KRÓTKO NA WYBRANE WAŻNE TEMATY RUCHU DROGOWEGO
autor: inż. Stanisław Kwartnik

Twoja wyszukiwarka

ZATRZYMANIE I HAMOWANIE (BRAKING, STOPPING SIGHT DISTANCE)

Procesy występujące przy zatrzymywaniu pojazdu mają decydujące znaczenie w bezpiecznym poruszaniu się po drogach. Wszak jechać możemy tylko z prędkością umożliwiającą nam panowanie nad pojazdem a więc zatrzymanie się w przypadku pojawienia się przeszkody.

W poniższej analizie zjawisk zauważymy w jakim stopniu wybrane czynniki będą wpływać na możliwość zatrzymania się.

ETAPY:

- DROGA REAKCJI związana z prędkością oraz czasem reakcji kierującego i pojazdu: zauważenie zagrożenia, podjęcie decyzji, przeniesienie nogi z pedału przyspieszenia na pedał hamulca, kasowanie luzów, uruchomienie hamowania.

-  DROGA HAMOWANIA  zależna od prędkości i stanu nawierzchni. Droga hamowania nie jest w prostej linii zależna od masy pojazdu. Jednak skuteczność hamowania może się zmniejszyć przy np. przegrzaniu hamulców - a to jest związane z masą pojazdu i jego obciążeniem. 

-  PRĘDKOŚĆ UDERZENIA : w przypadku braku miejsca na zatrzymanie lub ominięcie przeszkody. Skutki wynikające z uderzenia będą wprost proporcjonalne do kwadratu prędkości i do masy pojazdu. Zgodnie ze wzorem na energię kinetyczną:

E_k= ¹ /₂m * v²

WAŻNE: 
   - równoważne pod względem energii będzie uderzenie np: samochodu osobowego 1000kg przy prędkości 50 km/h == samochodu ciężarowego 36000kg przy prędkości 8,3 km/h.
     - energia kinetyczna a więc skutki uderzenia w/w pojazdem ciężarowym z tej samej prędkości są 36 razy większe niż samochodu osobowego.

I. WPŁYW PRĘDKOŚCI NA DŁUGOŚĆ DROGI ZATRZYMANIA

Dz = Dr + Dh 

 ANIMACJA wpływu prędkości i stanu drogi na możliwość zatrzymania:
  - jest wykonana w skali czasu i długości drogi;
  - obliczenia  dla prędkości 72 km/h oraz 50 km/h
na trzech różnych jezdniach o maksymalnym możliwym opóźnieniu:
  - 7.5m/s², 4.5m/s², 1.5m/s²
przy jednakowym całkowitym czasie reakcji tr=0.85s.
 - przedstawia przebieg sytuacji  zatrzymywania się po zauważeniu nagłej nieruchomej przeszkody w odległości  34m przed pojazdem.
  - podaje prędkość uderzenia w przeszkodę pojazdów. 

 





PREZENTACJA WPŁYWU PRĘDKOŚCI NA DROGĘ ZATRZYMANIA 
jako porównanie dróg zatrzymania takich samych pojazdów z takimi samymi kierującymi o tych samych czasach reakcji jadących z różnymi prędkościami.









 

---

II.WPŁYW STANU NAWIERZCHNI

Stan nawierzchni i związane z nią max możliwe opóźnienie (op) decyduje o długości drogi hamowania.
Podawane opóźnienie jest proporcjonalne do współczynnika tarcia możliwego do osiągnięcia między oponą a jezdnią:

 op (m/s²) = f * g (m/s²)

f - współczynnik tarcia;
g - przyspieszenie ziemskie=9.81 m/s²  .
Wielkości te można dokładnie wyznaczać.
Na potrzeby tej analizy można przyjmować dane podane w KALKULATORZE DROGI HAMOWANIA I ZATRZYMANIA.

Opóźnienie można zwiększyć wykorzystując inne siły poza tarciem np.
- siłę oporu powietrza, którą wykorzystuje się w samochodach wyścigowych przy prędkościach pow.100km/h do docisku opon do jezdni spojlerami lub bezpośrednio rozwijanymi spadochronami;
- siłę skrawania drogi lub opony;
- siły adhezji i inne.

Są pojazdy i sytuacje, które nie osiągają max możliwego opóźnienia.
Są to wszystkie pojazdy, których ciężar oddziaływania na podłoże nie wykorzystuje się w hamowaniu (niehamowane koła przenoszące ciężar).
Będą to np. jednoślady hamujące tylko na tylne koło zamiast na dwa - ich droga hamowania wydłuży się dwukrotnie, przyczepy, naczepy bez hamulca, pojazdy z niesprawnymi hamulcami;
Będą to pojazdy z kołami hamującymi w powietrzu, na warstwie wody (aquaplaning) - czyli przy braku kontaktu z podłożem.

