4. SIS - Vozac, Vozilo i Okolina

7/25/2019 4. SIS - Vozac, Vozilo i Okolina

1/64

4

. VOZA, VOZILO I OKOLINA

SAOBRAAJNI INFRASTRUKTURNI SISTEMI

Kretanje vozila i reakcije vozaa


2/64

4. VOZA, VOZILO I OKOLINA

1. Interakcija vozaa, vozila i okoline

2. Voza psihofiziki inioci

3. Vozilo kretanje vozila i stabilnost

4. Koenje vozila


3/64

Kretanje vozila sa stanovita mehanike, predstavlja

prinudno kretanje materijalne take po prostornojkrivoj putanji. U procesu projektovanja, poznavanjekretanja vozila (dinamika vonje) nalazi znaajnuprimenu posebno kod:

Analiza kretanjapojedinanih vozila u slobodnomsaobraajnom toku (manevri ubrzanja, usporenja,preticanja i sl.);

Formiranja deterministikih modela; Proraungraninih elemenata plana i profila uprocesu trasiranja i projektnoj razradi;

Proraun vremena vonje i potronje goriva u cilju

utvrivanja trokova za poreenje varijantnih reenja.

4.1. Interakcija vozaa, vozila i okoline


4/64

Upravljanje u sistemu

Upravljanje u sistemu (V-V-O) vri se preko tzv. povratne spregevozilo - voza.U odreenom vremenskom preseku (t) posredstvom svojih ula

vozaprima niz informacija iz okoline. Posle obrade tih informacija donosiodluku o akciji, koja se

sprovodi dejstvom na mehanizme upravljanja vozilom.

Nakon akcije vozaa, zavisno od mogunosti vozila u datomvremenskom preseku,dolazi do promene stanja kretanja, koju

preko povratne sprege voza registruje svojim ulima ili putemfiziolokih nadraaja.

U sutini, povratnom spregom vozau se prenosi informacijao posledicama preduzete akcije, ali se istovremeno javljajui nove informacije iz okoline, budui da se radi o novomvremenskom preseku (t +t) i novom poloaju vozila (s +s).

Ovaj nain upravljanja naziva sezatvoreni kibernetiki sistem.


5/64

Kibernetiki sistem voza - vozilo - okolina

Kibernetiki sistem voza- vozilo - okolina (V-V-O) jesistem u kome:

funkciju upravljanja vri voza, objekat upravljanja je vozilo, a okolina je izvor informacija za definisanje sistema.

Na osnovu informacija o putu i subjektivne procenespoljnjih okolnosti, voza donosi odluke u procesuupravljanja vozilom (povratna sprega: vozilo-voza).


6/64

ematski prikaz VVO meusobni uticaji

Kibernetiki sistem voza - vozilo - okolina


7/64

4.2. Voza - psihofiziki inioci

Za ispravan projektantski pristup vano je znati kako

voza doivljava put i kako usklauje svoje ponaanjepri bitno razliitim uslovima vonje - usamljeno voziloili vonja u koloni.

Sa gledita bezbednosti saobraaja i udobnosti vonjeznaajno se izdvajaju tri faktora:vidno polje vozaa, tj sposobnost vizuelne percepcijereakcija vozaa na pojavu iznenadne smetnjegranine vrednosti fiziolokih nadraaja

Svi ovi faktorizavise od individualnih osobina vozaakoje variraju u irokom rasponu, pa se kroz brojnaistraivanja trae obrasci ponaanja koji e biti

reprezentativni i dovoljno pouzdani.


8/64

4.2.1. Vidno polje

Vidno poljeje prostor saglediv jednim usmerenim pogledom.Njegovegranice su odreene irinom i dubinom a uslovljenesu mogunostima ljudskog oka. Prema sadraju prizora uvidnom polju voza ukslauje svoje ponaanje u vonji.

irina vidnog polja u horizontalnoj ravni u stanju mirovanja


9/64

ulna percepcija i emocionalna reakcija vozaa zavise

od kvaliteta sadraja vidnog polja i otrine opaanja. Sagledita bezbednosti saobraaja i doivljaja puta, mogu seizdvojiti dva podruja vidljivosti: periferno i izotreno.Izmeu njih se nalazi prelazna zona relativne otrine kojane ostvaruje neposredne uticaje na vizuelne utiske vozaa.

U podrujuperiferne vidljivosti vozauzgred opaadogaaje i markantne predmete kao to su grupe drvea,zgrade, topografske dominante i sl. i prema njimaprocenjuje svoju brzinu.

