HAMOWANIE, ZATRZYMANIE
(BRAKING, STOPPING SIGHT DISTANCE)

Procesy występujące przy zatrzymywaniu pojazdu mają decydujące znaczenie w bezpiecznym poruszaniu się po drogach.
Wszak jechać możemy tylko z prędkością umożliwiającą nam panowanie nad pojazdem. To obowiązuje w każdych warunkach pogodowych, przyczepności jezdni i przy różnym zmiennym polu widzenia.
Prędkość dobieramy tak, by mieć możliwość hamowania i zatrzymania się w przypadku pojawienia się przeszkody.

W poniższej analizie zjawisk zauważymy w jakim stopniu prędkość, stan nawierzchni, czas reakcji będą wpływać na możliwość zatrzymania się.

ETAPY:

- DROGA REAKCJI jest związana z prędkością oraz czasem reakcji kierującego i pojazdu: zauważenie zagrożenia, podjęcie decyzji, przeniesienie nogi z pedału przyspieszenia na pedał hamulca, kasowanie luzów układu hamulcowego, uruchomienie hamowania.

- DROGA HAMOWANIA jest zależna od prędkości i stanu nawierzchni. Droga hamowania nie jest w prostej linii zależna od masy pojazdu. Jednak skuteczność hamowania może się zmniejszyć np. przy przegrzaniu hamulców - a to może być związane z masą pojazdu i jego obciążeniem.

- DROGA ZATRZYMANIA - to suma drogi reakcji i drogi hamowania.

- PRĘDKOŚĆ UDERZENIA : gdy zabraknie miejsca na zatrzymanie lub ominięcie przeszkody nastąpi uderzenie w przeszkodę. Skutki wynikające z uderzenia będą wprost proporcjonalne do kwadratu prędkości i do masy pojazdu. Zgodnie ze wzorem na energię kinetyczną:

E_k= ¹ /₂ * m * v²

WAŻNE:
- równoważne pod względem energii będzie uderzenie np.: samochodu osobowego 1000kg przy prędkości 50 km/h == samochodu ciężarowego 36000kg przy prędkości 8,3 km/h.
- uderzenia tych samych pojazdów jadących z tą samą prędkością - skutki od samochodu ciężarowego będą 36 razy większe niż od samochodu osobowego.

I. WPŁYW PRĘDKOŚCI NA DŁUGOŚĆ DROGI ZATRZYMANIA

Prędkość pojazdu jest głównym wyznacznikiem drogi reakcji, hamowania i zatrzymania.
Droga reakcji wzrasta liniowo wraz ze wzrostem prędkości i czasu reakcji.

Dr = v * tr ;

Droga hamowania rośnie wraz z kwadratem prędkości - tzn np. zwiększenie dwukrotne prędkości zwiększa drogę hamowania czterokrotnie, trzykrotne zwiększenie prędkości- wydłuża drogę hamowania dziewięciokrotnie itd.
W procesie hamowania dochodzi do zamiany energii kinetycznej pojazdu na pracę sił tarcia.

¹ /₂ * m * v² = m * op * Dh
Stąd: Dh = v² / ₂ * op

Droga zatrzymania:

Dz = Dr + Dh

Dz=droga zatrzymania; Dr=droga reakcji w m; Dh=droga hamowania w m; v=prędkość pojazdu w m/s; tr=czas reakcji w s; op=maksymalnie możliwe opóźnienie na danej nawierzchni w m/s².

ANIMACJA wpływu prędkości i stanu drogi na możliwość zatrzymania:
- jest wykonana w skali czasu i długości drogi;
- obliczenia dla prędkości 72 km/h oraz 50 km/h na trzech różnych jezdniach o maksymalnym możliwym opóźnieniu:
- 7.5m/s², 4.5m/s², 1.5m/s²
przy jednakowym całkowitym czasie reakcji tr=0.85s.
- przedstawia przebieg sytuacji zatrzymywania się po zauważeniu nagłej nieruchomej przeszkody w odległości 34m przed pojazdem.
- podaje prędkość uderzenia w przeszkodę pojazdów.
Podaję prędkość = 32 km/h pojazdu, który zatrzyma się przed przeszkodą w warunkach drogi pokrytej śniegiem (1.5 m/s²).

