Особенности движения автомобилей по кривой

ДИСЦИПЛИНА

Б.3.1.7 «Транспортная инфраструктура»

ТЕМА 4

ОБОСНОВАНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К ГЕОМЕТРИЧЕСКИМ ЭЛЕМЕНТАМ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

Лекция 4

Учебные вопросы:

Особенности движения автомобилей по кривой.

Переходные кривые.

3. Расчет элементов закругления в плане.

Виражи.

Ширина проезжей части дороги.

6. Уширение проезжей части на кривой в плане.

7. Определение величины радиусов кривых в плане из условия обеспечения видимости в ночное время.

Обеспечение видимости на дорогах.

Боковая видимость придорожной полосы.

10. Обеспечение видимости на кривых в плане.

При проектировании автомобильных дорог, разрабатываются в числе прочих три основных рабочих документа:

План трассы – (вид сверху) или горизонтальная проекция дороги.

Продольный профиль – вертикальное сечение дороги по оси трассы.

Поперечные профили – вертикальное сечение дороги, перпендикулярное её оси.

Положение оси автомобильной дороги на местности называется трассой.

Для лучшей ориентировки трассу делят на километры и на стометровые отрезки, называемые пикетами. Пикеты и километры последовательно нумеруют.

Особенности движения автомобилей по кривой

На автомобиль, движущийся по кривой в плане в точке с радиусом R, действует центробежная сила:

, (4.1)

где m – масса автомобиля;

v – скорость движения.

Центробежная сила направлена перпендикулярно к движению автомобиля и оказывает на него опрокидывающее и сдвигающее воздействие. Под влиянием этой силы деформируются шины в поперечном направлении, что приводит к повышенному износу шин и увеличению расхода топлива. В ночное время свет фар освещает на криволинейном участке меньшую длину дороги, чем на прямолинейном участке. При движении по кривой на автомобиль действуют две силы, приложенные к его центру тяжести:

C – центробежная сила; G – вес автомобиля.

Проектируя эти силы на направление поперечного уклона, получаем поперечную силу:

Рис.4.1. Расчетная схема (4.2)

Но cos α≈1; sin α≈tg α=i ; G=m·g . Тогда:

, (4.3)

Откуда, (4.4)

(4.5)

Тогда, значение радиуса кривой в плане будет определяться по формуле:

(4.6)

где: v – расчетная скорость автомобилей;

g – ускорение свободного падения;

μ — коэффициент поперечной силы;

i — поперечный уклон проезжей части.

Коэффициент поперечной силы (μ), учитывает влияние на автомобиль и пассажиров центробежной силы:

при μ > 0,6 – автомобиль может опрокинуться.

Движение автомобиля по кривой

На криволинейных участках трассы условия движения автомобиля ухудшаются. При переходе на кривую на автомобиль начинает действовать боковая центробежная сила. При этом устойчивость и безопасность движения понижаются, воздействие поперечной силы вызывает утомляемость пассажиров. Чем выше скорость движения и меньше радиус кривой, тем сильнее проявляется неблагоприятное действие центробежной силы.

Для обеспечения безопасности и удобства движения на криволинейных участках плана трассы необходимо ограничивать наименьший радиус закруглений и применять ряд конструктивных мероприятий, повышающих устойчивость движущегося автомобиля.

Рассмотрим условия обеспечения устойчивости автомобиля, движущегося по криволинейному в плане участку дороги и подвергающегося воздействию центробежной силы, которая стремится сдвинуть или опрокинуть его в направлении внешней стороны кривой.

Для безопасности движения необходимо, чтобы центробежная сила не вызывала бокового скольжения автомобиля.
Разложим вес автомобиля Q на две составляющие: перпендикулярную к поверхности проезжей части Qcosa и параллельную к проезжей части Qsina. Последняя составляющая при двухскатной проезжей части направлена внутрь кривой при движении автомобиля по внутренней полосе и во внешнюю сторону кривой — при движении по внешней полосе дороги. Разложим центробежную силу также на составляющие: перпендикулярную к поверхности проезжей части С sin a и параллельную ей — С cos а. Проектируя все полученные силы на поверхность дороги, получим величину поперечной силы, сдвигающей автомобиль.

В результате действия поперечной силы Y при боковом перемещении шин по поверхности дороги возникает сила трения Т. Величина силы Т равна произведению суммы сил, направленных перпендикулярно к поверхности дороги, на коэффициент бокового сцепления.
Учитывая опытные данные, значения р. принимают при расчетах в пределах от 0,20 (при неблагоприятных условиях трассирования дороги, требующих применения минимальных радиусов) до 0,10 (при благоприятных условиях местности, дающих возможность применения нормальных радиусов).

