- Tổng quan về an toàn giao thông đƣờng bộ Việt Nam. - An toàn chuyển động. - Tai nạn giao thông. - Đánh giá ảnh hƣởng của tọa độ trọng tâm để điều chỉnh phù hợp nhằm nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống phanh. - Mô hình cơ học về quỹ đạo chuyển động của ôtô. - Sự nghiêng thân xe và sự thay đổi tải trọng thẳng đứng khi phanh. - 38 CHƢƠNG 3: KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA TỌA ĐỘ TRỌNG TÂM TỚI TẢI TRỌNG BÁNH XE KHI Ô TÔ VÀO ĐƢỜNG VÒNG. - 68 4 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Ý nghĩa (Tên gọi) Đơn vị a Khoảng cách từ tâm cầu trƣớc đến trọng tâm xe m b Khoảng cách từ tâm cầu sau đến trọng tâm xe m B Chiều rộng cơ sở của xe m L Chiều dài cơ sở của xe m M Khối lƣợng xe khi đầy tải Kg m Khối lƣợng phần đƣợc treo Kg hg Chiều cao trọng tâm xe m G Trọng lƣợng của xe Kg g Gia tốc trọng trƣờng m/s2 Fz Phản lực từ mặt đƣờng tác dụng lên bánh xe N Mk Mômen kéo N.m Mp Mômen phanh N.m P1 Áp suất phanh ra cầu trƣớc kg/cm2 P2 Áp suất phanh ra cầu sau kg/cm2 Fx1 Lực dọc bánh xe trƣớc N Fx2 Lực dọc bánh xe sau N φ Góc quay thân xe rad φb Hệ số bám Fms Lực ma sát N µ Hệ số ma sát J Mômen quán tính kgm2 5 zzz. - Chuyển vị, vận tốc, gia tốc phƣơng thẳng đứng khối lƣợng đƣợc treo m, m / s, m / s2 ABS Hệ thống chống hãm cứng bánh xe (Anti-lock Brake System) 6 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ, BẢNG BIỂU Ký hiệu Tên gọi Trang Hình 1.1 Tình hình tai nạn giao thông ở Việt Nam 13 Hình 1.2 Mối quan hệ Ngƣời lái - Đƣờng- Xe 14 Hình 1.3 Động lực bánh xe 17 Hình 1.4 Đặc tính phanh 18 Hình 1.5 Nguyên lý ABS 18 Hình 1.6 Bố trí ABS 19 Hình 1.7 Cơ cấu chống hãm cứng cho cầu trƣớc chủ động 20 Hình 1.8 ABS cho xe ôtô 22 Hình 1.9 Đặc tính hệ phanh ABS điển hình 23 Hình 1.10 Hệ thống phụ cho xe kéo 25 Hình 2.1 Mô hình cơ học ôtô 27 Hình 2.2 Mô hình động lực học của ôtô 29 Hình 2.3 Mô hình tính toán cho ôtô 30 Hình 2.4 Quan hệ động học của ôtô trong mô hình 32 Hình 2.5 Xác định vị trí trọng tâm ôtô tại một thời điểm 33 Hình 2.6 Sơ đồ xác định gia tốc trọng tâm ôtô 34 Hình 2.7 Quan hệ động học mô hình hai vết 35 Hình 2.8 Quan hệ động học của bộ vi sai 37 Hình 2.9 Sự phân bố tải trọng thẳng đứng 38 Hình 2.10 Sự thay đổi tải trọng khi phanh 39 Hình 2.11 Sự thay đổi tải trọng thẳng đứng trên một cầu xe 40 Hình 2.12 Sự thay đổi tải trọng thẳng đứng của các bánh 41 Hình 2.13 Chƣơng trình mô phỏng chính 43 Hình 2.14 Modul tính toán cho bánh xe 1 44 Hình 2.15 Modul điều khiển ABS 45 Hình 2.16 Modul tính toán trong vết bánh xe 1 46 Hình 2.17 Sự cân bằng mômen quay bánh xe 1 47 Hình 2.18 Quan hệ động học bánh xe 1 47 Hình 2.19 Vận tốc ô tô 48 Hình 3.1 Xe khảo sát 49 Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật xe CHASSI HINO FG8JJSC 50 7 Bảng 3.2 Giá trị tải trọng (N) bánh thứ 1 khi thay đổi tọa độ trọng tâm với vận tốc 50km/h, R=100m 51 Bảng 3.3 Giá trị tải trọng bánh thứ 2 (N) khi thay đổi tọa độ trọng tâm với vận tốc 50km/h, R=100m 52 Bảng 3.4 Giá trị tải trọng bánh thứ 3 khi thay đổi tọa độ trọng tâm với vận tốc 50km/h, R=100m 52 Bảng 3.5 Giá trị tải trọng bánh thứ 4 khi thay đổi tọa độ trọng tâm với vận tốc 50km/h, R=100m 53 Hình 3.2 Tải trọng bánh 1 và 2 khi thay đổi tọa độ trọng tâm với vận tốc 50 km/h 53 Hình 3.3 Tải trọng bánh 3 và 4 khi thay đổi tọa độ trọng tâm với vận tốc 50 km/h 54 Hình 3.4 Tải trọng bánh 1 khi thay đổi tọa độ trọng tâm với các vận tốc khác nhau 55 Hình 3.5 Tải trọng bánh 2 khi thay đổi tọa độ trọng tâm với các vận tốc khác nhau 55 Hình 3.6 Tải trọng bánh 3 khi thay đổi tọa độ trọng tâm với các vận tốc khác nhau 56 Hình 3.7 Tải trọng bánh 4 khi thay đổi tọa độ trọng tâm với các vận tốc khác nhau 57 Hình 3.8 Hàm tín hiệu vành lái 58 Hình 3.9 Đồ thị quỹ đạo ô tô khi hoạt động ở phƣơng án 1 58 Hình 3.10 Đồ thị tải trọng thẳng đứng tác dụng lên bánh xe trong phƣơng án 1 59 Hình 3.11 Đồ thị độ trƣợt của các bánh xe khi hoạt động ở phƣơng án 1 60 Hình 3.12 Đồ thị mô men tại các bánh xe ở phƣơng án 1 60 Hình 3.13 Đồ thị quỹ đạo chuyển động ở phƣơng án 2 61 Hình 3.14 Đồ thị tải trọng thẳng đứng ở phƣơng án 2 61 Hình 3.15 Đồ thị mô men các bánh xe ở phƣơng án 2 63 Hình 3.16 Đồ thị quỹ đạo ở phƣơng án 3 63 Hình 3.17 Đồ thị tải trọng thẳng đứng tác dụng lên các bánh xe ở phƣơng án 3 64 Hình 3.18 Đồ thị mô men bánh xe ở phƣơng án 3 65 Bảng 3.6 So sánh về độ bám 65 8 LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, trong những năm gần đây nền công nghiệp ô tô đã có sự phát triển rất mạnh mẽ. - Đặc biệt các nhà sản xuất ô tô rất quan tâm đến các tính năng động lực học của ô tô, khả năng an toàn chuyển động, nhất là tính ổn định của ô tô khi phanh. - Khi ngƣời lái tác dụng lên bàn đạp phanh thì ở cơ cấu phanh sẽ phát sinh một mômen phanh Mp nhằm hãm bánh xe lại, làm cho vận tốc xe giảm xuống. - Khi đó ở bánh xe sẽ xuất hiện lực tiếp tuyến Fp gọi là lực phanh. - Lực phanh này ngƣợc chiều chuyển động và bị giới hạn bởi giới hạn bám. - Lực phanh từ cơ cấu phanh sẽ đƣợc truyền tới tất cả các bánh xe. - Khi phanh với cƣờng độ cực đại thì tất cả các bánh xe phải đồng thời đƣợc hãm cứng và xe trƣợt lết trên đƣờng, khi đó cả hai cầu đều đạt giới hạn bám, do trọng lƣợng của xe phân bố không đồng đều, lực phanh thì phụ thuộc vào giới hạn bám nên lực phanh trên các cầu không bằng nhau mà nó có tỉ lệ với nhau, tỉ lệ này cũng thay đổi trong quá trình phanh do khi phanh thì có sự biến dạng trong hệ thống treo, đồng thời do ảnh hƣởng của tình trạng mặt đƣờng. - Khi có sự trƣợt xe cũng không thể có lực phanh tối đa đƣợc vì một phần lực phanh từ cơ cấu phanh truyền