Оставить заявку

Процесс торможения автомобиля

Процесс торможения – один из немногих, постоянно вызывающих интерес исследователей движения автомобиля процессов. Особенностями этого процесса являются некоторые факторы оказывающие существенное воздействие на само торможение. Понимание некоторых общих вопросов, приведенных на данной странице, позволит вам глубже понять специфику движения автомобиля в условиях торможения при различных погодных условиях и различных режимах торможения транспортного средства. Значимость торможения для безопасного движения автомобиля неоспорима, предназначенный для безопасности движения режим, с одной стороны позволяет предотвратить наезд или столкновение, а с другой стороны может послужить причиной аварии, например, если в результате интенсивного или экстренного торможения автомобиль потеряет курсовую устойчивость и его начнет вращать на проезжей части или что еще страшнее, приведет процесс к опрокидыванию транспортного средства.

Основные термины и определения, используемые при описании процесса торможения в классической научной и экспертной литературе, и которые не помешают водителю понимать, а главное, грамотно использовать возможности своего автомобиля, для сохранения максимального сцепления шин с дорогой и прямолинейного движения во время торможения:

- время реакции водителя – это величина, которая показывает, за сколько секунд тот или иной водитель примет решение о начале торможения в случае возникновения опасности для движения, либо по необходимости, прибывая в пункт назначения. Время реакции водителя зависит от времени суток, ситуации на дороге и нескольких иных факторов, являющихся его индивидуальными психофизиологическими особенностями;

- время запаздывания срабатывания тормозной системы – это то время, которое необходимо деталям тормозной системы, для того чтобы выбрать технологические зазоры для включения штатной работы тормозного механизма автомобиля. Для гидравлических тормозных систем оно как правило ниже, чем для пневматических;

- время нарастания замедления автомобиля – это промежуток времени между началом процесса торможения непосредственно самого тормозного механизма и моментом достижения максимального значения установившегося замедления;

- тормозная сила – возникающая сила трения между колесом и дорогой в процессе торможения или при удержании автомобиля на месте остановки. Следует знать, что тормозная сила может создаваться рабочей и запасной тормозными системами автомобиля, стояночной тормозной системой, двигателем автомобиля, либо электрическим или гидравлическим тормозном замедлителем в системе трансмиссии;

- замедление автомобиля – это величина на которую уменьшается скорость движения автомобиля за единицу времени, обычно измеряется в м.сек2(ускорение со знаком минус);

- коэффициент сцепления шины с дорогой – величина, определяемая как состоянием шин и рисунком протектора, так и состоянием дорожного полотна. Очевидно, например, что коэффициент сцепления на обледеневшем асфальте ниже чем на сухом и чистом. Следует помнить, что влияние рисунка протектора шины на сухом чистом асфальте на коэффициент сцепления незначительно, чего нельзя сказать о влажной поверхности дороги, где от рисунка протектора шины зависят его сцепные свойства.

Существует так же множество других факторов, оказывающих влияние на процесс торможения, которые мы не станем здесь раскрывать, но упомянем – работа подвески автомобиля, работа антиблокировочной системы колес, работа системы курсовой устойчивости автомобиля и многие другие.

Торможение легкового автомобиля целиком и полностью зависит от работоспособности тормозной системы автомобиля. Неслучайно при прохождении ГТО исследуется разница тормозных сил колес на одной оси. Допуск для тормозов оборудованных дисковыми тормозными механизмами не превышает 20%, а барабанных – 25% разницы тормозных сил на одной оси. Данные величины, выявлены экспериментально в третьей четверти 20-го столетия, и они показывают, при какой разнице тормозных сил автомобиль может потерять управление и войти в т.н. неуправляемый занос. 