WAŻNE: zwiększenie prędkości o 22 km/h (np. 50 do 72)
powoduje ok. dwukrotny wzrost drogi zatrzymania !

PREZENTACJA WPŁYWU PRĘDKOŚCI NA DROGĘ ZATRZYMANIA
jako porównanie dróg zatrzymania takich samych pojazdów z takimi samymi kierującymi o tych samych czasach reakcji jadących z różnymi prędkościami.

II.WPŁYW STANU NAWIERZCHNI NA DROGĘ HAMOWANIA

Stan nawierzchni i związane z nią max możliwe opóźnienie (op) decyduje o długości drogi hamowania.
Podawane opóźnienie jest proporcjonalne do współczynnika tarcia możliwego do osiągnięcia między oponą a jezdnią:

op (m/s²) = f * g (m/s²)

f - współczynnik tarcia;
g - przyspieszenie ziemskie=9.81 m/s² .
Wielkości te można dokładnie wyznaczać.
Na potrzeby tej analizy można przyjmować dane podane w
KALKULATORZE DROGI HAMOWANIA I ZATRZYMANIA.

Opóźnienie można zwiększyć wykorzystując inne siły poza tarciem np.:
- siłę oporu powietrza, którą wykorzystuje się w samochodach wyścigowych przy prędkościach pow. 100km/h do docisku opon do jezdni spojlerami lub bezpośrednio rozwijanymi spadochronami;
- siłę skrawania drogi lub opony;
- siły adhezji i inne.

Są pojazdy i sytuacje, które nie osiągają max możliwego opóźnienia.
Są to wszystkie pojazdy, których ciężar oddziaływania na podłoże nie wykorzystuje się w hamowaniu (ciężar pojazdu spoczywa na niehamowanych kołach).
Będą to np. jednoślady hamujące tylko na tylne koło zamiast na dwa - ich droga hamowania wydłuży się dwukrotnie; przyczepy, naczepy bez hamulca; pojazdy z niesprawnymi hamulcami;
Będą to pojazdy z kołami zahamowanymi w powietrzu, na lodzie, na warstwie wody (aquaplaning) - czyli przy braku kontaktu z podłożem.

III.WPŁYW SPOSOBU NACISKANIA NA PEDAŁ HAMULCA

Poniżej przeprowadziłem analizę możliwego do uzyskania opóźnienia w różnych typowych sytuacjach zależnych od stanu pojazdu i umiejętności kierowcy.
Do analizy przyjąłem prędkość początkową pojazdów 70 km/h , maksymalnie możliwe do uzyskania opóźnienie 6 m/s ²(odpowiada suchej starej drodze asfaltowej).
- pojazdu z ABS - max wciśnięty pedał hamulca - średnie opóźnienie 6 m/s²;
- pojazdu bez ABS - hamującego pulsacyjnie - średnie opóźnienie 5,5 m/s²;
- pojazdu hamującego w 66% możliwej siły nacisku na pedał hamulca (np. niesprawne hamulce, fading, pulsacyjne bez potrzeby, obawa o ładunek, itp) - średnie opóźnienie 4 m/s²;
- pojazdu hamującego w poślizgu (zablokowane koła w niekorzystnych warunkach np. stare opony z dużą zawartością kauczuku; piasek, kamyki, woda, olej między oponą a jezdnią; łaty o różnej przyczepności; nierówności przy niesprawnych amortyzatorach... ) - średnie opóźnienie 3,5 m/s²;

Wyniki dla czasu reakcji kierowcy 0,35s i czasu reakcji układu samochodu 0,5s przedstawiam w tabeli i na wykresie:

OPÓŹNIENIE w m/s²	DROGA REAKCJI Dr(m)	DROGA HAMOWANIA Dh(m)	DROGA ZATRZYMANIA Dz(m)	CZAS ZATRZYMANIA tz(s)	PRĘDKOŚĆ UDERZENIA Vu(km/h)
6	16,5	31,5	48	4,1	0
5,5	16,5	34,4	50,9	4,4	20
4	16,5	47,3	63,8	5,7	40
3,5	16,5	54	70,5	6,4	45

Dh - droga hamowania,
Dz - droga zatrzymania,
tz - czas zatrzymania się,
Vu - prędkość uderzenia w przeszkodę ustawioną w miejscu zatrzymania pojazdu z ABS-em.

