Bài gảng An toàn giao thông - Chương V: Va chạm ô tô với vật cố định và giữa ô tô với nhau

Bà giảng An toàn giao thông Ch−ơng V Va chạm ôtô với vật cố định và giữa ôtô với nhau 5.1. Va chạm giữa các ôtô với vật cố định Khi ôtô đâm vào vật cố định tuyệt đối cứng, va chạm có thể chính tâm hoặc lệch tâm. Khi va chạm chính tâm pháp tuyến chung đi qua điểm tiếp xúc đầu tiên của vật và ôtô đi qua trọng tâm C của ôtô nên khối l−ợng và độ cứng của vật cố định đủ lớn thì có thể coi v2=v2’=0 và vì vậy v1 = -v1’/Kph. Dấu trừ nói về sự đổi h−ớng tốc độ khi ôtô tách khỏi vật. Hình 5.1 Tr−ớc khi va chạm ôtô có thể phanh hoặc không phanh và vì vậy có thể chuyển động với tốc độ không đổi hoặc chậm dần. Sau khi va chạm ôtô có thể tách khỏi vật một cách tự do (lăn trơn) nếu tốc độ tr−ớc khi va chạm nhỏ không làm h− hỏng đáng kể ôtô. Nếu tốc độ ôtô tr−ớc khi va chạm lớn thì do biến dạng phần tr−ớc của ôtô và dịch chuyển của các tổng thành của nó sẽ làm cho các bánh xe tr−ớc và sau bị bó cứng, ôtô sẽ tách khỏi vật ở trạng thái bánh xe bị bó cứng hoặc với lý do trên hoặc do hệ thống phanh ch−a kịp nhả (do phản ứng của lái xe hoặc kết cấu của hệ thống phanh) N N C Giai đoạn 2 va Giai đoạn 3 Giai đoạn 1 t v1 v’1 Hình 5.2 â TS Nguyễn Văn Bang & KS Trần Văn Nh− - Đại học Giao thông Vận tải 37 Bà giảng An toàn giao thông Từ đồ thị trên cần bổ sung thêm giai đoạn 3 – giai đoạn tách ôtô khỏi vật quá trình đâm ôtô vào vật cố định có thể minh hoạ nh− sau (coi vật phẳng, vuông góc với mặt đ−ờng). L’a St L’a L La ∆3 ∆2 ∆1 va = v1 va= 0 va = - v’1 va = 0 Giai đoạn 1 Giai đoạn 3 Giai đoạn 2 Hình 5.3 ∆1 – biến dạng lớn nhất của ôtô trong quá trình va chạm; ∆3 - = La – La’ – biến dạng d−; ∆2 = ∆1 – ∆3 – biến dạng đàn hồi. Hệ số đàn hồi của ôtô Kđh là tỷ số giữa biến dạng lớn nhất và biến dạng d−: Kđh= ∆1/ ∆3 Có thể xem xét qúa trình va chạm của ôtô bằng mô hình đơn giản: coi ôtô không biến dạng và có khối l−ợng m, các lực tác động lên ôtô trong quá trình va chạm chia làm 3 loại: + Lực đàn hồi tỷ lệ với biến dạng – Pđh + Lực giảm chấn tỷ lệ với tốc độ biến dạng - Pg + Lực ma sát không đổi - Pms â TS Nguyễn Văn Bang & KS Trần Văn Nh− - Đại học Giao thông Vận tải 38 Bà giảng An toàn giao thông (1) (2) O2 . cX Kg1 Pg1 Pms1 Pđh1 m C1 O1 X . X Kg2Pg2 Pms2 Pđh2 m C2 X Hình I - 18 Trong giai đoạn 1: Pđh1=C1.X1 Pg1= Kg1. . 1X Pms=const 0PX.CX.KX.m 1ms1 . 1g .. =+++ 0pX.X.n.2X 1 2 . 1 .. =+ω++ Trong đó: n1 = Kg1/(2.m); m/4=ω ; p1=Pms1/m. Nghiệm của ph−ơng trình: 2 1211 tn /p)tsinCtcos.C(eX 1 ω−ω+ω= − ; [ ]21211111121tn. /p)tsin)C.nC.(tcos).C.nC.(eX 1 ω−ω+ω−ω−ω= − Trong đó: 21 2 n−ω=ω ; C1, C2 – các hằng số tích phân xác định theo điều kiện biên. Sử dụng 2 ph−ơng trình trên có thể tìm X và ở bất kỳ thời điểm t nào của quá trình va chạm nếu nh− biết đ−ợc điều kiện chuyển động ban đầu và các đặc tr−ng của hệ thống (C, K . X g, Pms). Cũng có thể giải bài toán ng−ợc: xác định các đặc tr−ng của hệ thống nếu nh− biết các tham số của chuyển động của ôtô trong quá trình va chạm. Có 2 ph−ơng pháp xác định tốc độ của ôtô tr−ớc khi va chạm: Ph−ơng pháp 1: xác định v1 khi biết biến dạng d− ∆3 - Biến dạng d−: ∆3 = La -La’ - Biến dạng toàn bộ: ∆1 = ∆3.Kđh - Biến dạng đàn hồi: ∆2 = ∆1 - ∆3 = ∆3.(1-Kđh)= (La -La’).(1-Kđh) - Tốc độ ôtô tại thời điểm kết thúc giai 2 tính theo công thức (*) â TS Nguyễn Văn Bang & KS Trần Văn Nh− - Đại học Giao thông Vận tải 39 Bà giảng An toàn giao thông - Tốc độ ban đầu v1: + nếu lái xe không phanh: v1=v1’/Kph + nếu lái xe phanh để lại vết trên đ−ờng có chiều dài Sp thì 2 ph , 1 pp1 )K v(J.S.2v += trong đó Jp= 4,5...5,5 (m/s 2) Ph−ơng pháp 2: xác định vận tốc độ v1 khi biết St Nếu coi trong giai đọan 3 các lực tác dụng lên ôtô không đổi và ôtô chuyển động với gia tốc không đổi thì: t 2 , 1 2.J vSt = Trong đó: Jt – gia tốc của ôtô khi tách khỏi vật. Trong tính toán coi Jt=Jp=4,5...5,5 (m/s 2) Khi đó tính trình tự tính toán nh− sau: - Xác định tt , 1 J.S.2v = - V1: + nếu không phanh v1=v1’/ Kph + nếu có phanh 2 ph , 1 pp1 )K v(J.S.2v += Khi va chạm không chính diện dịch chuyển của ôtô sau va chạm th−ờng lớn hơn so với va chạm chính diện vì khi đó nó bị quay quanh điểm va chạm trong mặt phẳng ngang một góc α nào đó. ρ α Hình I – 19 â TS Nguyễn Văn Bang & KS Trần Văn Nh− - Đại học Giao thông Vận tải 40 Bà giảng An toàn giao thông Nếu coi toàn bộ động năng biến thành công ma sát của lốp với đ−ờng thì: m.v21/2=G.ϕy.Sy=G.ϕy.ρ.α do đó ραϕ= ...g.2v y1 5.2. Va chạm giữa các ôtô với nhau 5.2.1. Sự cố đâm vào phía sau xe: Sự cố đâm vào phía sau xe (hình I - 20)phần lớn phát sinh trong tr−ờng hợp hai xe đi cùng chiều và cùng tốc độ, xe đi tr−ớc phanh đột ngột. Khoảng cách an toàn cho phép nhỏ nhất giữa hai xe (Sf): )m( 6,3 T.V S af = Hình I - 20 Trong đó: va – tốc độ của xe đi sau (km/h); T – thời gian phản ứng (giây); 5.2.2. Sự cố đâm nhau tại chỗ đ−ờng giao nhau Căn cứ vào quỹ tích của các xe chạy trên khu vực đ−ờng giao nhau mà có thể xác định đ−ợc điểm đâm. Đối với ngã ba tr−ờng hợp đam nhau giao nhau và 3 tr−ờng hợp đam nhau hợp nhau (hình I - 21 ).Đối với ngã t− có 16 tr−ờng hợp đâm nhau giao nhau và 4 tr−ờng hợp đâm nhau hợp nhau. â TS Nguyễn Văn Bang & KS Trần Văn Nh− - Đại học Giao thông Vận tải 41 Bà giảng An toàn giao thông Hình I – 21 Các tr−ờng hợp đâm nhau tại ngã ba Căn cứ vào ph−ơng và góc của các tuyến khác nhau mà các xe đâm nhau ở trên đ−ờng giao nhau chủ yếu có 3 tình huống: - Tình huống hai xe đâm nhau ngang là hai xe đâm nhau với góc đâm gần bằng 900. - Tình