---

III.WPŁYW SPOSOBU NACISKANIA NA PEDAŁ HAMULCA

Poniżej przeprowadziłem analizę możliwego do uzyskania opóźnienia w różnych typowych sytuacjach zależnych od stanu pojazdu i umiejętności kierowcy.
Do analizy przyjąłem prędkość początkową pojazdów 70 km/h , maksymalnie możliwe do uzyskania opóźnienie 6 m/s ²(odpowiada suchej starej drodze asfaltowej).
-  pojazdu z ABS - max wciśnięty pedał hamulca - średnie opóźnienie 6 m/s²;
-  pojazdu bez ABS - hamującego pulsacyjnie - średnie opóźnienie 5,5 m/s²;
-  pojazdu hamującego w 66% możliwej siły nacisku na pedał hamulca (np. niesprawne hamulce, fading, pulsacyjne bez potrzeby, obawa o ładunek,  itp) - średnie opóźnienie 4 m/s²;
-  pojazdu hamującego w poślizgu (zablokowane koła w niekorzystnych warunkach np.  stare opony z dużą zawartością kauczuku; piasek, kamyki, woda, olej między oponą a jezdnią; łaty o różnej przyczepności; nierówności przy niesprawnych amortyzatorach... ) - średnie opóźnienie 3,5 m/s²;

Wyniki dla czasu reakcji kierowcy 0,35s i  czasu reakcji układu samochodu 0,5s przedstawiam w tabeli i na wykresie:

OPÓŹNIENIE w m/s2	DROGA REAKCJI  Dr(m)	DROGA HAMOWANIA Dh(m)	DROGA ZATRZYMANIA Dz(m)	CZAS ZATRZYMANIA tz(s)	PRĘDKOŚĆ UDERZENIA Vu(km/h)
6	16,5	31,5	48	4,1	0
5,5	16,5	34,4	50,9	4,4	20
4	16,5	47,3	63,8	5,7	40
3,5	16,5	54	70,5	6,4	45

Dh - droga hamowania,
Dz - droga zatrzymania,
tz -   czas zatrzymania się,
Vu -  prędkość uderzenia w przeszkodę ustawioną w miejscu zatrzymania pojazdu z ABS-em.

Różnica drogi zatrzymania wynosi 22,5 m w skrajnych przypadkach.

WAŻNE: Maksymalny efekt hamowania uzyskuje się:
- na granicy wpadania w poślizg;
- samochodem wyposażonym w ABS;
- hamując pulsacyjnie z dużą częstotliwością na granicy poślizgu;

A tak będzie wyglądać ich długość drogi reakcji(Dr), drogi hamowania(Dh) i drogi zatrzymania (Dz) w skali :

WAŻNE: Do 50 % wydłużenie drogi zatrzymania
może być spowodowane:
-brak ABS,
-brak umiejętności hamowania pulsacyjnego,
-bojaźliwe naciskanie hamulca,
-przesadny nacisk hamulca z zablokowaniem kół.

---

IV. WPŁYW CZASU REAKCJI NA DŁUGOŚĆ DROGI ZATRZYMANIA

Poniżej przedstawiam wpływ czasu reakcji na możliwość zatrzymania się. Wykorzystuję obliczenia powyższe przy różnym całkowitym czasie reakcji kierowcy i pojazdu.

W czasie reakcji (tr) pojazd przebywa drogę reakcji (Dr) zależna od prędkości (v) poruszania się.

Dr = v * tr

grupa A - całkowity czas reakcji kierowcy i samochodu = 0,5 s; droga reakcji  Dr = 9,7 m;
Taka sytuacja może wystąpić przy super sprawnym kierowcy i samochodzie.
Kierowca oczekujący na pojawienie się przeszkody; nogę trzyma na pedale hamulca; wypoczęty;
Samochód nowy 100% sprawny.
grupa B - całkowity czas reakcji kierowcy i samochodu = 1,5 s; Dr = 29,2 m;
Kierowca zaskoczony pojawieniem się przeszkody; gorszy wzrok lub refleks; zmęczenie;
Samochód stary niezbyt sprawny technicznie.
grupa C - całkowity czas reakcji kierowcy i samochodu = 2,5 s; Dr = 48,6 m;
Kierowca całkowicie zaskoczony pojawieniem sie przeszkody (rozkojarzony, zajęty czytaniem reklam, zaabsorbowany rozmową telefoniczną, kłótnią w samochodzie, szukający niedopałka ....); stany po alkoholu i podobnie działających środkach; bardzo zmęczony;
Samochód niesprawny; bez wspomagania układu kierowniczego; z nadmiernymi luzami między okładzinami ciernymi a tarczami; zapowietrzony układ hydrauliczny;

Wyniki prezentuję na wykresie:

Pojawienie się nagłej przeszkody w odległości 45m: kierowca i samochód z grupy A ma szanse na zatrzymanie się.

