Физика торможения: неужели тормозной путь не зависит от массы авто?

Путь, пройденный автомобилем за время реакции водителя

В точке № 1 (рис. 53) водитель увидел препятствие, осознал, что надо останавливаться, и начал переносить правую ногу с педали газа на педаль тормоза.

Рис. 53. Составляющие остановочного пути:
Sр. – путь, пройденный автомобилем за время реакции водителя
Sср.т. – путь, пройденный автомобилем за время срабатывания тормозной системы
Sт. – тормозной путь автомобиля
Sост. – остановочный путь автомобиля

Время с момента обнаружения водителем опасности для движения до начала принятия им активных мер по избежании этой опасности именуется – временем реакции.

А расстояние, которое машина проходит за это время, называется – путь, пройденный автомобилем за время реакции водителя.

Что же получается? Водитель прекрасно видит препятствие, понимает, что необходимо остановиться, а его машина практически без изменения скорости продолжает движение на это препятствие?!

«А сколько она проедет? Дайте цифры!» – должны были бы воскликнуть заинтересованные читатели.

Вынужден напомнить, что автор очень жаден до цифр. Ну, давайте подумаем вместе. Один водитель по своему характеру близок к личности летчика испытателя, другой – «валенок вареный». Кто-то прекрасно выспался ночью, в то время как другой всю ночь ругался с тещей. Вчера человек был здоров и весел, а сегодня он простужен и печален

А кое-кто еще и неважно чувствует себя после вчерашней вечеринки.

Поскольку время реакции водителя напрямую зависит от его физического и эмоционального состояния, то никто не сможет сказать, какова у Вас в данный момент реакция, в каких величинах она выражается и насколько она отличается от того, что было час тому назад. Давайте лучше сделаем еще один важный обобщающий вывод:

Ну а тем, кто без цифр обойтись не может, предлагаю заняться арифметикой. Перевод величины скорости из км/ч в м/с прост – надо разделить скорость выраженную в км/час на 3.6 (1000 метров за 3600 секунд), поэтому, например, за одну секунду на скорости 60 км/ч автомобиль проходит около 17 метров (табл. 1). Время реакции водителя составляет от 0,5 до 1,5 сек. в зависимости от… массы факторов.

Теперь экспериментальным путем надо определить время Вашей реакции и можно будет высчитать расстояние, которое пройдет Ваш автомобиль за этот отрезок времени.

А дальше-то что? Как Вы собираетесь на практике использовать полученный результат вычислений? Выбежать вперед машины и померить расстояние рулеткой?

Таблица 1. Путь, который проходит машина за одну секунду

Скорость, км/ч	Путь за 1 сек., м
30	8,3
40	11,1
50	13,9
60	16,7
70	19,4
80	22,2
90	25,0
100	27,8
110	30,6
120	33,3

Думаю, будет лучше, если каждый водитель научится ощущать расстояние, причем не в метрах и в сантиметрах, а в количестве пространства как таковом, необходимом для каждого конкретного случая. Поверьте, с опытом это ощущение приходит к каждому.

В результате неких экспериментов может выясниться, что кто-то из вас обладает недостаточной реакцией. Что тогда делать?

Во-первых, не стоит расстраиваться и считать себя «ущербным». Есть водители, флегматики по своему характеру, которые вилку ко рту подносят по полчаса, но при этом отлично водят свой автомобиль, значительно лучше некоторых своих коллег-холериков.

А во-вторых, любой водитель, независимо от своего темперамента, пола и возраста, должен уметь прогнозировать развитие дорожной ситуации. Если предполагаемая опасность на дороге заранее спрогнозирована, то она не будет для Вас неожиданной, и супербыстрая реакция тогда не потребуется.

Давайте прочитаем мысли грамотного водителя, который приближается к сложному участку дороги: «Ага, как я и думал, из той «мертвой» невидимой зоны все же появился пешеход (велосипедист, грузовик и т.п.). Ну так, а я к этому был готов. Недаром я заранее (за несколько секунд до того) разработал четкий поэтапный план действий ногами, руками и головой именно на этот случай».

У такого водителя время, потраченное на реагирование на конкретную опасность и соответственно путь, пройденный автомобилем за это время, всегда будут минимальными!

