Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số kết cấu ô tô và điều kiện đường đến quá trình phanh

Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số kết cấu ô tô và điều kiện đường đến quá trình phanh Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số kết cấu ô tô và điều kiện đường đến quá trình phanh Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số kết cấu ô tô và điều kiện đường đến quá trình phanh luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ KẾT CẤU Ô TÔ VÀ

ĐIỀU KIỆN ĐƯỜNG ĐẾN QUÁ TRÌNH PHANH

TRẦN HỮU THẮNG

KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN HD1: PGS TS LƯU VĂN TUẤN

HD2:

VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

HÀ NỘI - 05/2020

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của

PGS TS LƯU VĂN TUẤN Đề tài được thực hiện tại bộ môn Ô tô và xe chuyên

dụng – Viện Cơ khì Động lực – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Các số liệu, kết quả trính bày trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trính nào

Hà Nội, ngày tháng năm 20

Tác giả

Trần Hữu Thắng

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt hai năm học tập tại Khoa Sau đại học – Trường Đại học Bách Khoa

Hà Nội, tôi và các học viên cao học đã luôn nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo và các cán bộ Khoa Chúng tôi cũng được học tập và tiếp thu những kiến thức, phương pháp nghiên cứu khoa học vô cùng quý báu mà các thầy cô đã dày công nghiên cứu, truyền đạt lại cho chúng tôi trong các buổi học

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và lòng biết ơn sâu sắc tới PGS TS Lưu Văn Tuấn– những thầy đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn và cung cấp nhiều tài liệu khoa

học có giá trị trong suốt quá trình tôi thực hiện Luận văn này Tôi cũng xin được bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy cô giáo, các cán bộ nhân viên trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã chỉ bảo và giúp đỡ

Trong suốt quá trình thực hiện luận văn, tuy rằng bản thân đã không ngừng cố gắng và học hỏi, nhưng với kinh nghiệm và vốn hiểu biết còn hạn chế nên Luận văn khó tránh khỏi những tồn tại, thiếu sót Tôi mong nhận được sự chỉ bảo và những ý kiến đóng góp của các thầy cô cũng như bạn bè, đồng nghiệp

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 20

Tác giả

Trần Hữu Thắng

LỜI CAM ĐOAN 2

LỜI CẢM ƠN 3

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾTTẮT 8

LỜI NÓI ĐẦU 10

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 12

1.1 Tổng quan về giao thông đường bộ Việt Nam 12

1.1.1 Hệ thống giao thông đường bộ ở Việt Nam 12

1.1.2 Phương tiện giao thông đường bộ 14

1.1.3 Thực trạng giao thông đường bộ Việt Nam hiện nay 16

1.2 An toàn giao thông và tai nạn giao thông 17

1.2.1 An toàn chuyển động 17

1.2.2 Tai nạn giao thông 18

1.3 Nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống phanh - Một số biện pháp nâng cao độ an toàn chuyển động và giảm thiểu tai nạn giao thông 21

1.4 Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài: 24

1.5 Mục tiêu nghiên cứu 24

1.6 Đối tượng nghiên cứu: 24

1.7 Phương pháp nghiên cứu: 24

1.8 Nội dung của đề tài, các vấn đề cần giải quyết: 24

CHƯƠNG 2 ĐỘNG LỰC HỌC QUÁ TRÌNH PHANH Ô TÔ 25

2.1 ĐỘNG LỰC HỌC THEO PHƯƠNG DỌC 25

2.1.1 Phương trính động lực học theo phương dọc 25

2.1.2 Các thành phần lực tác dụng 28

2.1.3 Điều kiện bám 33

2.2 ĐỘNG LỰC HỌC QUÁ TRÌNH PHANH 40

2.2.1 Động lực học bánh xe chịu mômen phanh 40

2.2.2 Sự trượt của bánh xe khi phanh 42

2.2.3 Khả năng bám của bánh xe và hệ số bám khi phanh 44

CHƯƠNG 3 ẢNH HƯỞNG CỦA THÔNG S KẾT CẤU Ô TÔ V ĐIỀU KIỆN ĐƯỜNG ĐẾN QU TR NH PHANH 51

3.1 ẢNH HƯỞNG CỦA THÔNG S KẾT CẤU ĐẾN CHẤT LƯỢNG PHANH 51

3.1.1 Thông số kỹ thuật cơ bản trên xe 51

3.1.2 Thông số kết cấu bánh xe 54

3.1.3 Các cầu trên xe 54

3.1.4 Phân bố tải trọng trên xe 55

3.1.5 Kết luận chọn phân bố tải trọng 57

3.1.6 Sự thay đổi trọng tâm khi thay đổi chế độ tải trọng 58

3.1.7 Hệ số phân bố tải trọng lên các cầu khi thay đổi chế độ tải trọng 59 3.1.8 Ảnh hưởng của phân bố tải trọng và cường độ phanh đến chất lượng phanh 64

3.2 ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN ĐƯỜNG X ĐẾN CHẤT LƯỢNG PHANH 72

3.2.1 Điều kiện địa hính 72

3.2.2 Lực phanh cực đại phụ thuộc hệ số bám 72

3.2.3 Ảnh hưởng của hệ số bám đến gia tốc chậm dần 74

3.2.4 Ảnh hưởng của hệ số bám đến thời gian phanh 75

3.2.5 Ảnh hưởng của hệ số bám đến quãng đường phanh 76

3.2.6 ABS và các hệ thống giúp tăng cường hiệu quả phanh 78

KẾT LUẬN 80

T I LIỆU THAM KHẢO……….………81

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ, BẢNG BIỂU

Hình 1.1 Tình hình tai nạn giao thông ở Việt Nam Trang 19

Hình 2.2 Mô hình ô tô đã tách bánh xe khỏi thân xe Trang 26

Hính 2.4 Đồ thị biểu diễn giá trị gia tốc cực đại của xe Trang 37 Hính 2.5 Đồ thị biểu diễn giá trị gia tốc cực tiểu của xe Trang 39

Hình 2.7 Quan hệ giữa độ trƣợt và hệ số lực phanh Trang 44

Hình 2.12 Phân bố tối ƣu lực kéo và lực phanh:

Xe con có các thông số: a = b = 1,25 m và h = 0,6m Trang 51 Hình 2.13 Phân bố tối ƣu lực kéo và lực phanh:

Xe có các thông số: a = 1,2 m ; b = 1,185 m và h = 0,7m Trang 51 Hình 2.14 Phân bố tối ƣu lực kéo và lực phanh:

Xe con thông số: a = 1,41m ; b = 1,35 m và h = 0,75m Trang 52 Hình 2.15 Phân bố tối ƣu lực kéo và lực phanh:

Xe con có các thông số: a = 1,31 m ; b = 1,24 m và h = 0,65 m Trang 52 Hình 3.1 Quy định chiều dài toàn bộ đối với xe ô tô Trang 53 Hình 3.2 Chiều cao lớn nhất cho phép của xe có khối lƣợng toàn bộ không lớn

Hình 3.3 Hình minh họa cách xác định chiều dài cơ sở tính toán (Lcs)

Hình 3.6 Quan hệ giữa chế độ tải trọng và phân bố tải trọng Trang 61 Hình 3.8 Quan hệ giữa chế độ tải trọng và phân bố tải trọng

Hình 3.9 Quan hệ giữa chế độ tải trọng và phân bố tải trọng

Hình 3.12 Đồ thị tổng hợp quan hệ giữa chế độ tải trọng

Hình 3.13 Đồ thị xác định chế độ tải trọng và phân bố tải trọng Trang 66

Hình 3.15 Đồ thị quan hệ phân bố tải trọng và hệ số bám tối ưu Trang 70 Hình 3.16 Ảnh hưởng của hệ số phân bố tải trọng lên cầu trước

đến sự thay đổi tọa độ trọng tâm xe theo chiều dọc trên xe THACO Trang 71 Hình 3.17 Ảnh hưởng của hệ số phân bố tải trọng lên cầu sau

đến sự thay đổi tọa độ trọng tâm xe theo chiều dọc trên xe THACO Trang 72 Hình 3.18 Ảnh hưởng của hệ số tải trọng đến sự thay đổi hệ số phân bố tải trọng lên