Różnica drogi zatrzymania wynosi 22,5 m w skrajnych przypadkach.

WAŻNE: Maksymalny efekt hamowania uzyskuje się:
- na granicy wpadania w poślizg;
- samochodem wyposażonym w ABS;
- hamując pulsacyjnie z dużą częstotliwością na granicy poślizgu w samochodach bez ABS;

A tak będzie wyglądać ich długość drogi reakcji(Dr), drogi hamowania(Dh) i drogi zatrzymania (Dz) w skali :

https://www.prawko-kwartnik.com/WYKRES.JPG

WAŻNE: Do 50 % wydłużenie drogi zatrzymania może być spowodowane:
-brak ABS,
-brak umiejętności hamowania pulsacyjnego,
-bojaźliwe naciskanie hamulca,
-przesadny nacisk hamulca bez ABS z zablokowaniem kół.

IV. WPŁYW CZASU REAKCJI NA DŁUGOŚĆ DROGI REAKCJI

Poniżej przedstawiam wpływ czasu reakcji na możliwość zatrzymania się. Wykorzystuję obliczenia powyższe przy różnym całkowitym czasie reakcji kierowcy i pojazdu.

W czasie reakcji (tr) pojazd przebywa drogę reakcji (Dr) zależną od prędkości (v) poruszania się.

Dr = v * tr

grupa A - całkowity czas reakcji kierowcy i samochodu = 0,5 s; droga reakcji Dr = 9,7 m;
Taka sytuacja może wystąpić przy super sprawnym kierowcy i samochodzie.
Kierowca oczekujący na pojawienie się przeszkody; nogę trzyma na pedale hamulca; wypoczęty;
Samochód nowy 100% sprawny.
grupa B - całkowity czas reakcji kierowcy i samochodu = 1,5 s; Dr = 29,2 m;
Kierowca zaskoczony pojawieniem się przeszkody; gorszy wzrok lub refleks; zmęczenie;
Samochód stary niezbyt sprawny technicznie.
grupa C - całkowity czas reakcji kierowcy i samochodu = 2,5 s; Dr = 48,6 m;
Kierowca całkowicie zaskoczony pojawieniem się przeszkody (rozkojarzony, zajęty czytaniem reklam, zaabsorbowany rozmową telefoniczną, kłótnią w samochodzie, szukający niedopałka ....); stany po alkoholu i podobnie działających środkach; bardzo zmęczony;
Samochód niesprawny; bez wspomagania układu kierowniczego; z nadmiernymi luzami między okładzinami ciernymi a tarczami; zapowietrzony układ hydrauliczny;

Wyniki prezentuję na wykresie:

Pojawienie się nagłej przeszkody w odległości 45m: kierowca i samochód z grupy A ma szanse na zatrzymanie się.

Rozkojarzony kierowca w każdym samochodzie grupy C uderza w taką przeszkodę z pełną prędkością a jego droga zatrzymania jest większa o 100%.

WAŻNE:
- Szczególna ostrożność (noga nad hamulcem i wypatrywanie) w sytuacji zagrożenia ma decydujące znaczenie (nawet 100%) na skrócenie czasu reakcji i długość drogi zatrzymania się.
- Przy prędkościach poniżej 50 km/h droga reakcji może być dłuższa od drogi hamowania.

