Тормозной путь

Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален.
Найти источники: «Тормозной путь» - новости · газеты · книги · ученый · JSTOR ( январь 2007 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Тормозной путь при 80 км / ч (50 миль / ч)

Тормозной путь - это расстояние, которое транспортное средство будет преодолевать от точки, когда его тормоза полностью задействованы, когда дело доходит до полной остановки. Это в первую очередь зависит от первоначальной скорости транспортного средства и коэффициента трения между шинами и поверхностью дороги , ^{[Примечание 1]} и пренебрежимо шинами сопротивление качению и транспортного средства сопротивление воздуха . Тип используемой тормозной системы влияет только на грузовики и крупногабаритные транспортные средства, которые не могут обеспечить достаточную силу, чтобы соответствовать силе статического трения. ^[1]^{[Примечание 2]}

Тормозной путь - это одна из двух основных составляющих общего тормозного пути . Другой компонент - это расстояние реакции, которое является произведением скорости и времени восприятия-реакции водителя / гонщика. Восприятие время реакции на 1,5 секунд, ^[2]^[3]^[4] , а коэффициент кинетического трения 0,7 являются стандартными для целей определения голой основы для реконструкции аварии и судебного уведомления ; ^[5] в идеальных условиях большинство людей могут остановиться немного раньше.

Тормозной путь не следует путать с дистанцией остановки прицела . Последний является выравниванием дорожного стандарта видимости , что обеспечивает автомобилист вождение на уровне или ниже расчетной скорости на гарантированном ясно расстоянии впереди (ACDA) ^[6] , который превышает коэффициент запас расстояния , которое требовалось бы немного или почти небрежный водитель для остановки в а наихудший сценарий: обычно скользкие условия ( замедление 0,35 g ^[7]^{[Примечание 3]} ) и медленно реагирующий водитель (2,5 секунды). ^[8]^[9]Поскольку расстояние остановки прицела намного превышает фактическое расстояние остановки в большинстве условий, в остальном способный водитель, который использует полную дистанцию прицела остановки, что приводит к травме, может проявить халатность, не остановив машину раньше.

Вывод [ править ]

Уравнение энергии [ править ]

Теоретический тормозной путь можно определить, определив работу, необходимую для рассеивания кинетической энергии транспортного средства . ^[10]

Кинетическая энергия $E$ определяется формулой:

{\ displaystyle E = {\ frac {1} {2}} мв ^ {2}}

,

где $m$ - масса автомобиля, а $v$ - скорость в начале торможения.

Работа $W,$ выполняемая при торможении, определяется как:

{\ Displaystyle W = \ mu mgd}

,

где $μ$ - коэффициент трения между поверхностью дороги и шинами, $g$ - сила тяжести Земли , а $d$ - пройденное расстояние.

Тормозной путь (который обычно измеряется как длина заноса) при начальной скорости движения $v$ определяется следующим образом: $W = E$ , из чего следует, что

{\ displaystyle d = {\ frac {v ^ {2}} {2 \ mu g}}}

.

Максимальная скорость с учетом доступного тормозного пути $d$ определяется как:

{\ displaystyle v = {\ sqrt {2 \ mu gd}}}

.

Закон Ньютона и уравнение движения [ править ]

Из второго закона Ньютона :

{\ displaystyle F = ma}

Для ровной поверхности сила трения, обусловленная коэффициентом трения, равна: ${\ displaystyle \ mu}$

{\ displaystyle F_ {frict} = - \ mu mg}

Приравнивание этих двух значений дает замедление :

{\ displaystyle a = - \ mu g}

Форма формул для постоянного ускорения является: ${\ displaystyle d_ {f} (d_ {i}, v_ {i}, v_ {f})}$

{\ displaystyle d_ {f} = d_ {i} + {\ frac {v_ {f} ^ {2} -v_ {i} ^ {2}} {2a}}}

Установка и последующая подстановка в уравнение дает тормозной путь: ${\ displaystyle d_ {i}, v_ {f} = 0}$ ${\ displaystyle a}$

{\ displaystyle d_ {f} = {\ frac {-v_ {i} ^ {2}} {2a}} = {\ frac {v_ {i} ^ {2}} {2 \ mu g}}}

Общий тормозной путь [ править ]

Таблицы скорости и тормозного пути ^[5]
Разрешены хорошие шины и чистое, сухое, ровное покрытие.