Hình 3.19 Ảnh hưởng của hệ số tải trọng đến sự thay đổi

hệ số phân bố tải trọng lên cầu sau trên xe THACO Trang 73

Hình 3.22 Ảnh hưởng của hệ số bám đến quãng đường phanh Trang 80

DANH MỤC C C KÝ HIỆU V CHỮ VIẾTTẮT

Ký

a Khoảng cách từ tâm cầu trước đến trọng tâm xe m

pp Lực phanh riêng

pp1 Lực phanh riêng cầu trước

pp2 Lực phanh riêng cầu sau

m1 Hệ số phân bố tải trong lên cầu trước

m2 Hệ số phân bố tải trọng lên cầu sau

tp Thời gian phanh s

λ Hệ số trƣợt khi phanh

β Hệ số phân bố lực phanh

LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay ô tô đã trở thành phương tiện vận chuyển chủ yếu của con người Cùng với sự phát triển của các 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 tình năng động lực học của ô tô, khả năng an toàn chuyển động, nhất là tính ổn định của ô tô khi phanh

Khi người lái tác dụng lên bàn đạp phanh thì ở cơ cấu phanh sẽ phát sinh một môment 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 ngược chiều chuyển động và bị giới hạn bởi giới hạn bám Lực phanh từ cơ cấu phanh sẽ được truyền tới tất cả các bánh xe Khi phanh với cường độ cực đại thì tất cả các bánh xe phải đồng thời được hãm cứng và xe trượt lết trên đường, khi đó cả hai cầu đều đạt giới hạn bám, do trọng lượng 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 hưởng của tình trạng mặt đường

Một yêu cầu của hệ thống phanh khi phanh là hiệu quả phanh lớn nhất, tức là phải có quãng đường phanh ngắn nhất, thời gian phanh ngắn nhất và gia tốc phanh

là lớn nhất Tuy nhiên do xuất hiện sự trượt làm tăng nhanh độ mòn của lốp, làm hiệu quả phanh sẽ bị giảm Khi có sự trượt xe cũng không thể có lực phanh tối đa được vì một phần lực phanh từ cơ cấu phanh truyền xuống các bánh xe đã bị tiêu hao do trượt, phần còn lại mới dùng để sinh ra lực hãm lại chuyển động của xe, đồng thời do xuất hiện của sự trượt nên sẽ làm mất đi tình ổn định khi phanh Tính

ổn định phanh của ô tô được hiểu là khi phanh ô tô không bị trượt ngang, trượt lết hoặc bị lật, đảm bảo tình điều khiển lái và chuyển động an toàn của ô tô Điều này đặc biệt quan trọng khi ô tô chạy trên đường trơn với tốc độ cao Ô tô mất tính ổn định khi phanh rất nguy hiểm vì không kiểm soát được hướng chuyển động của ô

tô Tính ổn định của ô tô khi phanh được phân tích ở hai trường hợp: Tính ổn định hướng và tính ổn định quay vòng của ô tô khi phanh Tính ổn định hướng và tính ổn định quay vòng của ô tô khi phanh là khả năng ô tô giữ được quỹ đạo chuyển động như ý muốn ban đầu của người lái trong quá trình phanh, và hai yếu tố này lại chịu ảnh hưởng rất lớn bởi sự trượt

Trong quá trình vận hành hệ thống phanh có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả phanh trong đó có yếu tố hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường và yếu tố cường độ phanh Hệ số bám ảnh hưởng mạnh mẽ đến các chi tiêu đánh giá hiệu quả phanh như lực phanh riêng, gia tốc chậm dần, thời gian phanh và quãng đường phanh Cường độ phanh phụ thuộc tình huống trên đường, tuy nhiên khi cường độ phanh thay đổi làm thay đổi phân bố trọng lượng và phân bố lực phanh riêng giữa các cầu làm ảnh hưởng đến tính ổn định chuyển động khi phanh

Việc nghiên cứu ảnh hưởng của hệ số bám và cường độ phanh đến quá trình phanh góp phần làm sáng tỏ thêm một số vấn đề về động lực học quá trình phanh,

trên cơ sở đó giúp cho người thiết kế hệ thống phanh có những lựa chọn các thông

số hợp lý khi thiết kế hệ thống phanh

Trong quá trình thực hiện đề tài em đã được được sự chỉ bảotận tình của thầy Lưu Văn Tuấn cũng sự giúp đỡ của các thầy trong bộ môn Ô tô và xe chuyên dụng Mặc

dù đã có nhiều cố gắng nhưng do thời gian và trính độ còn hạn chế nên bản luận án vẫn còn nhiều hạn chế Em mong được các thầy cô chỉ bảo để bản luận án được hoàn chỉnh hơn

Em xin chân thành cám ơn

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan về giao thông đường bộ Việt Nam

1.1.1 Hệ thống giao thông đường bộ ở Việt Nam

Trong khuôn khổ Tuần lễ Cấp cao APEC 2017 chính thức được bắt đầu từ 6/11/2017 tại TP Đà Nẵng, Thứ trưởng Bộ GTVT Nguyễn Nhật đã có bài phát biểu về Định hướng

và chính sách phát triển cơ sở hạ tầng giao thông Việt Nam Tại Hội nghị, Thứ trưởng Nguyễn Nhật đã giới thiệu sơ lược về thực trạng hạ tầng giao thông vận tải Việt Nam Hiện nay, hệ thống kết cấu hạ tầng giao thông (KCHTGT) của Việt Nam đã được đầu tư phát triển trên tất cả các lĩnh vực chuyên ngành

Đường bộ có tổng chiều dài khoảng 24.203 km Trong đó: Đường cao tốc đã đưa vào khai thác sử dụng 14 tuyến với tổng chiều dài 816,671 km; quốc lộ có tổng chiều dài 23.862 km;

Đường thủy nội địa có tổng chiều dài đang khai thác, quản lý 7.071,8 km; 220 cảng thủy nội địa do trung ương quản lý, 3.087 bến thủy nội địa có phép trên các tuyến do trung ương quản lý;

Đường sắt: mạng lưới đường sắt quốc gia Việt Nam có tổng chiều dài 3.159,908 km/tổng số 216 ga đường sắt

Hàng hải: Có 32 cảng biển (trong đó có 14 cảng biển loại I và IA, 18 cảng biển loại II) ngoài ra còn có 13 cảng dầu khì ngoài khơi là cảng biển loại III Sản lượng thông qua năm 2016 khoảng 459,8 triệu tấn (đạt 86% công suất) Cả nước có 48 tuyến luồng hàng hải vào cảng quốc gia công cộng với tổng chiều dài là 943,7km và 12 tuyến luồng vào cảng chuyên dùng

Hàng không: có 21 cảng hàng không với tổng công suất đạt 77,75 triệu HK/năm và 1,01 triệu tấn hàng hóa/năm, đáp ứng khai thác loại máy bay A320/A321;

Hệ thống cảng cạn: hiện có 05 cảng cạn và 16 cảng thông quan nội địa, tập trung tại miền Bắc và miền Nam; hiện đang khai thác khoảng 2.632.721 TEU/năm trên tổng công suất là 6.538.200 TEU/năm (đạt 40% công suất) Bên cạnh đó còn có hệ thống hạ tầng do địa phương quản lý

Trong phạm vi luận văn, tôi xin tập trungnói về hệ thống giao thông đường bộ

Hệ thống đường bộ chính tại Việt Nam bao gồm các con đường Quốc lộ, nối liền các vùng, các tỉnh cũng như đi đến các cửa khẩu quốc tế với Trung Quốc, Lào, Campuchia Tổng chiều dài các con đường kể trên là 14.790,46 km, trong khi đó toàn bộ các tuyến đường Quốc lộ của Việt Nam được cho là có tổng chiều dài khoảng 17.300 km, với gần 85% đã tráng nhựa Một số tuyến quốc lộ lớn của nước ta phải kể đến: quốc lộ 1A nối liền 31 tỉnh thành Việt Nam, bắt đầu từ tỉnh Lạng Sơn theo hướng tây nam qua các tỉnh Bắc Giang, Bắc Ninh đến Thủ đô Hà Nội Từ Hà Nội theo hướng nam qua tỉnh Hà Nam gặp các tỉnh duyên hải phía Bắc từ Ninh Bình dọc theo duyên hải Trung bộ đến Bình Thuận, tiếp đến chạy trong nội địa miền Đông Nam bộ từ tỉnh Đồng Nai xuống miền Tây

Nam bộ đi qua Tp Cần Thơ rồi trở ra các tỉnh duyên hải Nam bộ ở Sóc Trăng và kết thúc tại mũi Cà Mau thuộc tỉnh Cà Mau Một số đoạn như đoạn Thừa Thiên-Huế qua đèo Hải Vân vào Tp Đà Nẵng, đường theo tiêu chuẩn cao tốc Kết cấu hạ tầng giao thông đường

bộ gồm các công trính đường bộ, bến xe, bãi đỗ xe và hành lang an toàn đường bộ., ngoài ra còn các tuyến quan trọng khác…