Тем не менее, следует констатировать тот факт, что наш автомобиль все еще продолжает двигаться. Причем без активного снижения скорости он будет двигаться до тех пор, пока не начнет работать тормозная система. Ведь на данный момент мы всего лишь успели увидеть опасность, среагировать на нее и перенести правую ногу с педали газа на педаль тормоза.

Как это поможет на практике?

А пока — практический смысл этой статьи.

Используйте качественные шины

Помните, машина тормозит не тормозами, а шинами. Если у вас стоят изношенные или дешевые или просто не соответствующие сезону шины, ваш автомобиль тормозит плохо, и хорошие тормоза ему не помогут. Если вы хотите повысить безопасность и улучшить тормозную динамику машины, не нужно делать тюнинг тормозов и ставить дорогущие тормозные диски, колодки и т.п. Поставьте дорогие качественные шины, и тогда ваша жизнь за рулем будет в большей безопасности.

Тюнинг машины требует профессионального подхода

Если же вы решите «обуть» машину в суперцепкие шины — для гонок ли, или для собственной безопасности, имейте в виду, что это уже вмешательство в конструкцию автомобиля, тюнинг

Одними шинами не обойтись — они потребуют для себя мощных тормозов, а подобрать их и грамотно установить — дело крайне важное и непростое. Так что подходите к тюнингу машины серьезно и пользуйтесь услугами профессионалов, ведь такие вещи не терпят самодеятельности

Маленькая легкая машина не дает преимуществ при торможении

Выбирая машину при покупке не думайте, что маленький городской автомобильчик будет более безопасный по сравнению с минивэном и тем более фурой лишь потому, что легче и, якобы, лучше тормозит. Не лучше он тормозит, а если и лучше, то масса тут ни при чем. Будьте бдительны, если управляете маленьким авто. Особенно, когда едете сзади фуры: не приближайтесь к ней и не думайте, что в случае чего она будет останавливаться долго, а вы то уж точно успеете остановиться… Сохраняйте безопасную дистанцию, независимо от разницы в массах машин.

Сохраняйте самообладание, управляя загруженной машиной

Если вам предстоит путь на машине с пассажирами и полным багажником, будьте бдительны, но не теряйте самообладание при торможении. Да, вам покажется, что торможение стало хуже. Но это лишь потому, что вы привыкли к другому усилию на педали тормоза.Нажимайте на тормоз сильнее обычного, и машина затормозит так, как вам нужно. Но и после разгрузки автомобиля не теряйте голову 🙂 — ведь машина станет более чутко отзываться на нажатие педали тормоза, но это иллюзия: тормозной путь не станет короче!

Не перегружайте машину

У каждой машины есть свое предназначение для использования и своя допустимая нагрузка. Если ее превысить, то шины и тормоза могут перегреться, а то и вовсе испортиться. В любом случае, они не справятся с задачей торможения. Тормозной путь заметно увеличится, и это, как вы понимаете, может привести к ДТП.

Учитесь правильно тормозить

Казалось бы, что тут сложного? Но наш тренерский опыт говорит, что многим водителям не хватает плавности и знаний многих тонкостей в повседневном торможении и, наоборот, маловато резкости в экстренном торможении. В общих чертах я написал об этом в статье «Как правильно тормозить?», а если вас интересует практика, то экстренное торможение вы можете отработать на курсе «Зимняя контраварийная подготовка», а постичь все премудрости грамотного торможения на каждый день — на «курсе МВА для водителя: Мастерство Вождения Автомобиля».

7.6. Коэффициент эффективности торможения

В
приведенных ранее формулах для определения
времени тор­можения
и тормозного пути автомобиля не учтен
ряд конструк­тивных
и эксплуатационных факторов, существенно
влияющих на эффективность
торможения. Поэтому в действительности
значе­ния времени и пути торможения
могут быть на 20…60 % больше рассчитанных
по этим формулам.