Сам процесс торможения в различных дорожных условиях – довольно таки интересен. Так, например, если на движущийся автомобиль действует сила инерции, приложенная в центре масс автомобиля (там где обычно устанавливаются блоки SRS и различные акселерометры систем пассивной безопасности, призванные следить за продольным и поперечным ускорениями автомобиля в аварийных ситуациях), при нагрузке сперва на передние а потом на задние колеса автомобиля может наблюдаться явление тангажа, когда автомобиль как бы «клюет» в результате упругой деформации передней подвески. При этом следует помнить, что максимальная сила торможения зависит не от того, с какой силой давит на педаль тормоза водитель автомобиля, а от нагрузки, приходящейся на каждое конкретное колесо автомобиля, и от коэффициента сцепления колеса с дорогой. В результате нехитрых рассуждений, мы приходим к выводу, что чем сильнее нагружено какое-либо колесо автомобиля, тем сильнее его сцепление с дорожным покрытием. Считается, что максимальный коэффициент сцепления достигается при 10%-15% проскальзывании колеса по поверхности, это вызвано прежде всего конструкцией автомобильных шин, которые деформируются в процессе взаимодействия с опорной поверхностью. Современные системы автомобилей позволяют отслеживать величину сил проскальзывания в интервале 10 миллисекунд и регулировать степень нажатия тормоза для достижения минимально возможного остановочного пути автомобиля. Водителям следует помнить, что если по каким то причинам на их автомобиле нет системы ABC, то не стоить доводить торможение до полной блокировки колес, т.к. это вызовет процесс юза, т.е. проскальзывания. В процессе юза, взаимодействие шины колеса с дорогой, происходит одним и тем же участком, при этом наблюдается повышенное истирание наружного слоя протектора шины, в результате чего образуются катышкоподобные резиновые ролики, на которых колесо скользит с меньшей тормозной силой, чем может понадобиться в данной ДТС. Косвенными признаками юза являются изменение усилия на рулевом колесе, увод автомобиля в сторону из коридора движения и характерный на сухом асфальте визг шин колес автомобиля. 

Уменьшение или увеличение тормозного (остановочного) пути зависит от износа шины и от состояния дорожного покрытия. Так. Если вы обратите внимание на таблицу средних значений коэффициента сцепления шин с различными дорожными покрытиями, то вам станет очевидно, что на мокром асфальте остановочный путь автомобиля увеличивается почти вдвое. Следует так же различать эти два понятия, т.к. в понятие остановочный путь входит время реакции водителя, т.е. остановочный путь всегда больше тормозного пути автомобиля.

Дорожное покрытие

Состояние дорожного покрытия

сухое

мокрое

Асфальт, бетон

0,7—0,8

0,45—0,55

Песчаная дорога

0,7-0,8

0,6-0,65

Щебеночное покрытие

0,6-0,7

0,4-0,5

Грунтовая дорога

0,5-0,6

04,-0,5

Булыжник и брусчатка

0,5—0,55

-

Дорога, покрытая снегом

0,2—0,4

Снежная укатанная дорога

0,2-0,25

Гололед

0,2-0,25

Учитывая тот факт, что при начале процесса торможения, сила сцепления колес в продольном направлении используется почти полностью, достаточно совсем незначительных воздействий на ось автомобиля в поперечном направлении, чтобы одновременно с процессом юза начался процесс заноса автомобиля. Как это происходит можно показать на т.н. квадрате взаимодействия поверхности шины с дорожным покрытием или пятне контакта. Многие ошибочно полагают, что чем больше пятно контакта, тем лучше тормозит их автомобиль. Это совсем не так. Ведь чем больше площадь шины, взаимодействующая с дорожным покрытием, тем меньше нагрузка на единицу площади. Вспомните разницу, когда вы режете хлеб тупым или острым ножом. Именно поэтому, когда все силы равновесной системы колесо – дорога направлены в одном направлении, любое незначительное вмешательство в эту систему под неким углом неизбежно приведет к нарушению равновесия, что выльется в процесс т.н. заноса автомобиля. Справиться с этой ситуацией можно приложив силы рулевым колесом в сторону противоположную заносу при прекращении процесса торможения. 

С точки зрения Правил Дорожного Движения, влияние процесса торможения на безопасность отражено в пункте 10.1 ПДД, который во второй своей части гласит следующее – «при возникновении опасности для движения, которую водитель в состоянии обнаружить, он должен принять возможные меры к снижению скорости вплоть до остановки транспортного средства.»