Mạng lưới đường bộ bao gồm quốc lộ, đường tỉnh, đường huyện, đường xã, đường đô thị và đường chuyên dùng, được phân bổ tương đối hợp lý theo, với mật độ đường tính trên diện tích lãnh thổ là 0.89 km/km2, trên dân số là 2.65km/1000 dân Tỷ lệ đường trải mặt của Việt Nam đạt 29.6% (không tình đường xã và đường chuyên dùng), ở mức thấp

so với các nước trong khu vực (trên thế giới con số này lớn hơn 50%) Mặt đường bê tông xi măng và mặt đường bê tông nhựa chiếm khoảng 9.37% tổng số chiều dài đường

bộ, mặt đường đá dăm thấm nhập nhựa chiếm 6.4%, mặt đường trải đá, cấp phối và đường đất chiếm trên 80% Đường có bề rộng mặt đường 2 làn xe còn ít, ngay trên hệ thống quốc lộ cũng chỉ chiếm 26.2%, chỉ có 15.5% chiều dài toàn mạng được rải mặt nhựa Các cầu trên tuyến có tải trọng thấp, khổ hẹp chiếm 20%, trong đó có 6,l% là cầu tạm Theo đánh giá, mạng lưới đường bộ nước ta là chưa hoàn chỉnh và chưa theo kịp sự phát triển kinh tế - xã hội

Những tồn tại chình là chưa có mạng lưới đường cao tốc có tình đột phá trong phát triển kinh tế, đường có tiêu chuẩn kỹ thuật cao như đường cấp I, đường cấp II chiếm tỷ lệ thấp Tính riêng quốc lộ có 4 làn xe trở lên chỉ chiếm 4%, đường có 2 làn xe chiếm 36%, còn lại là đường tiêu chuẩn thấp Nhiều tuyến đường chưa được đưa vào cấp, một số vùng có nhiều cầu yếu, cầu tạm Hệ thống cầu - đường không đồng bộ Trên trục Bắc - Nam, tuy đã có 2 tuyến nhưng giao thông vẫn chủ yếu tập trung quốc lộ l với mật độ lớn Khu vực miền Bắc mạng lưới giao thông theo hình rẻ quạt, trọng tâm từ Hà Nội tỏa đi các tỉnh và vùng phụ cận như quốc lộ l , quốc lộ 2, quốc lộ 5 có mật độ các phương tiện tham gia giao thông lớn, các xe có tải trọng lớn thường xuyên quá tải Khu vực miền Nam mạng lưới giao thông đường bộ phát triển xung quanh Thành phố Hồ Chí Minh và các vùng phụ cận ngoại thành cũng trong tính trạng tương tự

Các nhà quản lý đã hoạch định một định hướng lớn cho phát triển giao thông đường bộ như đến năm 2020 nâng cấp tất cả quốc lộ, xây dựng 20 tuyến đường cao tốc với chiều dài 2400 km, hoàn chỉnh các đường vành đai, đường hướng tâm, trục đô thị chính Khối lượng vận chuyển hàng hóa và hành khách trên đường bộ có xu hướng ngày càng tăng cao Tốc độ tăng trưởng bình quân về khối lượng hàng hóa vận chuyển là 12.58%/năm, về lưu lượng hành khách là 9.34% Qua khảo sát một số tuyến đường ở khu vực miền Bắc có mật độ phương tiện giao thông đông, đặc biệt là các xe vận tải nặng thường xuyên hoạt động như quốc lộ 2, quốc lộ 5, quốc lộ 6 cho thấy các đoạn đường này chất lượng mặt đường xuống cấp rất nhanh, thường xuyên phải bảo dưỡng, tu sửa Trên các đoạn đường có nhiều xe tải hoạt động lớn thường tốc độ hư hỏng nhanh gấp nhiều lần các đoạn khác Dạng phá hủy mặt đường thường là các vết nứt mỏi, gãy bề mặt

Nhìn chung, mạng lưới giao thông đường bộ tại nước ta còn nhiều yếu kém: chất

nhựa thấp, khổ đường hẹp chưa đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật, khơng đồng bộ, đây chính là một trong những nguyên nhân làm xảy ra tình trạng xuống cấp rất nhanh của mạng đường giao thơng, xảy ra nhiều vụ tai nạn giao thơng Bên cạnh đĩ, do khĩ khăn về nguồn lực, hệ thống hạ tầng giao thơng hiện hữu cũng khơng được duy tu, bảo dưỡng đầy

đủ, kịp thời, nguy cơ dẫn tới xuống cấp, giảm năng lực phục vụ, khai thác Điều này được thể hiện rõ nét ở các quốc gia kém phát triển và đang phát triển

Căn cứ vào định hướng của Đảng và Nhà nước, ngành Giao Thơng Vận Tải xác định mục tiêu đến năm 2020, hệ thống Giao Thơng Vận Tải Việt Nam cần cơ bản đáp ứng nhu cầu vận tải của xã hội, đảm bảo chất lượng ngày càng được nâng cao, giá thành hợp lý; kiềm chế tiến tới giảm dần tai nạn giao thơng và hạn chế ơ nhiễm mơi trường Để đảm bảo hồn thành mục tiêu này, Chính phủ và Bộ Giao Thơng Vận Tải đã đề ra những nhiệm vụ trọng tâm trong phát triển kết cấu hạ tầng giao thơng giai đoạn 2016 – 2020 và với định hướng phát triển đĩ, ngành Giao Thơng Vận Tải xác định nhu cầu vốn đầu tư trong giai đoạn 2016 - 2020 vào khoảng gần 1 triệu tỷ đồng, trong đĩ khoảng 60% cần được cân đối từ nguồn ngân sách (vốn ngân sách nhà nước và vốn ODA) và 40% từ nguồn huy động ngồi ngân sách nhà nước

1.1.2 Phương tiện giao thơng đường bộ

Cùng với sự phát triển chung của nền kinh tế Việt Nam, trong nhiều năm qua số lượng phương tiện tham gia giao thơng ở nước ta đã tăng lên đáng kể Với nhu cầu vận chuyển hàng hố, hành khách ngày càng tăng và đặc biệt trong bối cảnh Việt Nam đang dần hội nhập sâu, rộng với nền kinh tế thế giới thì trong những năm tới số lượng phương tiện giao thơng tăng trưởng nhanh là điều khơng thể tránh khỏi

Ngành cơng nghiệp sản xuất ơtơ của Việt Nam nĩi riêng và của thế giới nĩi chung ngày càng cĩ nhiều tiến bộ, chất lượng phương tiện khơng ngừng được nâng cao Việt Nam là thị trường hứa hẹn cho sự phát triển của ngành cơng nghiệp ơ tơ hiện tại, cũng như trong tương lai

Lịch sử ngành cơng nghiệp ơ tơ tại Việt Nam được đánh dấu bởi chiếc xe mang tên Chiến Thắng xuất xưởng năm 1958 Năm 1970, hãng xe Citroën cho xuất xưởng chiếc xe hiệu La Dalat Năm 1991, liên doanh lắp ráp Mekong Auto thành lập Năm 2004, Cơng

ty cổ phần ơ tơ Trường Hải khánh thành Nhà máy Sản xuất và Lắp ráp Ơ tơ Chu Lai – Trường Hải, và Vinaxuki cũng được cấp giấy phép sản xuất, lắp ráp xe ơ tơ Mật độ người sử dụng xe ơ tơ trong nước Việt Nam tình đến cuối 2017 là 16 xe/1000 người Tỉ

lệ nội địa hĩa trong xe ơ tơ đến cuối năm 2016 là 15-18% với dịng xe con của Thaco, 37% cho dịng xe Innova của Toyota Tỉ lệ này cao hơn ở các dịng xe tải và xe khách Ngày 2 tháng 9 năm 2017, dự án Tổ hợp sản xuất ơ tơ VinFast tại khu kinh tế Đính Vũ – Cát Hải đã được Vingroup khởi cơng, với sự tham dự của Thủ tướng Nguyễn Xuân Phúc Đánh giá về sự kiện này, ơng Michel Tosto ở cơng ty chứng khốn Viet Capital cho rằng, đây là dự án rất khĩ khăn và cơng ty nên tím kiếm hợp tác với các nhà sản xuất