U podruju izotrene vidljivosti, vizura vozaa jeusmerena na odreenu daljinu u pravcu kretanja i vozajasno razaznaje samo uzani deo kolovoza koji se nalazi napoziciji ine daljine njegovog oka. Za bezbednostsaobraaja ova dubina akomodacije ima najvei znaaj.

Izotrena i periferna vidljivost


10/64

Istraivanjima je ustanovljeno da se izotrena vizura pregle-dnosti menja sa brzinom i u projektovanju se rauna da je tapromena linearna, tj. da je izotrena dubina vidnog polja:

La = ta * v [m] gde je:

ta - vremensko rastojanje vozila od take na koju je vozapodesio inu daljinu oka pri slobodnoj vonji; uproraunima se najee uzima 12 - 14 s. v - brzina vonje u slobodnom toku[m/s]

Pri uslovima slobodne vonje izotrena dubina vidnog poljaLa 4V. Za V = 100 [km/h] iznosi oko 400 m idvostruko jevea od duine zaustavnog puta. Voza usklauje aktivnostsvojih ula sa oseanjem odgovornosti i mogunostima koje

proistiu iz odnosa vozilo put. Podeava vizuru otrepreglednosti, tako da u vremenskom intervaluta ima rezerveza donoenje i izvrenje odluke.


11/64

Sapoveanjem dubine vidnog polja (La), menja se iirina.Istraivanja pokazuju da se sa porastom brzine kretanja poveava

dubina akomodacije oka (promena ine daljine) i pri tome se

ujednosuava irina vidnog polja.

Izotrena dubina i irina vidnog

polja u zavisnosti od brzine kretanja

Promena sadraja u vidnom polju

vozaa pri razliitim brzinama vonje


12/64

Osim ogranienja koja potiu od ula vida, veliki uticaj na

donoenje odluke vozaa, imajusadraji u vidnom polju. Taj

sadraj zavisi od uslova odvijanja saobraaja: vonja u koloni islobodna vonja. Vonja u koloni vozau onemoguava da primi infirmacije oputu (ivine trake). Voza svesno ograniava svoje informacijesamo na vozilo koje prati na bliskom rastojanju, t = 3 sec.

U uslovima slobodne vonje, na ponaanje vozaa iskljuivoutiu informacije o putu.


13/64

Istraivanjima uz pomo filmske kamere, koja dejstvuje

sinhronizovano sa okom vozaa, ustanovljeno je da ivinelinije kolovoza imaju najznaajniju ulogu u procesuupravljanja vozilom. Oko 75,9% svih vizura vozaa bilo je

usmereno ili na desnu ivicu kolovoza (33,5%) ili na linijukoja obeleava osovinu kolovoza (42,4%), to ukazuje na

vanost oblikovanja i obeleavanja vodeih linija puta ufazi projektovanja i tokom eksploatacije.

Merodavna pozicija oka vozaa za analize preglednostikoje se sprovode u procesu projektovanja puteva utvrena

jena visini 1,20 m i na udaljenosti 1,50 m od desne ivice

vozne trake zadatog smera vonje.

Pozicija oka vozaa u odnosu na ivice vozne trake


14/64

4.2.2. Reakcije vozaa

Proces reagovanja vozaa na trenutno nastale situacije usaobraaju sastoji se iz kontinualnog niza sledeih dogaaja:

Percepcija - uoavanje spoljnog nadraaja (prvenstveno ulomvida)

Identifikacija - izdvajanje kritinog detalja (npr. peak naputu) i shvatanje stepena opasnosti

Procena - donoenje odluke na nivou shvaenih odnosa (ko-iti, ubrzati, skrenuti, upotrebiti zvuni ili svetlosni signal i sl.)

Sprovoenje - akcija u kojoj se realizuju donete odluke uzpunu koordinaciju pokreta.

Svaki od navedenih dogaaja zahteva izvesnorealno vreme (tr)u kome vozilo nastavlja da se kree pod istim uslovima kao ranije.


15/64

Vreme reakcije vozaa (tr)

Vreme reakcije vozaa (tr)je razliito, pa se kod eksperimenatajavlja veliko rasipanje rezultata. Testiranjem vozaa u laboratori-jskim uslovima na poznate zadatke, vreme reakcije se kreeod 0,4do 0,8 s. Merenjima u stvarnim uslovima vonje usta-novljeno je dase, u zavisnosti od sloenosti saobraajne situacije, vreme reakcijekree od 0,7 do 2,5 s, i do ekstremnih4,0 sekundi.