Drogę reakcji można skrócić wykorzystując :
- hamowanie silnikiem = w czasie przenoszenia nogi z pedału gazu na pedał hamulca, gdy sprzęgło nie jest naciśnięte pojazd jest hamowany silnikiem.
Siła tego hamowania będzie zależna od rodzaju silnika i podzespołów, od obrotów silnika, od włączonego biegu.
Czym niższy bieg i wyższe obroty silnika ta siła hamująca będzie wyższa.
Hamowanie silnikiem tracimy naciskając pedał sprzęgła.
- opory ruchu pojazdu = opory powietrza, opory toczenia kół po grząskim błocie, śniegu.
- opór ruchu pojazdu hamowanego, już wcześniej, np. hamulcem pomocniczym (ręcznym).
- opór ruchu powodowany wzniesieniem lub skierowaniem pojazdu w górę.
-

V.STREFA ZAGROŻENIA PRZED POJAZDEM W RUCHU

Każdy obiekt w ruchu ma na swoim kierunku przed sobą strefę do wytracenia prędkości i zatrzymania się.
Podobnie w ruchu drogowym każdy pojazd niesie przed sobą strefę, w której będzie się zatrzymywał.
Ta strefa podąża wraz z pojazdem.
Składa się z segmentów:

A - strefa drogi reakcji (Dr).

Jest zależna od prędkości poruszania się, koncentracji, umiejętności szybkiego reagowania, umiejętności przewidywania zagrożeń na drodze.
Cokolwiek (pieszy, rowerzysta, pojazd) wtargnie w tą strefę (między pojazdem a jej końcem) zostanie uderzone z pełną prędkością - człowiek nie jest w stanie zareagować na to wydarzenie.
Ryzyko śmierci dla wszystkich uczestników ruchu drogowego.

B - strefa hamowania do 40 km/h.

Każdy obiekt w tej strefie zostaje uderzony z prędkością powyżej 40 km/h co może być zagrożeniem życia nawet dla osób w samochodach.
Ryzyko śmierci dla wszystkich uczestników ruchu drogowego.

C - strefa hamowania od 40 km/h do zatrzymania się (Dz).

Tu ryzykujemy powstanie kolizji drogowej, natomiast w spotkaniu z niechronionymi uczestnikami ruchu (piesi, rowerzyści, motocykliści) powstanie wypadek i ryzyko ich śmierci.

D - STREFA INTENSYWNEJ OBSERWACJI (Dz + 30m).

Na zauważone zagrożenie w tej strefie kierujący ma szansę zareagować: zatrzymać się lub hamując ominąć
W rzadkich przypadkach przy awarii pojazdu, zaśnięciu, zasłabnięciu kierowcy może wystąpić ryzyko śmierci dla wszystkich uczestników ruchu drogowego we wszystkich strefach.

WAŻNE:
- STREFA ŚMIERCI przed pojazdem jest równa jego drodze zatrzymania (Dz).
- Szerokość strefy zagrożenia jest większa niż szerokość pasa ruchu (awaria pojazdu, nieopanowanie przy wykonywaniu manewru...).
- Wejście, wjazd w strefę rażenia zawsze może zakończyć się tragicznie.
- Nierozsądne jest przebywanie w tych strefach ruchu pojazdów bez konieczności (spacery? wycieczki piesze? rowerowe?).

VI.WIDOCZNOŚĆ PIESZEGO, WIDOCZNOŚĆ POJAZDU

Analizując problem wyboru prędkości i możliwości zatrzymania się nie trudno zauważyć, że właśnie wzajemna widoczność i ocena sytuacji przez uczestników ruchu decyduje o bezpieczeństwie.
Zakładając rozsądek wszystkich uczestników ruchu drogowego przedstawiam poniższą analizę.
Zakładam prędkość zbliżającego się do jezdni pieszego na 5 km/h.
Pieszy widząc zbliżający się pojazd w odległości W i oceniając jego prędkość V podejmuje decyzję zatrzymania się przed jezdnią:
(Dzp=1,6m przy op = 6m/s² i trp=1s)
lub przejścia pasa jezdni przy drodze przejścia Dp = 6,2m(1,6+3+1,6). Potrzebny czas na przejście pieszego tp= 4,5s.