Rozkojarzony kierowca w każdym samochodzie  grupy C uderza w taką przeszkodę z pełną prędkością a jego droga zatrzymania jest większa o 100%.

WAŻNE:
- Szczególna ostrożność (noga na hamulcu i wypatrywanie) w sytuacji zagrożenia ma decydujące znaczenie (nawet 100%) na długość drogi zatrzymania się.
- Przy prędkościach poniżej 50 km/h  droga reakcji może być dłuższa od drogi hamowania.

---

V.STREFA  ZAGROŻENIA

Każdy obiekt w ruchu ma na swoim kierunku przed sobą strefę do wytracenia prędkości i zatrzymania się.
Podobnie w ruchu drogowym każdy pojazd niesie przed sobą strefę, w której będzie się zatrzymywał.
Ta strefa podąża wraz z pojazdem.
Składa się z segmentów:

A - strefa drogi reakcji (Dr).

Jest zależna od prędkości poruszania się, koncentracji, umiejętności szybkiego reagowania, umiejętności przewidywania zagrożeń na drodze.
Cokolwiek (pieszy, rowerzysta, pojazd) wtargnie w tą strefę (między pojazdem a jej końcem) zostanie uderzone z pełną prędkością - człowiek nie jest w stanie zareagować na to wydarzenie.
Ryzyko śmierci dla nieostrożnych uczestników ruchu drogowego.

B - strefa hamowania do 40 km/h.

Każdy obiekt w tej strefie zostaje uderzony z prędkością powyżej 40 km/h co może być zagrożeniem życia dla osób w samochodach .
Ryzyko śmierci dla wszystkich uczestników ruchu drogowego.

C - strefa hamowania od 40 km/h do zatrzymania się (Dz).

Tu ryzykujemy kolizję drogową natomiast w spotkaniu z niechronionymi uczestnikami ruchu (piesi, rowerzyści, motocykliści) ich śmierć.
Ryzyko śmierci dla niechronionych uczestników ruchu drogowego i zranienia pozostałych.

D - STREFA INTENSYWNEJ OBSERWACJI (Dz  + 30m).

Na zauważone zagrożenie w tej strefie kierujący ma szansę zareagować i zatrzymać się.
W rzadkich przypadkach przy awarii pojazdu, zaśnięciu, zasłabnięciu kierowcy może wystąpić ryzyko śmierci dla wszystkich uczestników ruchu drogowego we wszystkich strefach.

WAŻNE:
- STREFA ŚMIERCI  przed pojazdem jest równa jego drodze zatrzymania (Dz).
- Szerokość strefy zagrożenia jest większa niż szerokość pasa ruchu (awaria pojazdu, nieopanowanie przy wykonywaniu manewru...).
- Wejście, wjazd w strefę rażenia zawsze może zakończyć się tragicznie.
- Nierozsądne jest przebywanie w tych strefach ruchu pojazdów bez konieczności (spacery? wycieczki piesze? rowerowe?).

---

VI.WIDOCZNOŚĆ PIESZEGO, WIDOCZNOŚĆ POJAZDU

Analizując problem wyboru prędkości i możliwości zatrzymania się nie trudno zauważyć, że właśnie wzajemna widoczność  i ocena uczestników ruchu decyduje o bezpieczeństwie.
Zakładając rozsądek wszystkich uczestników ruchu drogowego przedstawiam poniższą analizę.
Zakładam prędkość zbliżającego się do jezdni pieszego na 5 km/h.
Pieszy widząc zbliżający się pojazd w odległości W i oceniając jego prędkość V podejmuje decyzję zatrzymania się przed jezdnią:

 (Dzp=1,6m przy op = 6m/s²  i trp=1s)

lub przejścia pasa jezdni  przy drodze przejścia Dp = 6,2m(1,6+3+1,6). Potrzebny czas na przejście pieszego tp= 4,5s.
PIESZY w odległości 1,6m od krawędzi jezdni aby przejść pas ruchu musi mieć widoczność W :

  W=V*t  czyli W=V*4,5/3,6 czyli W=1,25V jeśli W(m) a V(km/h).

