Bài giảng an toàn giao thông - Chương 5 pdf

Bà giảng An toàn giao thông
Chơng V
Va chạm ôtô với vật cố định và giữa ôtô với nhau
5.1. Va chạm giữa các ôtô với vật cố định
Khi ôtô đâm vào vật cố định tuyệt đối cứng, va chạm có thể chính tâm hoặc lệch
tâm. Khi va chạm chính tâm pháp tuyến chung đi qua điểm tiếp xúc đầu tiên của vật
và ôtô đi qua trọng tâm C của ôtô nên khối lợng và độ cứng của vật cố định đủ lớn
thì có thể coi v
2
=v
2
=0 và vì vậy v
1
= -v
1
/K
ph
. Dấu trừ nói về sự đổi hớng tốc độ khi ôtô
tách khỏi vật.




Hình 5.1
Trớc khi va chạm ôtô có thể phanh hoặc không phanh và vì vậy có thể chuyển
động với tốc độ không đổi hoặc chậm dần. Sau khi va chạm ôtô có thể tách khỏi vật
một cách tự do (lăn trơn) nếu tốc độ trớc khi va chạm nhỏ không làm h hỏng đáng
kể ôtô. Nếu tốc độ ôtô trớc khi va chạm lớn thì do biến dạng phần trớc của ôtô và
dịch chuyển của các tổng thành của nó sẽ làm cho các bánh xe trớc và sau bị bó
cứng, ôtô sẽ tách khỏi vật ở trạng thái bánh xe bị bó cứng hoặc với lý do trên hoặc do
hệ thống phanh cha kịp nhả (do phản ứng của lái xe hoặc kết cấu của hệ thống

phanh)









N N
C
Giai đoạn 2
v
a
Giai đo
ạ
n 3
Giai đo
ạ
n 1
t
v
1
v
1
Hình 5.2
â TS Nguyễn Văn Bang & KS Trần Văn Nh - Đại học Giao thông Vận tải
37
Bà giảng An toàn giao thông

Từ đồ thị trên cần bổ sung thêm giai đoạn 3 giai đoạn tách ôtô khỏi vật quá trình
đâm ôtô vào vật cố định có thể minh hoạ nh sau (coi vật phẳng, vuông góc với mặt
đờng).

L
a
S
t
L
a
L
L
a

3

2

1
v
a
= v
1
v
a
= 0
v
a
= - v
1

v
a
= 0

Giai đoạn 1




Giai đoạn 3
Giai đoạn 2








Hình 5.3

1
biến dạng lớn nhất của ôtô trong quá trình va chạm;

3
- = L
a
L
a
biến dạng d;

2
=
1

3
biến dạng đàn hồi.
Hệ số đàn hồi của ôtô K
đh
là tỷ số giữa biến dạng lớn nhất và biến dạng d:
K
đh
=
1
/
3
Có thể xem xét qúa trình va chạm của ôtô bằng mô hình đơn giản: coi ôtô không
biến dạng và có khối lợng m, các lực tác động lên ôtô trong quá trình va chạm chia
làm 3 loại:
+ Lực đàn hồi tỷ lệ với biến dạng P
đh
+ Lực giảm chấn tỷ lệ với tốc độ biến dạng - P
g
+ Lực ma sát không đổi - P
ms

â TS Nguyễn Văn Bang & KS Trần Văn Nh - Đại học Giao thông Vận tải
38
Bà giảng An toàn giao thông
(1) (2)

O
2
.
c
X
K
g1
P
g1
P
ms1
P
đh1
m

C
1
O
1
X
.
X
K
g2
P
g2
P
ms2
P

đh2
m

C
2
X
Hình I - 18
Trong giai đoạn 1: P
đh1
=C
1
.X
1
P
g1
= K
g1
.
.
1
X
P
ms
=const
0PX.CX.KX.m
1ms1
.
1g

=+++

0pX.X.n.2X
1
2
.
1

=+++
Trong đó: n
1
= K
g1
/(2.m);
m/4=
; p
1
=P
ms1
/m.
Nghiệm của phơng trình:
2
1211
tn
/p)tsinCtcos.C(eX
1
+=

;
[]
2

1211111121
tn
.
/p)tsin)C.nC.(tcos).C.nC.(eX
1
+=


Trong đó:
2
1
2
n= ; C
1
, C
2
các hằng số tích phân xác định theo điều kiện
biên.
Sử dụng 2 phơng trình trên có thể tìm X và
ở bất kỳ thời điểm t nào của quá
trình va chạm nếu nh biết đợc điều kiện chuyển động ban đầu và các đặc trng của
hệ thống (C, K
.
X
g
, P
ms
).
Cũng có thể giải bài toán ngợc: xác định các đặc trng của hệ thống nếu nh
biết các tham số của chuyển động của ôtô trong quá trình va chạm.

