Novocherkassk, Rostov-on-Don, Russian Federation
Novocherkassk, Rostov-on-Don, Russian Federation
Novocherkassk, Rostov-on-Don, Russian Federation
Novocherkassk, Rostov-on-Don, Russian Federation
UDK 656.13 Организация и эксплуатация автомобильного транспорта. Движение автомобилей. Общие вопросы
In many cases, emergency situations are caused by the fact that the adhesion of tires to the road differs significantly from the standard values. Based on this, there are problems associated with an adequate assessment of the influence of the coefficient of adhesion in a particular road traffic situation on the course stability of the car and its braking distance. Expert organizations, as well as state bodies of the Ministry of Internal Affairs need information about the influence of the coefficient of adhesion under various operational factors on the braking distance of the car, when solving their immediate official tasks. As a result of the research carried out, the values of correction coefficients for theoretical calculations of wheel-to-road coupling coefficients were obtained both in various road conditions and taking into account the operational condition of tires, which can be used in the practice of automotive experts.
ACCIDENT EXAMINATION, VEHICLE, COEFFICIENT OF ADHESION OF TIRES TO THE ROAD, SPEED OF MOVEMENT, OPERATIONAL CONDITION OF CAR TIRES, BRAKING DISTANCE
1 Состояние вопроса исследования и актуальность работы
В Российской Федерации относительно недавно стали особое внимание уделять выяснению истинных причин возникновения ДТП при проведении автотехнической экспертизы. Резонансные происшествия на автомобильном транспорте получают широкую огласку в прессе и средствах массовой информации. И очень часто выяснить истинные причины таких ДТП в виду отсутствия средств видеофиксации весьма сложная задача. Поэтому особая роль отводится расчетным методам и моделированию в рамках судебной автотехнической экспертизы [1-7].
По большей части методики проведения экспертизы ДТП уже весьма устарели и не отражают полную картину процессов, происходящих в зоне контакта колеса автомобиля с дорогой. Нормативные коэффициенты, используемые экспертами, были получены практически в идеальных условиях и на шинах, значительно отличающихся от современных по своим характеристикам [8-13].
Зачастую сотрудники ДПС на месте дорожно-транспортного происшествия лишь фиксируют состоявшийся факт того, что водитель не справился с управлением. При этом под данной скупой формулировкой могут быть скрыты различные обстоятельства, значительно влияющие на процесс движения и административного наказания водителя. Во многих случаях аварийноопасные ситуации обусловлены тем, что сцепление шин с дорогой существенно отличается от нормативных значений [8, 14-20].
Исходя из этого, возникают проблемы, связанные с адекватной оценкой влияния коэффициента сцепления в той или иной дорожно-транспортной ситуации на курсовую устойчивость автомобиля и его тормозной путь, что определяет актуальность выбранной темы диссертационной работы.
Экспертные организации, а также государственные органы МВД нуждаются в информации о влиянии коэффициента сцепления при различных эксплуатационных факторах на тормозной путь автомобиля, при решении своих непосредственных служебных задач.
Основной задачей проведения исследований является анализ влияния на коэффициент сцепления автомобильных шин с дорогой различных эксплуатационных параметров и разработка соответствующих корректирующих коэффициентов для существующих методик расчета.
2 Материалы и методы
В сложившейся практике судебной автотехнической экспертизы (САТЭ) ДТП применяется стандартная методика определения скорости движения автомобиля (1) перед началом аварийного торможения, которая предусматривает, что:
, (1)
где 
– длина следа торможения на дорожном покрытии, м.; 
– время нарастания замедления, с; 
– замедление транспортного средства (2).
, (2)
где φx – коэффициент сцепления колёс с дорогой.
