороге. Очень большая реактивность делает педаль "жесткой", для ее перемещения требуются большие усилия, что приводит к "недотормаживанию".

Хорошая реактивность рулевого колеса дает водителю "ощущение дороги". Нарастание усилия при повороте рулевого колеса несет информацию о силе сцепления управляемых колес с дорогой. Уменьшение усилия является сигналом о снижении силы сцепления.

При действии боковой силы, вызванной поперечным уклоном или порывом бокового ветра, на руле, обладающем хорошим реактивным действием, сразу появляется усилие, дающее сигнал водителю о необходимости поворота рулевого колеса для противодействия внешнему возмущению. Это позволяет противодействовать боковому смещению с упреждением и уменьшает отклонение от выбранной траектории. "Легкий" руль не дает водителю такой информации, и он будет реагировать уже на отклонение автомобиля. Поэтому точность слежения за траекторией уменьшается. При высоком реактивном действии руль становится "тяжелым". При этом возможность получения информации ухудшается, и появляются затруднения с выполнением моторного действия с рулевым колесом.

Низкое реактивное действие рулевого колеса частая беда рулевых управлений с усилителем. "Тяжелый" руль - следствие отсутствия усилителя.

Информативность автомобиля. Под информативностью понимают свойство автомобиля обеспечивать необходимой информацией водителя и других участников движения. Различают внутреннюю и внешнюю информативность.

Внутренняя информативность. Свойство автомобиля обеспечивать водителя информацией, поступающей из среды движения и от приборов определяет его внутреннюю информативность. Возможность получения зрительной информации о среде движения зависит от внешней обзорности, которая включает переднюю обзорность и обзорность через зеркала заднего вида. Качество передней обзорности связано с размерами ветрового стекла и боковых стекол дверей. Стойки ветрового стекла являются помехой, но возможность уменьшения их размеров ограничена требованиями пассивной безопасности.

В дождь, снег ветровое стекло необходимо очищать. Стеклоочистителем очищают только часть поверхности стекла. Требования безопасности устанавливают минимальные размеры очищаемых зон. Другой задачей является качество очистки. Для его повышения автомобиль в обязательном порядке оборудуют системой обмыва ветрового стекла.

В холодное время года ветровое и боковые стекла запотевают и обмерзают. Для устранения этого применяется система обдува стекла теплым воздухом. Размеры зон очитки стекла от запотевания и обмерзания определяет качество внешней обзорности в холодное время года.

Обзорность через зеркала заднего вида зависит от размеров зеркал, формы их поверхности (плоская, сферическая). Чтобы совместить ряд противоречивых требований в задней обзорности на современных грузовых автомобилях и автобусах применяется система зеркал, каждое из которых выполняет определенную функцию.

В темное время суток возможность получения информации обеспечивают световые приборы. Требования к размерам освещенного пространства и силе света устанавливают нормативы безопасности. Для встречного разъезда применяется ближний свет. Для движения в свободных условиях - дальний свет. В дождь фары загрязняются. Для их очистки применяется система обмыва и очитки фар от грязи.

Установленные на автомобилях приборы можно разделить на пилотажные и контрольные. Пилотажные приборы позволяют водителю реализовывать оптимальные (экономичный, скоростной) алгоритмы регулирования скорости автомобиля, контролировать успешность решения поставленной задачи. К пилотажным приборам относятся: тахометр, спидометр, эконометр, маршрутный компьютер. Контрольные приборы и индикаторы информируют о состоянии систем и агрегатов автомобиля для предотвращения случаев выхода их из строя.

Надежность использования показаний приборов обеспечивается их обзорностью и такой организацией шкал, которая обеспечивает быстроту считывания показаний.

Внешняя информативность. Свойство автомобиля информировать других участников движения о своем положении на дороге, скорости и намерениях водителя по изменению скорости и направления движения называется его "внешней информативностью". Внешняя информативность зависит от размеров, формы и цвета кузова, наличия и расположения световозвращателей, внешней световой сигнализации, звукового сигнала.

Грузовые автомобили средней и большой грузоподъемности, автопоезда, автобусы благодаря своим габаритам более заметны и лучше различаемы, чем легковые автомобили и мотоциклы. Автомобили, окрашенные в темные цвета (черный, серый, зеленый, синий), из-за трудностей их различения попадают в ДТП чаще, чем автомобили, окрашенные в яркие цвета. Для повышения различимости автомобилей по Правилам дорожного движения перед началом движения автомобиля необходимо включить включен ближний свет в любое время суток.

Вопрос 4: влияние действий водителя с органами управления на свойства транспортного средства как объекта управления

Поскольку продольная реакция между колесом и дорогой увеличивает угол увода и уменьшает максимальную поперечную реакцию , действия водителя с педалями управления, рычагом коробки передач влияют на поворачиваемость, устойчивость против сноса и заноса, и управляемость боковым движением автомобиля

Переднеприводный автомобиль

Рассмотрим движение переднепиводного автомобиля с постоянной скоростью. В этом режиме он обладает определенной поворачиваемостью. Рассмотрим, как изменится поворачиваемость при действиях с органами управления.

Нажатие на педаль сцепления. При этом тяговая реакция снимается с ведущих колес автомобиля. Это означает, что при действии боковой силы угол увода передних колес уменьшится, а, следовательно, увеличится поворачиваемость автомобиля. Курсовая устойчивость автомобиля снизится, а управляемость боковым движением увеличится.