PIESZY w odległości 1,6m od krawędzi jezdni aby przejść pas ruchu musi mieć widoczność W :
W=V*t czyli W=V*4,5/3,6 czyli W=1,25V jeśli W(m) a V(km/h).
W tej odległości W pieszy musi zobaczyć pojazd i ocenić jego prędkość.
Jeśli pojazd jedzie równo lub wolniej niż prędkość normalna dla danego rodzaju drogi - zdąży spokojnie przejść a jeśli wejdzie przed pojazd jadący szybciej lub będący bliżej - wymusi hamowanie pojazdu i może zostać potrącony. Jeśli prawidłowo oceni prędkość i odległość - zatrzyma się - będzie mógł kontynuować przejście po przejechaniu pojazdu.

KIERUJĄCY prowadząc pojazd zgodnie z prędkością dla danego rodzaju drogi musi pilnie obserwować zachowanie pieszego w odległości Dz do W oraz w odległości od skraju jezdni min 2 m.
Ma szansę zatrzymać się jeśli zmniejszy prędkość i decyzję podejmie przed Dz. Na szansę omijania przy zatłoczonych drogach, wysokich krawężnikach, słupach, drzewach, barierkach, rowach przy jezdni - nie można liczyć.
Zbliżając się do przejść dla pieszych, każdy kierujący ma obowiązek każdorazowego zwolnienia, zachowania szczególnej ostrożności, dbania o wzajemną widoczność. Ma obowiązek pilnie obserwować sytuacje, czytelnie postępować i współpracować z wszystkimi innymi kierującymi i pieszymi.

RODZAJ DROGI	PRĘDKOŚĆ V (km/h)	DROGA ZATRZYMANIA POJAZDU I WIDOCZNOŚĆ POTRZEBNA PIESZEMU Dz(m) -- W₁(m)	PRĘDKOŚĆ MAKSYMALNA POJAZDU ABY JEGO Dz=W V (km/h)	POJAZD PRZEKRACZAJĄCY PRĘDKOŚĆ O 30 km/h JEGO DROGA ZATRZYMANIA I WIDOCZNOŚĆ POTRZEBNA PIESZEMU Dz (m) -- W ₂ (m)
STREFA ZAMIESZKANIA	20	8 -- 25	44	30 -- 62,5
OBSZAR ZABUDOWANY	50	30 -- 62,5	79	63 -- 100
PODMIEJSKA	70	51 -- 87,5	97	92 -- 125
POZA OBSZAREM ZABUDOWANYM	90	77 -- 112,5	112	126 -- 150
Dwujezdniowa .... Ekspresowa jednojezdniowa	100	92 -- 125	119	145 -- 162,5
---	110	108 -- 137,5	126	165 -- 175
---	130	145 -- 162,5	139	209 -- 200 brak szans na zatrzymanie i pieszy nie zdąży przejść z prędkością 5 km/h

WAŻNE:
- PRZEKROCZENIE PRĘDKOŚCI O 30 km/h każdorazowo nie pozwala zatrzymać się przed pieszym, który źle ocenił prędkość pojazdu w odległości W₁ i wszedł na jezdnię.
- Aby bezpiecznie przejść przed pojazdem przekraczającym dozwoloną prędkość o każde 10km/h potrzebna jest widoczność drogi większa o 12,5 m od typowej dla rodzaju drogi.
- Zwiększenie prędkości o 30 km/h pociąga za sobą konieczność zwiększenia widoczności o 37,5m.
- PIESZY musi widzieć 2 do 3 razy dalej niż droga zatrzymania pojazdu.
- W tabeli powyższej pogrubiono niezbędną widoczność pojazdu przed przejściem W₂ wg normatywnej prędkości drogi i nieodpowiedzialnych kierujących przekraczających tą prędkość o 30 km/h.

KALKULATOR PRĘDKOŚCI W OBLICZU ZAGROŻENIA

Kalkulator ten wyliczy maksymalną prędkość, której przekroczenie nie pozwoli się zatrzymać przed przeszkodą. Należy określić stan nawierzchni, całkowity czas reakcji swój i pojazdu oraz odległość możliwej przeszkody. W przypadkach ograniczonego zaufania do współuczestników ruchu drogowego, braku możliwości pełnego wykorzystania możliwego opóźnienia - prędkość należy jeszcze bardziej obniżyć.