Значение коэффициента сцепления шин автомобиля с дорогой (3) выбирается из рекомендованной справочной литературы и не учитывает конкретных эксплуатационных характеристик последних в сложившихся дорожных условиях. Поэтому многие авторы рекомендуют применять скорректированное значение коэффициента сцепления (4) [1, 4, 18-20]:
, (3)
где φн – справочное нормативное значение коэффициента сцепления;kφ – коэффициент состояния коэффициента сцепления, включающий конкретные значения следующих коэффициентов:
, (4)
где 
- коэффициент вида дорожного покрытия; 
– коэффициент состояния дорожного покрытия;
– коэффициент шероховатости поверхности дорожного покрытия;
– коэффициент гидравлической шероховатости;
– коэффициент ровности дорожного покрытия;
– коэффициент колейности дорожного покрытия; 
– коэффициент продольного уклона;
– коэффициент поперечного уклона; 
– коэффициент давления в шинах;
– температурный коэффициент шин;
– температурный коэффициент дороги; 
– температурный коэффициент окружающей среды.
Кроме того, значительное влияние на коэффициент сцепления оказывает существенное влияние состояние самих автомобильных шин, а именно, их износ и давление воздуха в них.
Износ шин транспортных средств определяется уменьшением высоты протектора в процессе эксплуатации. На его изменение оказывают влияние большое количество факторов – от манеры управления водителем до технического состояния автомобиля.
Выполним исследования зависимости тормозного пути «типового автомобиля» Хендай Солярис от давления воздуха и степени износа протектора шин. В качестве объекта исследований использовались шины марки Cordiant Road Runner 185/65 R15. Давление воздуха в шинах определяли с помощью цифрового манометра Tyrepro. На первом образце шины износ составлял 30 %, второй – 50 %, а третий – представлен новыми шинами с износом не более 10 % протектора. При этом скорость транспортного средства в момент торможения составляла 40 км/ч.
Влияние изменения давления в шине на замедление автомобиля, полученное в результате исследований, представлено в таблице 1 и на рисунке 1.
Таблица 1 − Влияние давления в шинах на замедление автомобилей
|
Давление в шинах, кПа |
Тормозной путь транспортного средства, м |
Замедление, м/с2 |
Коэффициент сцепления |
|
1,4 |
9,1 |
6,87 |
0,7 |
|
1,6 |
8,74 |
7,16 |
0,73 |
|
1,8 |
8,6 |
7,26 |
0,75 |
|
2,0 |
8,2 |
7,65 |
0,78 |
|
2,2 |
9,2 |
6,92 |
0,71 |
|
2,4 |
9,4 |
6,67 |
0,68 |
Анализ полученных результатов показывает, что изменение тормозного пути и коэффициента сцепления от величины давления воздуха в шинах транспортных средств осуществляется по нелинейной зависимости.
Рисунок 1 − Влияние давления в шинах на тормозной путь автомобиля и значение
коэффициента сцепления шин с дорогой
При этом, следует отметить, что при давлении 2,2 кПа и выше величина тормозного пути и коэффициента сцепления стабилизируется, но не в минимальных значениях. Наименьшее значение тормозного пути, а, следовательно, максимальный коэффициент сцепления, наблюдаются при давлении 2,0 кПа.
Поэтому для проведения дальнейших исследований влияния износа протектора шины на коэффициент сцепления было выбрано в качестве рабочего именно давление в шинах, составляющее 2,0 кПа. Как было отмечено выше, проводились исследования на автомобиле с износом резины примерно 30 % и 50 %. Результаты исследований представлены в таблице 2 и на рисунке 2.
Анализ полученных данных показывает, что при увеличении износа протектора шин существенно возрастает значение тормозного пути в связи с уменьшением коэффициента сцепления. Причем, в процентном соотношении, изменение тормозного пути прямо пропорционально изменению коэффициента сцепления.
На основании проведенных исследований рассчитаны значения поправочного коэффициента для расчета объективного коэффициента сцепления шин с покрытием проезжей части с учетом износа протектора, приведены в таблице 2.