Kada se posmatra vonja u koloni - nadraaj je poznat - najee jetosvetlosni signal stop svetla vozila ispred i zadatak je lak- koenje.Sa rastom rastojanja izmeu vozila, vreme reakcije raste uz veerasipanje eksperimentalno dobijenih rezultata (naredna slika).

Radi jednoobraznog tretmana putnih elemenata zavisnih od duine

zaustavnog puta,za merodavno vreme reakcije (tr) usvaja se vremeizmereno u 85% sluajevapri uslovima neoekivanog zadatka.

U veini zemalja Evrope merodavno vreme reakcije pri koenjurauna se satr =2,0 sekunde, u SAD 0,25 sekundi.Po naimpropisimatr = 1,5 s, ali se u praksi najee koristitr = 2,0 s.


16/64

Raspodela opaanja vremena reakcijeu zavisnosti od odstojanja vozila(nadraaj: koenje prvog vozila)

Raspodela opaanja vremena reakcije:a) poznat nadraaj;b) neoekivan nadraaj


17/64

U tokutrajanja vremenatr vozilo pree put:

V [km/h]Lr = ------------ * tr [m]

3,6

To je tzv.prelazni put do momenta delovanja konica.

Za sluajtr = 2,0 s, dobija se:

Lr = 0,556 * V [u km/h]...... [m]

Pri velikim brzinama prelazni put moe biti veoma dug;tako npr. za V = 100 km/h dobijamoLr = 55 m, to iznosiskoro 1/3 zaustavnog puta.


18/64

Reakcijavozaa bono izmicanje


19/64

4.2.3. Fizioloka ogranienja

Ljudski organizam ne reaguje na brzinu kretanja ve samo napromenu brzine (usporavanje, ubrzavanje). Ovaj efekatvozai i putnici u vozilima oseaju kao dodatnipotisak usledreakcije inercijalnih sila.Na veliinu oseaja imaju uticajantropoloke karakteristike putnika, konstruktivne osobine

vozila, udobnost sedita i sl. Akcija vozaa po pravilu izazivapromenu pravca ili brzine,

odnosno u oba sluaja se javlja ubrzanje ili usporenje.Pripromeni pravca javlja se radijalno ubrzanje na koje je,

prema istraivanjima, ovek mnogo osetljiviji nego napoduna ubrzanja. U sutini,ovi nadraaji su i osnovnisadraj povratne sprege u sistemu V-V-O, pa je neophodnopoznavanje njihovih graninih vrednosti, radi ispravnogkalibrisanja projektnih kriterijuma.


20/64

Reakcija vozaa na fizioloke nadraajese bitno razlikuje odreakcije putnika. To proistie iz razliitogpoloaja tela vozaa(ruke na upravljau) i vieg stepena pripremljenosti na

promene brzine. U tabeli koja sledi prikazani su rezultatiistraivanja objavljenih u Velikoj Britaniji.


21/64

4.3. Vozilo - kretanje vozila i stabilnost

Vozila

- Razlikuju se po svojimgabaritima i vozno-dinamikimosobinama (specifina snaga, nosivost)- Grupisana su po kategorijama obino5 osnovnih:

PA, TV, BUS, AV, VV

U projektnoj analizi koriste se vrednosti:

- Spoljanjeg radijusa okretanja R- Srednjeg radijusa okretanja R2

-Krive tragovaOve vrednosti su neophodne da bi se obezbedilo

minimalno korienje prostora u ogranienim uslovima(raskrsnice, okretnice, serpentine, pristupni putevi i sl.).


22/64

4.3.1. Statiki i dinamiki parametri vozila

Uobiajene kategorije vozila


23/64

Statike karakteristike vozila

Veliina srednjeg

radijusa R2 (krive

tragova) u funkciji tipa

vozila i ugla ukrtanja

Na sledeoj slici prikazana je zavisnost minimalnog poluprenika

spoljanjeg kruga okretanja Rs i srednjeg radijusa R2 u funkciji

ugla ukrtanja (-skretni ugao) vozila,za potrebe konstrukcije krivetragova (putne krivine u sluajevima kada je brzina mala, adominantni su zahtevi za minimalnim korienjem prostora -povrinske raskrsnice, okretnice, serpentine, pristupi objektima i sl.).


24/64

Dinamiki parametri merodavnog putnikog vozila

Za vozno dinamike analize,sa stanovita sigurnosti i udobnosti

vonje primenjuju se vrednosti projektne brzine u funkciji radijusahorizontalnih krivina i podunih nagiba datih na slikama koje slede.

