CC BY
98
УДК 625.721.2
Т.В. Осипова
О НЕОБХОДИМОСТИ УЧЕТА ОПАСНОСТИ ГЛИССИРОВАНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ДОРОГ В РАЙОНАХ С ВЫСОКОЙ ИНТЕНСИВНОСТЬЮ ОСАДКОВ
Проведен анализ влияния ведущих колес автомобиля на возможность возникновения процесса глиссирования. Представлена математическая модель риска возникновения глиссирования транспортных средств, которую рекомендуется применять при проектировании дорог в районах с высокой интенсивностью ливней.
T.V. Osipova NECESSITY OF CONSIDERATION OF DANGER OF AUTOMOBILES AQUAPLANING AT THE ROAD DESIGN IN THE AREAS OF HIGH RATE OF PRECIPITATION
The article is an analysis of the influence of wheels on the process of gliding. The mathematical model of wheels aquaplaning risk is presented here which is recommended to use at a road design in the areas of high rate of rainfall.
Динамическое аквапланирование (глиссирование) представляет большую опасность [1, 2], так как при его возникновении сцепление передних колес легковых и легких грузовых автомобилей с покрытием отсутствует. Дорожно-транспортные происшествия при явлении аквапланирования, как правило, характеризуются тяжелыми последствиями. Поэтому в дальнейшем будем рассматривать только этот вид аквапланирования (глиссирования), как наиболее опасный.
В зависимости от того, какие колеса у автомобиля являются ведущими (задний или передний привод), процесс глиссирования происходит в разных режимах.
У автомобилей с задним приводом - в начальный момент динамического аквапланирования скорость вращения передних незаторможенных колес постепенно замедляется. Это замедление вращения происходит вследствие того, что под колесом отсутствует сцепление с твердым покрытием, а колесо, как уже отмечалось, не является ведущим. При этом вращение колес может полностью прекратиться. Всплывшие передние колеса остаются оторванными от поверхности покрытия, а задние (ведущие) колеса, вращаясь, продолжают разгонять автомобиль или поддерживать его движение с выбранной скоростью. При этом автомобиль становится неуправляемым.
У автомобилей с передним приводом - всплывшие передние колеса продолжают вращаться, разбрызгивая воду. Скорость автомобиля в процессе глиссирования снижается, так как задние колеса не являются приводными, а передние (приводные) колеса не имеют сцепления с твердым покрытием. Как снижение скорости, так и уменьшение толщины слоя жидкости под передними колесами приводит к снижению гидродинамического давления. Передние колеса автомобиля соприкасаются с поверхностью покрытия, и
автомобиль на какое-то время становится управляемым. Если не снижается скорость движения, то возможно повторение процесса глиссирования.
У автомобилей с полным приводом - снижения скорости при глиссировании может не произойти, и поэтому автомобиль будет оставаться неуправляемым на всем участке возможного глиссирования, как автомобиль с задним приводом.
Как уже отмечалось, процесс глиссирования сопровождается всплытием передних колес легковых и легких грузовых автомобилей над поверхностью проезжей части. Это происходит в период выпадения осадков: во-первых, когда вода не успевает удаляться с поверхности дороги; во-вторых, на пониженных участках дорог, когда водоотводные сооружения не справляются с отводом поступившей на покрытие воды, в-третьих, на участках с просадками проезжей части, когда вода скапливается на покрытии, не имея возможности выхода на обочину.
Глиссирование автомобилей в весенний период времени может происходить в пределах вогнутых кривых продольного профиля, так как на обочинах снег и лед тают дольше, чем на покрытиях автомобильных дорог. В этот период днем под действием положительной температуры воздуха и солнечных лучей на покрытии дороги собирается вода. Снег и лед, лежащие на обочине, не позволяют воде покинуть покрытие в пределах вогнутой кривой продольного профиля. В теплое время суток появляется возможность глиссирования автомобилей. В ночное время вода на покрытии замерзает, образуется гололед, а утром происходит оттаивание льда и процесс глиссирования может возобновиться. Из вышесказанного следует, что учет опасности глиссирования автомобилей при проектировании дорог в районах с высокой интенсивностью осадков является необходимым.
Для определения возможности возникновения глиссирования разработана математическая модель [3, 6]:
г = 0,5 - О
К - Кд
.4
+а1
нёд Кд
(1)
где ккр - критическая глубина слоя жидкости на покрытии, мм; Нср - фактическая глубина слоя жидкости на покрытии, при которой определяется вероятность начала глиссирования со скоростью ¥кр, мм; акд и а^ - среднеквадратические отклонения соответственно
параметров Икр и Иср, мм.