Таблица 2 − Влияние протектора шин на коэффициент сцепления шин автомобилей
|
Износ протектора шин, % |
Тормозной путь транспортного средства, м |
Коэффициент сцепления |
Значение поправочного коэффициента, учитывающего износ шин, Ки |
|
10 |
8,2 |
0,78 |
1 |
|
20 |
8,5 |
0,75 |
0,96 |
|
30 |
8,9 |
0,72 |
0,92 |
|
40 |
10,8 |
0,6 |
0,77 |
|
50 |
11,2 |
0,57 |
0,73 |
Рисунок 2 − Влияние износа протектора шин на коэффициент сцепления
Таким образом, полученные нами поправочные коэффициенты необходимо подставить в ранее рассмотренное выражение для расчета коэффициента сцепления и получим следующее выражение:
где 
– поправочный коэффициент учитывающий износ шин; 
- поправочный коэффициент учета давления в шинах автомобиля.
3 Результаты исследований
Полученное выражение для расчета сцепления рекомендуется использовать при проведении автотехнической экспертизы ДТП, для установления технической возможности у водителя избежать происшествия при возникновении аварийной ситуации.
Рассмотрим, насколько изменяется значение скорости движения транспортного средства, рассчитанное с применением установленной методики в САТЭ от вычисленного с использованием корректирующих коэффициентов.
Рассмотрим случай экстренного торможения автомобиля Хендай Солярис на сухом, ровном, чистом асфальтобетонном покрытии проезжей части, зафиксированная длинна следа юза составила 20 м, при этом давление в шинах составляло 2,2 МПа, а износ их протектора – 30 % от исходного значения. В результате расчетов по установленной методике вычисляем значение скорости перед началом торможения, км/ч:
.
В тоже время расчет с учетом скорректированного значения коэффициента сцепления шин с дорогой дает следующее значение скорости движения, км/ч :
.
Расчеты показывают, что даже при равных остальных условиях эксплуатационное состояние шин автомобиля существенно влияет на его тормозной путь, а, соответственно, определяет обоснованность экспертных решений в судебной практике по ДТП.
4 Обсуждение и заключение
В результате выполненных исследований установлено, что достаточно большой вклад в отклонение величины коэффициента сцепления от нормативных значений вносит разность давлений в шинах и их износ в процессе эксплуатации. Выполненные теоретические и эмпирические исследования позволили получить поправочные коэффициенты, позволяющие нивелировать разницу нормативных и фактических значений. Данные поправочные коэффициенты могут быть рекомендованы для использования экспертами-автотехниками в своей практики для повышения достоверности расчетов и выводов.
1. Dragunov A.F. Some peculiarities of the autotechnical examination of road traffic accidents [Text] / Dragunov A.F, Lyapustin P.K.; Minko A.M. // Collection of scientific works of Angarsk State Technical University - 2008. – No 1. - pp. 26-29. - EDN RDIMZT.
2. Tarasov E.A. Example of forensic automobile technical expertise to investigate the circum-stances of a traffic accident [Text] / Tarasov E.A., Volkov N.M., Degtev D.N., Nikitin S.A., Shchienko A.N. // High technologies in the construction complex - 2021. - No 2. - pp. 116-124. - EDN DIJELR.
3. Shashko Y.V. The essence and significance of forensic automobile technical expertise [Text] / Shashko Y.V. // Trends in the development of science and education - 2023. - No 96-6. - pp. 103-106. - EDN JYBDNX.
4. Petrova M.G. Problems and imperfections of the appointment and conduct of automobile technical expertise [Text] / Petrova M.G., Mamontova E.A. // New word in science: prospects of de-velopment. - 2015. - No 4(b). - pp. 296-297. - EDN XXXTER.
5. Ametov V.A. Problems of an autotechnical examination: chemotological approach [Text] / Ametov V.A., Belyaev M.K., Zubritskiy A.V., Shalkov A.V. // Transport. Transportation facilities. Ecology. - 2020. - No 4. - pp. 15-27. - EDN YFBSCB.
6. Agafonov, A.S. Algorithm of actions of an expert-autotechnician in the production of foren-sic automobile technical expertise in the study of markings of vehicles [Text] / Agafonov A.S. // Fo-rensics: yesterday, today, tomorrow. - 2023. - No 1(25). - pp. 7-22. - EDN UAUOHF
7. Bagichev S.A. Modeling of the stress-strain state of the trailer frame - a complex tool in the production of automotive technical expertise [Text] / Bagichev, S.A., Proshin, D.N., Altyshev A.I. // Transport systems. - 2023. - No 3(29). - pp. 28-37. - EDN FWZXCV.