ơ tơ quốc tế Phĩ Chủ tịch Vingroup, bà Lê Thị Thu Thủy cũng cho rằng đây là dự án phức tạp, khơng dễ dàng Steve Man, chuyên gia phân tích ngành ơ tơ của Bloomberg Intelligence, cho rằng VinFast sẽ phải đối mặt với những thách thức trong việc thu hút

người mua, tương tự như với các công ty sản xuất ô tô nội địa của Trung Quốc Trong khi đó ông Bùi Ngọc Huyên, chủ tịch công ty sản xuất ô tô Vinaxuki, tin VF sẽ thành công Ngành nghề đăng ký hoạt động ban đầu của VinFast là sản xuất thân xe có động

cơ, rơ moóc và bán rơ moóc, sản xuất phụ tùng và bộ phận phụ trợ cho xe có động cơ và động cơ xe, đóng tàu và cấu kiện nổi, đóng thuyền, xuồng thể thao và giải trí, sản xuất đầu máy xe lửa, xe điện và toa xe; với vốn điều lệ 500 tỷ đồng Vốn đầu tư ban đầu có khoản vay 800 triệu USD với Credit Suisse.Công suất thiết kế của tổ hợp sản xuất dự kiến lên đến 500.000 xe mỗi năm vào năm 2025

Sự ra đời của Vinfast là mong ước của biết bao con người trên đất nước việt nam, là hi vọng về đất nước ngày mai tươi sáng, phát triển hơn, khi mà sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô sẽ kéo theo sự phát triển của rất nhiều ngành khác, đặc biệt là các ngành công nghiệp phụ trợ

Theo thống kê của Bộ GTVT, hết tháng 3/2018, cả nước đã có tới trên 55 triệu xe mô

tô, xe máy và gần 4 triệu ô tô đăng ký hoạt động Dự báo số lượng ôtô tăng trưởng hàng năm từ 10 - 20% và đến năm 2020 sẽ đạt con số 4 triệu chiếc

Sự gia tăng số lượng phương tiện giao thông đường bộ dẫn đến số vụ tai nạn cũng tăng theo Theo số liệu của Tổng Cục Thống kê, năm 2017, trên địa bàn cả nước đã xảy ra 20.280 vụ tai nạn giao thông Năm 2018, Toàn quốc xảy ra 18.736 vụ tai nạn giao thông, làm chết 8.248 người, bị thương 14.802 người

Do đó, giảm thiểu tối đa tai nạn giao thông trở thành một nhiệm vụ chính trị đặc biệt quan trọng mà Đảng và Nhà Nước ta nỗ lực hoàn thành trong thời gian qua Hàng loạt những giải pháp từ vi mô đến vĩ mô đã được áp dụng trên phạm vi cả nước với mong muốn hạn chế thấp nhất những thiệt hại do tai nạn giao thông mang lại, trong đó có hệ thống tiêu chuẩn đối với các phương tiện giao thông, bao gồm cả ô tô

Hệ thống tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật ô tô của Việt Nam được hình thành, phát triển gắn liền với tiến trình hội nhập kinh tế và sự ra đời của ngành công nghiệp chế tạo ô tô non trẻ của đất nước Cho đến nay, hệ thống tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật ô tô của Việt Nam được đánh giá là tương đối phù hợp với hệ thống tiêu chuẩn, quy chuẩn của các nước trong khu vực và từng bước hài hòa, hội nhập với quốc tế

Hệ thống tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật ô tô của Việt Nam được chia thành ba

nhóm:

- Nhóm các tiêu chuẩn, quy chuẩn áp dụng cho xe đang lưu hành: Các tiêu chuẩn này được xây dựng nhằm mục đìch kiểm soát chất lượng, an toàn kỹ thuật và bảo vệ môi trường đối với các loại ô tô trong quá trình khai thác, sử dụng Hệ thống tiêu chuẩn này cũng được tham khảo và từng bước hài hòa với các tiêu chuẩn đăng kiểm quốc tế cho xe đang lưu hành (theo Khuyến nghị của hiệp hội Đăng kiểm quốc tế CITA - The International Motor Vehicle Inspection Committee)

- Nhóm các tiêu chuẩn, quy chuẩn áp dụng cho xe mới: Các tiêu chuẩn này thường được biên soạn trên cơ sở tham khảo và chuyển đổi từ các tiêu chuẩn quốc tế (UN-ECE

Regulations) hoặc tiêu chuẩn quốc gia Hệ thống tiêu chuẩn này về cơ bản là hài hòa và phù hợp với quy định và thông lệ quốc tế

- Nhóm các tiêu chuẩn, quy chuẩn về phụ tùng, linh kiện ô tô: Cũng tương tự như nhóm tiêu chuẩn áp dụng cho xe mới, các tiêu chuẩn này thường được biên soạn trên cơ

sở tham khảo và chuyển đổi từ các tiêu chuẩn quốc tế

1.1.3 Thực tr ng giao thông đường bộ Việt Nam hiện nay

Vài năm trở lại đây, số lượng phương tiện giao thông đường bộ ở Việt Nam tăng vọt Trong khi đó, mật độ phương tiện giao thông tập trung ở một số đô thị lớn, thành phần tham gia giao thông hỗn hợp, hệ thống giao thông công cộng chưa phát triển, hệ thống kết cấu hạ tầng chưa hoàn thiện, ý thức của người điều khiển phương tiện giao thông chưa cao cùng với việc quản lý và điều khiển giao thông còn thủ công … nên việc kiểm soát và điều khiển giao thông đảm bảo an toàn ở Việt Nam luôn là “vấn đề muôn thuở” gây bức xúc cho người dân ở mọi thời điểm

Từ khi chuyển sang nền kinh tế thị trường thì kinh tế của Việt Nam có nhiều điểm sáng, mức sống của người dân được cải thiện từng bước Tuy mức tăng trưởng kinh tế của Việt Nam đạt được là khá cao nhưng đi liền với nó là vấn đề về tai nạn giao thông và

ùn tắc giao thông, sự xuống cấp rất nhanh của các tuyến đường giao thông gây ra nhiều khó khăn cho việc đi lại của nhân dân và trong khai thác sử dụng các phương tiện vận tải Chính phủ đã ban hành nhiều văn bản, chỉ thị về giao thông nhưng chỉ được một thời gian ngắn lại đâu vào đấy

Theo số liệu thống kê mới nhất, có tới 50% số người tham gia giao thông không dùng đèn báo khi chuyển hướng, 85% không dùng còi đúng quy định, 70% không dùng phanh tay, 90% không sử dụng đúng đèn chiếu sáng xa, gần và 72% không đội mũ bảo hiểm khi ngồi trên mô tô trên những tuyến đường bắt buộc Ngoài ra, tình trạng vượt đèn đỏ, uống rượu bia say, chở quá tải, quá tốc độ trong thời gian qua vẫn luôn ở mức báo động và rất khó kiểm soát

Trên vỉa hè các đô thị thì rất lộn xộn, mọi người ai cũng biết vỉa hè dành cho người đi

bộ nhưng trên thực tế thí không như vậy có rất nhiều tuyến phố người ta đỗ xe trên vỉa hè thậm chí tràn xuống cả lòng đường Các phổ cổ thí người ta ngồi la liệt ra các vỉa hè, nhiều quán cóc thì tận dụng từng cm vuông, còn hàng ăn thí tha hồ tung hoành nhất là vào các giờ cao điểm khi mà các cơ quan chức năng đến giờ nghỉ trưa, nghỉ chiều các hàng quán di động, gánh hàng rong len lỏi khắp trên các con phố dẫn đến các con đường vốn đã nhỏ hẹp lại càng nhỏ hẹp hơn khi giờ tan tầm đến biển người cùng các phương tiện giao thông đồng loạt đổ ra đường thôi thì mạnh ai nấy tiến miễn là trước mặt có khoảng trống là người ta tiến, tiếng máy nổ, tiếng còi xe, tiếng những ngườxi va quệt xe vào nhau tạo thành một thứ hỗn độn

Nguyên nhân chủ yếu dẫn tới tình trạng này thì có nhiều: Do sự lấn chiếm hành lang

an toàn giao thông, sự gia tăng quá nhanh của các phương tiện giao thông cá nhân, ý thức của người điều khiển và tham gia giao thông quá kém, nhiều xe ô tô chở quá số lượng hành khách và tải trọng cho phép khi tham gia giao thong Bên cạnh đó cũng phải kể đến đường giao thông của chúng ta xuống cấp quá nhanh, quá nhỏ hẹp, nhiều đoạn

đường đã sử dụng lâu năm không được duy tu, sửa chữa, nhiều đoạn đường cua vòng nguy hiểm cho người tham gia giao thông cũng như dân cư trong khu vực đó

1.2 An toàn giao thông và tai n n giao thông

1.2.1 An toàn chuyển động

Ô tô là một phương tiện giao thông phổ biến hiện nay trên toàn thế giới Ô tô đã ra đời

từ nửa cuối thế kỷ 18, ngay sau khi động cơ hơi nước ra đời Vào thời điểm được phát minh, thành công của ô tô vẫn là câu hỏi khá lâu không có câu trả lời Thậm chí lúc sáng chế, như Gottlieb Daimler, cũng đôi lúc ngờ vực khả năng thành công của ô tô Những