Có 2 phơng pháp xác định tốc độ của ôtô trớc khi va chạm:
Phơng pháp 1: xác định v
1
khi biết biến dạng d
3
- Biến dạng d:
3
= L
a
-L
a


- Biến dạng toàn bộ:
1
=
3
.K
đh

- Biến dạng đàn hồi:
2
=
1
-
3
=
3
.(1-K
đh

)= (L
a
-L
a

).(1-K
đh
)
- Tốc độ ôtô tại thời điểm kết thúc giai 2 tính theo công thức (*)
â TS Nguyễn Văn Bang & KS Trần Văn Nh - Đại học Giao thông Vận tải
39
Bà giảng An toàn giao thông
- Tốc độ ban đầu v
1
:
+ nếu lái xe không phanh: v
1
=v
1
/K
ph
+ nếu lái xe phanh để lại vết trên đờng có chiều dài S
p
thì
2
ph
,
1
pp1
)

K
v
(J.S.2v +=

trong đó J
p
= 4,5 5,5 (m/s
2
)
Phơng pháp 2: xác định vận tốc độ v
1
khi biết S
t

Nếu coi trong giai đọan 3 các lực tác dụng lên ôtô không đổi và ôtô chuyển động
với gia tốc không đổi thì:
t
2 ,
1
2.J
v
St =
Trong đó: J
t
gia tốc của ôtô khi tách khỏi vật. Trong tính toán coi
J
t
=J
p
=4,5 5,5 (m/s

2
)
Khi đó tính trình tự tính toán nh sau:
- Xác định
tt
,
1
J.S.2v =
- V
1
: + nếu không phanh v
1
=v
1
/ K
ph

+ nếu có phanh
2
ph
,
1
pp1
)
K
v
(J.S.2v +=

Khi va chạm không chính diện dịch chuyển của ôtô sau va chạm thờng lớn hơn
so với va chạm chính diện vì khi đó nó bị quay quanh điểm va chạm trong mặt phẳng

ngang một góc nào đó.






Hình I 19
â TS Nguyễn Văn Bang & KS Trần Văn Nh - Đại học Giao thông Vận tải
40
Bà giảng An toàn giao thông
Nếu coi toàn bộ động năng biến thành công ma sát của lốp với đờng thì:
m.v
2
1
/2=G.
y
.S
y
=G.
y
.. do đó
= g.2v
y1

5.2. Va chạm giữa các ôtô với nhau
5.2.1. Sự cố đâm vào phía sau xe:
Sự cố đâm vào phía sau xe (hình I - 20)phần lớn phát sinh trong trờng hợp hai xe
đi cùng chiều và cùng tốc độ, xe đi trớc phanh đột ngột. Khoảng cách an toàn cho
phép nhỏ nhất giữa hai xe (S

f
):
)m(
6,3
T.V
S
a
f
=


Hình I - 20
Trong đó: v
a
tốc độ của xe đi sau (km/h);
T thời gian phản ứng (giây);
5.2.2. Sự cố đâm nhau tại chỗ đờng giao nhau
Căn cứ vào quỹ tích của các xe chạy trên khu vực đờng giao nhau mà có thể xác
định đợc điểm đâm. Đối với ngã ba trờng hợp đam nhau giao nhau và 3 trờng hợp
đam nhau hợp nhau (hình I - 21 ).Đối với ngã t có 16 trờng hợp đâm nhau giao
nhau và 4 trờng hợp đâm nhau hợp nhau.
â TS Nguyễn Văn Bang & KS Trần Văn Nh - Đại học Giao thông Vận tải
41
Bà giảng An toàn giao thông

Hình I 21 Các trờng hợp đâm nhau tại ngã ba
Căn cứ vào phơng và góc của các tuyến khác nhau mà các xe đâm nhau ở trên
đờng giao nhau chủ yếu có 3 tình huống:
- Tình huống hai xe đâm nhau ngang là hai xe đâm nhau với góc đâm gần
bằng 90

0
.
- Tình huống hai xe đâm nhau chính diện chéo là hai xe đâm nhau với góc
đâm là góc tù.
- Tình huống hai xe đâm nhau mặt bê, chéo nhau là hai xe đâm nhau với
góc đâm là góc nhọn.

Hình I 22 hai xe đâm nhau với góc đâm là góc nhọn
Trong thực tế trờng hợp đâm nhau với góc đâm nhọn xẩy ra nhiều.
â TS Nguyễn Văn Bang & KS Trần Văn Nh - Đại học Giao thông Vận tải
42
Bà giảng An toàn giao thông
Tốc độ trớc khi phanh:
2
cpa
vS.254v +=
Trong đó: v
c
- tốc độ khi 2 xe đâm nhau.
Thời gian gảm tốc: T=


=

.g
6,3
v
S g.2
j
vv

c
p
ca
(giây).
So sánh thời gian giảm tốc của 2 xe, xe nào có thời gian giảm tốc lớn hơn chứng tỏ
xe đó phanh trớc, có nghĩa làm chủ đợc tốc độ.
5.2.3. Sự cố va chạm tại chỗ đờng giao nhau khi tầm nhìn bị hạn chế
Khi xe chạy đến chỗ đờng giao nhau mà tầm nhìn của lái xe bị hạn chế bởi
những công trình xây dựng hoặc các xe đỗ chắn tầm nhìn, do đó ngời lái xe không
nhìn thấy chớng ngại vật (hình I-23).

Hình I 23 Sự cố đâm nhau tại chỗ đờng giao nhau
Khi xe A nhìn thấy xe B thì khoảng cách nhỏ nhất xe A có thể dừng (S
T
):
6,3
T.v
.254
v
S
B
2
B
T
+

=
(m).
Trong đó: v
B

tốc độ khi phanh của xe B;
â TS Nguyễn Văn Bang & KS Trần Văn Nh - Đại học Giao thông Vận tải
43
Bà giảng An toàn giao thông
T thời gian phản ứng.
5.2.4. Sự cố đâm nhau trên đờng cong
Thống kê sự cố cho thấy sự đâm nhau trên đờng cong phát sinh ra nhiều hơn sự
cố đâm nhau trên đờng thẳng bởi vì trên đờng cong tầm nhìn bị hạn chế. Hơn nữa
trên đờng cong cờng độ phanh của xe làm cho xe có nguy cơ bị trợt ngang, vì vậy
ngời lái xe không thể áp dụng phanh gấp với cờng độ lớn.
5.2.5. Sự cố hai xe vợt nhau(hình I -24 )
Trong quá trình tham gia giao thông có thể do nhu cầu của công việc vận chuyển
hành khách hoặc hàng hóa, mà ngời lái xe có khi phải lái xe có tốc độ cao hơn (xe
vợt) xe đang chạy trớc (xe bị vợt). Dạng tai nạn này thờng là va quệt với xe bị
vợt, đâm phải xe ngợc chiều, đâm phải xe cơ giới, ngời đi bộ bên đờng

Hình I 24 Sự cố hai xe vợt nhau
S
N
đợc xác định theo công thức:
S
N
=L
A
+L
B
+S
A
+S
B

. (m)
Giả thiết rằng S
1
là cự ly an toàn nhỏ nhất của 2 xe đồng hành. S
2
là hiệu số của
khoảng cách phanh của 2 xe A và B khi 2 xe phanh với tốc độ v
A,
v
B
ta có:
S
A
=S
1
+S
2
; S
B
=S
1
-S
2
.
Nh vậy: S
n
=L
A
+L
B

+2.S
1
(m)(**)
Trong đó: S
1
=v
B
.T/3,6;
Nếu lấy thời gian phản ứng T=0,7(s)
Lấy bình quân chiều dài của xe L=6,5 m thì (**) có thể rút gọn lại S
N
=13+0,39.V
B
â TS Nguyễn Văn Bang & KS Trần Văn Nh - Đại học Giao thông Vận tải
44
Bà giảng An toàn giao thông
Khi xe vợt nhau tốc độ đều thì thời gian đợc dùng để vợt xe:
ba
N
VV
S.6,3
t

=
(s)
Hành trình mà xe A phải vợt là:
ba
N
a.am
VV

S.6,3
.vtvS

==
(m)

â TS Nguyễn Văn Bang & KS Trần Văn Nh - Đại học Giao thông Vận tải
45