46 Proceedings of he Conference "Modern Safey Technologies in Transporaion - MOSATT 005" BEZPEČNOST PŘI PŮJEZDU VOZIDLA SMĚOVÝN OBLOUKEM A SAFE PASSAGE OF A VEHICLE THOUGH A CUVE Mirosla VALA - Oakar PETŘÍČEK Absrac: This paper analyses safe passage of a road ehicle hrough a cure respecing he forces affecing he ehicle; i also deals wih he influence of seleced engineering soluions applied o currenly operaed ehicles on he alues of moniored ariables, i.e. maximum permissible speed in relaion o skid and limi heigh of he cenre of graiy. Keywords: road ehicle; passage of a cure; safe of rafic. ÚVOD Základní geomerický ar ozoky e směru její podélné osy (e směru jízdy ozidla) je dán z. rasou silniční komunikace, kerou rozumíme prosoroou čáru, určující směroý a ýškoý průběh dané komunikace. Jejími složkami jsou osa silniční komunikace, kerá je půdorysným průměem rasy a nielea silniční komunikace. Ta určuje ýškoý průběh komunikace. Hlaním paramerem osy silniční komunikace je z hlediska pohybu ozidla poloměr křiosi směroého oblouku ;, označoaný éž jako poloměr zaáčky a sředoý úhel směroého oblouku γ Obrázek Popis osy silniční komunikace Je řeba zdůrazni, že e ěšině případů není poloměr křiosi daného směroého oblouku (zaáčky) po celém oblouku sejně eliký s ýjimkou prosého kruhoého oblouku. Věšinou můžeme směroý oblouk s dosaečnou přibližnosí popsa obecným poloměrem křiosi 0 a jemu odpoídajícím obecným sředoým úhlem sředoého oblouku γ 0. Obecný poloměr křiosi je pak poloměr kružnice epsané mezi naazující přímé úseky ak, aby se co nejěsněji přimykala k danému směroému oblouku. Mezi základní paramery pozemní komunikace paří dále například i nárhoá rychlos, kerá se sanouje se zřeelem k základním geomerickým paramerům dané silnice (poloměry směroých a šířkoých obloků, rozhled e směroém oblouku, sklon rasy daného úseku, ale aké kalia porchu a exisence sislého a odoroného značení). Průjezd ozidla směroým obloukem je akuální předeším z hlediska bezpečnosi silničního proozu. Prof., Ing., CSc., Unierzia obrany, Kounicoa 65, 6 00 Brno, el. 40973443596, e- mail mirosla.ala@unob.cz Ing., Ph.D., Unierzia obrany, Kounicoa 65, 6 00 Brno, el. 409734434, e- mail oakar.pericek@unob.cz
Proceedings of he Conference "Modern Safey Technologies in Transporaion - MOSATT 005" 47 Nehody zaáčkách, keré jsou zařazeny podle rozdělení forem nehodoého jednání do skupiny Nepřizpůsobení rychlosi dopraně echnickému sau ozoky, paří k ůbec nejragičějším jak yplýá z Tabulky a proo jim je nuno ěnoa zýšenou pozornos. Práě při ěcho nehodách je ypickým jeem smyk a přerácení ozidla. Tabulka Příčiny nejragičějších nehod Č za rok 004 Pořadí Příčina nehody Poče usmrcených osob. Nepřizpůsobení rychlosi dopraně echnickému sau ozoky 58. Neěnoání pořebné pozornosi řízení ozidla 9 3. Vjeí do proisměru 08 4. Nepřizpůsobení rychlosi sau ozoky 04 5. Nepřizpůsobení rychlosi lasnosem ozidla a nákladu 73 6. Nezládnuí řízení ozidla 67 7. Nedání přednosi - dopraní značka Dej přednos jízdě! 