Teorijska zavisnost projektne brzine

(Vp) od radijusa krune krivine (R)Teorijske vrednosti trajnih brzina mero-

davnog putnikog vozila koje se koriste

za konstrukciju profila projektne brzine


25/64

Za konstrukciju profila projektne brzine koriste senavedene zavisnosti u podrujima sa konstantnim

brzinama (krune krivine, poduni nagibi),dok se zapodruja prilagoavanja brzina (ubrzanja, usporenja)utvruju vrednosti ubrzanja i usporenja na:

a = b = 0,8 (m/s2)

Na sledeoj slici prikazane suduine puta ubrzanja iusporenjapri navedenim predpostavkama i one sekoristekod konstrukcije profila projektne brzine.

Ubrzanja - usporenja merodavnog

putnikog vozila


26/64

Duina puta ubrzanja i usporenja za

konstrukciju profila projektne brzine


27/64

Opti prikaz profila projektne brzine


28/64

Dinamiki parametri merodavnog teretnog vozila

Dijagram puta ubrzanja i usporenja merodavnog teretnog vozila


29/64

Dinamike karakteristike merodavnog teretnog vozila

Vrednosti ubrzanja merodavnog teretnog vozila nalaze se u rasponu:

a = 0,30 - 0,75 m/s2

Za vozno dinamike analize trasa puteva sa stanovita merodavnogteretnog vozila koriste se normalni dijagrami vue/koenja i potronje

goriva, a za pribline proraune ikonstrukciju profila brzina zaodreivanje poetka i kraja dodatnih traka na usponima moe se sa

dovoljnom tanou koristiti V - x dijagramprikazan na prethodnojslici idijagram trajnih brzina teretnih vozila prikazan na sledeoj slici:

4 3 2 K j il


30/64

Ravnomerno kretanje u jednakim vremenskim razmacimase prelaze jednaki putevi: S = V t (m); V = S/t (m/s)

Neravnomerno kretanje: S =V/tRavnomerno ubrzano kretanje: V = a t

Ravnomerno usporeno kretanje: V = b t

a - ubrzanje; b - usporenje.

4.3.2. Kretanje vozila

Osnovni parametri kretanja

Osnovne kinematike i dinamike veliine zanajjednostavniji model kretanja vozila su:

x(t) put [m]

v(t) brzina [m/s]


31/64

Vrste kretanja

Odnos brzine kretanja vozila prema obodnoj brzini toka kojise okree, definie se sa pet stanja (k - koeficijent klizanja):

isto kotrljanje bez klizanja (normalno kretanje,k = 0)

isto proklizavanje (toak se okree ali proklizava - vozilo

stoji,k = 1)isto klizanje (blokiran toak - vozilo se kreek = 1)

Delimino klizanje (toak se okree ali proklizava, vozilo

se kree bre u odnosu na obodnu brzinu toka 0 k 1)Delimino proklizavanje (toak se okree ali proklizava,vozilo se kree sporije u odnosu na obodnu brzinu toka

0 k 1)


32/64

Trenje izmeu pneumatika i zastora

U optem sluaju,otpor klizanju prua sila trenja (T) koja je po fizikimzakonima jednaka proizvodu normalne sile (N) i koeficijenta trenja (f ):

T = N * fNnormalna silaje poznata jer zavisi od teine vozila i rasporeda tereta

fkoeficijent trenja kojim se izraava prionljivost predmeta kojinalijee na podlogu i hvatljivost same podloge

Koeficijenta trenja f za statiko stanje predmeta na kosoj podlozi


33/64

Trenje izmeu pneumatika i zastora

Standardna stanja kolovoza puta su: ravan, ist i vlaan kolovoz

normalne hrapavosti. Za te uslove su definisane merodavnevrednostitangencijalnog (ft - u pravcu kretanja vozila) iradijalnog (fr)koeficijenta trenja:

Normirani koeficijenti tangencijalnog trenja (ft)primenjuju seu analizama puta koenja i projektnim kriterijumima koji se zasni-

vaju na promeni puta koenja kao to su: preglednost, minimalniradijusi vertikalnih krivina i sl. a vrednostikoeficijenta radijalnog

trenja (fr)primenjuju se u analizama horizontalnih krivina (minR,ipk). Koeficijent trenja je bezdimenzionalna veliina.

