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.