Значения показателей в формуле риска а н и а можно установить по
зависимостям:
а* = • К; (2)
анид = С • Нсд , (3)
где Йёд - коэффициент вариации критической глубины слоя жидкости; - то же,
фактической глубины.
Критическую глубину слоя жидкости на данном участке покрытия устанавливаем по формуле:
пР п2
Г
кд = -ё.
ёд 2
+ А, (4)
.180.
где А - средняя высота выступов шероховатости, м; Р - угол всплытия колеса (градусы); г'к - радиус обжатого колеса, м, определяемый по зависимостям:
г'ё = Х-гк = (0,93-0,935) гк - для шин низкого давления (легковые автомобили); г'ё = Х-гк = (0,945-0,95) гк - для шин высокого давления (грузовые автомобили). Здесь гк - радиус свободного колеса, м.
Угол всплытия колеса определяем по зависимости:
2 Р
в = агсБІп--------^2—, (5)
п ' рркр '
где Рш - давление воздуха в камере колеса, Па; р - плотность жидкости, кг/м3; V-начальная скорость глиссирования, м/с; п - принимается равным 3,14.
Используя эту модель, уже на стадии проектирования мы в состоянии оценить риск возникновения глиссирования автомобилей с учетом слоя воды, находящейся на покрытии дороги. Тип транспортных средств тоже оказывает существенное влияние на вероятность глиссирования. Наиболее часто в глиссирование вступают легковые автомобили [4, 5], и причем чем легче автомобиль, тем быстрее может возникнуть всплытие его передних колес. Это подтверждается зависимостями, показанными на рисунке.
Риск возникновения глиссирования
Оценка возможности глиссирования и установка знака ограничения скорости движения на участке дороги: 1 - автомобили 3110; 2410 («Волга»); 2 - автомобили 2101-2107 («ВАЗ»);
3 - автомобиль «Ока»
Используя этот график, можно по величине допустимого риска (0,0001) [7] установить безопасную скорость движения по самому легкому автомобилю в составе транспортного потока. Самым легким автомобилем в составе легковых автомобилей, представленных на рисунке, является автомобиль марки «Ока». Поэтому допустимую скорость движения на данном участке следует устанавливать по автомобилю этой марки. Так, например, по данным рисунка можно рекомендовать в качестве ограничивающей скорости значение 55 км/ч.
ЛИТЕРАТУРА
1. Васильев А.П. Проектирование дорог с учетом влияния климата на условия движения / А.П. Васильев. М.: Транспорт, 1986. 248 с.
2. Перевозников Б.Ф. Водоотвод с автомобильных дорог / Б.Ф. Перевозников. М.: Транспорт, 1982. 190 с.
3. Осипова Т.В. Законы распределения скоростей свободного движения автомобилей на участках возможного глиссирования / Т.В. Осипова // Повышение
эффективности эксплуатации транспорта: межвуз. науч. сб. Саратов: СГТУ, 2003. С. 190193.
4. Осипова Т. В. Методика измерения глубин воды на покрытии и законы распределения глубин на участках возможного глиссирования / Т. В. Осипова // Проблемы транспорта и транспортного строительства: межвуз. науч. сб. Саратов: СГТУ, 2004. С. 102-111.
5. Осипова Т.В. Определение риска возникновения глиссирования автомобиля на мокром покрытии в зависимости от толщины пленки жидкости / Т.В. Осипова // Проблемы транспортного строительства и транспорта: материалы Междунар. науч.-техн. конф. Саратов: СГТУ, 1997. С. 43-45.
6. Столяров В.В. Определение скорости глиссирования автомобиля на мокром покрытии / В.В. Столяров, Т.В. Осипова // Эксплуатация современного транспорта: межвуз. науч. сб. Саратов: СГТУ, 1997. С. 155-159.
7. Столяров В. В. Проектирование автомобильных дорог с учетом теории риска: в 2
ч. / В.В. Столяров. Саратов: СГТУ, 1994. I ч. - 184 с.; II ч. - 232 с.
Осипова Татьяна Викторовна -
кандидат технических наук, доцент кафедры «Строительство дорог и организация движения»
Саратовского государственного технического университета
Статья поступила в редакцию 02.10.07, принята к опубликованию 15.01.08