Sil i k j il


34/64

Sile otpora pri kretanju vozila

Kretanju vozila ustaljenom brzinom suprotstavljaju se sledee sile:-sile otpora pri kotrljanju Rf- sile otpora vazduha Rv- sile otpora pri usponu R- sila otpora vue prikolice RpPri kretanjunestacionarnom brzinom, ovim silamaprikljuuje se i

-sila inercije Ri

Sil t k t lj j t k


35/64

Sila otpora kotrljanju toka Sila otpora kotrljanju toka po kolovozu (R) zavisi od vrste

toka i vrste i kvaliteta kolovoza. U tom smislu razikuju se oblici

kotrljanja prikazani na slici. Ukupna sila otporapri kotrljanjuRf= G f cos.Koeficijent

otpora fraste sa porastom brzine, definie se na osnovueksperimentalnih istraivanja i orijentaciono se kree,za brzine

do 80 km/h, od 0,012 (za maksimalno ravan kolovoz)do 0,040(maksimalno ishaban kolovoz). Gde je: G [N] teina vozila,f[-] koeficijent otpora i [0] nagib uspona.

Oblici kretanja toka po tlu

Sil t i


36/64

R - predstavljasilu koja se na usponu suprotstavlja, a na padupomae kretanju. Otpor nagiba je direktno proporcionalanveliini nagiba i ima znak (+) za uspon, a (-) za pad. NegativnavrednostR deluje kao dopunska vuna sila. Sila otpora nagibamoe se sraunati kao:R = G sin G p%/100 [N]Ukupnih sila otpora puta: Ru= Rf+ R = Gfcos + Gsin

Sila otpora pri usponu

Razlaganje sile teine na usponu

Sil t d h


37/64

Sila otpora vazduha

Sila otpora vazduha Rv nastaje usled eonog pritiska vazdunihmasa koje se suprotstavljaju kretanju vozila, a u manjoj meri usled

otpora strujanja vazduha oko vozila i otpora prostrujavanja. Zavisiodbrzine kretanja vozila,relativne brzine strujanja vazdunihestica (Vr), eone povrine (F), oblika vozila (koeficijentaaerodinamikog otpora vazduha -c) igustine vazduha. Moe sesraunati prema obrascu:

Rv = 0,05 c F V2r [N]Orijentacione vrednosti:c = 0,30 - 0,90 i F = 1,50 - 8,00 [m2].


38/64

Otpori inercijalnih sila

Otpor inercijalnih sila (Ri) - javlja sepri ubrzanom kretanju

vozila. Tada masa vozila dobija translatorno ubrzanje (u [m/s]) asistem zamajac - toak rotaciono ubrzanje (dv/dt). Uproenizraz za otpor inercijalnih sila glasi:

Gbr dv

Ri = ----- * ------- * [N]g dt

gde je koeficijent uea obrtnih masa koji zavici odkonstrukcije vozila i primenjenog stepena prenosa u menjau.

Okvirne vrenosti za ovaj koeficijent su:Vrsta vozila Direktan prenos I stepen prenosa

PA 1,05 - 1,06 1,50 - 1,80KAM 1,06 - 1,08 2,00 - 3,00

Ot i k t j


39/64

Otpori kretanju

Osim ovde nsavedenih otpora, na vozilo u kretanju deluju i drugiotpori, kao to su unutranji otpori u motoru i transmisiji vozila ili

spoljanji otpori koji potiu od oblika putanje vozila i sl. Meutim,njihove vrednosti su relativno male tako da su sekundarnog zna-aja, pa se u praksi najee operie sa tzv.osnovnim otporima, ato suotpor pri kotrljanju (Rf), otpor nagiba (R) i otpor vazduha(Rv), tako da zbir otpora pri ravnomernom kretanju iznosi:

R = RfR + Rv

ili, kada se zamene vrednosti zaRfi R uzimajui da je za male

uglovecos 1: R = Gbr( f p%/100) + Rv

Prvi deo izraza se nazivaotpori puta, naimeRp = Gbr(f p%/100)predstavlja ukupnu silu koja iskljuivo zavisi od uslova puta.

Vune karakteristike vozila


40/64

Vune karakteristike vozila

Kretanje vozila zavisi od uzajamnog dejstva motora itransmisije na pogonske tokove i dejstva tokova na

podlogu. Poznavanjem osobina i mogunosti motoradobija se uvid u vune karakteristike vozila.