53 8. Kolize s proijedoucím ozidlem při předjíždění 43 9. Překročení rychlosi předepsané praidly 36 0. Nepřizpůsobení rychlosi idielnosi 33 Nejčasější příčinou nehod zaáčkách je nepřiměřená rychlos. Řidič po nájezdu do zaáčky již nemá možnos sníži rychlos na požadoanou hodnou a následné snaze o korekci ozidla ěšinou dosáhne pouze smyku. Vozidlo poé e ěšině případů yjede mimo ozoku. Je o způsobeno ím, že síla kerá působí na ozidlo překoná sílu bočního edení pneumaik a ozidlo se sáá prakicky neoladaelné. Podobná siuace nasane i když rychlos při nájezdu jen mírně překoná adhezní schopnosi pneumaik, nebo začne řidič zaáčce prudce brzdi. Nehodě lze předejí časným reagoáním na siuaci a zládnuím obížnějšího oládání ozidla. Někdy se aké sekááme s ím, že sice při jeí do zaáčky je nájezdoá rychlos bezpečná, ale při projíždění zaáčky se její poloměr mění k menšímu a poom se i rychlos musí sníži, jinak dojde ke sejnému problému jako při najeí do zaáčky nepřiměřenou rychlosí. Jízda po nespráné sraně ozoky S ímo přesupkem se časo sekááme práě u průjezdu ozidel zaáčkou. Mnoho řidičů se e snaze o co nejrychlejší jízdu dopouší oho, že si zkracují průjezd zaáčkou jízdou po é sraně ozoky, kerá je určena proijedoucím ozidlům. Too jednání ede, buď k čelnímu sřeu s proijedoucím ozidlem, nebo pokud se ozidla sačí yhnou, k následnému nezládnuí projeí zaáčky a yjeí ozidla z ozoky. Dalším prohřeškem je předjíždění zaáčce. Při omo manéru se ozidlo dosane do proisměru, ale naíc oproi předchozí siuaci se ozidlo nemá možnos rái zpě na sou sranu ozoky, proože am se nachází práě předjížděné ozidlo. Too jednání nelze označi jinak, než jako hazardní, proože řidič zpraidla nemá náležiý rozhled ani prosor k yhnuí se s proijedoucím ozidlem a proo případné sekání s ímo ozidlem končí éměř ždy sřeem. OZBO PŮJEZDU VOZIDLA SMĚOVÝM OBLOUKEM Nejdůležiějším fakorem oliňujícím průjezd zaáčkou je olba bezpečné nájezdoé rychlosi. Je řeba aby se jí auomobil pohyboal už před ím, než začne řidič naáče olanem. Dalšími paramery, keré oliňují průjezd ozidla zaáčce je ýška ěžišě, součiniel adheze a příčný sklon ozoky. Řidič oliňuje během jízdy rychlos ozidla, ale do značné míry může aké olini ýšku ěžišě a o předeším u nákladních auomobilů rozložením jejich nákladu. Způsob naložení přepraoaného nákladu ýznamným způsobem oliňuje příčnou sabiliu sousay ozidlo náklad. Z hlediska možnosi přerácení ozidla liem zýšení ěžišě je nuno éo problemaice ěnoa zýšenou pozornos. Součiniel adheze, kerý je záislý na sau a maeriálu porchu ozoky, a její příčný sklon řidič olini nemůže. Při jízdě směroým obloukem působí na ozidlo odsřediá síla, kerá způsobuje naklápění odpéroaných hmo ozidla a při překročení jisé meze může yúsi až k jeho přerácení.