Назначение радиусов кривых в плане

ЛЕКЦИЯ № 5 ОСОБЕННОСТИ ДВИЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ ПО КРИВОЙ

При проектировании закруглений в плане, необходимо обеспечить удобство и безопасность движения автомобилей с расчетными скоростями. Удобство — обеспечивается плавностью движения автомобилей. Безопасность движения — достаточной видимостью на кривой и исключением возможности заноса и опрокидывания автомобиля.

На автомобиль, движущийся по кривой действуют две силы, приложенные к его центру тяжести:

Рисунок 5.1 Силы, действующие на автомобиль при движении по кривой в плане

1) центробежная сила, направленная перпендикулярно направлению движения (горизонтально) во внешнюю сторону закругления

где m – масса автомобиля;

V – скорость автомобиля, м/с;

R – радиус кривой в плане, м.

Центробежная сила стремится опрокинуть или сдвинуть автомобиль с дороги, вызывает деформацию шин в поперечном направлении, увеличивает их износ, повышает расход топлива.

Ночью условия движения автомобиля осложняются в связи с тем, что свет фар, направленный вдоль продольной оси, освещает дорогу перед автомобилем на гораздо меньшее расстояние, чем на прямых участках пути.

Все эти отрицательные факторы проявляются тем сильнее, чем меньше радиус закругления в плане. Поэтому удобство, безопасность и экономичность проезда по кривым в плане с высокой скоростью возможно только при назначении достаточно высокого радиуса закругления в плане;

2) вес автомобиля

де m – масса автомобиля;

g – ускорение свободного падения.

Поскольку проезжей части дороги придается поперечный уклон, предназначенный для поверхностного водоотвода, проектируя обе силы по направлению поперечного уклона, получаем, что

— составляющая центробежной силы будет равна — (mV 2 /R)·cosα;

— составляющая веса автомобиля – mgi;

Суммарная их сила (некая результативная) составит:

В зависимости от направления поперечного уклона составляющая веса автомобиля может иметь знак + или -.

Суммарная силаYназывается поперечной силой.

Поскольку угол α мал (cosα=1), его влиянием можно пренебречь. Тогда:

,м(5.5)

Это уравнение показывает, что величина радиуса закругления зависит не от абсолютного значения поперечной силы, а от его отношения к весу автомобиля, которое называется коэффициентом поперечной силы:

(5.6)

m — коэффициент поперечной силы.

Подставив это отношение в предыдущее выражение, получим:

(5.7)

Знак (+) принят при устройстве односкатного поперечного профиля дороги.

Знак (–) принят при устройстве двухскатного поперечного профиля.

Коэффициент поперечной силы m может быть при расчетах нормирован, исходя из следующих требований: устойчивости автомобиля против опрокидывания, устойчивости автомобиля против заноса, самочувствия пассажиров при проезде по кривым, допускаемого превышение расхода топлива и износа шин на кривых, по сравнению с прямыми участками и т.п.

При назначении радиуса кривых в плане учитываются удобство управления автомобилем и обеспечение видимости ночью при свете фар.

1. Для устойчивости автомобиля против опрокидывания необходимо, чтобы момент удерживающих сил был больше момента сдвигающих сил:

Для обеспечения этого условия, необходимо, чтобы коэффициент поперечной силы:

(5.9)

где: в — ширина колеи автомобиля, м;

h — высота его центра тяжести, м.

D — величина смещения центра тяжести автомобиля из-за деформации рессор и боковой эластичности шин в направлении действия центробежной силы.

На основе опытов боковое смещение D можно принять равным 0,2 м

Отношение в/h для легковых автомобилей колеблется от 1,8-2,5 м, грузовых от 2-3, автобусов от 1,7-2,2.

Принимая для расчетов минимальное значение в=1,7h, получаем, что для устойчивости автомобиля против опрокидывания коэффициент поперечной силы m не должен превышать 0,6.

Для устойчивости автомобиля против заноса необходимо, чтобы соблюдалось условие:

(5.10)

Р_к — тяговое или тормозное усилие, приложенное к колесу;

G_k — нагрузка от колеса автомобиля на покрытие;

j_расч -коэффициент сцепления шин автомобиля с дорожным покрытием.

Рисунок 5.2 Составляющие силы сцепления в плоскости

контакта колеса с покрытием.

Устройство на дорогах кривых малого радиуса ухудшает безопасность движения.

При разработке технических условий на проектирование дорог, допустимые значения коэффициента поперечной силы μ равны: (0,7-0,8)φ_расч.

Под действием поперечной силы пассажиры ощущают наклон. Неудобство движения становится тем заметнее, чем больше поперечная сила.