“thế hệ” ô tô đầu tiên ấy có số lượng 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 vượt bậc Ngày nay trên đường bình thường, ô tô có thể chạy đến 100 km/h, đường cao tốc vận tốc cho phép có thể lên đến

150 km/h hoặc hơn nữa, còn đối với xe đua chạy trên đường đặc biệt vận tốc đã lên quá

200 km/h

Nói đến an toàn trên ô tô, người ta phân ra thành: an toàn chủ động và an toàn bị động

An toàn tích cực là các biện pháp đảm bảo an toàn tích cực liên quan đến kết cấu của khung vỏ xe, là các biện pháp kết cấu làm giảm thiểu nguy cơ xảy ra tai nạn trong vận hành xe Các biện pháp đảm bảo an toàn tích cực liên quan đến kết cấu khung vỏ bao gồm: An toàn chuyển động là đặc tính làm giảm khuyết tật chuyển động cảu xe khi vận hành phụ thuộc các yếu tố: công suất, thuộc tính phanh, sự ổn định hướng và điều khiển, dạo động, yếu tố khì động An toàn trạng thái là những biện pháp để đảm bảo tính tiện nghi của phương tiện chuyển động liên quan đến: khí hậu trong xe, tiếng ổn, rung động, chỗ ngồi An toàn quan sát là khả năng nhín thấy và được nhìn thấy, liên quan đến tầm nhìn từ xa phìa trước, phía sau nhằm đáp ứng tốt khoảng quan sát thực của người lái An toàn điều khiển: Là sự điều khiển an toàn và ổn định cũng như đặc tính hoạt động của các thiết bị liên quan đến: hình dạng thiết bị điều khiển,

Trên ô tô được trang bị các hệ thống an toàn chủ động như: Hệ thống ga hành trình chủ động (Adaptive Cruise Control- ACC), Hệ thống hỗ trợ đỗ xe tự động (Active Park Assist), Hệ thống phanh tự động khẩn cấp (Automated Emergency Braking- AEB), Hệ thống đèn pha tự động, Hệ thống cảnh báo điểm mù (Blind-Spot Monitor), Hệ thống cảnh báo mất tập trung (Driver-Attention Monitor), Hệ thống cảnh báo va chạm trước (Forward Collision Warning- FCW), Hệ thống chống bó cứng phanh ABS, Hệ thống phân bổ lực phanh điện tử EBD

An toàn thụ động và các biện pháp đảm bảo an toàn thụ động liên quan đến kết cấu của khung vỏ xe, liên quan đến kết cấu của vỏ xe là các biện pháp kết cấu làm giảm thiểu thiệt hại khi tai nạn xảy ra trong vận hành xe Bao gồm: An toàn bên ngoài nhằm đảm bảo sao cho khi tai nạn xảy ra thỡ hậu quả đối với các thành phần tham gia giao thông bên ngoài xe là ít nhất kể cả người đi bộ Bên cạnh đó, an toàn bên trong là những biện pháp bảo vệ, giảm thương vong cho người ngồi bên trong khi tai nạn xảy ra

Một số thiết bị an toàn bị động trên xe như: dây đai, túi khì, ba đờ sóc

Ô tô với khối lượng m chạy với vận tốc v sẽ có động năng:

Đối với ô tô va chạm, vùng va chạm bị hư 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 Hậu quả

là ô tô bị hư hỏng, người và hàng hóa trên ô tô bị va đập gây hư hỏng hàng hóa, gây thương tìch hoặc chết người

Khi va chạm, ô tô có thể bị đổ, bị văng ra khỏi đường, lao xuống ruộng, sông, vực, gây nên hậu quả khôn lường

Do vậy “an toàn" luôn luôn đồng hành với sự vận hành ô tô, là điều tối quan trọng với mỗi nhà sản xuất ô tô

Ô tô là một phương tiện giao thông đường bộ, cùng tham gia giao thông với ô tô còn

có các phương tiện khác Ngoài đường bộ ra còn có các loại hính giao thông khác như đường sắt, đường thủy, đường không Vì thế có khái niệm chung nhất là an toàn giao thông

An toàn giao thông được hình thành trong mối quan hệ giữa người tham gia giao thông, phương tiện giao thông và môi trường giao thông

An toàn giao thông có thể được chia thành: an toàn của người tham gia giao thông, an toàn của phương tiện tham gia giao thông, an toàn của kết cấu hạ tầng giao thông và an toàn môi trường

An toàn giao thông đường bộ có phạm vi hẹp hơn đó là: an toàn của người tham gia giao thông đường bộ (người lái, hành khách và người đi bộ), an toàn của phương tiện tham gia giao thông đường bộ, an toàn của kết cấu hạ tầng giao thông đường bộ và an toàn môi trường

Đối với lĩnh vực nghiên cứu về ô tô, có khái niệm an toàn chuyển động của ô tô Khi

đó chúng ta có sự phân loại về an toàn chủ động và an toàn thụ động An toàn chủ động hạn chế khả năng xảy ra tai nạn, trong khi an toàn thụ động có ý nghĩa giảm thiếu tối đa tổn thương lên người sau khi tai nạn xảy ra

1.2.2 Tai n n giao thông

Va chạm của ô tô như đã nói ở trên là một “tai nạn giao thông” Tai nạn giao thông đã

có từ rất lâu trong lịch sử dưới nhiều hình thức khác nhau Tuy nhiên, hiện tại vẫn chưa

có một định nghĩa thật chính xác có thể lột tả hết những đặc tính của nó Về cơ bản tai nạn giao thông có những đặc tình như:

- Được thực hiện bằng những hành vi cụ thể

- Gây ra những thiệt hại nhất định về tính mạng, sức khỏe con người, vật, tài sản

- Chủ thể trực tiếp thực hiện hành vi cuối cùng trong vụ tai nạn giao thông cụ thể phải

là đối tượng đang tham gia vào hoạt động giao thông

- Xét về lỗi, chỉ có thể là lỗi vô ý hoặc là không có lỗi, không thể là lỗi cố ý

Có thể tham khảo một vài định nghĩa sau đây:

- Tai nạn giao thông là sự việc bất ngờ xảy ra ngoài ý muốn chủ quan của người điều khiển phương tiện giao thông khi đang di chuyển trên đường giao thông, do vi phạm các quy tắc an toàn giao thông hay do gặp những tình huống, sự cố đột xuất không kịp phòng tránh, gây nên thiệt hại nhất định về người và tài sản

- Tai nạn giao thông được 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 thường là sự vượt 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 trính xung đột và mức độ chấn thương liên quan đến người tham gia giao thông

Ngày nay tai nạn giao thông được xem như là một hiểm họa của loài người

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 người chết vì tai nạn giao thông đường bộ Thống kê còn cho thấy, khoảng 50 triệu người khác bị thương trong các tai nạn đó Hai cơ quan này cảnh báo, nếu chính phủ các nước 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 người

Năm 2000, tai nạn giao thông là nguyên nhân thứ 9 gây tử vong, chiếm 2,8% trong

tổng số các trường hợp tử vong trên thế giới Ở Tây Âu, nơi có tỷ lệ người chết vì tai nạn giao thông ít hơn cả là 11 người/100.000 cư dân Trong khi ở châu Phi và các quốc gia phìa Đông Địa Trung Hải có tỷ lệ trung bính là 28,3 và 26,3 người/100.000 dân WHO cho biết mỗi năm ở châu Mỹ có đến 134.000 người thiệt mạng vì tai nạn giao thông, chiếm hơn 10% của cả thế giới, trong đó Mỹ đứng đầu với 44.000 người, tiếp đến là Brazil, Mexico và Venezuela Tại Nga, trong năm 2003 có tới 35.600 người thiệt mạng, 244.000 người bị thương 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 người chết vì tai nạn giao thông đường 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 được thể hiện trên đồ thị hình 1.1 và có thể chia làm 3 giai đoạn như sau:

Từ năm 1990 đến năm 2002: Số vụ tai nạn, số người chết và bị thương liên quan đến tai nạn giao thông có gia tăng mạnh Thời kỳ này số người chết tăng 5,8 lần (từ 2268 lên

13186 người) và số người bị thương tăng 6,2 lần (từ 4956 người lên 31000 người) Đây

là thời kỳ bùng nổ về số lượng các phương tiện giao thông nhưng ý thức người tham gia

giao thông cũng như cơ sở hạ tầng giao thông, các quy định để đảm bảo an toàn giao thông, đang rất thấp kém

Từ năm 2002 đến năm 2005: Số vụ tai nạn, người bị thương giảm rõ rệt: Số tai nạn giảm 47% (từ 27993 vụ xuống 14177 vụ), số người bị thương giảm 61% (từ 31000 người xuống 12013 người) 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