48 Proceedings of he Conference "Modern Safey Technologies in Transporaion - MOSATT 005" Pokud je liem odsředié síly překročena adhezní schopnos pneumaik může dojí k porušení sabiliy příčným smykem. Technika projíždění zaáček se aké mění záislosi na om, keré nápray jsou poháněny, ošem eno fak není až ak důležiý, aby podsaným způsobem rozhodoal o nehodoosi. V praxi smyk ozidla jako celku, j. současný smyk šech nápra, nasáá zřídka, obyčejně dochází dříe ke smyku jedné z nápra. Příčinou smyku jen někerých nápra je rozdílná schopnos přenosu sil na ozoku. Ta je způsobena rozdílným saem pneumaik (yp pneu, hušění, zorek), jejich rozdílným zaížením a pohonem. Při použií sejných pneumaik zpraidla plaí, že íce zaížená nápraa je náchylnější ke smyku. Časo je náchylnos ke smyku yolána i ím, že kola nápra přenáší různě elkou obodoou sílu (rakční, nebo brzdnou). Brždění nebo pohon zaáčce zěšují nebezpečí smyku. V lierauře je možno naléz řešení ypických siuací průjezdu ozidla směroým obloukem (zaáčkou) na odoroné roině s nuloým, nebo nenuloým příčným sklonem. Too řešení ychází z působení sil, keré je znázorněno na Obrázku. Obrázek Schéma působení sil klopené zaáčce Pro eno případ je možno ododi omezující podmínky pro průjezd z hlediska smyku a přerácení ozidla. Z hlediska smyku zde plaí: ( ϕ + gβ ) g. s max ϕ.gβ [m/s] () Z hlediska přerácení: B g. + ht. gβ [m/s] () B ht. gβ Pro jednodušší případ ploché zaáčky z ěcho zahů dosaneme pro smyk a přerácení následující omezující podmínky: s = g. ϕ. [m/s] (3) max g. B. [m/s] (4). h T Uedené zahy zahrnují pouze li příčného sklonu ozoky, li podélného sklonu ozoky, pohonu nápra a náklonu karoserie neuažují. Z hlediska reálného proozu je řeba ycháze z požadaků zajišění bezpečnosi ozidla nebo jízdní soupray proi přerácení při běžně dosahoaných hodnoách příčných zrychlení jak jsou uedena na Obrázku 3 pro nákladní auomobily. Na základě ohoo grafu rozdělujeme ýšky ěžišě zažené k rozchodu kol na ři řídy: ) Pokud je bez rizika přerácení zajišěno příčné zrychlení nad hranici 5,0 m/s, není řeba čini žádná zlášní opaření. V proozu dosahoané nejyšší hodnoy příčného zrychlení jsou do cca 4, m/s.
Proceedings of he Conference "Modern Safey Technologies in Transporaion - MOSATT 005" 49 ) Sa ozidla a nákladu, při němž hrozí přerácení ozidla působením příčného zrychlení rozmezí hodno 3,0 až 5,0 m/s, označujeme jako Nuná zýšená oparnos. Je o rozmezí mezi prní hodnoou, uedenou ýše, a nejyšší hodnoou grafu pro špané podmínky. 3) Sa ozidla, kdy hrozí jeho přerácení při příčném zrychlení s hodnoou pod 3,0 m/s, je možno označi jako: Nebezpečný sa. Obrázek 3 Hodnoy příčného zrychlení dosahoané proozu Jako pomůcka pro yšeřoání sau yolaného naložením nákladu na ozidlo nebo příěs, je na Obrázku 4 ueden graf, jehož použií je znázorněno na Obrázku 5. Graf ychází z ýšky ěžišě ozidla 0,9 m a rozchodu kol,8 m. Všeobecně lze konsaoa, že z hlediska bezpečnosi proi přerácení je ýhodnější sólo ozidlo než záěsoá soupraa. Obrázek 4 Graf pro yšeřoání jisoy ozidla. Obrázek 5 Příklad použií grafu pro náěsoou souprau