Osnovni oblik jednaine za vunu silu motora je:

3,6 * NeZ = ------------- * [N]

V

gde je:Ne - snaga motora [W]

V - brzina [km/h]

- stepen korisnosti transmisije

Vuni bilans vozila


41/64

Vuni bilans vozila

Polazni uslov za kretanje vozila je da postoji vuna sila (Z), koja jeu stanju da savlada otpore kretanja (R).Za sluaj jednolikog

kretanja, kada je v = const adv/dt = 0, jednaina kretanja vozila,ili jednaina vunog bilansa se moe pisati u obliku:Z = Gbr ( f p%/100) + Rv [N]

Na osnovu jednaine vunog bilansa moe se odrediti potrebna

vuna sila za savlaivanje otpora, takoe ovaj izraz se koristi zaocenu vuno-brzinskih karakteristika i za odreivanje prenosnihodnosa u pojedinim stepenima prenosa. Za definisanje vuno-bilansnih karakteristika, osnovno je odrediti vunu silu u funkcijibrzine vozila. Ova zavisnost se moe utvrditi eksprimentalnimispitivanjem vozila, analitikim ili grafoanalitikim postupkom.

Za regulisanje vune sile u odreenim granicama koristi semenjaka kutija koja omoguava promenu odnosa prenosa uprenosnom mehanizmu. Kao ilustracija odnosaZ/V, na sledeojslici prikazan je dijagram vunog bilansa za merodavno putniko

vozilo sa etiri stepena prenosa.

Opti oblik dijagrama vunog bilansa za vozila sa


42/64

Opti oblik dijagrama vunog bilansa za vozila saetiri stepena prenosa (Z/V dijagram za vozilo Z-101)

Hiperbola vueje kontinualna kriva linija u

Z-Vdijagramu konstruisana za uslovZ*V =const. Pri ovom uslovupotpuno je iskori-ena snaga motora u svim reimima rada.Ovaj idealan nain regulisanja vune silemoe se ostvariti samo pomou bezstepenogmenjaa, ili kod elektrinog vozila.

Za vozila sa odreenimbrojem stepena pre-nosa samo je u takama B,C,D,E ispunjenuslovZ*V = const. U ovim takamabrojobrataja motora je maksimalan uz punoiskorienje snage motora.U taki A, preseku hiperbole vue i ukupnihotpora na horizontalnom putu, definisana jemaksimalna brzina kretanja vozila.Najvea vrednost vune sile ostvaruje se u I,a najmanja u IV stepenu prenosa.Za brzinemanje od 80 km/h otpor kotrlja-

nja uzima se kao konstantna vrednost.


43/64

Promenljivo kretanje

Promenljivo kretanje nastajekao posledica razlikaangaovane vune sile i sume otpora kotrljanja,nagiba i vazduha.

Fizika veliina ubrzanja ( u), predstavlja znaajan

faktor u analizi mogunosti manevrisanja (preticanje,koenje), u dimenzioniranju izlivno - ulivnih traka,kod ispitivanja potrebe za uvoenjem dodatne trakeza spora vozila i sl.

Granine vrednosti ubrzanjaprimenljive uprojektovanju puteva, odreuju se na osnovuprosenih mogunosti vozila i puta, uz neophodankorektiv sa gledita psiho-fizikih mogunosti.



44/64

Za ubrzanje i usporenje mogu se preporuiti sledee vrednosti:

Prosene vrednosti ubrzanja (+) i usporenja (-)

primenljive u projektovanju puteva


4 3 3 St bil t il k i i


45/64

4.3.3. Stabilnost vozila u krivinama

Osim sila koje deluju na vozilo u pravcu kretanja, u krivinamapostoji uticaj centrifugalne sile (C), iji je smer dejstvaradijalan. Veliina ove sile zavisi od mase vozila, brzinekretanja (v u m/s) i poluprenika krivine:

C = m * v2/R

C = (Gbr

/g) * (v2/R)

gde je:Gbr teina vozila [N] g = 9,81 [m/s2]

U vertikalnim krivinama centrifugalna sila deluje upravno nakolovoznu ravan, a njen uticaj se manifestuje kao vertikalni

potisak koji poveava ili smanjuje gravitacionu silu.

Od ova dva sluajanepovoljniji je prvi, zato to su horizontalnekrivine po pravilu manjeg poluprenika od vertikalnih, a bonesile proizvode nepovoljnije uticaje u pogledu udobnosti vonje

i stabilnosti vozila.