Từ năm 2005 đến năm 2016: Số vụ tai nạn, số người chết giảm nhẹ và có sự dao động lên xuống

Hình 1.1 Tình hình tai nạn giao thông ở Việt Nam Theo các số liệu trên biểu đồ hình 1.1 thì số người chết hàng năm ví tai nạn giao thông

ở nước ta hiện nay khoảng 10 người/100.000 dân, đứng vào khoảng trung bình của thế giới Tuy nhiên đây là một con số đáng suy ngẫm vì ở nước ta phương tiện giao thông cơ giới chưa nhiều

Nếu kinh tế phát triển, phương tiện giao thông cơ giới gia tăng mà hạ tầng cơ sở giao thông không được cải thiện, ý thức người tham gia giao thông không được nâng lên thì tình hình tai nạn giao thông ở nước ta sẽ còn diễn biến phức tạp

Trong số các tai nạn kể trên tai nạn trên đường bộ do ô tô (ở Việt Nam là ô tô và xe máy) chiếm phần lớn Tai nạn do đường sắt, đường không và đường thủy chiếm phần ít hơn

Khi vận hành trên đường mối quan hệ giữa người lái - đường - xe được thể hiện trên hình 1.2 Khi nghiên cứu mối quan hệ này người ta thấy rằng phần lớn các tai nạn giao thông đều có nguyên nhân chủ quan từ con người Người ta dùng cụm từ “ý thức người tham gia giao thông” để chỉ nguyên nhân từ con người Vì thế nâng cao ý thức của người tham gia giao thông là nhiệm vụ trọng tâm của việc giảm thiểu tai nạn giao thông Chính phủ các nước trong đó có Việt Nam đã đề ra rất nhiều giải pháp cho vấn đề này: tuyên truyền, giáo dục, nâng cao chất lượng 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 phương để xảy ra nhiều tai nạn giao thông, … Tuy nhiên ý thức con người không phải một sớm một chiều mà thay đổi được, cho nên có thể coi đây là một “cuộc chiến” lâu dài

Hình 1.2 Mối quan hệ Người lái - Đường- Xe Ngoài nguyên nhân chủ quan từ con người như đã nói ở trên, còn có nguyên nhân khách quan từ ô tô, đường và môi trường Tai nạn do các nguyên nhân này có thể giảm bằng các giải pháp kỹ thuật Một trong những giải pháp kỹ thuật được quan tâm là nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống phanh

1.3 Nâng cao hiệu quả ho t động của hệ thống phanh - Một số biện pháp nâng cao độ an toàn chuyển động và giảm thiểu tai n n giao thông

Như đã trính bày ở trên trong các nguyên nhân tai nạn giao thông xuất phát từ các lỗi của các hệ thống trên ô tô Theo các thống kê trong các nguyên nhân gây tai nạn do máy móc thì hệ thống phanh chiếm tỉ lệ cao nhất Mặt khác hệ thống phanh là hệ thống làm giảm vận tốc xe Vận tốc xe giảm càng nhanh xe càng ít xảy ra tai nạn

Hiện nay có rất nhiều tiêu chuẩn về phanh xe: ISO, EURO, NCAP…được các nhà sản xuất xe, phanh sử dụng để đánh giá chất lượng phanh cho ô tô

Xét về công dụng, phanh có vai trò giảm tốc, dừng xe và giữ cho xe đỗ trên dốc(20% - QCVN – 09/2011)

Về yêu cầu với hệ thống phanh:

+ Có hiệu quả phanh cao nhất;

+ Phanh êm dịu và đảm bảo tính ổn định của ô tô khi phanh;

+ Dẫn động phanh phải có độ nhạy cao;

+ Điều khiển phanh nhẹ nhàng(lực tác động nhỏ);

+ Phân bố momen phanh hợp lý để tận dụng tối đa trọng lượng bám tại các bánh xe

và không xảy ra hiện tượng trượt lết khi phanh;

+ Không có hiện tượng tự xiết;

+ Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt;

+ Hệ số phanh cao và ổn định trong điều kiện sử dụng;

+ Lực phanh tại các bánh xe tỷ lệ thuận với lực điều khiển trên bàn đạp;

+ Có khả năng giữ ô tô đứng trên dốc trong thời gian dài

Chúng ta sẽ xem xét quá trình phanh ô tô

Khi xe chuyển từ v1 đến v2 (v2< v1) xe thực hiện một chuyển động chậm dần, nghĩa là phải tạo cho xe một gia tốc jp ngược chiều với chiều chuyển động Mà ta biết rằng muốn tạo cho một vật thể có khối lượng m một gia tốc jp thì ta phải tác dụng vào vật thể một ngoại lực F = mjp Như vậy để làm giảm vận tốc của xe ta phải tạo ra một lực, cản lại sự chuyển động của xe Lực này được gọi là lực phanh

Tuy nhiên trên ô tô ngoài khối lượng chuyển động tịnh tiến còn có các khối lượng chuyển động quay bao gồm bánh xe và các chi tiết liên quan động học đến bánh xe Do vậy lực tác dụng vào xe để tạo ra gia tốc jp phải là:

p

F mj  (1.1)

Trong đó δ là hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng quay khi phanh xe

Xe có khối lượng m chạy với vận tốc v sẽ có động năng:

2

2

mv

L

Mặt khác giả sử xe đang chạy với vận tốc v1 và có nhu cầu giảm vận tốc xuống v2 Khi

đó cần phải tiêu phì đi một lượng năng lượng:

Vậy quá trình làm giảm vận tốc của xe phải giải quyết song song hai vấn đề:

- Tạo ra lực cản ngược chiều chuyển động của ô tô;

- Tiêu tán đi một lượng động năng của xe

Trong quá trình chuyển động, xe chỉ tiếp xúc với không khí và mặt đường Như vậy để tạo ra một ngoại lực tác dụng vào xe thì chỉ có thể tạo ra từ không khì và đường

Đối với ô tô lực cản do không khí tạo ra không đủ để phanh xe có hiệu quả

Như vậy lực cản lại sự chuyển động của xe (tức lực phanh) chỉ có thể là lực ma sát giữa bánh xe và mặt đường Khi bánh xe lăn tự do trên mặt đường, lực ma sát giữa bánh xe và mặt đường chính là lực cản lăn Ff

Ff = Gf

Trong đó: G là trọng lượng xe; f là hệ số cản lăn

Lực cản này rất nhỏ (trên đường tốt hệ số cản lăn f chỉ bằng khoảng 0,02) đương nhiên không thể dùng để phanh được Nhưng nếu ta giữ bánh xe lại không cho bánh xe quay thì

ma sát giữa bánh xe và mặt đường chuyển thành ma sát trượt và lực ma sát giữa bánh xe

và mặt đường lúc này là:

Fms = Gµ

Như vậy để tạo ra lực ma sát lớn giữa bánh xe và mặt đường đủ để phanh xe có hiệu quả phải tạo ra mô men cản, cản lại chuyển động quay của bánh xe để ma sát giữa bánh

xe và mặt đường chuyển từ “ma sát lăn” sang “ma sát trượt” Có nghĩa là thực chất khi phanh, hệ thống phanh phải sinh ra một mô men cản lại chuyển động quay của bánh xe

Mô men này được gọi là mô men phanh, ta ký hiệu là Mp Lực ma sát giữa bánh xe và mặt đường là lực cản lại sự chuyển động của xe chính là lực phanh

Ta có sơ đồ các lực trên bánh xe khi phanh thể hiện trên hình 1.3

Hệ số ma sát µ giữa bánh xe và mặt đường lúc này chính là hệ số bám φ Mà trên trên đường tốt φ = 0,6 ÷ 0,8 hoặc hơn nữa cho nên lực ma sát giữa bánh xe và mặt đường có giá trị lớn và do đó có thể dùng để phanh xe

Hình 1.3 Lực phanh Fp được tình như sau:

p p

b

M F

r

 (1.3)

Nhìn vào biểu thức 1.3 ta thấy khi Mp tăng lên thí Fp cũng tăng lên tương ứng Tuy nhiên trên thực tế, Fp không tăng lên vô hạn Đến một giá trị Fp nào đó sẽ xảy ra hiện tượng Mp tăng nhưng Fp không tăng, nếu Mp tiếp tục tăng lên, bánh xe sẽ bị trượt Giá trị lực phanh lúc này đạt cực đại và bằng lực bám

Nhìn vào biểu thức 1.4 ta thấy lực phanh cực đại phụ thuộc vào hai thông số:

- Phản lực từ mặt đường tác dụng lên bánh xe hay trọng lượng xe phân bố lên bánh xe

