Bìa giảng An toàn Giao thông - Chương IV: Tai nạn giao thông liên quan đến chuyển động quay vòng

Bà giảng An toàn giao thông Ch−ơng IV Tai nạn giao thông liên quan đến chuyển động quay vòng Tính ổn định kém là một trong các nguyên nhân gây tai nạn giao thông. khi điều khiển một ôtô có tính ổn định kém ng−ời lái phải tập trung cao độ, th−ơng xuyên phải điều chỉnh sự chuyển động của nó. Điều khiển những ôtô nh− vậy trong thời gian dài ng−ời lái sẽ mệt mỏi nhanh và rất dễ mắc sai lầm. 4.1. Các tốc độ tới hạn của ôtô Ôtô mất tính ổn định khi đổi h−ớng chuyển động, khi bị tr−ợt hoặc lật, hậu quả là ôtô sẽ lán sang làn đ−ờng đ−ờng bên cạnh, làn đối diện hoặc mép đ−ờng. Khi xử lý tai nạn giao thông trong hoàn cảnh nh− vậy phải xác định vận tốc giới hạn của ôtô theo tính ổn định. Ôtô th−ờng mất tính ổn định ở những đoạn đ−ờng trơn tr−ợt, độ dốc lớn vì khi lực kéo bằng lực bám thì chỉ cần tác động một lực ngang nhỏ thì cũng có thể, làm bánh xe chủ động trựơt ngay trên đ−ờng. 4.1.1. Tốc độ tới hạn ổn định dọc của ôtô. Khi chuyển động thẳng, tốc độ giới hạn theo điều kiện của bánh xe chủ động (vtrd) là chỉ tiêu đánh giá tính ổn định dọc: - Trên đ−ờng bằng, cầu sau chủ động: w].h).f(L[ ]L.f)f.(a.[G v gx x trd +ϕ− −+ϕ= - Trên đ−ờng bằng, cầu tr−ớc chủ động: w].h).f(L[ ]L.f)f.(b.[G v gx x trd +ϕ− −+ϕ= Trong đó: G – Trọng l−ợng toàn bộ của ôtô; w – nhân tố cản khí động học; f – hệ số cản lăn của đ−ờng. 4.1.2. Tốc độ giới hạn ổn định ngang Trong đa số thời gian ôtô không chuyển động thẳng và vậy dễ mất tính ổn đinh ngang d−ới tác dụng của lực ngang. Tốc độ giới hạn ổn định ngang dy dy trg tg.1 )tg.f.(R.G v βϕ± βϕ= à Trong đó: R – khoảng cách từ tâm quay vòng tới tâm cầu sau; - hệ số bám ngang; yϕ â TS Nguyễn Văn Bang & KS Trần Văn Nh− - Đại học Giao thông Vận tải 31 Bà giảng An toàn giao thông - góc nghiêng ngang của đ−ờng. dβ -/+ h−ớng nghiêng làm giảm tính ổn đinh +/- h−ớng nghiêng làm tăng tính ổn định Khi =0 thì dβ ytrg .R.Gv ϕ= . Khi trên bánh xe có có tác dụng lực dọc (lực kéo, lực phanh) thì chỉ có một phần lực ngang làm tăng tính ổn định ngang vì vậy vận tốc tới hạn theo điều kiện tr−ợt ngang cũng giảm: )x.(R.Gv 22ytrg −ϕ= Trong đó: x – hệ số lực phanh (kéo), bằng tỷ số lực phanh (kéo) và tải trọng tác dụng lên bánh xe. Khi bánh xe bị bó cứng thì yϕ =x nguy hiểm phát sinh do tr−ợt ngang trở nên thực tế hơn bao giờ hết. Vận tốc tới hạn tr−ợt ngang: g glnlg h.2 g.R.B .v η= Trong đó: ηlng – hệ số tính tới ảnh h−ởng của sự nghiêng thùng xe trên phần tử đàn hồi của hệ thống treo, đối với ôtô con ηlng=0,8...0,9; đối với ôtô tải và ôtô buýt ηlng=0,85...0,95. ứng với tốc độ giới hạn th−ờng lái xe không kịp giảm tốc độ và trả lái nên ôtô bị lật ngang là không tránh khỏi. Bán kính quay vòng R không đồng nhất với bán kính cong của đ−ờng, nó chỉ có thể bằng nhau khi ôtô chạy song song với tim đ−ờng. 4.2. Các ph−ơng pháp đổi h−ớng chuyển động Một trong các biện pháp các lái xe th−ờng làm để tránh tai nạn giao thông là đ−a ôtô ra kỏi vùng nguy hiểm bằng cách đánh tay lái do vậy làm ôtô chuyển động theo ph−ơng ngang. Theo số liệu quan sát nhiều năm thì có 90% tr−ờng hợp để tránh tai nạn giao thông lái xe không chỉ tiến hành phanh mà còn đổi h−ớng chuyển động. Trong tr−ờng hợp phanh đột ngột h− hỏng thì đổi h−ớng chuyển động là giải pháp duy nhất để tránh tai nạn. Xét quá trình tránh ôtô khỏi vật cản cố định â TS Nguyễn Văn Bang & KS Trần Văn Nh− - Đại học Giao thông Vận tải 32 Bà giảng An toàn giao thông S2, t2S1, t1 D SNT B C B A Hình I –5 Quá trình ôtô tránh vật cản ở điểm A ôtô dang chuyển động thẳng, lái xe nhìn thấy vật cản