St bil t il b i kli j


46/64

Stabilnost vozila na bono isklizavanje

Centrifugalnoj sili (C = m * v2/R ), koja tei da pomeri vozilo

sa krune putanje suprotstavlja se sila trenja:T = Gbr * frgde je :

Gbr - teina vozila[N]

fr - koeficijent radijalnog trenjaOva sila deluje u ravni kolovoza sa smerom ka centru krivine.Kada bi kolovozna ploa bila horizontalna (popreni nagibip = 0), uslov stabilnosti bi glasio:

T C tj. Gbr * frm * v2

/RU ovom sluaju, za granino stanje T = C, moe se uspostavitiveza izmeu dinamikih, geometrijskih i konstrutivnih

parametara puta:

fr = m * v2/(g*R) , R = v2/(G* fr) ili v2 = G * f

r* R

Sile koje deluju na vozilo u krivini i uslov ravnotee


47/64

Sile koje deluju na vozilo u krivini i uslov ravnotee

Kolovozna ploa u krivini ima povean popreni nagib, imese kompenzuje deo centrifugalne sile

Sa slike se vidi da se u aktivnoj komponenti centrifugalne sileC*cos suprotstavljaju sila trenja T = (Gbr* cos + C*sin)*fri komponenta teine u pravcu poprenog nagiba Gbr* sin.Prema tome ravnoteni uslov glasi:

C*cos = (Gbr* cos + C*sin)* fr+ G*sin


48/64


49/64

Stabilnost vozila na prevrtanje


50/64

Stabilnost vozila na prevrtanje

U vonji kroz krivinu, u izvesnim prilikama moe doi u pita-nje stabilnost vozila na prevrtanje. Prevrtanje se javljakada

rezultanta sila C i Gbrpadne izvan oslonake take vozila.

U ovom sluaju vozilo e biti stabilno ako je ispunjen uslov:MstabMprev, tj Gbr*y C*z, odnosno C/Gbry/z. U ovojrelaciji nepoznate veliine su y i z. One zavise od nagiba

kolovoza iposredno se mogu sraunati preko poznatih

veliina h i b, koje su konstantne za svako vozilo.


51/64

4 4 Koenje vozila


52/64

4.4. Koenje vozila

Koenjem se energija kretanja (iva sila vozila)pretvara utoplotnu energiju. Ovaj proces se realizuje aktiviranjem sistemaza koenje ime se stvara vetaki otpor, koji je vei od otpora

pri normalnom kretanju vozila.

Sistemom za koenje seprinudno smanjuje rotaciona brzinatokova. Linijska brzina pod dejstvom inercijalne sile koenjem

se usporava. Veliina sile koenja (K) koja se moe realizovatiza usporavanje vozila, zavisi od angaovanja otpora klizanju(T). Granino stanje teorijski se definie kao maxK =max T.Koenje je obezbeeno i za uslovK < maxT, meutim, ako je K>maxT, tj. kada je sila koenja vea od sile tangencijalnog

trenja, tokovi vozila bie blokirani (rotaciona brzina vo = 0), panastupa isto klizanje i vozilo je van kontrole vozaa. Zbogtoga segranina vrednost sile koenja mora odrediti za uslove

puta, a ne na osnovu mogunosti kone mehanike, pogotovu tokonice savremenih vozila dostiu usporenja koja su daleko

iznad onih koje zahtevaju realni uslovi u saobraaju.

k l d k 2


53/64

Maksimalna vrednost usporenja iznosi oko 9 m/s2, a normalnevrednosti usporenja pri intenzivnom koenju oko3,5 m/s2.

U normalnim uslovima saobraajnog toka, koenje se vri po

pravilu bez iskljuenja kvaila. Meutim, u projektnimanalizama razmatra se samo koenje sa iskljuenjem kvaila,to je na strani sigurnosti, jer je pri takvom koenju zaustavni

put dui, za istu angaovanu konu silu (K). Za praktine analize, osnovna diferencijalna jednaina koenja

ima oblik:dv

------ = u = g( fT+ fk iN) [m/s2]dt

gde je:fT - koeficijent tangencijalnog trenja (poduna komponentatrenja)

fk - koeficijent otpora kotrljanjaiN

- poduni nagib puta: + iN

uspon, - iN

pad


54/64

Put koenja

U projektantskoj praksi znaajno je poznavanje putakoenja i to posebno duine puta na kome se moeizvriti promena stanja kretanja zakljuno sazaustavljanjem. Ovaj put moe biti dui ili krai,to

zavisi od toga kako se aktivira sila koenja (K), tj. ukojoj meri se koristi jedinina sila trenja ( fT).

Za proraun geometrijskih parametara, koji se vezuju za

ove pojmove, razmatraju se obino dva naina koenja:intenzivno, ili tzv. forsirano koenje i postupno, ili tzv.slobodno koenje.

N i i k j


55/64

Naini koenja

Kretanje vozila koenje Forsirano koenje Upravljivost pri forsiranom koenju (ABS, ESP)

Slobodno koenje Zaustavni put Zaustavni put pri forsiranom koenju

Zaustavni put pri slobodnom koenju

Forsirano koenje


56/64

Forsirano koenje

Ukoliko se naglim pritiskom konicetrenutno angauje maxft

i ono koristi do zaustavljanja vozila, kretanje e na celoj duiniputa koenja bitijednako usporeno. Takvo forsirano koenjese izvodi na najkraem putu.