Нажатие на педаль скорости. При этом тяговая реакция на передних колесах увеличится, что приведет к увеличению угла увода передних колес. Поворачиваемости автомобиля снизится. Это вызовет повышение курсовой устойчивости и снижение управляемости боковым движением.

Если для повышения интенсивности разгона перейти на более низкую передачу, то поворачиваемость уменьшится еще больше. На скользкой дороге может возникнуть буксование ведущих колес. При этом поворачиваемость станет минимальной и может произойти снос. Курсовая устойчивость достигнет максимума, управляемость боковым движением снизится до нуля

Освобождение педали скорости (торможение двигателем). При этом тяговая реакция меняется на тормозную. Если по абсолютной величине тормозная реакция меньше тяговой, произойдет увеличение поворачиваемости, если больше - ее уменьшение. Курсовая устойчивость при повышении поворачиваемости снизится, при уменьшении - повысится. Управляемость боковым движением автомобиля при снижении курсовой устойчивости повышается, а при ее повышении - становится меньше.

При включении пониженных передач тормозная реакция увеличится. Это снижает поворачиваемость, повышает курсовую устойчивость и уменьшает управляемость боковым движением. При торможении двигателем на скользкой дороге возможен юз ведущих колес. Это вызовет уменьшение поворачиваемости до минимума и снос.

Торможение педалью тормоза при выжатой педали сцепления. При этом на передних колесах возникает тормозная реакция , а на задних - .

Если больше, чем , поворачиваемость будет недостаточной. При опережающей блокировке передних колес поворачиваемость будет минимальной. Возможен снос. Автомобиль сохраняет курсовую устойчивость и теряет управляемость боковым движением.

Если больше, чем , поворачиваемость будет избыточной. При блокировке задних колес поворачиваемость станет максимальной и произойдет занос. Автомобиль потеряет курсовую устойчивость.

Торможение педалью тормоза без нажатия на педаль сцепления. При нажатии на педаль тормоза без разъединения трансмиссии происходит ограничение отношения , что препятствует их блокировке при сохранении возможности блокировки задних колес, т.е. обеспечивает избыточную поворачиваемость. Происходит занос. Автомобиль теряет курсовую устойчивость.

Заднеприводный автомобиль

Рассмотрим движение заднеприводного автомобиля с постоянной скоростью. В этом режиме он обладает определенной поворачиваемостью. Рассмотрим, как изменится поворачиваемость при действиях с органами управления.

Нажатие на педаль сцепления. При этом тяговая реакция снимается с ведущих колес автомобиля. Это означает, что при действии боковой силы угол увода задних колес уменьшится, а, следовательно, уменьшится и поворачиваемость автомобиля. Курсовая устойчивость автомобиля увеличится.

Нажатие на педаль скорости. При этом тяговая реакция на задних колесах увеличится, что приведет к увеличению угла увода задних колес и поворачиваемости автомобиля. Если для повышения интенсивности разгона перейти на более низкую передачу, то поворачиваемость возрастет еще больше. На скользкой дороге может возникнуть буксование ведущих колес. При этом поворачиваемость станет максимальной и произойдет занос. Автомобиль потеряет курсовую устойчивость.

Освобождение педали скорости (торможение двигателем). При этом тяговая реакция меняется на тормозную. Если по абсолютной величине тормозная реакция меньше тяговой, произойдет уменьшение поворачиваемости, если больше - увеличение. При включении пониженных передач тормозная реакция увеличится, что увеличит поворачиваемость. При торможении двигателем на скользкой дороге возможен юз ведущих колес. Это вызовет увеличение поворачиваемости до максимума и занос. Автомобиль потеряет курсовую устойчивость.

Торможение педалью тормоза при выжатой педали сцепления. При этом на передних колесах возникает тормозная реакция , а на задних - .

Если больше, чем , поворачиваемость будет недостаточной. При опережающей блокировке передних колес поворачиваемость будет минимальной. Возможен снос. Автомобиль сохраняет курсовую устойчивость.

Если больше, чем , поворачиваемость будет избыточной. При блокировке задних колес поворачиваемость станет максимальной и произойдет занос. Автомобиль потеряет курсовую устойчивость.

Торможение педалью тормоза без нажатия на педаль сцепления. При нажатии на педаль тормоза без разъединения трансмиссии происходит ограничение отношения , что препятствует их блокировке при сохранении возможности блокировки передних колес, т.е. обеспечивает недостаточную поворачиваемость. Возможен снос. Автомобиль сохраняет курсовую устойчивость.

Понимание того, как действия с педалями управления влияют на поворачиваемость, необходимо для предотвращения критических ситуаций и повышения надежности управления автомобилем в случае их возникновения. Поворачиваемость грузовых автомобилей и автобусов может изменяться с недостаточной на избыточную при увеличении нагрузки. Причина заключается в том, что углы увода увеличиваются с ростом нагрузки на колесо. Вес грузового автомобиля и автобуса с полной нагрузкой в 2 - 3 раза превышает его вес в снаряженном состоянии, при этом нагрузка на передние колеса увеличивается в 1,3 - 1,4 раза, на задние - в 3,0 - 3,3 раза.

Поэтому в снаряженном состоянии автомобиль может обладать недостаточной, а при полной массе - избыточной поворачиваемостью. Чтобы обеспечить необходимый запас курсовой устойчивости автомобиля с избыточной поворачиваемостью, критическая скорость V_кр должна быть больше максимальной скорости автомобиля.