huống hai xe đâm nhau chính diện chéo là hai xe đâm nhau với góc đâm là góc tù. - Tình huống hai xe đâm nhau mặt bê, chéo nhau là hai xe đâm nhau với góc đâm là góc nhọn. Hình I – 22 hai xe đâm nhau với góc đâm là góc nhọn Trong thực tế tr−ờng hợp đâm nhau với góc đâm nhọn xẩy ra nhiều. â TS Nguyễn Văn Bang & KS Trần Văn Nh− - Đại học Giao thông Vận tải 42 Bà giảng An toàn giao thông Tốc độ tr−ớc khi phanh: 2cpa vS.254v += Trong đó: vc- tốc độ khi 2 xe đâm nhau. Thời gian gảm tốc: T= ϕ −ϕ =− .g 6,3 v S..g.2 j vv c p ca (giây). So sánh thời gian giảm tốc của 2 xe, xe nào có thời gian giảm tốc lớn hơn chứng tỏ xe đó phanh tr−ớc, có nghĩa làm chủ đ−ợc tốc độ. 5.2.3. Sự cố va chạm tại chỗ đ−ờng giao nhau khi tầm nhìn bị hạn chế Khi xe chạy đến chỗ đ−ờng giao nhau mà tầm nhìn của lái xe bị hạn chế bởi những công trình xây dựng hoặc các xe đỗ chắn tầm nhìn, do đó ng−ời lái xe không nhìn thấy ch−ớng ngại vật (hình I-23). Hình I – 23 Sự cố đâm nhau tại chỗ đ−ờng giao nhau Khi xe A nhìn thấy xe B thì khoảng cách nhỏ nhất xe A có thể dừng (ST): 6,3 T.v .254 v S B 2 B T +ϕ= (m). Trong đó: vB – tốc độ khi phanh của xe B; â TS Nguyễn Văn Bang & KS Trần Văn Nh− - Đại học Giao thông Vận tải 43 Bà giảng An toàn giao thông T – thời gian phản ứng. 5.2.4. Sự cố đâm nhau trên đ−ờng cong Thống kê sự cố cho thấy sự đâm nhau trên đ−ờng cong phát sinh ra nhiều hơn sự cố đâm nhau trên đ−ờng thẳng bởi vì trên đ−ờng cong tầm nhìn bị hạn chế. Hơn nữa trên đ−ờng cong c−ờng độ phanh của xe làm cho xe có nguy cơ bị tr−ợt ngang, vì vậy ng−ời lái xe không thể áp dụng phanh gấp với c−ờng độ lớn. 5.2.5. Sự cố hai xe v−ợt nhau(hình I -24 ) Trong quá trình tham gia giao thông có thể do nhu cầu của công việc vận chuyển hành khách hoặc hàng hóa, mà ng−ời lái xe có khi phải lái xe có tốc độ cao hơn (xe v−ợt) xe đang chạy tr−ớc (xe bị v−ợt). Dạng tai nạn này th−ờng là va quệt với xe bị v−ợt, đâm phải xe ng−ợc chiều, đâm phải xe cơ giới, ng−ời đi bộ bên đ−ờng... Hình I – 24 Sự cố hai xe v−ợt nhau SN đ−ợc xác định theo công thức: SN=LA+LB+SA+SB. (m) Giả thiết rằng S1 là cự ly an toàn nhỏ nhất của 2 xe đồng hành. S2 là hiệu số của khoảng cách phanh của 2 xe A và B khi 2 xe phanh với tốc độ vA, vB ta có: SA=S1+S2; SB=S1-S2. Nh− vậy: Sn=LA+LB +2.S1 (m)(**) Trong đó: S1=vB.T/3,6; Nếu lấy thời gian phản ứng T=0,7(s) Lấy bình quân chiều dài của xe L=6,5 m thì (**) có thể rút gọn lại SN=13+0,39.VB â TS Nguyễn Văn Bang & KS Trần Văn Nh− - Đại học Giao thông Vận tải 44 Bà giảng An toàn giao thông Khi xe v−ợt nhau tốc độ đều thì thời gian đ−ợc dùng để v−ợt xe: ba N VV S.6,3 t −= (s) Hành trình mà xe A phải v−ợt là: ba N a.am VV S.6,3 .vtvS −== (m) â TS Nguyễn Văn Bang & KS Trần Văn Nh− - Đại học Giao thông Vận tải 45