U ovom sluaju duina puta koenja (Lfk ) se moe sraunati

integraljenjem osnovne jednaine kretanja koenog vozila uzuslov da je u = const.dv

- ----- = u = g( fT+ fk iN ) [m/s2]

dtdv dx dx

- ----- * ------ = u = const ( ----- = v )dx dt dt

Zaustavni put pri forsiranom koenju


57/64

Zaustavni put pri forsiranom koenju

Forsirano koenje


58/64

Da bi se ostvarilo forsirano koenje, potrebno je da buduispunjenadva uslova: da bude trenutno angaovana sila koenja

(K) i da se koenje izvodi uz korienje pune vrednosti podunekomponente trenja (maxfT). Prva pretpostavka je samo teorijskog reda, poto koioni ureaji

ne mogu trenutno da ostvare aktiviranje konice. Vremeaktiviranja konice u proseku iznosi oko 0,6 s. Ovo vreme seobino dodaje vremenu reakcije vozaa, pa se implicitno javljaodgovarajui deo preenog puta tzv.prelazni put.

Ostvarenje druge predpostavke (angaovanjemaxfT) ima za po-sledicu da apsolutna vrednost usporenja u = g(maxfT+ wk iN )

prelazi granice udobnosti, a usporenje se javlja i kao skokovito,to se manifestujekao poduni udar ili trzaj. U dinamikomsmislu ova pojava se tumaikao promena ubrzanja (sT= du/dt)i ona je mera udobnosti vonje pri koenju. Relativno udobnavonja za vrednosti trzaja sT= 1,0 -1,5 m/s3ne moe bitiispunjena kod forsiranog koenja.

Forsirano koenje

G fik f i k j


59/64

Grafika forsiranog koenja

Grafika ilustracija teorijskih predpostavki o promenama

brzine (v) i ubrzanja (-u) za sluaj forsiranog koenja.


60/64

Slobodno koenje

U situacijama kada je omogueno blagovremeno sagledavanjepotreba i psiholoka priprema vozaa za korienje konice,koenje se izvodi postupno uz ravnomeran prirataj usporenja.To je tzv. slobodno koenje.

Teorijski model slobodnog koenja ima tri karakteristine faze.

U prvoj fazi usporenje postupno raste od 0 do odreenevrednosti u 2,0 m/s2. Promena usporenja (sT= du/dt) jeravnomerna i nalazi se u granicamasT 1,5 m/s3.

U drugoj fazi usporenje je konstantno.

Utreoj fazi usporenjeo postupno opada do nule.

Duina puta slobodnog koenja moe se sraunati kao povrinav/t (v = dx/dt) sa dijagrama koji sledi.

Grafika slobodnog koenja


61/64

Grafika ilustracija teorijskih predpostavki o promenama

brzine (v) i ubrzanja (-u) za sluaj slobodnog koenja.

Grafika slobodnog koenja


62/64

Zaustavni put pri slobodnom koenju

Zaustavni put


63/64

Izraz za zaustavni putpri forsuranom koenju koristi se uproraunu vizure preglednostiza iznenadnu pojavu nepokretnesmetnje. Ovde je glavnifaktor koeficijent trenja (f

T). U proraun

se uzima vrednost koeficijenta za poetnu brzinu, to je na stranisigurnosti. Pri tome se izostavlja specifian otpor kotrljanja (wkilifk), kao mala veliina drugog reda u odnosu na koeficijenttrenja. Uticaj podunog nagiba (iN) ima smisla uvoditi u raun

tek pri usponima i padovima veim od 2%. Vreme reakcije (tr) uveini evropskih zemalja usvaja setr = 2,0s. Smatra se da jeovim pokriven i vremenski gubitak prihvatanja konice.

Izraz zazaustavni put pri slobodnom koenju se koristi u

proraunu vizure preglednosti, koju je potrebno obezbediti zaplaniranu smetnju sa prethodnom najavom. Glavni faktori suusporenje (u) ipoduni udar (sT). Koenje se obavlja postupno,sa lineranim priratajem usporenja do vrednostimaxsT= 1,5 m/s2

i max u = 2,0 m/s3

. Prelazno vreme uzima se tr = 2,0 s.

Z t i t


64/64

Zaustavni put

Documents

4. SIS - Vozac, Vozilo i Okolina