Общий тормозной путь - это сумма расстояния восприятия-реакции и тормозного пути.

D_{total}=D_{p-r}+D_{braking}=vt_{p-r}+{\frac {v^{2}}{2\mu g}}

В диаграммах тормозного пути используется обычное базовое значение . Эти значения учитывают способности подавляющего большинства водителей в нормальных дорожных условиях. ^[2] Однако у проницательного и внимательного водителя время реакции восприятия может быть значительно меньше 1 секунды, ^[11] а современный автомобиль с компьютеризированными противоскользящими тормозами может иметь коэффициент трения 0,9 - или даже намного больше 1,0 с липкими тормозами. шины. ^[12]^[13]^[14]^[15]^[16] $t_{p-r}=1.5s,\mu =0.7$

Исторически эксперты использовали время реакции 0,75 секунды, но теперь включают восприятие, в результате чего среднее время реакции восприятия составляет: 1 секунда для населения в среднем; иногда правило двух секунд для имитации пожилого человека или новичка; ^{[Примечание 4]} или даже время реакции 2,5 секунды - специально для очень пожилых, ослабленных, находящихся в состоянии алкогольного опьянения или рассеянных водителей. ^[12] Коэффициент трения может быть 0,25 или ниже на мокром или замерзшем асфальте, а противоскользящие тормоза и шины с сезонными характеристиками могут в некоторой степени компенсировать ошибки водителя и условия. ^[15]^[17]^{[Примечание 5]}В юридических контекстах часто используются консервативные значения, предполагающие увеличение минимального тормозного пути, чтобы быть уверенным, что они превышают соответствующее юридическое бремя доказывания , с осторожностью, чтобы не пойти так далеко, чтобы оправдать халатность. Таким образом, выбранное время реакции может быть связано с соответствующим процентилем бремени; как правило, время реакции в 1 секунду является более вероятным, чем нет , 1,5 секунды - это ясно и убедительно , а 2,5 секунды - вне всяких разумных сомнений . Тот же принцип применяется к значениям коэффициента трения.

Фактический общий тормозной путь [ править ]

Фактический общий тормозной путь может отличаться от базового значения, когда состояние дороги или шин существенно отличается от базовых условий или когда когнитивная функция водителя выше или ниже. Чтобы определить фактический общий тормозной путь, обычно эмпирически получают коэффициент трения между материалом шины ^[18] и точным местом дороги при тех же дорожных условиях и температуре. Они также измерили бы время восприятия и реакции человека. Водитель, у которого есть врожденные рефлексы и, следовательно, тормозной путь, который намного ниже пределов безопасности, предусмотренных дорожным дизайном или ожидаемых другими пользователями , может оказаться небезопасным при вождении. ^[19]^[20]^[21]Большинство старых дорог проектировались без учета проблемных водителей, и часто использовалось несуществующее стандартное время реакции 3/4 секунды. Недавно были внесены изменения в стандарты дорожного движения, чтобы сделать современные дороги более доступными для все более стареющего населения водителей. ^[22]

Для резиновых шин автомобилей коэффициент трения ( $μ$ ) уменьшается с увеличением массы автомобиля. Кроме того, $μ$ зависит от того, заблокированы ли колеса или катятся во время торможения, а также от некоторых других параметров, таких как температура резины (увеличивается во время торможения) и скорость. ^[23]

Эмпирические правила [ править ]

В неметрической стране тормозной путь в футах при скорости в милях в час может быть приблизительно определен следующим образом:

возьмите первую цифру скорости и возведите ее в квадрат. Прибавьте к результату ноль, затем разделите на 2.
суммируйте предыдущий результат с удвоением скорости.

