1_Wpływ mechaniki ruchu pojazdów na parametry projektowo - e.doc

Wpływ mechaniki ruchu pojazdów na parametry projektowo – eksploatacyjne drogi

1.      Opory ruchu.

ü      Opór podstawowy (toczenia) – zależy od masy pojazdu i współczynnika oporu
                                               [N]
gdzie:
Qs – masa pojazdu [kg]
g – przyśpieszenie ziemskie [m/s2]
f – współczynnik oporu, zależny od rodzaju nawierzchni (0,01 – 0,05)
 

ü      Opór powietrza – zależny od powierzchni czołowej pojazdu
                                            [N]
gdzie:
- gęstość powietrza 1,226 kg/m3
- współczynnik oporu powietrza (0,35 – 0,85)
F – powierzchnia czoła pojazdu [m2] (1,50 – 7,00)
vsum – prędkość pojazdu względem wiatru [m/s]
         (prędkość wiatru w naszym kraju to 3 m/s, należy uwzględnić prędkość pojazdu)
 

ü      Opór na pochyleniach
                                            [N]
gdzie:
i – wartość pochylenia w postaci liczby bezwzględnej (ułamka dziesiętnego).
     Znak + na wzniesieniach, znak – na spadku.
Reszta oznaczeń jak w powyższych wzorach.
 

ü      Opór bezwładności
                                            [N]
gdzie:
- współczynnik mas wirujących (części obracających się) zwiększający pozornie masę pojazdu Qs. Wyznaczyć go można z przybliżonego wzoru =1,03+0,05m2,
w którym m oznacza wartość liczbową przełożenia skrzyni biegów dla danego biegu. Dla ostatniego biegu (bezpośrednia przekładnia) m=1. (sam osob. 1,06 – 1,8; sam. cięż. 1,06 – 3,0)
- przyśpieszenie znak +, opóźnienie podczas zwalniania znak -.
 

ü      Opór na łuku
                                            [N]
gdzie:
v – prędkość jazdy [km/h]
R – Promień łuku [m]
Opór ten powstaje w czasie jazdy po torze krzywoliniowym na skutek działania siły odśrodkowej, powodującej odchylenia płaszczyzn toczenia się kół pojazdu o kąt β od płaszczyzny normalnej i wywołującej odkształcenie opon, na co zużywa się pewna ilość energii. Dla dużych promieni R oraz umiarkowanych prędkości O5 przybiera stosunkowo małe wartości, pomijane w obliczeniach sumarycznego oporu ruchu.

                         

Pierwszy warunek ruchu pojazdów – Aby ruch pojazdów mógł się odbywać, to siła napędowa nie może być mniejsza od sumy oporów ruchu.
                                         
gdzie:
Pn – to siła napędowa

Inżynieria ruchu str. 34-36

Drugi warunek ruchu pojazdów – aby pojazd mógł się poruszać na drodze, siła przyczepności podłużnej musi być większa od siły napędowej
                                               =>  

gdzie:
- miara zdolności nawierzchni do wytwarzania sił tarcia warunkujących ruch pojazdów

Czynniki w projektowaniu związane z mechaniką ruchu

Ø      max. pochylenia podłużne niwelety (wartości dopuszczalne)

Ø      w terenach górskich dopuszcza się wyjątkowo (za specjalną zgodą)
pochylenia 12 – 14%

Ø      przyczepność podłużna µl, aby pojazd mógł się poruszać musi być zapewniona odpowiednia szorstkość na mokrej nawierzchni. Siła przyczepności podłużnej wynosi [N] gdzie Qn – masa przypadająca na oś napędową [kg]

Ø      przyczepność poprzeczna µp, wymagana ze względu na możliwość zsunięcia pojazdu na łuku poziomym. Siła przyczepności poprzecznej to [N] gdzie Qs – masa całego pojazdu [kg]

między współczynnikami µl i µp a przyczepnością globalną µ zachodzi zależność:

Współczynnik przyczepności podłużnej µl występuje w drugim warunku ruchu pojazdów, zaś poprzecznej µp przy obliczaniu promieni łuków poziomych, gdzie przechyłka jest wiele większa niż na odcinkach prostoliniowych.

W Polsce wiele dróg nie spełnia wymogów przyczepności, wynika to z stosowania przy produkcji mieszanek min – asf. kruszyw bazaltowych, a te są polerowalne.

2.      Mechanika ruchu na łukach

2.1.                        Ruch na łukach poziomych (3 przypadki zagrożenia w ruchu)
* wyrzucenie pojazdu po przekroczeniu siły tarcia przez siłę odśrodkową
* możliwość przewrócenia pojazdu wokół zewnętrznej krawędzi toru jazdy poprzez siłę odśrodkową
 

* warunek komfortu jazdy, pasażerowie pod działaniem siły odśrodkowej

2.2.  Ruch na łukach pionowych
* łuk pionowy wklęsły – warunek dynamiki ruchu – siła odśrodkowa powoduje dodatkowe obciążenie „resorów” i jezdni (dociskanie pojazdu). Przy przejściu ze spadku jednostajnego na łuk pionowy wklęsły oddziaływuje siła 

Z badań wynika, że nie będzie szkodliwego oddziaływania, gdy przyśpieszenie odśrodkowe nie będzie większe niż: stąd R = 2 v2 i minimalny promień w zależności od Vp    Rmin=0,154 vp2
Tak samo określa się wymogi dla łuku wypukłego, gdzie następuje odciążenie „resorów”

* łuk pionowy wklęsły – warunek ze względu na estetykę (płynność niwelety – styczne nie mogą być zbyt krótkie)

Wymaga się, aby styczna: tmin=0,5vp ÷ vp i stąd minimalny promień łuku wklęsłego: taki sam warunek musi spełniać łuk wypukły

* warunek jazdy nocą – przy zbyt małym promieniu zbyt mała część jezdni jest oświetlona

h – wysokość reflektorów nad jezdnią 0,75m, φ = 1º (kąt stożka światła)

  Sz przy v85 = vm

3. Ruch pojazdu po drodze
              W zależności od pochylenia podłużnego ruch może odbywać się na 4 sposoby:
              a) droga wznosi się, jest pozioma lub w niewielkim spadku – ruch odbywa się na
                skutek poboru mocy z silnika
              b) droga o przeciętnym spadku (2-4%) jazda obywa się bez poboru mocy z silnika,
                wyłączona skrzynia biegów
              c) droga o dużym spadku – jazda z hamowaniem silnikiem, który pobiera moc od
                toczących się kół
              d) droga o bardzo dużym spadku – jazda z hamowaniem zarówno silnikiem jak
                i hamulcem