W tej odległości W pieszy musi zobaczyć pojazd i ocenić jego prędkość.
Jeśli pojazd jedzie równo lub wolniej niż prędkość normalna dla danego rodzaju drogi -   zdąży spokojnie przejść a jeśli wejdzie przed pojazd jadący szybciej  lub będący bliżej - wymusi hamowanie pojazdu i może zostać potrącony. Jeśli prawidłowo oceni prędkość i odległość - zatrzyma się - będzie mógł kontynuować przejście po przejechaniu pojazdu.
KIERUJĄCY prowadząc pojazd zgodnie z prędkością dla danego rodzaju drogi musi pilnie obserwować zachowanie pieszego w odległości Dz do W oraz w odległości od skraju jezdni min 2 m.
Ma szansę zatrzymać się jeśli zmniejszy prędkość i decyzję podejmie przed Dz. Na szansę omijania przy zatłoczonych drogach, wysokich krawężnikach, słupach, drzewach, barierkach, rowach przy jezdni -  nie powinno się liczyć.
Stąd wynika obowiązek każdorazowego zwolnienia w okolicach przejść dla pieszych,pilnej wzajemnej widoczności i obserwacji.

RODZAJ DROGI	PRĘDKOŚĆ V (km/h)	DROGA ZATRZYMANIA POJAZDU I WIDOCZNOŚĆ POTRZEBNA PIESZEMU Dz(m) -- W1(m)	PRĘDKOŚĆ MAKSYMALNA POJAZDU ABY JEGO Dz=W V (km/h)	POJAZD PRZEKRACZAJĄCY PRĘDKOŚĆ O 30 km/h JEGO DROGA ZATRZYMANIA I WIDOCZNOŚĆ POTRZEBNA PIESZEMU Dz (m) -- W 2 (m)
STREFA ZAMIESZKANIA	20	8 -- 25	44	30 -- 62,5
OBSZAR ZABUDOWANY	50	30 -- 62,5	79	63 -- 100
PODMIEJSKA	70	51 -- 87,5	97	92 -- 125
POZA OBSZAREM ZABUDOWANYM	90	77 -- 112,5	112	126 -- 150
Dwujezdniowa .... Ekspresowa jednojezdniowa	100	92 -- 125	119	145 -- 162,5
---	110	108 -- 137,5	126	165 -- 175
---	130	145 -- 162,5	139	209 -- 200 brak szans na zatrzymanie i pieszy nie zdąży przejść z prędkością 5 km/h

WAŻNE:
- PRZEKROCZENIE PRĘDKOŚCI O 30 km/h każdorazowo nie pozwala zatrzymać się przed pieszym, który źle ocenił prędkość  pojazdu w odległości  W₁  i wszedł na jezdnię.
- Aby bezpiecznie przejść przed pojazdem przekraczającym dozwoloną prędkość o każde 10km/h potrzebna jest widoczność drogi większa o 12,5 m od typowej dla rodzaju drogi.
- Zwiększenie prędkości o 30 km/h pociąga za sobą konieczność zwiększenia widoczności o 37,5m.
- PIESZY musi widzieć 2 do 3 razy dalej niż droga zatrzymania pojazdu.
- W tabeli powyższej pogrubiono niezbędną widoczność pojazdu przed przejściem W₂ wg normatywnej prędkości drogi i nieodpowiedzialnych kierujących przekraczających tą prędkość o 30 km/h.

---

JAKA PRĘDKOŚĆ W OBLICZU ZAGROŻENIA???

    Kalkulator ten wyliczy maksymalną prędkość, której przekroczenie nie pozwoli się zatrzymać przed przeszkodą.  Należy określić stan nawierzchni, całkowity czas reakcji swój i pojazdu oraz odległość możliwej przeszkody. W przypadkach ograniczonego zaufania do współuczestników ruchu drogowego prędkość należy jeszcze bardziej obniżyć.

---

JAKA PRĘDKOŚĆ W ZAKRĘCIE

     Kalkulator na podstawie rozstawu kół pojazdu, położenia środka ciężkości, stanu nawierzchni, promienia zakrętu i jego nachylenia wskaże prędkość jazdy przy której nie odczuwa się siły odśrodkowej oraz skutki przekraczania prędkości   wpadnięcia w poślizg ewentualnie przewrócenia się pojazdu.
Warunek : kąt pochylenia do 45 stopni.
Wersja testowa.

---

KALKULATOR  DROGI HAMOWANIA I ZATRZYMANIA