KALKULATOR PRĘDKOŚCI W ZAKRĘCIE

Kalkulator na podstawie rozstawu kół pojazdu, położenia środka ciężkości, stanu nawierzchni, promienia zakrętu i jego nachylenia wskaże prędkość jazdy przy której nie odczuwa się siły odśrodkowej oraz skutki przekraczania prędkości, wpadnięcia w poślizg ewentualnie przewrócenia się pojazdu.
Warunek : kąt pochylenia do 45 stopni.
Więcej o zakrętach bezpiecznych, niebezpiecznych i śmiertelnie niebezpiecznych.

KALKULATOR DROGI HAMOWANIA I ZATRZYMANIA

wyliczy: - drogę reakcji; - drogę hamowania; - drogę zatrzymania; - czas do zatrzymania; - prędkość uderzenia w przeszkodę na drodze.
Do wyliczenia należy podać następujące dane (ułamki dziesiętne podajemy z kropką w miejsce przecinka!):
- możliwe do uzyskania średnie opóźnienie wg stanu nawierzchni drogi w m/s²;
- prędkość w km/h; - widoczność drogi lub zwyczajowy odstęp jaki utrzymujemy od poprzedzającego pojazdu;
- swój czas reakcji - zauważenia zagrożenia, podjęcia decyzji i przeniesienia nogi z pedału gazu na pedał hamulca;
- czas reakcji układu hamulcowego - naciskanie hamulca, wzrost ciśnienia płynu hamulcowego, rozpieranie tłoczków w cylinderkach, docisk okładzin ciernych do tarczy lub bębnów hamulcowych;
Program zakłada nagłe pojawienie się nieruchomej przeszkody lub zatrzymanie się w miejscu poprzedzającego pojazdu - to zdarzenia przy jego uderzeniu w drzewo, w poprzedzające pojazdy w karambolu, jego czołowe spotkanie z pojazdem jadącym z naprzeciwka.
Sytuacja może być korzystniejsza dla nas przy zaistnieniu stopniowego hamowania poprzednika z intensywnością mniejszą niż możliwą do uzyskania przez nasz pojazd - ale nie ma podstaw do takiego założenia.
Sytuacja może być gorsza niż poda kalkulator, gdy pojazd po uderzeniu w przeszkodę cofa się w naszą stronę (odbicie sprężyste).

UWAGA: Skróty myślowe, zestawienia, własne analizy nie są podstawą rozstrzygnięć prawnych!
Podstawą są Dzienniki Ustaw, Rozporządzenia Rady Ministrów i inne akty prawne.
Wszystkie przedstawiane na stronach aplikacje, kalkulatory, animacje są mojego pomysłu i wykonania - podlegają ochronie praw autorskich.
Można wykorzystać je tylko do użytku osobistego - w pozostałych przypadkach proszę o kontakt - patrz: oferta.
Wymagają ciągłego doskonalenia ale ...

Animacje, gry, kalkulatory wykonałem w technologii Flash (grafika wektorowa - pliki swf).
Z końcem 2020 roku zablokowano zawartość flash w większości przeglądarek.
Aktualnie (28.05.2023) polecam przeglądarkę Microsoft Edge.
EDGE odtworzy gry, kalkulatory, animacje w plikach swf, treści na stronach mogą być systemowo czytane, a wyszukiwarka BING umożliwi wyszukiwania materiału na moich stronach i w sieci Web.
Można również korzystać z przeglądarki Firefox z bezpłatnym rozszerzeniem "Flash Player 2021".
Część prac przerobiłem na inne formaty. Wszystkiego się nie da, z różnych powodów - przepraszam, jeśli czegoś nie da się uruchomić.
Trwa przebudowa stron - przepraszam za niedogodności i mimo trudności - zapraszam :)

W innych tematach: dnia 22.02.2020