Для
согласования результатов теоретических
расчетов с экс­плуатационными
данными служит коэффициент эффективно­сти
торможения k_э.
Он
учитывает непропорциональность
тор­мозных
сил на колесах нагрузкам, приходящимся
на колеса, а

также
износ, регулировку, замасливание и
загрязненность тор­мозных
механизмов. Данный коэффициент показывает,
во сколь­ко
раз действительное замедление автомобиля
меньше теорети­ческого,
максимально возможного на данной дороге.
Значение коэффициента
эффективности торможения составляет
1,2 для легковых
автомобилей и 1,4… 1,6 — для грузовых
автомобилей и
автобусов.

С
учетом коэффициента эффективности
торможения формулы для
определения времени торможения и
тормозного пути автомо­биля преобразуются
к следующему виду:

Для случая торможения
до полной остановки

где
v_ни
v_квыражены
в км/ч.

7.7.
Остановочный путь и диаграмма торможения

Остановочным
называется путь, проходимый автомобилем
от момента, когда водитель заметил
препятствие, до полной оста­новки
автомобиля.

Остановочный
путь больше, чем тормозной, так как он
кроме тормозного пути дополнительно
включает в себя путь, проходи­мый
автомобилем за время реакции водителя,
время срабатыва­ния
тормозного привода и увеличения
замедления. Остановочный путь

S
= S
_д
+ S_тор
,

где
S
_д
— дополнительный
путь, м, или

где
t′_p
= 0,2…
1,5 с — время реакции водителя, зависящее
от его возраста,
квалификации, утомляемости и т.д.; t_пp—
время сраба­тывания
тормозного привода от момента нажатия
на тормозную педаль до начала действия
тормозных механизмов, зависящее от
конструкции
тормозного привода и его технического
состояния (составляет
0,2 с для гидравлического, 0,6 с — для
пневматичес­кого,
1,0 с — для автопоезда с пневмоприводом);
t_у
= 0,2…0,5с
— время
увеличения замедления от нуля до
максимального значе­ния;
v_н
— скорость
автомобиля в начале торможения, км/ч.

Выражение
для остановочного пути по­лучено
при наличии допущения, что в течение
времени увеличения замедления автомобиль
движется равнозамедленно и замедление
в этом случае составляет 0,5j_зmax.
Из формулы для остановочного пути
следует, что он, как и тормозной путь,
характеризуется квадратичной за­висимостью
от скорости. При увеличении начальной
скорости он существенно воз­растает
(см. рис. 7.2).

Рис.
7.3. Диаграмма тор­можения
автомобиля

Остановочный
путь автомобиль прохо­дит
за остановочное время

t=t′_p+t_пр+t_у+t_тор.

Диаграмма
торможения (рис. 7.3) представляет собой
график изменения
замедления и скорости автомобиля во
времени при торможении.
Она характеризует интенсивность
торможения авто­мобиля
с учетом всех составляющих остановочного
времени.

Как увеличить интенсивность замедления

Из вышесказанного стало понятно, что называется тормозным путем и от чего зависит этот показатель. Однако возможно ли сократить расстояние, которое необходимо для остановки автомобиля? Возможно! Для этого существует два пути – поведенческий и технический. Идеально, если водитель сочетает оба способа.

1. Поведенческий метод – сократить тормозной путь можно, если выбирать небольшую скорость движения на скользких и мокрых дорогах, учитывать степень загруженности машины, грамотно рассчитать тормозные возможности авто в зависимости от его состояния и модельного года. Так, «москвич» 1985 года разработки не сможет тормозить столь же эффективно, как современный «Hyundai Solaris», не говоря уж о более респектабельных и технологичных моделях.
2. Технический метод – метод усиления тормозных возможностей, основанный на повышении мощности тормозной системы и использовании вспомогательных механизмов. Производители современных ТС активно применяют такие способы улучшения тормозов, оснащая свою продукцию антиблокировочными системами, системами помощи при торможении, используя более эффективные тормозные диски, колодки.

Следует помнить, что сокращение времени, необходимого для остановки – один из способов обеспечения безопасности поездки. Поэтому каждый водитель должен постоянно следить за техническим состоянием своего «железного коня», своевременно обслуживать и ремонтировать систему торможения

Помимо этого, важно выбирать скорость движения с учетом окружающей обстановки: времени суток, состояния дороги, модели автомобиля и прочее

После каждого дорожно-транспортного происшествия обязательно определяется скорость транспортного средства до и в момент удара или наезда. Данная величина имеет столь большое значение по нескольким причинам:

• Самый часто нарушаемый пункт правил дорожного движения именно превышение максимально допустимой скорости движения, и, таким образом, становиться возможным определить вероятного виновника ДТП.
• Также скорость влияет на тормозной путь, а значит и на возможность избежать столкновения или наезда.