trên làn đ−ơng của mình. Sau đoạn đ−ờng S1 (thời gian phản ứng của lái xe t1) lái xe đánh giá tình hình và quyết định đổi h−ớng chuyển động. ở điểm B ng−ờ lái bắt đầu đánh vô lăng nh−ng trong cơ cấu lái có các khe hở, biến dạng của các phần tử đàn hồi và của lốp, vùng không nhạy cảm của trợ lực lái nên sau thời gian t2 (thời gian chậm tác dụng của hệ thống lái) t−ơng ứng với quãng đ−ờng S2 ôtô vẫn tiếp tục chuyển động thẳng. ở điểm C ôtô bắt đầu đổi h−ớng chuyển động. Thời gian phản ứng của lái xe t1 lớn hơn 10...20% thời gian phản ứng của lái xe khi phanh vì ngừơi lái phải quyết định chuyển h−ớng hợp lý nhất. Khi xử lý tai nạn th−ờng coi hai thời gian đó bằng nhau. Thời gian t2 =0,2...0,4 (s) đối với xe con, 0,8...01,2 (s) đối với ô tải và ôtô buýt có trợ lực lái. Để tránh ch−ớng ngại vật ng−ời lái có thể sử dụng các cách đổi h−ớng khác nhau. Đơn giản nhất là quay đột ngột vô lăng, góc quay bánh xe dẫn h−ớng (θ) tăng liên tục ôtô quay vòng với bán kính nhỏ dần. Đây là kiểu đổi h−ớng “vào cua”. Góc lệch γ cuối quá trình đổi h−ớng này là t−ơng đối lớn vì vậy chiều rộng hành lang quay vòng cũng lớn. • Kiểu đổi h−ớng “vào cua – ra cua”: lái xe quay vành tay lái tới góc lớn nhất về phía nào đó và sau đó quay về vị trí trung gian. â TS Nguyễn Văn Bang & KS Trần Văn Nh− - Đại học Giao thông Vận tải 33 Bà giảng An toàn giao thông γ D C B A Hình I - 6 Quỹ đạo AB là cung có bán kính quay vòng nhỏ dần còn cung CD tăng dần. Trong đoạn BC lái xe quay vành tay lái theo chiều ngựơc lại, do thời gian chậm tác dụng của hệ thống lái nên có thể coi ôtô chuyển động với bán kính không đổi. Tại C bánh xe dẫn h−ớng bắt đầu quay theo h−ớng ng−ợc lại, góc θ giảm và ôtô quay vòng với bán kính tăng dần. Tại D góc θ=00 bánh xe dẫn h−ớng ở vị trí trung gian và ôtô chuyển động thẳng dứơi góc lệch γ so với ph−ơng chuyển động ban đầu. Nếu coi lái xe quay vành tay lái về hai phía với tốc độ nh− nhau và bỏ qua t2 thì vị trí của ôtô ở cuối đoạn đổi h−ớng đ−ợc xác địng bằng thông số sau: L ..v 21 . a τθ=γ L .vX 1a2B τ= a 2B . 3 1 . 2 a 2B v.L X. L ..vY θ=τθ= So sánh ph−ơng pháp đổi h−ớng “vào cua” và “vào cua – ra cua” thấy rằng ôtô chạy dọc theo trục õ trong cả hai tr−ờng hợp là đều vì vậy XB2=2.XB1. Dịch chuyển ngang của ôtô ở giai đoạn ra cua tăng nhanh hơn giai đoạn vào cua và tới thời điẻm bắt đầu chạy thẳng YB2=6.YB1 • Chuyển làn: lái xe quay bánh xe dẫn h−ớng về một phía với góc θm sau đó về h−ớng ng−ợc lại với góc -θm. quỹ đạo của ôtô báo gồm 6 đoạn: 2 đoạn bán kính tăng dần; 2 đoạn bán kính giảm dần; và 2 đoạn bán kính không đổi. â TS Nguyễn Văn Bang & KS Trần Văn Nh− - Đại học Giao thông Vận tải 34 Bà giảng An toàn giao thông θ t t2 -θm θm t2 Hình I - 7 Hình I - 8 Nếu so sánh đánh vành tay lái nhanh có thể coi h−ớng quay của bánh xe dẫn h−ớng thay đổi tức thời từ θm tới -θm và bỏ qua t2. t -θ θ τ/4 θ τ Hình I - 9 Theo số liệu thống kê trên đ−ờng bê tông nhựa Atphan khô tốc độ quay của bánh xe dẫn h−ớng từ 0,3...0,5 (rad/s) với ôtô con và 0,15...0,35 đối với ôtô tải và ôtô buýt. Để tránh ôtô không bị tr−ợt hoặc lật ngang khi quay vòng thì lực ly tâm tác dụng lên ôtô t−ơng ứng vơi góc quay lớn nhất của vành tay lái θ=θm phải bằng lực bám ngang. y m 2 a min 2 a y .GL.g .v.G R.g v.GP ϕ=θ== Đây là điều kiện để xác định θm cũng nh− Rmin. â TS Nguyễn Văn Bang & KS Trần Văn Nh− - Đại học Giao thông Vận tải 35 Bà giảng An toàn giao thông vì θm= do đó 1 . .τθ 1 2 a y max . y1 . 2 a .v .L.g .L.g..v τ ϕ=θ⇒ϕ=τθ Thời gian ôtô chuyển động trong quá trình đổi h−ớng: a m m v X=τ â TS Nguyễn Văn Bang & KS Trần Văn Nh− - Đại học Giao thông Vận tải 36