xuống các bánh xe đã bị tiêu hao do trƣợt, phần còn lại mới dùng để sinh ra lực hãm lại chuyển động của xe, đồng thời do xuất hiện của sự trƣợt nên sẽ làm mất đi tính ổn định khi phanh. - Tính ổn định phanh của ô tô đƣợc hiểu là khi phanh ô tô không bị trƣợt ngang, trƣợt lết hoặc bị lật, đảm bảo tính điều khiển lái và chuyển động an toàn của ô tô. - Ô tô mất tính ổn định khi phanh rất nguy hiểm vì không kiểm soát đƣợc hƣớng chuyển động của ô tô. - Tính ổn định hƣớng và tính ổn định quay vòng của ô tô khi phanh là khả năng ô tô giữ đƣợc quỹ đạo chuyển 9 động nhƣ ý muốn ban đầu của ngƣời lái trong quá trình phanh, và hai yếu tố này lại chịu ảnh hƣởng rất lớn bởi sự trƣợt. - Ô tô di chuyển trên rất nhiều điều kiện hoạt động rất khác nhau, tùy vào điều kiện chuyển động có thể là đứng yên, lên dốc, xuống dốc, chuyển động trên đƣờng nghiêng ngang, quay vòng, phanh hoặc có sự kết hợp của nhiều điều kiện kể trên trên các loại đƣờng khác nhau, vì điều kiện chuyển động rất phức tạp nhƣ vậy nên đòi hỏi ô tô phải giữ đƣợc quỹ đạo chuyển động theo nhƣ sự điều khiển của ngƣời lái. - Tuy nhiên khi có trƣợt thì khả năng ổn định chuyển động của ô tô sẽ giảm đáng kể, ô tô có thể sẽ chuyển động theo những quỹ đạo không mong muốn của ngƣời lái, và khi ngƣời lái không kiểm soát đƣợc quỹ đạo chuyển động thì sẽ rất nguy hiểm. - Vì những lý do trên, việc Nghiên cứu đánh giá ảnh hƣởng của tọa độ trọng tâm tới quá trình phanh ô tô tải để tìm ra các giải pháp khắc phục nhƣợc điểm nêu trên là một vấn đề rất cần thiết. - Tổng quan về an toàn giao thông đƣờng bộ Việt Nam 1.1.1. - An toàn chuyển động Ô tô là một phƣơng tiện giao thông phổ biến hiện nay trên toàn thế giới. - Những “thế hệ” ô tô đầu tiên ấy có số lƣợng không lớn và vận tốc ô tô không cao. - Hơn 200 năm đã trôi qua, ngày nay ô tô tràn ngập khắp thế giới, đi cả vào “hang cùng ngõ hẻm” và đặc biệt vận tốc ô tô đã tăng lên vƣợt bậc. - Ngày nay trên đƣờng bình thƣờng, ô tô có thể chạy đến 100 km/h, đƣờng cao tốc vận tốc cho phép có thể lên đến 150 km/h hoặc hơn nữa, còn đối với xe đua chạy trên đƣờng đặc biệt vận tốc đã lên quá 200 km/h. - Ô tô với khối lƣợng m chạy với vận tốc v sẽ có động năng: 22mvL Nếu ô tô va chạm với một đối tƣợng thì tùy theo tính chất của va chạm, một phần năng lƣợng trên sẽ truyền cho đối tƣợng đó. - Đối với ô tô va chạm, vùng va chạm bị hƣ hỏng, ngoài ra vận tốc ô tô sẽ đột ngột giảm xuống (đến một vận tốc nào đó hoặc dừng lại), ô tô sẽ chịu một gia tốc rất lớn. - Do vậy “an toàn" luôn luôn đồng hành với sự vận hành ô tô. - Ô tô là một phƣơng tiện giao thông đƣờng bộ, cùng tham gia giao thông với ô tô còn có các phƣơng tiện khác. - Ngoài đƣờng bộ ra còn có các loại hình giao thông khác nhƣ đƣờng sắt, đƣờng thủy, đƣờng không. - Vì thế có khái niệm chung