Пример: скорость = 50 миль в час. тормозной путь = 5 в квадрате = 25, добавить ноль = 250, разделить на 2 = 125, сумма 2 * 50 = 225 футов (точное значение можно рассчитать по формуле, приведенной под диаграммой справа).

В Германии практическим правилом тормозного пути в городе в хороших условиях является правило 1 секунды, то есть расстояние, преодолеваемое за 1 секунду, должно быть не больше расстояния до впереди идущего автомобиля. На скорости 50 км / ч это соответствует примерно 15 м. Для более высоких скоростей примерно до 100 км / ч вне населенных пунктов применяется аналогичным образом определенное правило двух секунд, которое для 100 км / ч соответствует примерно 50 м. Для скоростей порядка 100 км / ч также существует более или менее эквивалентное правило, согласно которому тормозной путь - это скорость, деленная на 2 км / ч, называемое правилом алебардского тахометра ( половина спидометра ), например, для 100 км / ч. h тормозной путь должен быть около 50 м. Кроме того, немецкие автошколы учат своих учеников, что общий тормозной путь обычно составляет:

$(Speed\div 10)\times 3+(Speed\div 10)^{2}$

В Великобритании типичный общий тормозной путь (мысленное расстояние плюс тормозной путь), используемый в Правилах дорожного движения , указан в Правиле 126 [1] как:

20 миль / ч: 40 футов (12 метров)
30 миль / ч: 75 футов (23 метра)
40 миль в час: 118 футов (36 метров)
50 миль / ч: 175 футов (53 метра)
60 миль / ч: 240 футов (73 метра)
70 миль / ч: 315 футов (96 метров)

См. Также [ править ]

Гарантированное расстояние впереди
Тормоз
Торможение каденсом
Знак заноса
Расстояние остановки прицела
Пороговое торможение
Метрики транспортного средства
Реконструкция ДТП

Заметки [ править ]

^ Средний коэффициент трения (µ) связан с показателем износа протектора шиныпо следующей формуле: См. HPwizard по теме «Трение шины». $\mu ={\frac {2.25}{TW^{0.15}}}$
^ Коэффициент трения - это отношение силы, необходимой для горизонтального перемещения одного тела над другим с постоянной скоростью, к весу тела. Для 10-тонного грузовика сила, необходимая для блокировки тормозов, может составлять 7 тонн, что достаточно для разрушения самого тормозного механизма. Хотя некоторые типы тормозов на легких транспортных средствах более склонны к выцветанию после длительного использования или быстрее восстанавливаются после погружения в воду, все они должны иметь возможность блокировки колес.
^ ЗЕЛЕНАЯ КНИГА 2001 пересмотренная часть уравнения тормозного пути теперь основана на замедлении (a), а не на коэффициенте трения (f) по рекомендации отчета NCHRP 400.
^ Исследование, проведенное Транспортным исследовательским советом в 1998 году, показало, что большинство людей могут воспринять неожиданное состояние дороги и отреагировать на нее за 2 секунды или меньше.
^ По мере увеличения скорости тормозной путь изначально намного меньше, чем расстояние восприятия-реакции, но позже оно становится равным, а затем быстро превышает его после 30 миль в час на 1 секунду pt раз (46 миль в час на 1,5 секунды pt раз):таким образом. Решение для V,. Это связано с квадратичным характером увеличения кинетической энергии по сравнению с линейным эффектом постоянного времени pr. $D_{p-r}=D_{braking}$ $vt_{p-r}={\frac {v^{2}}{2\mu g}}$ $v=2\mu gt_{p-r}$

Ссылки [ править ]