Наблюдения показали, что при =0,1 пассажир, не глядя на дорогу не замечает, что едет по кривой,

— при = 0,15 – движение по кривой ощущается слабо,

— при = 0,2 – движение ощущается ясно, пассажиры испытывают легкое неудобство,

— при = 0,3 – при въезде на кривую, пассажир ощущают толчок, наклоняющий его вбок.

В зависимости от коэффициента поперечной силы и скорости движения автомобиля были приняты следующие нормативные значения радиуса горизонтальных кривых.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

7. Особенности движения автомобиля по кривым. Назначение радиусов кривых в плане. Переходные кривые. Уширение проезжей части на кривых. Вираж.

На автомобиль, движущийся по криволинейному участку дороги, в точке кривой, радиус кривизны которой равен R (в м), действует центробежная сила c=m*/R , где т — масса автомобиля, кг; v — его скорость, м/с.Масса автомобиля может быть выражена через его вес, т. е. m=G/g (где g — ускорение свободного падения, м/с 2 ).Центробежная сила направлена перпендикулярно направлению движения автомобиля и вызывает опасность заноса или опрокидыва­ния. Чем меньше радиус кривой в плане, тем центробежная сила действует больше, при этом шины в поперечном направлении дефор­мируются, повышается их износ, увеличивается расход топлива.

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ И НАИМЕНЬШИЕ ДОПУСТИМЫЕ РАДИУСЫ КРИВЫХ В ПЛАНЕ

Длина прямых участков в наст. время ограничивается про­долж-тью движ-ия. При подходе автомобиля к кривым участкам дороги повышается эмоциональная напряженность водите­ля. Он оценивает данную кривую в плане с учетом безопасности и удобства движения с точки зрения зрительной ясности и плавности дороги.Если участок кривой водитель оценил как надежный для движе­ния автомобиля, то он проходит кривую, не сбавляя скорости движе­ния. Для обеспечения безопасности движения с расчет. скоростя­ми необходимо назначать радиусы кривых в плане с учетом коэффи­циента поперечной силы .

Рекомендуемым радиусом — радиус кривой, обеспечиваю­щий удобное и безопасное движение авто по кривой с расчет­ной скоростью при отсутствии виража.Практика показывает, что в большинстве случаев занос автомоби­лей происходит раньше, чем их опрокидывание, поэтому минимальные радиусы определяют по условиям заноса.Наименьший радиус — радиус кривой в плане, при котором обеспечивается безопасное движение автомобилей с расчетной скоростью при чистом и увлажненном покрытии, с устройст­вом виражей и уширением проезжей части.Наименьшие допустимые радиусы кривых в плане определяют по расчету в зависимости от скорости движения v и минимальных значе­ний коэффициента поперечной силы .

С уменьшением радиуса кривой в плане условия движения изме­няются, водитель уменьшает скорость, начинает возрастать центробеж­ная сила, которая может привести к заносу и опрокидыванию автомо­биля. В целях безопасности движения на кривых устраивают переходную кривую.Переходная кривая представляет собой кривую переменного радиуса, по которой происходит плавный поворот передних колес автомобиля, исключающий боковой толчок при въезде на круговую кривую. Схема закругления с переходными кривыми и круговой вставкой: L — длина переходной кривой; t — сдвижка начала кривой;  — сдвижка круговой кривой;  — угол, образованный касательной в конце переходной кривой и линией тангенсов; К — сокращенная круговая кривая

По таблицам Митина определяют значения T₁,R₁,Б₁ для круговой кривой. В зав-ти от радиуса по этим же таблицам устанавливают элементы переходной кривой: длину переходной кривой L, угол поворота , сдвижку начала кривойt, сдвижку круговой кривой .

УШИРЕНИЕ ПРОЕЗЖЕЙ ЧАСТИ НА КРИВЫХ МАЛЫХ РАДИУСОВ

При движении авто по кривой каждое колесо движется по своей траектории, в результате чего авто занимает большую ширину п.ч., чем при движ-ии по прям. уч-ку дороги. В связи с этим необходимо выполнить уширение п.ч. дороги .При движении автопоезда общее уширение складывается из нескольких смещений колес. Уширение п.ч. выполняют с внутренней стороны кривой за счет обочины (рис). Ширину зем.п. увеличивают лишь в тех случаях, когда остающаяся часть обочин имеет ширину менее 1,5 м на дорогах I-II категорий и 1 м — на дорогах остальных категорий. Для обесп-ия безоп-ти движ-ия уширение п.ч. выпол-ют на кривых с радиусами 5 / 18 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 > Следующая > >>

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.