Скорость движения одиночных автомобилей

Для оценки принятых проектных решений и эффективности выбранных мероприятий по улучшению геометрических элементов дорог и повышению безопасности дорожного движения в качестве критерия применяют скорость движения.

Методы расчета скорости движения одиночных автомобилей основаны на положениях теории автомобиля и позволяют рассчитать теоретические максимальные значения скорости движения одиночного автомобиля в любой точке продольного профиля дороги криволинейного очертания.

Общий вид уравнения движения автомобиля по вертикальной кривой

(6.1)

где А, В - коэффициенты, получаемые при аппроксимации кривой вращающего момента двигателя; k - коэффициент сопротивления воздуха; F - площадь проекции автомобиля на плоскость, перпендикулярную направлению его движения, м²; υ - скорость движения автомобиля, м/с; G - вес автомобиля, Н; f - коэффициент сопротивления качению; i - продольный уклон дороги, отн. ед.; δ - коэффициент, учитывающий влияние вращающихся частей автомобиля; g - ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с²; - ускорение автомобиля, м/с².

После интегрирования уравнения (6.1) получаем выражение для определения скорости

(6.2)

где υ_H - начальная (входная) скорость движения на участке дороги, м/с; S₁ = расстояние от начала участка, м;

R - радиус вертикальной кривой, м.

Эффективность использования метода расчета скорости движения автомобиля в проектировании автомобильных дорог зависит от того, насколько точно этим методом учитывается влияние элементов дорог на скорость движения.

Развитие и совершенствование методов расчета скорости движения, основанных на теории автомобиля, заключалось в более полном учете реальных условий движения, геометрических элементов плана и продольного профиля дороги.

Максимально возможная скорость движения на участках кривых в плане

(6.3)

где R - радиус кривой в плане, м; γ₂φ₂ - используемая доля коэффициента поперечного сцепления, принимаемая в зависимости от скорости движения в пределах от 0,18 для скорости движения 20 км/ч до 0,11 для скорости движения 150 км/ч; i_в - поперечный уклон, ‰.

Максимально возможная скорость движения на вогнутых кривых в плане

(6.4)

где а - центробежное ускорение, а≈0,5...0,7 м/с².

Скорость движения на выпуклых вертикальных кривых определяют с учетом среднего уклона отдельных участков ломаной, которой заменяют вертикальную выпуклую

кривую (в зависимости от длины кривой отдельные участки ломаной принимают равными 50; 100 или 200 м).

Скорость движения в конце участка

(6.5)

где υ_н - скорость движения в начале участка, км/ч; L_p - длина участка ломаной, м;

D - средний динамический фактор для интервала скоростей; f - коэффициент сопротивления качению; i_ср - средний уклон на участке, отн. ед.; i_ср = i_н - Δi/2;

i_н - уклон в начальной точке участка, отн. ед.; Δi - изменение уклонов на участке, отн. ед.

Среднюю скорость движения на дороге определяют по средней скорости движения на отдельных элементах дороги:

где υ_cpi - средняя скорость движения на отдельных элементах, соответствующих S_i, км/ч; - длина всей дороги, км.

Минимальное время движения при максимальной средней скорости движения

Рассмотренные методы расчета скорости движения на участках с малыми продольными уклонами не дают результатов, близких к реальным.

Для получения более точных значений скорости по формуле (6.2) было предложено учитывать степень открытия дроссельной заслонки двигателя автомобиля, %:

(6.7)

где ψ - суммарные дорожные сопротивления.

При расчетах скорости движения степень открытия дроссельной заслонки ориентировочно принимают следующей:

Уклон, ‰………………………………………………………..…….0...40 40....70 70 и более

Степень открытия дроссельной

заслонки двигателя автомобиля, %....................................................50...60 80....85 100

Особенно важна точность определения скорости движения при оценке безопасности дорожного движения по методу коэффициентов безопасности.

В этом случае необходимо иметь данные о допустимой скорости движения на отдельных элементах дороги. Значения скорости движения, получаемые по описанным выше методам, следует проверять по формулам расчета предельно допустимых скоростей движения:

на кривых в плане

(6.8)

где R - радиус кривой в плане, м; μ - коэффициент поперечной силы, μ = 0,15; i_п - поперечный уклон, отн. ед;

на кривых в плане при ограниченной видимости

(6.9)

где φ₁ - коэффициент продольного сцепления; i - продольный уклон, на котором расположена кривая, отн. ед.; S - расстояние видимости, м, S = ; В -ширина земляного полотна, м; 5 - запас пути для остановки перед препятствием, м; k_э - коэффициент эксплуатационных условий торможения, для легкового автомобиля k_э = 1,45, для грузового автомобиля k_э= 1,8;

на подъемах с уклоном i (до 20 ‰), заканчивающихся горизонтальным участком:

(6.10)

при выпуклом переломе с сопрягающимися уклонами i₁ и i₂

(6.11)

где S - расстояние видимости для уравнений (6.10) и (6.11), определяемое по формуле S = ; l₀ - запас пути, м.

При определении скорости движения необходимо учитывать психофизиологическое воздействие дорожных условий на водителя. Рекомендуют следующие значения коэффициента τ₃, учитывающего восприятие водителями дорожных условий:

Дорожные условия τ₃

Конец спуска (уклона более 30 %о) с последующим

подъемом…………………………………………………………………….………..1,2

Горизонтальная кривая протяженностью 1 000 м………………………………….0,8

Малый мост………………………………………………………………………….0,85

Большой (средний) мост……………………………………………………………..0,7

Для получения графика скоростей движения, близкого к фактическому, расчет необходимо вести с учетом переменной степени открытия дроссельной заслонки двигателя автомобиля в зависимости от дорожных условий, а затем полученные расчетом значения скорости движения умножить на коэффициент психологического восприятия водителями дорожных условий τ₃, т.е. υ_ф = τ₃υ_т.