Перейти ↑ Fricke, L. (1990). «Реконструкция дорожно-транспортных происшествий: Том 2 Руководства по расследованию дорожно-транспортных происшествий». Институт дорожного движения Северо-Западного университета. Cite journal requires |journal= (help)
^ a b Таока, Джордж Т. (март 1989 г.). «Время срабатывания тормоза для не предупрежденных водителей» (PDF) . ITE Journal . 59 (3): 19–21. ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}
^ Национальная администрация безопасности дорожного движения (NHTSA) использует 1,5 секунды для среднего времени реакции.
^ Группа по расследованию аварий Университета Содружества Вирджинии обычно использует 1,5 секунды для расчета времени реакции восприятия.
^ a b «Таблицы скорости и тормозного пути» . Штат Вирджиния.
^ ACDA или правило "гарантированного безопасного расстояния впереди" требует, чтобы водитель держал свое транспортное средство под контролем, чтобы он мог остановиться на таком расстоянии, на котором он может ясно видеть
^ Национальная совместная программа исследований автомобильных дорог (1997). Отчет NCHRP 400: Определение остановочных расстояний видимости (PDF) . Совет по исследованиям транспорта (Национальная академия прессы). п. I-13. ISBN 0-309-06073-7.
^ Американская ассоциация государственных служащих автомобильных дорог и транспорта (1994) Политика в отношении геометрического дизайна шоссе и улиц (Глава 3)
^ Руководство по проектированию шоссе . 6-е изд. Департамент транспорта Калифорнии. 2012. с. 200. См. Главу 200 о расстоянии прямой видимости и главу 405.1 о дальности видимости.
^ Том 2 Реконструкции ДТП, Линн Б. Фрике
^ Роберт Дж. Косински (сентябрь 2012 г.). «Обзор литературы о времени реакции» . Университет Клемсона. Архивировано из оригинала на 2013-10-10.
^ a b Исследование полезности и точности таблицы скорости и тормозного пути. Архивировано 27 сентября 2012 г. на Wayback Machine.
^ Коэффициенты трения и сопротивления качению шин
^ ДИАГРАММА GG : липкие шины превышают 1,0
^ a b J.Y. Вонг (1993). Теория наземной техники . 2-е изд. п. 26. ISBN 9780470170380.
^ Роберт Бош GmbH (1996). Справочник по автомобилестроению . 4-е изд. п. 335. ISBN 9780837603339.
^ Фрикционные коэффициенты для некоторых распространенных материалов и материалов комбинаций и справочные таблицы - Коэффициент трения архивной 2009-03-08 на Wayback Machine
^ Результаты испытаний шин
↑ Предупреждающие знаки и знание того, когда следует прекратить вождение, Архивировано 27 мая 2008 г. в Wayback Machine.
^ Джевас, S; Ян, JH (2001). «Влияние старения на когнитивные функции: предварительный количественный обзор». Ежеквартальное исследование упражнений и спорта . 72 : А-49. Время простой реакции сокращается с младенчества до 20 лет, затем медленно увеличивается до 50 и 60 лет, а затем увеличивается быстрее, когда человеку исполняется 70 лет и старше.
^ Der, G .; Уважаемый, Эй Джей (2006). «Возрастные и половые различия во времени реакции в зрелом возрасте: результаты исследования здоровья и образа жизни в Соединенном Королевстве». Психология и старение . 21 (1): 62–73. DOI : 10.1037 / 0882-7974.21.1.62 . PMID 16594792 .
^ «Справочник по проектированию автомобильных дорог для пожилых водителей и пешеходов» . Номер публикации: FHWA-RD-01-103. Май 2001 г.
↑ Томита, Хисао. «Коэффициенты трения шины о дорожное покрытие» (PDF) . Центр оборонной технической информации . Лаборатория военно-морского строительства . Дата обращения 12 июня 2015 .