Дорогой читатель! Наши статьи рассказывают о типовых способах решения юридических вопросов, но каждый случай носит уникальный характер.

Если вы хотите узнать, как решить именно Вашу проблему – обращайтесь в форму онлайн-консультанта справа или звоните по телефону.

Это быстро и бесплатно !

Сравнительные тесты способов экстренного торможения на льду

Итак, друзья, видео в студию!

Контрольное торможение с АБС в пол

Кроме того, мы провели отдельное сравнение экстренного торможения при включенной передаче на МКПП и выжатой педали сцепления. На данный момент, эти две видеозаписи недоступны, но, я надеюсь, вы доверяете информации в этом блоге и поверите мне на слово 🙂

В таблице ниже я привожу результаты от наименьшего тормозного пути к наибольшему. Напомню, начальная скорость автомобиля была во всех замерах 60 км/ч, а эталоном мы считали тормозной путь при торможении с АБС в пол, он составил примерно 12 корпусов легкового автомобиля.

Занятое место	Способ торможения	Отличие от эталонного тормозного пути, в длинах корпуса машины
1	торможение в пол без АБС с блокировкой колес (юзом)	— 1,5 корпуса
2	торможение в пол с АБС	эталон, ~12 корпусов
3	торможение в пол с АБС с маневром	+1 корпус
4	торможение в пол с АБС на змейке	+2 корпуса
5	прерывистое торможение без АБС	+2 корпуса
6	торможение без АБС на грани блокировки колес (threshold braking)	+4 корпуса
7	прерывистое торможение с АБС	+6 корпусов
8	торможение на грани срабатывания АБС	+8 корпусов

Что же касается сравнения тормозных путей при торможении на передаче и с выжатой педалью сцепления, то они оказались одинаковыми.

Экстренное торможение на скользкой дороге. Выводы и рекомендации водителю

Итак, из результатов нашего эксперимента явно следует, что самый короткий тормозной путь водитель получает при торможении в пол, независимо от наличия АБС в автомобиле. Этот же способ нажатия на педаль тормоза является одновременно наиболее естественным для водителя. Поэтому для необходимости экстренной остановки можно рекомендовать водителю тормозить в пол на любой машине.

Все остальные способы торможения неэффективны для экстренной остановки автомобиля, и особенно ярко проигрыш заметен на автомобиле с АБС. И это неудивительно: неужели хитрый русский водитель и правда надеется обмануть инженеров таких компаний как Bosch, Mercedes, BMW, которые вложили не один миллиард долларов в исследования и разработку электронных систем активной безопасности? 🙂

Отдельно отмечу риск заноса при торможении с блокировкой колес на неоднородном покрытии. Для снижения риска заноса как раз подходит прерывистое торможение, но оно, как видно из таблицы, неэффективно в плане быстрой остановки, а также сложно в исполнении при угрозе столкновения в силу особенностей психофизиологии человека. Поэтому водителю придется выбирать: либо тормозить во избежание столкновения – с блокировкой колес и риском заноса, либо тормозить прерывисто – во избежание заноса, но в ситуации без риска столкновения. Одновременно решить обе задачи на автомобиле без АБС большинству водителей не под силу, и это как раз обеспечивает автомобиль с АБС.

Кроме того, водителям с МКПП я бы рекомендовал экстренно тормозить с выжатой педалью сцепления, поскольку на тормозной путь это не влияет и снижает риск заглушить двигатель в момент остановки. Как, собственно, и предлагают сами разработчики АБС – компания Bosch.

Какие факторы влияют на торможение и тормозной путь?

Выше мы уже писали, что на длину тормозного пути влияют множество факторов. Предлагаем рассмотреть их подробнее.

Скорость

Это ключевой фактор. При этом имеется в виду не только скорость езды машины, но и скорость реакции водителя. Считается, что реакция у всех примерно одинаковая, но это не совсем так. Играет роль опыт вождения, состояние здоровья человека, употребление им медикаментов и т.д. Также, многие «лихачи» пренебрегают законом и отвлекаются на смартфоны за рулем, что, в итоге, может привести к катастрофическим последствиям.