430 Proceedings of he Conference "Modern Safey Technologies in Transporaion - MOSATT 005" 3 ŘEŠENÍ PŮJEZDU VOZIDLA SMĚOVÝM OBLOUKEM Ve skuečnosi je siuace poněkud komplikoanější, proože obecném případě se ozidlo může pohyboa směroým obloukem s příčným i podélným sklonem a naíc může bý ao siuace kombinoána i s ýškoým obloukem konexního, nebo konkáního charakeru. V podsaě může nasa celkem danác různých arian, ale reálné praxi se yskyuje pouze osm z nich, keré udáá Tabulka. Tabulka Variany směroých oblouků p.č α β Charakerisika 0 0 kons Plochá zaáčka na roině 0 0 kons Klopená zaáčka na roině 3 0 0 kons Plochá zaáčka e soupání, nebo klesání 4 0 0 kons Klopená zaáčka e soupání, nebo klesání 5 0 0 kons + Plochá zaáčka konkáním ýškoém oblouku 6 0 0 kons + Klopená zaáčka konkáním ýškoém oblouku 7 0 0 kons - Plochá zaáčka konexním ýškoém oblouku 8 0 0 kons - Klopená zaáčka konexním ýškoém oblouku Případy a Tabulce jsou popsány ronicemi () až (4). Obdobné zahy je možno ododi i pro osaní případy. Vzhledem k omu, že není možné omo příspěku obsáhnou še, je dále pouze ukázka řešení pro případ č.6 Tabulce. Zde se jedná o směroý oblouk kombinoaný s ýškoým obloukem konkáního charakeru a ozoka má příčný sklon. Podélný sklon ozoky omo případě yjadřuje sklon ečny k ýškoému oblouku odpoídající akuální pozici ozidla. V případě, že se ozidlo nachází na rcholu ýškoého oblouku, je edy podélný sklon nuloý. V omo případě lze ododi následující zahy pro mezní rychlosi: Z hlediska smyku:.. g.cosα. ( ϕ + gβ ) s max [m/s] (6). gβ. ϕ +. gβ + ϕ Z hlediska přerácení:. ( ) ( )...cos.( B g α + gβ. h ) ( h gβ. B ) +. ( gβ. h + B ) [m/s] (7) Budeme-li uažoa li hnací nápray, bude ao nápraa náchylnější k bočnímu smyku. oněž případě brždění budou náchylnější ke smyku brzdící nápray. V ěcho případech dochází k současnému přenosu podélných a bočních sil pneumaikami a součiniel adheze bočním směru se zmenší. Do zahu (6) je pak nuno míso součiniele adheze ϕ dosadi ýraz: F, T B ϕ min = ϕ (8) Z, V případě, že budeme dále uažoa li náklonu odpéroaných hmo ozidla, změní se i ýraz pro mezní rychlos z hlediska přerácení....cosα.[( B ψ ) β ] ψ ( ) g. h. + g. h.. + C + C m (9).[ h gβ. (. h. ψ B )]. [ gβ. h ( B + +. h. ψ )] + kde
Proceedings of he Conference "Modern Safey Technologies in Transporaion - MOSATT 005" 43 ψ = m..cos β. + m. C + C.sin β. m. g.cosα.sin β. m. m. g.cosα.cos β. m..sin β. + m..( n h ) m..( n h ).cos β. (0) 4 ZÁVĚ Vzahy odozené pro případ průjezdu ozidla směroým obloukem s uažoáním podélného a příčného sklonu ozoky a dále s uážením liu poháněné nápray a liu ypu nápray na náklon karoserie, je možno yuží např. pro naprogramoání palubního počíače ozidla. Tímo způsobem by byl řidič neusále informoán o možných rizikoých siuacích. 5 POUŽITÉ SYMBOLY α - podélný sklon ozoky, β - příčný sklon ozoky, φ součiniel adheze, φ min součiniel adheze bočním směru, Ψ úhel příčného náklonu karoserie, B rozchod kol, C, uhosi pružin přední a zadní nápray, F 0 odsřediá síla, F T,B hnací nebo brzdná síla, G íha ozidla, g íhoé zrychlení, h ýška ěžišě ozidla, h - ýška ěžišě odpéroaných hmo nad osou klopení karoserie, h, ýška ěžišě neodpéroaných hmo přední a zadní nápray, m hmonos ozidla, m - hmonos odpéroaných čásí ozidla, m, hmonosi odpéroaných hmo nad nápraami, n, ýška sředů klopení nápra, poloměr směroého oblouku e odoroné roině, poloměr ýškoého oblouku, s max max. rychlos z hlediska smyku, max. rychlos z hlediska přerácení, Z, radiální reakce nápra. Tao práce byla zpracoána rámci řešení ýzkumného záměru Fakuly ojenských echnologií ozoj echnologií pro zyšoání akické a operační mobiliy echniky pozemního ojska č. MO0FVT000040. LITEATUA. VALA, M. TESAŘ, M.: Teorie a konsrukce silničních ozidel. Pardubice: UP DFJP, 003.. VLK, F.: Dynamika mooroých ozidel. VUT Brno: 000. ecenzen: Doc. Ing. Pael BAUN, CSc., Unierzia obrany, Kounicoa 65, 6 00 Brno, el. 04/973 44344, pael.braun@unob.cz