nhất là an toàn giao thông. - 11 An toàn giao thông đƣợc hình thành trong mối quan hệ giữa ngƣời tham gia giao thông, phƣơng tiện giao thông và môi trƣờng giao thông. - An toàn giao thông có thể đƣợc chia thành: an toàn của ngƣời tham gia giao thông, an toàn của phƣơng tiện tham gia giao thông, an toàn của kết cấu hạ tầng giao thông và an toàn môi trƣờng. - An toàn giao thông đƣờng bộ có phạm vi hẹp hơn đó là: an toàn của ngƣời tham gia giao thông đƣờng bộ (ngƣời lái, hành khách và ngƣời đi bộ), an toàn của phƣơng tiện tham gia giao thông đƣờng bộ, an toàn của kết cấu hạ tầng giao thông đƣờng bộ và an toàn môi trƣờng. - Đối với lĩnh vực nghiên cứu về ô tô, có khái niệm an toàn chuyển động của ô tô. - Tai nạn giao thông Va chạm của ô tô nhƣ đã nói ở trên là một “tai nạn giao thông”. - Tai nạn giao thông đã có từ rất lâu trong lịch sử dƣới nhiều hình thức khác nhau. - Về cơ bản tai nạn giao thông có những đặc tính nhƣ. - Chủ thể trực tiếp thực hiện hành vi cuối cùng trong vụ tai nạn giao thông cụ thể phải là đối tƣợng đang tham gia vào hoạt động giao thông. - Tai nạn giao thông là sự việc bất ngờ xảy ra ngoài ý muốn chủ quan của ngƣời điều khiển phƣơng tiện giao thông khi đang di chuyển trên đƣờng giao thông, do vi phạm các quy tắc an toàn giao thông hay do gặp những tình huống, sự cố đột 12 xuất không kịp phòng tránh, gây nên thiệt hại nhất định về ngƣời và tài sản. - Tai nạn giao thông đƣợc hiểu là một biến cố, trong đó có sự sai khác giữa quá trình xe chạy và thực tiễn thực hiện quá trình ấy. - Sự sai khác này thông thƣờng là sự vƣợt quá một giới hạn cho phép hoặc không tuân thủ luật lệ giao thông. - Do vậy kết quả trực tiếp của tai nạn sẽ là mức độ thiệt hại trong quá trình xung đột và mức độ chấn thƣơng liên quan đến ngƣời tham gia giao thông. - Ngày nay tai nạn giao thông đƣợc xem nhƣ là một hiểm họa của loài ngƣời. - Có tài liệu ghi nhận rằng bà Bridget Driscoll 44 tuổi, ngƣời Anh, là ngƣời đầu tiên chết vì tai nạn ô tô. - Đáng chú ý là chiếc xe lúc đó đang chạy với vận tốc. - Theo báo cáo của Tổ chức Y tế thế giới (WHO) và Ngân hàng thế giới (WB) thì mỗi năm, thế giới có khoảng 1,2 triệu ngƣời chết vì tai nạn giao thông đƣờng bộ. - Thống kê còn cho thấy, khoảng 50 triệu ngƣời khác bị thƣơng trong các tai nạn đó. - Hai cơ quan này cảnh báo, nếu chính phủ các nƣớc không có biện pháp ngăn chặn tình trạng này thì đến năm 2020, tai nạn giao thông sẽ đứng thứ ba trong các nguyên nhân gây tử vong ở ngƣời. - Năm 2000, tai nạn giao thông là nguyên nhân thứ 9 gây tử vong, chiếm 2,8% trong tổng số các trƣờng hợp tử vong trên thế giới. - Ở Tây Âu, nơi có tỷ lệ ngƣời chết vì tai nạn giao thông ít hơn cả là 11 ngƣời/100.000 cƣ dân. - WHO cho biết mỗi năm ở châu Mỹ có đến 134.000 ngƣời thiệt mạng vì tai nạn giao