Взаимосвязь нормативных актов, законов физики, и технических устройств, задействованных в процессе торможения автомобиля очевидна даже неискушенному читателю. Для того чтобы описать процесс торможения с технической его стороны возьмем для примера легковой автомобиль, оборудованный гидравлическим приводом тормозной системы. Приняв решение о торможении на которое уходит некоторое количество времени, водитель нажимает на педаль тормоза, время запаздывания срабатывания гидравлического привода обычно не превышает 0,1 секунды, однако, чтобы понять, много это или мало нужно представлять себе с какой скоростью двигается автомобиль в метрах в секунду. Так при скорости 60 км.час, разделенной на коэффициент пересчета 3,6 получаем около 16,7 метра в секунду. Т.е. за время запаздывания срабатывания тормозной системы автомобиль проедет с прежней скоростью около 1,67 метра. В это время, поршень главного тормозного цилиндра, оказывающий давление на систему гидравлических патрубков тормозной системы выберет технологический зазор тормозного цилиндра от нерабочего до рабочего состояния. Рабочая жидкость гидравлической тормозной системы оказывает давление на цилиндры суппортов, которые в свою очередь давят на тормозные колодки. Трение тормозных колодок замедляет вращение колеса и происходит замедление движения автомобиля. 

Эффективность работы тормозной системы автомобиля напрямую зависит от ее технического состояния. Стертые колодки, изношенные тормозные диски или барабаны, лопнувшие патрубки, существенно снижают скорость замедления автомобиля при различных режимах использования тормозной системы. Однако применение стояночного тормоза (ручника), работающего независимо от основной рабочей тормозной системы может исправить положение при внезапно возникшей неисправности или отказа рабочей тормозной системы. 

Использование механических тормозов началось с самого начала эры автомобилестроения. Первые автомобильные тормоза представляли из себя специальный башмак, который прижимался к покрышкам задних колес, довольно капризные и часто ломавшиеся тормозные системы были заменены в последствии ленточными тормозами. Ленточные тормоза представляли из себя сочетание тормозного барабана, к которому прижималась специальная стальная лента. Кстати следует отметить, что в начале двадцатого века тормозами оснащались лишь задние колеса автомобиля, т.к. считалось, что при размещении тормоза на передних колесах, при торможении автомобиль обязательно будет «клевать» носом вперед. 

На современных автомобилях применяются барабанные и дисковые тормоза, эффективность барабанных тормозных систем как правило ниже, т.к. при работе они быстрее нагреваются, что влияет на фрикционные свойства тормозных колодок. В дисковых тормозных системах, встречный поток воздуха сильно охлаждает тормозные диски что препятствует их перегреву. В прошлом, отказ рабочих тормозных систем во время долгих горных перегонов был основной проблемой для водителей, многие из которых научились тормозить двигателем автомобиля, который забирал на себя часть нагрузки при торможении. Следует помнить, что каждое использование тормозной системы приводит к ее нагреву и снижению эффективности, что однако не часто используется экспертами по анализу ДТП, либо используется огранничено. Однако, последние достижения техники позволяют с уверенностью не расчитать, а прочитать данные о процессе торможения автомобиля за период времени. О чем вы можете прочитать здесь. 

Большая часть ныне эксплуатируемых автомобилей оборудована антиблокировочной тормозной системой или АБС. Антиблокировочная тормозная система препятствует блокировке качения колеса автомобиля и торможению в режиме юза. Водители могут ощутить, как срабатывает система АБС во время торможения на мокрой или скользкой дороге, когда включается сочетание электроники и гидравлики с характерным подергиванием педали тормоза. В случае если начинается проскальзывание качения колес больше, чем это предусмотрено безопасными режимами торможения, система АБС сокращает давление жидкости на каждое колесо в случае четырехканальной системы АБС для каждого колеса в отдельности, и в случае трехканальной системы АБС (когда воздействие на передние колеса осуществляются отдельно, а на задние совместно). В любом случае, и четырех контурная компоновка и трехконтурная, позволяют обеспечить уменьшение тормозного пути и возможность контроля за движением в течении всего процесса торможения автомобиля.