đó,

- Hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường φ

Cả hai thông số này không cố định trong quá trính phanh ô tô, có nghĩa là lực phanh cực đại trên từng bánh xe luôn thay đổi trong quá trính phanh Trong lúc đó hệ thống phanh truyền thống lực phanh trên các bánh xe không thay đổi được Vấn đề được đặt ra

là phải thay đổi được lực phanh trên từng bánh xe trong quá trình phanh thì hiệu quả phanh mới đạt được tối đa Đó chình là vấn đề điều khiển lực phanh trên ô tô

1.4 Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài:

Quá trình phanh ô tô diễn ra phức tạp, chịu ảnh hưởng của nhiều nhân tố như các thông

số kết cấu của xe, điều kiện đường xá

Các thông số này ảnh hưởng trực tiếp đến các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh như gia tốc chậm dần, thời gian phanh, quãng đường phanh Việc nghiên cứu mối quan hệ giữa các thông số đánh giá hiệu quả phanh trong quá trình phanh với các nhân tố ảnh hưởng không chỉ đánh giá toàn diện hệ thống phanh mà còn giúp người thiết kế hoàn thiện kết cấu phanh để nâng cao hiệu quả phanh

1.5 Mục tiêu nghiên cứu

Trong phạm vi luận án tập trung nghiên cứu mối quan hệ giữa các thông số đánh giá hiệu quả phanh, cụ thể là chất lượng phanh với các chỉ tiêu đánh giá như lực phanh riêng, gia tốc chậm dần, thời gian phanh, quãng đường phanh và ổn định chuyển động trong quá trình phanh, và các nhân tố ảnh hưởng như điều kiện đường, các thông số kết cấu xe, nhằm hoàn thiện kết cấu phanh, nâng cao hiệu quả phanh

Kết quả nghiên cứu luận án giúp làm sáng tỏ phần nào các vấn đề khó khăn trong việc phân tìch đánh giáảnh hưởng của thông số kết cấu và yếu tố đường xá đến quá trính phanh, từ đó nâng cao tình an toàn cho người sử dụng, cũng là an toàn cho tất cả các phương tiện tham gia giao thông, giảm thiểu tối đa tai nạn, thương vong, góp phần phát triển xã hội ngày càng tốt đẹp, văn minh hơn, nhất là trong kỉ nguyên công nghệ 4.0 như hiện nay

1.6 Đối tượng nghiên cứu:

Đối tượng nghiên cứu của đồ án là xe FLD 345, KIA MORNING và KIA K3

1.7 Phương pháp nghiên cứu:

Phương pháp nghiên cứu của luận án là nghiên cứu lý thuyết trong đó có nghiên cứu động lực học quá trình phanh.Trên cơ sở đó nghiên cứu ảnh hưởng của hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường và ảnh hưởng bởi sự phân bố tải trọng trên xe đến quá trình phanh

1.8 Nội dung của đề tài, các vấn đề cần giải quyết:

CHƯƠNG 2 ĐỘNG LỰC HỌC QU TR NH PHANH Ô TÔ

2.1 ĐỘNG LỰC HỌC THEO PHƯƠNG DỌC

2.1.1 Phương trình động lực học theo phương dọc

2.1.1.1 Mô hình chuyển động của xe

Xét ô tô chuyển động thẳng lên dốc có tăng tốc

Giả thiết: Xe đối xứng qua mặt phẳng đứng vuông góc với mặt đường, đi qua trục dọc của xe chuyển động

Mặt đường coi là phẳng và đồng nhất.Khi đó, ta khảo sát xe bằng mô hình phẳng hay mô hình một dãy Khi xe chuyển động, 1 số bộ phận như thân xe sẽ chuyển động tịnh tiến, còn bánh xe vừa chuyển động tịnh tiến về phìa trước vừa thực hiện chuyển động quay theo bán trục Do đó để thuận tiện cho việc khảo sát ta

sẽ xem xét mô hính cơ bản và mô hình tách cấu trúc xe: Tách bánh xe ra khỏi thân

xe và thay liên kết bằng các lực liên kết

a Mô hình cơ bản

Trên hình 2.1 thể hiện mô hình ô tô chuyển động thẳng lên dốc có tăng tốc Ô tô chuyển động trên đường có góc dốc α với vận tốc v, gia tốc v Xe có chiều dài cơ sở L; khoảng cách từ trọng tâm xe đến các bánh trước và sau lần lượt là a, b; chiều cao trọng tâm xe h

Hính 2.1 Mô hính ô tô theo phương dọc

Xe chịu các lực :

- Trọng lượng mg tác dụng vào trọng tâm xe

- Lực và mô men do môi trường không khí tác dụng vào thân xe: theo phương dọc Fxw, phương thẳng đứng Fzw và mô men Mw

- Lực từ mặt đường tác dụng vào bánh xe tại điểm tiếp xúc bánh xe với mặt đường: các lực Fz1, Fx1 tác dụng vào bánh xe trước và Fz2, Fx2 tác dụng vào bánh xe sau

- Khi xe chuyển động, phản lực từ mặt đường tác dụng lên bánh xe dịch chuyển

về phìa trước một khoảng e, trên hính 2.2 tương ứng có e1 và e2 ứng với bánh trước

- Ngoài các lực trên còn có lực và mô men quán tính, các lực quán tình đặt tại trọng tâm của xe

Ta có các phương trính chuyển động tổng quát như sau:

Như đã trính bày ở trên, mô hình này khi khảo sát tổng thể chuyển động dọc của

xe sẽ gặp một số khó khăn ví bản thân bánh xe ngoài chuyển động tịnh tiến với thân

xe còn thực hiện chuyển động quay xung quanh trục xe Khi xe chuyển động có gia tốc x thì các bánh xe sẽ có gia tốc góc , và phát sinh các mômen quán tính Do vậy để thuận tiện ta tách cấu trúc xe, tách bánh xe ra khỏi thân xe và thay liên kết bằng các lực liên kết

b Mô hình tách cấu trúc xe

Hình 2.2.Mô hính ô tô đã tách bánh xe khỏi thân xe

Các bánh xe trước và sau có khối lượng m1, m2 chịu lực tác dụng: Liên kết giữa

thân xe và bánh xe được thay bằng các lực F’x1, F’z1 và mô men M1 ở bánh trước,

lực F’x2, F’z2 và mô men M2 ở bánh sau (các lực này liên kết với thân thông qua hệ

thống treo và momen chủ động được truyền từ động cơ ) Vận tốc góc và gia tốc

góc lần lượt là ω1, 1, ω2, 2 Bỏ qua lực cản không khí tác dụng vào xe

Thân xe có khối lượng mA chịu tác dụng : Trọng lượng toàn bộ xe được tách

thành trọng lượng thân xe m A g, trọng lượng các bánh xe cầu trước trước và cầu sau

lần lượt là: m 1 g và m 2 g Điểm đặt lực thẳng đứng Fz1 và Fz2 dịch chuyển về phía

trước so với đường thẳng đứng đi qua tâm bánh xe một khoảng e1 và e2

Trong đó: I1 là mô men quán tính khối lượng của bánh xe trước và các chi tiết có

liên quan động học đến bánh xe trước (như hệ thống truyền lực, …)

Trong đó: I2 là mô men quán tính khối lượng của bánh xe sau và các chi tiết có

liên quan động học đến bánh xe sau (như hệ thống truyền lực, …)

2.1.2 Các thành phần lực tác dụng

2.1.2.1 Phương trình cân bằng lực dọc

Các phương trính trên đây viết cho trường hợp tổng quát Khi nghiên cứu động

lực học phương dọc ta giả thiết:

- Xe không dao động theo phương thẳng đứng: z 1 =z 2 =z 3 =0;

1, 2, 0

0

A A

1 2 wx sin

Trong đó: m A + m 1 + m 2 = m là khối lượng của cả xe

Cộng các phương trính chuyển động quay của 2 bánh xe trước và sau: 2.9 và 2.12:

mr

được gọi là khối lượng quy dẫn m qd , bao gồm khối

lượng chuyển động tịnh tiến của xe, mô men quán tính khối lượng của các chi tiết quay của xe như bánh xe, hệ thống truyền lực, động cơ

2 2 1

d

qd

r

I I m

r là lực kéo trên bánh xe trước ký hiệu là Fk2

M1, M2 là mô men chủ động trên các bánh xe trước và sau, ta ký hiệu các mô men

này là Mk1 và Mk2

Thông thường chỉ trên các xe có tất cả các bánh xe là bánh chủ động mới có đủ

các thành phần Fk1 và Fk2, hơn nữa cũng chỉ khi xe gặp sự cố (ví dụ sa lầy) thì bộ

phận “gài cầu” mới hoạt động và khi đó mới có đủ Fk1 và Fk2 Trong các trường hợp

chuyển động thông thường thì chỉ có hoặc Fk1 hoặc Fk2 Ta gọi chung là Fk

Ta có:  k

k d

MF

Mô men chủ động Mk được xác định như sau:

Mk = Meitηt(2.23) Trong đó: Me là mô men động cơ; it là tỉ số truyền của hệ thống truyền lực; ηt là

hiệu suất của hệ thống truyền lực

I1 + I2 bao gồm mô men quán tính khối lượng các bánh xe, mô men quán tính

khối lượng của các chi tiết của hệ thống truyền lực quy về bánh xe, mô men quán

tính khối lượng của động cơ trong đó chủ yếu là của bánh đà quy về bánh xe

Ta có:

1 2 Σ b e t Σ n n

Trong đó: Ib là mô men quán tính của một bánh xe; In là mô men quán tính khối

lượng của chi tiết thứ n của hệ thống truyền lực; Ie là mô men quán tính khối lượng

của bánh đà động cơ và chi tiết liên quan; it là tỉ số truyền của hệ thống truyền lực;

in là tỉ số truyền từ chi tiết thứ n của hệ thống truyền lực đến bánh xe

Σ

i d

c Lực cản lăn

Khi xe chuyển động trên mặt đường sẽ có lực cản lăn tác dụng song song với mặt

đường và ngược chiều với chiều chuyển động tại vùng tiếp xúc giữa bánh xe với

mặt đường Lực cản lăn phát sinh do có sự biến dạng giữa lốp và mặt đường, do sự

tạo thành vết bánh xe trên đường và do sự ma sát ở bề mặt tiếp xúc giữa và mặt

bề mặt của nó, làm suất hiện dòng xoáy khí ở phía sau ô tô và gây ra ma sát giữa

không khí với bề mặt của chúng, do đó phát sinh lực cản không khí

Thành phần F xw

Thành phầnFxw là lực cản không khí theo chiều dọc của xe Ô tô chuyển động trong môi trường khí quyển và do đó bị không khí của bầu khí quyển cản lại Lực cản không khì đối với ô tô có 3 thành phần sau đây:

- Lực cản chính diện: là thành phần lực tác dụng lên toàn bộ diện tìch phìa trước của ô tô

- Lực cản do ma sát giữa lớp không khí sát với mặt bên của ô tô

- Lực cản do tạo thành khoảng chân không phía sau ô tô

Người ta đã tiến hành nghiên cứu đo đạc để xác định các lực cản nói trên và đã đưa ra được công thức xác định lực cản của không khí Fxw tác dụng vào ô tô như sau:

20,5

xw

Trong đó: ρ là mật độ không khí: ρ = 1,24 kg/m3

;C: hệ số khì động (không thứ nguyên): phụ thuộc hình dáng, chất lượng bề mặt ô tô, vỏ ô tô càng trơn nhẵn, hình dạng ô tô càng có dạng khì động học thì C càng nhỏ Dạng khì động học tốt nhất là dạng một giọt nước rơi tự do trong không khí; A là diện tích chính diện của ô tô; v

là vận tốc tương đối của ô tô với không khí

2.1.3 Điều kiện bám

Để ô tô có thể chuyển động được mà không bị trượt quay thì lực kéo tiếp tuyến sinh ra ở vùng tiếp xúc bánh xe chủ động và mặt đường phải lớn hơn hoặc bẳng tổng các lực cản chuyển động, nhưng phải nhỏ hơn hoặc bằng lực bám giữa bánh xe với mặt đường

Ta có điều kiện chuyển động của xe:F φ ≥ F k ≥ ΣF c

Ngoài ra khi phanh lực phanh cũng không vượt quá lực bám Như vậy bám cũng

là điều kiện làm việc giới hạn của xe

2.1.3.1 Xe chuyển động trên dốc và tăng tốc

Điều kiện gia tốc:

̇ ( ) (2.39)

Nếu coi rằng cosα ≈ 1 ta có:

i

k tg g

̇(2.44)

Xe chuyển động không có gia tốc (hoặc đứng yên): xe sẽ bị trượt khi

Từ điều kiện lật xe:

Ta có điều kiện xe trượt trước lúc lật (khi xe chuyển động không có gia tốc hoặc đứng yên trên dốc):

k

b h

  (2.45)

Fx2  i (2.51)

g

v a

L

mg F

v m h

g

v a

L

mg

i k

a g

a g

L

mg

1

Như vậy xe sẽ trượt khi:

 k

i

k h L

b g

trong các trường hợp cầu trước hoặc cầu sau chủ động với các phân bố tải trọng khác nhau (hình 2.4)

Đồ thị được xây dựng cho xe và đường có thông số:

Nhìn vào kết quả ta thấy do khi tăng tốc trọng lượng phân lên cầu sau tăng và lên cầu trước giảm đi do vậy gia tốc cực đại của xe có cầu sau chủ động cao hơn đối với

xe có cầu trước chủ động Những xe có trọng lượng phân lên cầu trước lớn hơn (xe con, động cơ đặt đằng trước) việc bố trí cầu trước chủ động không chỉ thuận tiện cho việc bố trí HTTL mà còn sử dụng được lợi thế về lực bám khi tăng tốc cũng

như khi di chuyển trên đường xấu Đối với xe tải, trọng lượng phân bố lên đằng sau lớn thí ngượclại cầu chủ động lại được bố trí ở phía sau

Các giá trị vma x được tính từ các công thức 2.55 và 2.57 và biểu diễn trên hình 2.4 là các giá trị giới hạn theo điều kiện bám của đường Gia tốc của xe phụ thuộc lực kéo thực tế của xe Lực kéo của xe được tính từ công thức 2.24 Xe đạt giá trị lực kéo cực đại khi động cơ đạt Memax và xe chạy ở tỉ số truyền itmax Tỉ số truyền

itmax được xác định từ điều kiện khắc phục lực cản lớn nhất của đường Mặt khác giá trị δi là rất đáng kể nhất là khi it lớn (xem công thức 2.30 tình δi) Do đó trên thực tế giá trị gia tốc của xe nhỏ hơn nhiều so với các giá trị giới hạn vừa nêu trong mục này

Hình 2.4

2.1.3.3 Phanh xe trên đường bằng

Phanh xe trên đường bằng, phanh tất cả các bánh xe Tuy nhiên đây là trường

hợp phanh nên v và các phản lực Fx1, Fx2 có giá trị âm Bỏ qua lực cản không khí và cản lăn

Phương trính chuyển động theo phương x

p z x

m min     (2.64)

i

p h L

a g

b g

trong các trường hợp chỉ đặt cơ cấu phanh ở cầu trước hoặc cầu sau với các phân bố tải trọng khác nhau (hình 2.5)

Đồ thị được xây dựng cho xe và đường có thông số: h = 0,55 m; L = 2,5 m; φp =

-1 và δi = 1

Giá trị

L

b

dao động trong khoảng 0,4 ÷ 0,6:

Xe chỉ có cầu sau đặt cơ cấu phanh: 0,49 0,33

Xe chỉ có cầu trước đặt cơ cấu phanh: 0,51 0,77

Nhìn vào kết quả ta thấy khi phanh trọng lượng xe phân lên cầu trước tăng lên do vậy gia tốc cực đại của xe khi phanh các bánh xe cầu trước lớn hơn khi phanh các bánh xe cầu sau Những xe có trọng lượng phân lên cầu trước lớn hơn (xe con, động

cơ đặt đằng trước) thường được bố trì cơ cấu phanh đằng trước có khả năng sinh mô men lớn

Hình 2.5

2.2 ĐỘNG LỰC HỌC QUÁ TRÌNH PHANH

2.2.1 Động lực học bánh xe chịu mômen phanh

Xét bánh xe khi phanh có sơ đồ chịu lực như trên hính 3.1 Bánh xe có khối lượng mb, mô men quán tính khối lượng Ib

Mô men cản lại sự quay của bánh xe tức là mô men phanh, ngược chiều với chiều quay của bánh xe (Mp trên hình 3.1) Ngoài mô men phanh, bánh xe còn chịu các lực và các mô men sau:

Phản lực thẳng đứng Fz là tổng hợp lực từ mặt đường tác dụng lên bánh xe trong vùng tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường Các nghiên cứu, đo đạc của các nhà khoa học cho thấy hợp lực Fz nằm lệch về phìa trước (theo chiều chuyển động của xe) so với đường thẳng đứng đi qua tâm bánh xe một khoảng là δ (hính 3.1);

Hình 2.6 Phản lực tiếp tuyến Fx ngược chiều với chiều chuyển động (hình 3.1)

Phản lực từ khung xe tác dụng vào bánh xe theo chiều ngang Fbvà chiều thẳng đứng Fz’ ;