8. Karev B.N. Justification of the necessity to clarify the basic concepts and formulas of auto-mobile technical expertise [Text] / Karev B.N., Volkov A.A. // INTERNATIONAL JOURNAL OF ADVANCED STUDIES - 2023. - No 1. - pp. 7-23. - DOI: https://doi.org/10.12731/2227-930X-2023-13-1-7-23
9. Efimov A.D., Biyushkin, N.A. Development of a methodology for estimating the probability of emergency-hazardous situations on the street-road network // Modern Science. 2021. No 5. - pp. 29-33. DOIhttps://doi.org/10.53039/2079-4401.2021.7.5.006.
10. Efimov A. D. Subjective factor in increasing the reliability of expert studies of road traffic accidents / Efimov A. D. - Text: direct // Organization and safety of road traffic: proceedings of the X International Scientific and Practical Conference dedicated to the 85th anniversary of the birth of Prof. L. G. Reznik / editor-in-chief D. A. Zakharov. - Tyumen: TIU, March 16, 2017. - In 2 vol. - T. 1. - pp. 268-273.
11. Zhakulin S.Sh. Application of innovative technologies in the investigation of violations of traffic rules or operation of vehicles by persons who caused the death of a person [Text] / Zhakulin S.Sh. // Modern scientist. - 2023. - No 6. - pp. 310-319. EDN SBRRMI.
12. Semenov E.A. The role of special knowledge in the investigation of traffic offenses (Rus-sian and foreign experience) [Text] / Semenov E.A., Rozhkova A.S. // Society, law, statehood: retro-spect and prospect. - 2023. - No 4(16). - pp. 48-53. - EDN WYQQMV.
13. Rozhkov M.A. Practice of application of organizational and technological means of road traffic safety in the region / Rozhkov M.A., Shaloval. J.A. // MODERN SCIENCE. - 2022. - No 6-4. - pp. 143-150. - EDN HEPUHF.
14. Vitolin S.V. Fundamentals of the methodology of traffic flow control on the street-road network of a large city under traffic light regulation [Text] / Vitolin S.V. // World of Transport. - 2020. - No 4 (89). - pp. 148-155. - DOIhttps://doi.org/10.30932/1992-3252-2020-18-148-155.
15. Tsaregorodtseva E.A. On the possibility of using time series of road traffic accidents [Text] / Tsaregorodtseva E.A. // Modern Science. - 2022. - No 4. - pp. 64-66. - EDN ZSHBYI
16. Pumbrasova N.V. Problem aspects of tariff regulation in the organization of regular passen-ger transportation on municipal routes [Text] / Pumbrasova N.V., Upadysheva E.V. // Bulletin of Eka-terininsky Institute. - 2021. No 1 (53). - pp. 66-75. - EDN RERUYE.
17. Zubov V.V. Evaluation of the impact of vehicles modernization on the safety of transport processes / Zubov V.V., Krepakov, D.A., Antonenko, D.V. // Modern Applied Research. - 2021. - pp. 125-130. - EDN ENMXRE.
18. Sultanova L.M. Analysis of factors affecting the probability of road traffic accidents / Sul-tanova L.M., Aliyev K.Sh. // Week of Science-2022. - 2022. - pp. 323-324. - EDN BKCMAC.
19. Abdulgazis U.A. To determine the longitudinal and transverse coefficients of adhesion of the tire with the roadbed in the autotechnical examination of traffic accidents [Text] / Abdulgazis U.A., Abdulgazis A.U., Fevatov S.A., Shemiev S.B. // Bulletin of Modern Technologies. - 2016. No 2 (2). - pp. 4-13. - EDN YFMTIV.
20. Chudakova N.V. Influence of seasonality and degree of tire wear on the steady-state decel-eration of the car [Text] / Chudakova N.V. // Bulletin of Civil Engineers. - 2016. No 1 (54). - pp. 141-145. - EDN VURIBR.
