Строительство автомобильных дорог

При движении автомобиля по криволинейным участкам дороги возникают центробежные силы инерции, часто являющиеся основными причинами бокового скольжения шин автомобилей в поперечном направлении и опрокидывания автомобилей.
Схема движения автомобиля на криволинейном участке дороги показана на рис. 3.5.
Помимо опрокидывающего и сдвигающего действия, влияние центробежной силы проявляется также в изменении условий управления автомобилем вследствие перераспределения нагрузки между колесами автомобиля. Центробежная сила вызывает угловую деформацию шин (боковой увод), которая отражается на управляемости автомобилем. Ускоряется износ шин, повышается расход топлива, повышается опасность ДТП.
В ночное время условия движения на криволинейных участках дорог с малыми радиусами закруглений осложняются еще и тем, что свет фар освещает дорогу по направлению продольной оси автомобиля и значительное пространство дороги и обочины в сто­рону поворота остается не освещенным.

Неровность покрытия проезжей части дороги на закруглениях может приводить к кратковременному отрыву колес от дороги. Что в свою очередь ведет к потере сил сцепления шины с покрытием и способствует возникновению скольжения в противоположную сторону от центра поворота. 
Центробежная сила, направленная горизонтально от центра поворота, может быть рассчитана по формуле
Ри=-7§7'кгс' <ЗЛ5>
где ? — радиус поворота центра масс автомобиля, м.
Поперечная составляющая центробежной силы составит:
Ру = Pu cos у, кгс, (3.16)
где у — угол между радиусом ? траектории центра масс автомобиля и продолжением оси задних колес.
Величину радиуса R (рис. 3.5) берут из плана дороги или опре­деляют инструментальной съемкой. Для малых углов можно принять ? « R, м.
Обозначив через 0 угол между продольной осью автомобиля и вектором скорости их средней точки передней оси, заметим, что
tg9s —. R
Так как угол 0 сравнительно невелик, можно считать, что tg 0 ^ О, рад.
Тогда R = — = — , м (3.17)
tg0 0
ц 127Л 127Z V ;
Скольжение шин в поперечном направлении начнется в тот момент, когда действующая на автомобиль горизонтальная сила сравняется по величине с силой сцепления. В тех случаях, когда продольные силы на участках контакта шин отсутствуют или неве­лики, сила сцепления шин с дорогой практически используется только в поперечном направлении, составляя величину Р =бчр.
Приняв, что Pn = Pv, критическую скорость автомобиля при прохождении поворота дороги постоянного радиуса, исходя из условий поперечного скольжения, можно рассчитать по формуле
"зан = 3'6^f = л/127ЛФ , км/ч. (3.19)
В реальных условиях равномерное движение автомобиля по кривой постоянного радиуса наблюдается редко. Приведенная формула справедлива для дорог с постоянным радиусом закругления и при движении с неизменной скоростью.
Опрокидывание автомобиля через одну из его сторон может произойти, если опрокидывающий момент центробежной силы Рп будет равен восстанавливающему моменту весовой нагрузки, т. е.
M=C?*f >кгсм> (3.20)
где В — колея автомобиля.
В этом случае наступает состояние неустойчивого равновесия. Незначительное увеличение поперечной силы приведет к опроки­дыванию автомобиля.
Следовательно, условием, при котором начинается опрокиды­вание автомобиля на повороте дороги, будет:
Рц*0 А кто. (3.21)
Подставив вместо обозначения силы Рц ее значение, получим выражение для критической скорости по условиям опрокидывания:
v = Лк ЩШ s 8АК 1Щ, км/ч, (3.22)
где L — база автомобиля, м;
0 — угол поворота управляемых колес, рад.
Для определения критической скорости по условиям опроки­дывания пользуются также формулой
иоп=ЗМКЩ,™/ч, (3-23)
где g — ускорение свободного падения.
Если автомобиль движется на повороте дороги с поперечным уклоном (характеризуемым углом Р), содействующим устойчиво­сти (рис. 3.6), то предельная скорость, при которой опрокидывание уже исключается, составит
, lB + 2h tgp n
""-3^Ч^ •км/ч' <324)
Из формулы (3.24) следует, что критическая скорость по усло­виям опрокидывания зависит от многих причин: от ширины В колеи автомобиля (чем шире колея, тем большей может быть

критическая скорость; от расположения центра масс А (чем ниже центр масс, тем выше критическая скорость); от угла поперечного уклона дороги (3 (чем больше уклон дороги, тем выше критическая скорость); от радиуса закругления R (чем меньше кривизна закругления, т. е. чем больше его радиус, тем выше критическая скорость).
Если же поперечный уклон дороги направлен в сторону, про­тивоположную центру закругления дороги, то он способствует опрокидыванию и предельная скорость составит:
\B-2h tg|3
Учет влияния поперечного уклона дороги позволяет получить более точные результаты расчета.
Неправильно выполненный поперечный уклон, что нередко встречается на дорогах, значительно влияет на величину допусти­мой критической скорости. Критический угол косогора, при кото­ром с учетом скорости движения начнется опрокидывание, равен:
6,5BgR±v2h ^ ,
Нкр 6,5Bv2±hgR Радиус поворота дороги, по которому автомобиль при равно­мерном движении может двигаться без заноса, рассчитывается по формуле
^(l±cptgP) Vin 127(<p±tgp)'
При движении автомобиля на повороте дороги условием, вы­зывающим занос, является главным образом превышение цент­робежной силы над силой сцепления в поперечном направлении, т. е. Рп > Ру.