Помните еще один важный момент. Если скорость автомобиля увеличивается в два раза, длина его тормозного пути растет в 4 раза! Здесь пропорция 1:1 не работает.

Дорожные обстоятельства

Несомненно, на длину тормозной линии влияет состояние дорожного покрытия. На обледенелой или мокрой трассе она может вырасти в разы. Но это далеко не все факторы. Следует также опасаться опавших листьев, на которых шины прекрасно скользят, трещин на покрытии, ям и так далее.

Шины

Качество и состояние резины сильно влияют на длину тормозной линии. Зачастую, более дорогие шины обеспечивают лучшее сцепление авто с дорожным покрытием

Обратите внимание, если глубина протектора стерлась больше допустимого значения, то резина утрачивает способность отводить достаточное количество воды при движении по мокрой дороге. В итоге, вы можете столкнуться с такой неприятной штукой, как аквапланирование — когда машина теряет сцепление с дорогой и становится полностью неуправляемой. 

Чтобы сократить тормозной путь, рекомендуется поддерживать в покрышках оптимальное давление. Какое именно — на этот вопрос вам ответит автопроизводитель. Если значение будет отклоняться в большую или меньшую сторону, линия торможения будет увеличиваться. 

В зависимости от коэффициента сцепления покрышек с дорожным покрытием этот показатель будет разным. Вот сравнительная таблица зависимости тормозного пути от качества дорожного покрытия (легковой автомобиль, покрышки которого имеют средний коэффициент сцепления):

	60км/ч.	80 км/ч.	90 км/ч.
Сухой асфальт, м.	20,2	35,9	45,5
Мокрый асфальт, м.	35,4	62,9	79,7
Заснеженная дорога, м.	70,8	125,9	159,4
Гололед, м.	141,7	251,9	318,8

Конечно, эти показатели относительны, но они ярко иллюстрируют, насколько важно следить за состоянием автомобильной резины

Техническое состояние машины

Автомобиль может выезжать на дорогу только в исправном состоянии — это аксиома, не требующая доказательств. Для этого проводите плановую диагностику своего авто, своевременно делайте ремонт и меняйте тормозную жидкость.

Помните, что стертые тормозные диски могут в два раза увеличить линию торможения.

Отвлечение внимания на дороге

Во время движения автомобиля водитель не имеет права отвлекаться от управления ТС и контроля над дорожной ситуацией. От этого зависит не только его безопасность, но жизни и здоровье пассажиров, а также других участников движения.

Вот что происходит в мозгу водителя при возникновении экстренной ситуации:

• оценка дорожной ситуации;
• принятие решения – тормозить или маневрировать;
• реагирование на ситуацию.

В зависимости от врожденных способностей водителя средняя скорость реакции составляет от 0,8 до 1,0 секунды. Этот параметр касается экстренной ситуации, а не почти автоматического процесса при замедлении на знакомом участке дороги.

Многим этот временной отрезок кажется незначительным, чтобы на него обращать внимание, однако игнорирование опасности может привести к фатальным последствиям. Вот таблица зависимости реакции водителя и пройденного автомобилем пути:

Скорость автомобиля, км/ч.	Расстояние до момента нажатия на тормоз (время остается одинаковым – 1 сек.), м.
60	17
80	22
100	28

Как видно, даже кажущаяся незначительной секунда промедления может привести к печальным последствиям. Вот почему каждому автомобилисту никогда нельзя нарушать правило: «Не отвлекайся и придерживайся скоростного режима!».

Отвлекать водителя от управления могут разные факторы:

• мобильный телефон – даже просто посмотреть, кто звонит (при разговоре по телефону реакция водителя идентична реакции человека в состоянии легкого алкогольного опьянения);
• рассматривание рядом проезжающего автомобиля или наслаждение красивыми пейзажами;
• пристегивание ремня безопасности;
• употребление пищи за рулем;
• падение незакрепленного видеорегистратора или мобильного телефона;
• выяснение отношений водителя и пассажира.