thông, chiếm hơn 10% của cả thế giới, trong đó Mỹ đứng đầu 13 với 44.000 ngƣời, tiếp đến là Brazil, Mexico và Venezuela. - Tại Nga, trong năm 2003 có tới 35.600 ngƣời thiệt mạng, 244.000 ngƣời bị thƣơng do tai nạn giao thông, gây thiệt hại kinh tế hơn 11 tỉ USD. - Theo Bộ Công an Trung Quốc trong năm 2006, đã có 89.455 ngƣời chết vì tai nạn giao thông đƣờng bộ. - Ở Việt Nam theo số liệu thống kê của Ủy ban an toàn giao thông quốc gia diễn biến tai nạn giao thông trong khoảng thời gian từ năm 1990 đến năm 2012 đƣợc thể hiện trên đồ thị hình 1.1 và có thể chia làm 3 giai đoạn nhƣ sau: Từ năm 1990 đến năm 2002: Số vụ tai nạn, số ngƣời chết và bị thƣơng liên quan đến tai nạn giao thông có gia tăng mạnh. - Đây là thời kỳ bùng nổ về số lƣợng các phƣơng tiện giao thông nhƣng ý thức ngƣời tham gia giao thông cũng nhƣ cơ sở hạ tầng giao thông, các quy định để đảm bảo an toàn giao thông. - Từ năm 2002 đến năm 2005: Số vụ tai nạn, ngƣời bị thƣơng giảm rõ rệt: Số tai nạn giảm 47% (từ 27993 vụ xuống 14177 vụ), số ngƣời bị thƣơng giảm 61% (từ 31000 ngƣời xuống 12013 ngƣời). - Thời kỳ này chính phủ, các cơ quan chức năng với sự tham gia của toàn dân đã quyết liệt thực thi các chính sách, giải pháp nhằm giảm thiểu tai nạn giao thông. - Tình hình tai nạn giao thông ở Việt Nam 14 Theo các số liệu trên biểu đồ hình 1.1 thì số ngƣời chết năm 2012 vì tai nạn giao thông ở nƣớc ta khoảng 9 ngƣời/100.000 dân, đứng vào khoảng trung bình của thế giới. - Tuy nhiên đây là một con số đáng suy ngẫm vì ở nƣớc ta phƣơng tiện giao thông cơ giới chƣa nhiều. - Nếu kinh tế phát triển, phƣơng tiện giao thông cơ giới gia tăng mà hạ tầng cơ sở giao thông không đƣợc cải thiện, ý thức ngƣời tham gia giao thông không đƣợc nâng lên thì tình hình tai nạn giao thông ở nƣớc ta sẽ còn diễn biến phức tạp. - Trong số các tai nạn kể trên tai nạn trên đƣờng bộ do ô tô (ở Việt Nam là ô tô và xe máy) chiếm phần lớn. - Tai nạn do đƣờng sắt, đƣờng không và đƣờng thủy chiếm phần ít hơn. - Khi nghiên cứu mối quan hệ này ngƣời ta thấy rằng phần lớn các tai nạn giao thông đều có nguyên nhân chủ quan từ con ngƣời. - Ngƣời ta dùng cụm từ “ý thức ngƣời tham gia giao thông” để chỉ nguyên nhân từ con ngƣời. - Vì thế nâng cao ý thức của ngƣời tham gia giao thông là nhiệm vụ trọng tâm của việc giảm thiểu tai nạn giao thông. - Chính phủ các nƣớc trong đó có Việt Nam đã đề ra rất nhiều giải pháp cho vấn đề này: tuyên truyền, giáo dục, nâng cao chất lƣợng các cơ sở đào tạo lái xe, phạt nặng các hành vi vi phạm luật giao thông thậm chí kỷ luật cả lãnh đạo địa phƣơng để xảy ra nhiều tai nạn giao thông. - Tuy nhiên ý thức con ngƣời không phải một sớm một chiều mà thay đổi đƣợc, cho nên có thể coi đây là một “cuộc chiến” lâu dài.
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt