СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ В ТОННЕЛЕ Российский патент 1999 года по МПК B60T1/00 E01F15/14 

Изобретение относится к области автомобильного транспорта и касается способов повышения безопасности движения в тоннеле, то есть в условиях ограниченного пространства, недостаточного для совершения маневров по уклонению от лобового столкновения, от столкновений с впереди идущим автомобилем или от возможного удара о сооружения самого тоннеля.

Известен способ повышения безопасности движения автомобиля в стесненных или не благоприятных для движения условиях, заключающийся в том, что автомобиль перемещают в направлении заданного движения с заданной скоростью и требуемой дистанцией между автомобилями, определяемыми безопасностью движения из условия возможного безаварийного торможения в случае возникновения экстремальной ситуации с впереди идущим автомобилем (см. кн. И.М. Юрковский "Вождение автомобиля в сложных дорожных условиях", М, Издательство ДОСААФ, 1975, стр. 49, 50).

Данный способ повышения безопасности движения основан на оптимальном выборе скорости перемещения автомобиля и дистанции между автомобилями, движущимися не только по одной полосе, но и на смежных полосах. Этот способ позволяет получить требуемый результат безопасного движения только со временем приобретения водителем эксплуатационного навыка. Однако в действительности на дорожной трассе в условиях транспортного потока выбор скорости и дистанции не всегда обусловлен желанием водителя. Большей частью сам транспортный поток определяет скорость движения и, как правило, в этом случае скорость возрастает, а дистанция между автомобилями существенно уменьшается и становится настолько малой, что времени и, главное, места для маневра не остается.

Движение в тоннеле представляет собой как раз тот вид транспортного потока, когда все автомобили на высокой скорости входят в тоннель, а возможности для маневра резко сокращены, так как полосы движения в одном направлении ограничены стеной тоннеля, с одной стороны, и разделительными колоннами с другой стороны. Колонны по середине вдоль тоннеля разделяют транспортные потоки противоположного движения. В этих условиях поломка или авария любого одного автомобиля в потоке становится причиной аварий для многих автомобилей. Если автомобили, движущиеся по центральным полосам, имеют возможность некоторого маневра в сторону смежной полосы, то для автомобилей, движущихся по крайним полосам, ограниченным с одной стороны стеной или колоннами тоннеля, возможности маневра практически почти исключены.

Как правило, при высоких скоростях движения в тоннеле на крайних полосах при появлении опасности водитель для исключения столкновения пытается тормозить и одновременно вывести автомобиль в любую свободную зону. Но такой маневр приводит к лобовому столкновению с колонами тоннеля. Это обусловлено тем, что при повороте управляемых колес автомобиль становится под углом к колоннам. Торможение снижает скорость движения, но времени для полного торможения не достаточно. В связи с этим можно считать, что удар происходит практически на той скорости, с которой автомобиль вошел в тоннель.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по обеспечению безопасности автомобиля, движущегося в тоннеле в условиях возникшей аварийной ситуации, за счет гашения скорости движения переводом автомобиля в его перемещение, относительное первоначальному перемещению. Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении эксплуатационной безопасности.

Указанный технический результат достигается тем, что по способу повышения безопасности движения автомобиля в стесненных или не благоприятных для движения условиях тоннеля, заключающемуся в том, что автомобиль перемещают в направлении заданного движения с заданной скоростью и требуемой дистанцией между автомобилями, определяемыми безопасностью движения из условия возможного безаварийного торможения в случае возникновения экстремальной ситуации в направлении движения автомобиля, последний в режиме торможения перемещают в направлении, перпендикулярном первоначальному направлению движения и касательном по отношению к стене тоннеля или его разделительной перегородке до контакта с последними.

Указанные признаки являются существенными. Так, относительное перемещение автомобиля в сторону от первоначального направления движения позволяет перейти от линейной скорости автомобиля к его относительной, которая существенно меньше. Следовательно, сила удара при относительном перемещении будет меньше силы прямого удара. При этом перемещение автомобиля по касательной к поверхности стенки или перегородки тоннеля с введением в контакт с этими элементами приводит к некоторому гашению кинетической энергии автомобиля. Естественно, что в этом случае происходит повреждение борта автомобиля, но последствия для водителя более благоприятные, чем последствия прямого удара.

Настоящее изобретение поясняется следующими иллюстрациями, где:
На фиг. 1 - схема тоннеля с разделительными колоннами;
На фиг. 2 - схема столкновения автомобиля с колонной;
На фиг. 3 - вид на колонны с перегородками;
На фиг. 4 - схема движения автомобиля в тоннеле;
на фиг. 5 - схема гашения кинетической энергии о перегородки тоннеля.

Настоящий способ основан на следующих рассуждениях.

Предлагаемый способ повышения безопасности предназначен для использования при движении автомобиля в тоннеле.

Практика строительства тоннелей показывает, что их можно разделить на два типа. Первый - это когда каждый однонаправленный поток ограничен монолитными гладкими стенками по бокам. Второй - это когда в одном тоннеле выполнены два разнонаправленных потока, разделенных опорами тоннеля в виде колонн, отстоящих друг от друга на некотором расстоянии для обеспечения возможности перехода с одной части тоннеля в другую.

Как правило, тоннели второго типа в центральной своей части имеют колонны 1 (фиг. 1), разделяющие противоположные транспортные потоки. Так как колонны расположены на расстоянии друг от друга, то каждая из них представляет собой источник повышенной опасности. В результате неудачного маневра (фиг. 2) автомобиль, движущийся по смежной с ними полосе 2, может иметь столкновение с колонной 1, что представляет собой в данном случае прямой лобовой удар. Аналогичная ситуация может быть и при движении автомобиля на высокой скорости и по центральным полосам.

Согласно настоящему способу предлагается все колоны связать по границе основания силовыми гладкими и прочными перегородками 3 небольшой высоты, например 1 м (фиг. 3). Эта высота должна быть больше размеров колеса и желательно не превышать высоту автомобиля. Это обусловлено тем, чтобы обеспечить возможность ремонтным рабочим, службам спасения и т.п. перелезать через перегородки. Такое исполнение колонн позволит иметь сплошную невысокую гладкую стенку, аналогичную стенке 4 тоннеля у другого края. При этом эти перегородки могут быть достаточно гладкими, чтобы уменьшить повреждаемость бортов автомобиля при контакте или упругоподвижными в направлении поперек расположения полос с тем, чтобы гасить энергию и уменьшить силу бокового удара автомобиля о перегородки (фиг. 5).

Пусть автомобиль (фиг. 4) движется со скоростью v вдоль тоннеля по полосе 2 на некотором расстоянии h от его стенки (или перегородки). Водитель, желая сманеврировать, в течение некоторого времени t₁ совершает поворот руля (рулевых колес) в сторону стенки (перегородки). Рассмотрим характеристики возможного при этом наезда на стенку тоннеля и, в частности, определим поперечную скорость v_n автомобиля в тоннеле, которую имеет автомобиль при наезде на стенку и величина которой определяет собой степень ее опасности для кузова автомобиля и находящихся внутри него пассажиров.

На фиг. 4 представлена траектория движения центра тяжести автомобиля в виде дуги ob радиуса r=ab и его расположение относительно участка c=kb продольной стенки (перегородки), в которую под углом α=dbk=bak наезжает автомобиль. Из схемы на фиг. 4 имеем:
r² - c² = q² и r - h = q. (1)
Отсюда радиус равен r=h/2 + c²/2h. (2)
Для малых углов α имеем c=rα=v₁. (3)
Например, при v = 30 м/с, h = 1 м, t₁ = 1 с, радиус r = 0,5 + 450 м, поэтому в формуле (2) слагаемым h/2 можно пренебречь и полагать, что
α = c/r = 2h/vt₁ (4)
и для приведенного примера α = 0,06.

Если скорость поворота руля при маневре известна, то имеем

Отсюда t₁ ² = 2h/vα. (6)
Из фиг. 4 видно, что v_n= v_α (7)
И согласно (5), (6), (7) получаем
Для нашего примера
И согласно (8) то есть скорость соударения автомобиля о стенку (перемычку) при наезде будет в этом случае относительно мала и произойдет рикошетное соударение.

Формула (8) показывает, что для той же угловой скорости α при маневре скорость v_n при наезде мало чувствительна к увеличению скорости v и расстоянию h. В частности увеличение v в 2 раза увеличит v_n только в 1,4 раза.

Учитывая изложенное, по настоящему способу автомобиль, движущийся в тоннеле по полосе, ограниченной по бокам стенкой или перегородкой колонн, в случае возникновения препятствия или экстремальной ситуации, может относительным перемещением по направлению первоначального движения погасить некоторую часть кинетической энергии за счет взаимодействия по касательной со стенкой или перегородкой. Взаимодействие под острым углом к стенке обуславливает появление рикошета и провоцирует отскок автомобиля от стенки без особо опасных для автомобиля последствий. Механическое взаимодействие по касательной автомобиля со стенкой тоннеля позволяет за счет возникновения трения и смятия корпусных листов кузова погасить часть кинетической энергии для сокращения необходимой длительности торможения в стесненных условиях, а также увеличить длину траектории и резерв времени для торможения. При этом основной эффект, на котором основана безопасность автомобиля, заключается в том, что поворачивают вектор v в сторону стенок или разделительных колонн, связанных перегородками, для перевода действия части кинетической энергии на перпендикулярное направление по отношению к направлению движения и гасят эту энергию касательным силовым взаимодействием автомобиля и стенки (перегородки) тоннеля.

Изобретение относится к средствам повышения безопасности автомобиля во время его движения в тоннеле с разделительными колоннами в стесненных или не благоприятных для движения условиях. В случае возникновения препятствия на пути автомобиля последний в режиме торможения в направлении основного движения дополнительно перемещают в сторону, в том числе и в сторону разделительных колонн, которые для получения при наезде на них рикошетного или касательного контакта с кузовом автомобиля предварительно оснащают по своей нижней границе прочными гладкими перегородками. Это позволяет избежать прямого удара автомобиля "в лоб" и повысить безопасность пассажиров. 5 ил.

Способ повышения безопасности движения автомобиля в стесненных или не благоприятных для движения условиях тоннеля, противоположно направленные транспортные потоки в котором разделены сплошной стенкой или колоннами, заключающийся в том, что автомобиль перемещают в направлении заданного движения с заданной скоростью и требуемой дистанцией между автомобилями из условия возможного безаварийного торможения в случае возникновения экстремальной ситуации в направлении движения автомобиля, отличающийся тем, что в случае возникновения препятствия на пути автомобиля последний в режиме торможения в направлении основного движения дополнительно перемещают в направлении, перпендикулярном первоначальному направлению движения и касательном по отношению к стенке тоннеля или к его колоннам, которые предварительно оснащают по границе основания силовыми гладкими перегородками с высотой не выше высоты автомобиля, позволяющими обеспечить при наезде на них рикошетный или касательный контакт.