На самом деле невозможно составить полный список всех факторов, которые могут отвлечь водителя от управления. Ввиду этого каждому следует быть внимательным к дороге, а пассажирам будет полезна привычка не отвлекать водителя от управления.

Экстренное торможение

Экстренным (аварийным) торможением пользуются при возникновении опасности наезда или столкновения.

Не следует слишком резко и сильно нажимать на тормоз – в этом случае блокируются колеса, машина теряет управление, начинается ее скольжение по трассе «юзом».

Симптомы заблокированных колес во время торможения:

• появление вибрации колес;
• уменьшение торможения автомобиля;
• появление скребущего или визжащего звука от покрышек;
• у машины возник занос, она не реагирует на движения руля.

ВАЖНО: Если есть возможность, необходимо сделать предупреждающее торможение (полсекунды) для машин, следующих сзади, на мгновенье отпустить педаль тормоза и тут же начать экстренное торможение

Расчёт скорости при экспертизе

Для экспертного определения начальной скорости движения машины специалистами используется формула: 

Va = 0,5*tз*j + √2Sю*j, 

где

tз – время, в течение которого скорость движения автомобиля замедляется, с;

j – константа замедления в момент торможения, м/с2 (определяется справочным путём, на основании ГОСТ 25478-91);

Sю – протяжённость следа при торможении, м. 

На сухой дороге j равен 6,8 м/с2, поэтому скорость заноса тормозящего на расстоянии в 21 метр автомобиля равна 64,5 км/ч. 

После начала реагирования водителя на окружающую обстановку машина до полного обнуления скорости проходит так называемый остановочный путь 

Sо = (S1 + S2 + S3 + S4) = (t1 + t2 + 0,5*t3)*Va + Va/2j, 

где

t1 – реакция водителя;

t2 – запаздывание гидропривода тормозной системы;

tз – нарастание замедления. 

Временной промежуток t4 (время полной остановки) рассчитывается как отношение скорости заноса Vю к замедлению j. Время, пока увеличивается скорость замедления, зависит от трёх показателей: 

• тип привода;
• состояние покрытия дороги;
• масса транспортного средства. 

Для его определения из начальной скорости Vа следует вычесть половину до установления минимальной скорости tз*j. Таким образом, суммарное время динамической части ДТП для автомобиля составляет t0 = t1 + t2 + t3 + t4 = Т + Va/j, с. 

Внимание! Время увеличения замедления для пневмопривода больше, нежели для гидравлического. Оно возрастает с увеличением снаряжённой массы машины и коэффициента сцепления

Как вычислить тормозной путь

Чтобы произвести расчёт тормозного пути автомобиля, можно воспользоваться одним из нескольких способов. Наиболее распространённым и универсальным является применение формулы: S=Кэ*V*V/(254*Фс).

В этой формуле S обозначает искомое значение, которое нас интересует. Под Кэ подразумевается коэффициент торможения, для легковых авто он составляет единицу. Скорость передвижения авто в момент, когда началось торможение, обозначается V₀. Под значением Фс подразумевается коэффициент сцепления колёс с дорогой. Последний показатель зависит от погодных условий, которые определяют состояние дороги:

• для сухого асфальта этот коэффициент составляет 0,7;
• на мокрой дороге показатель снижается до 0,4;
• в случае со снежным покрытием коэффициент берётся 0,2;
• самый низкий показатель соответствует льду, он составляет всего 0,1.

Есть ещё одна формула расчёта тормозного пути. Выглядит она следующим образом:

S =V2/2μg. В ней под μ подразумевается показатель сцепления. Ускорение свободного падения обозначается g и принимается за 9,81 м/с. Скорость автомобиля в момент торможения обозначается V.

С этими формулами становится понятно, как рассчитать тормозной путь автомобиля. Выбираем любую формулу и подставляем значения, соответствующие конкретной ситуации.

На величину пути, необходимого для полной остановки авто, влияют многие факторы. О них всегда нужно помнить, ведь законы физики никто не отменял. Каким бы современным и безопасным ни было авто, на него распространяются общие законы сохранения энергии, инерция, скольжение и прочие физические явления. Всегда нужно адекватно оценивать ситуацию на дороге, сохранять правильную дистанцию на дороге, быть максимально собранным и внимательным.