Дальнейшее чтение [ править ]

Б. Финберг (2010). «Судебное извещение о времени реакции водителей и остановочном пути автотранспортных средств, движущихся с различной скоростью». Отчеты об американском праве - аннотированные, 2-я серия . 84 . Издательская компания "Юридический кооператив"; Бэнкрофт-Уитни; Аннотационная компания West Group. п. 979.
Э. Кэмпион (2008). «Доказательная допустимость действий по неосторожности автомобиля, диаграмм, показывающих тормозной путь, время реакции и т. Д.». Отчеты об американском праве - аннотированные, 3-я серия . 9 . Издательская компания "Юридический кооператив"; Бэнкрофт-Уитни; Аннотационная компания West Group. п. 976.
CC Marvel (2012). «Допустимость экспериментальных доказательств, испытаний на занос и т.п., относящихся к скорости или управлению автомобилем». Отчеты об американском праве - аннотированные, 2-я серия . 78 . Издательская компания "Юридический кооператив"; Бэнкрофт-Уитни; Аннотационная компания West Group. п. 218.
Джерр Э. Бокс (2009). «Мнение о скорости движения автомобиля по следам заноса и другим фактам». Отчеты об американском праве - аннотированные, 3-я серия . 29 . Издательская компания "Юридический кооператив"; Бэнкрофт-Уитни; Аннотационная компания West Group. п. 248.
Уэйд Р. Хабиб (2008). «Небрежность водителя автотранспортного средства в отношении своевременного применения надлежащих тормозов». Отчеты об американском праве - аннотированные, 2-я серия . 72 . Издательская компания "Юридический кооператив"; Бэнкрофт-Уитни; Аннотационная компания West Group. п. 6.

Внешние ссылки [ править ]

Калькулятор остановочного пути автомобиля
Калькулятор тормозного пути
Таблицы скорости и тормозного пути
Викиучебники: расстояние видимости
Правила дорожного движения (на английском языке)

[Treadwear_Rating-1] Средний коэффициент трения (µ) связан с показателем износа протектора шиныпо следующей формуле: См. HPwizard по теме «Трение шины». $\mu ={\frac {2.25}{TW^{0.15}}}$

[Effect_of_brake_and_vehicle_type-3] Коэффициент трения - это отношение силы, необходимой для горизонтального перемещения одного тела над другим с постоянной скоростью, к весу тела. Для 10-тонного грузовика сила, необходимая для блокировки тормозов, может составлять 7 тонн, что достаточно для разрушения самого тормозного механизма. Хотя некоторые типы тормозов на легких транспортных средствах более склонны к выцветанию после длительного использования или быстрее восстанавливаются после погружения в воду, все они должны иметь возможность блокировки колес.

[NCHRP_change-10] ЗЕЛЕНАЯ КНИГА 2001 пересмотренная часть уравнения тормозного пути теперь основана на замедлении (a), а не на коэффициенте трения (f) по рекомендации отчета NCHRP 400.

[TRB-20] Исследование, проведенное Транспортным исследовательским советом в 1998 году, показало, что большинство людей могут воспринять неожиданное состояние дороги и отреагировать на нее за 2 секунды или меньше.

[Speed_at_which_braking_distance_equals_perception-reaction_distance-22] По мере увеличения скорости тормозной путь изначально намного меньше, чем расстояние восприятия-реакции, но позже оно становится равным, а затем быстро превышает его после 30 миль в час на 1 секунду pt раз (46 миль в час на 1,5 секунды pt раз):таким образом. Решение для V,. Это связано с квадратичным характером увеличения кинетической энергии по сравнению с линейным эффектом постоянного времени pr. $D_{p-r}=D_{braking}$ $vt_{p-r}={\frac {v^{2}}{2\mu g}}$ $v=2\mu gt_{p-r}$

[2] Перейти ↑ Fricke, L. (1990). «Реконструкция дорожно-транспортных происшествий: Том 2 Руководства по расследованию дорожно-транспортных происшествий». Институт дорожного движения Северо-Западного университета. Cite journal requires |journal= (help)

[ite.org-4] Таока, Джордж Т. (март 1989 г.). «Время срабатывания тормоза для не предупрежденных водителей» (PDF) . ITE Journal . 59 (3): 19–21. ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}

[5] Национальная администрация безопасности дорожного движения (NHTSA) использует 1,5 секунды для среднего времени реакции.

[6] Группа по расследованию аварий Университета Содружества Вирджинии обычно использует 1,5 секунды для расчета времени реакции восприятия.

[VA_Table-7] «Таблицы скорости и тормозного пути» . Штат Вирджиния.

[8] ACDA или правило "гарантированного безопасного расстояния впереди" требует, чтобы водитель держал свое транспортное средство под контролем, чтобы он мог остановиться на таком расстоянии, на котором он может ясно видеть

[9] Национальная совместная программа исследований автомобильных дорог (1997). Отчет NCHRP 400: Определение остановочных расстояний видимости (PDF) . Совет по исследованиям транспорта (Национальная академия прессы). п. I-13. ISBN 0-309-06073-7.

[AASHTO-11] Американская ассоциация государственных служащих автомобильных дорог и транспорта (1994) Политика в отношении геометрического дизайна шоссе и улиц (Глава 3)

[12] Руководство по проектированию шоссе . 6-е изд. Департамент транспорта Калифорнии. 2012. с. 200. См. Главу 200 о расстоянии прямой видимости и главу 405.1 о дальности видимости.

[13] Том 2 Реконструкции ДТП, Линн Б. Фрике

[14] Роберт Дж. Косински (сентябрь 2012 г.). «Обзор литературы о времени реакции» . Университет Клемсона. Архивировано из оригинала на 2013-10-10.

[virginiadot.org-15] Исследование полезности и точности таблицы скорости и тормозного пути. Архивировано 27 сентября 2012 г. на Wayback Machine.

[16] Коэффициенты трения и сопротивления качению шин

[17] ДИАГРАММА GG : липкие шины превышают 1,0

[J.Y._Wong_1993_26-18] J.Y. Вонг (1993). Теория наземной техники . 2-е изд. п. 26. ISBN 9780470170380.

[19] Роберт Бош GmbH (1996). Справочник по автомобилестроению . 4-е изд. п. 335. ISBN 9780837603339.

[21] Фрикционные коэффициенты для некоторых распространенных материалов и материалов комбинаций и справочные таблицы - Коэффициент трения архивной 2009-03-08 на Wayback Machine

[23] Результаты испытаний шин

[24] Предупреждающие знаки и знание того, когда следует прекратить вождение, Архивировано 27 мая 2008 г. в Wayback Machine.

[25] Джевас, S; Ян, JH (2001). «Влияние старения на когнитивные функции: предварительный количественный обзор». Ежеквартальное исследование упражнений и спорта . 72 : А-49. Время простой реакции сокращается с младенчества до 20 лет, затем медленно увеличивается до 50 и 60 лет, а затем увеличивается быстрее, когда человеку исполняется 70 лет и старше.

[26] Der, G .; Уважаемый, Эй Джей (2006). «Возрастные и половые различия во времени реакции в зрелом возрасте: результаты исследования здоровья и образа жизни в Соединенном Королевстве». Психология и старение . 21 (1): 62–73. DOI : 10.1037 / 0882-7974.21.1.62 . PMID 16594792 .

[27] «Справочник по проектированию автомобильных дорог для пожилых водителей и пешеходов» . Номер публикации: FHWA-RD-01-103. Май 2001 г.

[28] Томита, Хисао. «Коэффициенты трения шины о дорожное покрытие» (PDF) . Центр оборонной технической информации . Лаборатория военно-морского строительства . Дата обращения 12 июня 2015 .

[Примечание 1]