Какие факторы конструкции велосипеда влияют на тормозную способность?

У меня сложилось впечатление, что велосипеды и мотоциклы не могут останавливаться так же быстро, как автомобили. Мне любопытно, какие факторы оказывают наибольшее влияние на тормозной путь велосипеда.

Что приходит мне на ум:

  • Размер шины (чем больше резины на дороге, тем больше тормозная способность), шина большего диаметра/меньшего давления должна обеспечивать большее трение для остановки.
  • Вес велосипеда (чем меньше вес, тем меньше инерция)
  • Типы тормозов (?) Имеют ли значение обод и диск (казалось бы, они незначительны, поскольку оба блокируют колесо при слишком сильном нажатии)

Какое влияние оказывают эти факторы? Какие еще факторы влияют на торможение? Какие факторы можно изменить для увеличения останавливающей способности и при каком компромиссе?


Примечание. Мое утверждение о том, что автомобили могут останавливаться быстрее, чем велосипеды, возникло в результате обучения моего мотоциклиста, когда я получал одобрение на мотоцикл. Было заявлено, что автомобили в целом способны останавливаться быстрее, и поэтому вы должны научиться следовать дальше назад, чем если бы вы ехали, а также научиться объезжать остановившиеся автомобили (в чрезвычайных ситуациях), а не пытаться тормозить на прямой. линия - так как вы, скорее всего, окажетесь на бампере, если будете только тормозить без дополнительных маневров.

Есть ли у вас какие-либо цитаты/исследования, подтверждающие это? Мне было бы интересно узнать, как сравнивается типичный тормозной путь между автомобилями, мотоциклами и велосипедами.
+1 Мотоциклы @Mac обладают огромной тормозной силой в сочетании с очень легким весом (следовательно, меньше энергии, противодействующей торможению), мне бы очень хотелось увидеть некоторые цифры, подтверждающие это утверждение.
Правила дорожного движения гласят, что «большим транспортным средствам и мотоциклам требуется большее расстояние для остановки» [чем автомобилям]. Про велосипеды ничего не сказано. direct.gov.uk/en/TravelAndTransport/Highwaycode/DG_070304
Спасибо за вклад, я обновил вопрос, чтобы удалить свои ложные предположения.
@Mac Я упоминаю об этом в своем ответе. Если мы используем 0,6 г для велосипедов и 0,8 г для автомобилей, то на скорости 30 км/ч велосипед остановится за 13,9 секунды, а автомобиль — всего за 10,4. Мотоциклы имеют многие из тех же динамических факторов, что и велосипеды, в том смысле, что они могут достигать предела тангажа / остановки, в то время как автомобили просто скользят передними колесами. Для простых моделей, которые мы здесь описываем, масса, которая находится над заторможенными колесами, более или менее учитывается, поскольку она увеличивает КЕ и силу трения — по крайней мере, до тех пор, пока вы не дойдете до точки, где вы больше не сможете заблокировать тормоза. .
@lantius - 13,9 секунды звучат слишком долго, чтобы тормозить с 30 км/ч. Я просто подсчитал и получил 1,39 секунды примерно на 15 метрах. Это звучит лучше?
@Mac, да, это то, что я понимаю. Даже если вы просто визуализируете это, становится ясно, что любой может остановить велосипед, движущийся со скоростью 30 км/ч, намного быстрее, чем ~10 с!
Стыдно! Я пропустил там десятичный разряд и забыл проверить себя на вменяемость.

Ответы (3)

Самым большим фактором, влияющим на тормозной путь велосипеда, является перенос массы к передней части автомобиля при торможении. На вертикальном велосипеде ограничивающим фактором того, насколько сильно вы можете тормозить, является точка, в которой переднее колесо переходит от замедления к простому броску вас через руль. Когда вы тормозите, ваш центр масс смещается вперед, поднимая заднее колесо. Смещение вашего веса назад и вниз во время торможения значительно увеличивает эффективность торможения. Транспортное средство с приводом от человека с более низким центром тяжести, такое как лежачий трехколесный велосипед или лежачий низкий гоночный автомобиль, также обычно может останавливаться быстрее.

Предел торможения велосипеда составляет примерно 0,67 г , в то время как предел для типичного легкового автомобиля находится где-то между 0,8 г и 1,0 г. Законодательные требования в США еще менее строгие, чем эти ограничения - обычно легковой автомобиль должен тормозить при 0,53 g, в то время как от велосипеда требуется только продемонстрировать способность пробуксовывать заднее колесо, обеспечивая тормозную способность не более 0,2 g. ! Безусловно, есть автомобили с меньшей тормозной способностью, чем у многих велосипедов.

Упомянутые вами факторы не очень важны в предельном случае - трение связано с нормальной силой по размеру пятна контакта, поэтому большая площадь поверхности на самом деле не помогает, и даже если вы увеличили трение (липкие шины) вы все равно попадете в тангаж до того, как переднее колесо занесет. Вес велосипеда обычно составляет небольшую долю от общего веса системы. Дисковые тормоза помогают в обычном случае, поскольку диски обычно имеют лучший интерфейс между ротором и тормозом, но зажатие сухого и чистого ободного тормоза может легко перебросить гонщика через переднее колесо.

Верно. Если вы «панически» тормозите полностью задним колесом, то вес снимается с него, и вы довольно легко заносите. Если вы «панически» тормозите полностью передним колесом, вы падаете головой. Это чистая физика, определяемая главным образом геометрией/распределением веса мотоцикла.
Вау, я всегда предполагал, что велосипед может остановиться быстрее, чем автомобиль, поэтому меня никогда не заботило, сколько места осталось передо мной. Спасибо за связанную статью. С этого момента мне придется оставлять больше места перед собой. Ваше здоровье!
Дисковые тормоза также легче регулировать (т. е. применять различные уровни силы и, следовательно, мощность торможения, чтобы приблизиться к максимальному тормозному усилию), и их торможение не так легко ухудшается из-за воды. Таким образом, хотя они не будут лучше, чем ободные тормоза в идеальных условиях, они улучшат средний случай (как вы говорите).
  • Размер шины: не имеет значения, потому что на дороге с твердым покрытием любая шина должна обеспечивать достаточное трение (тормозное усилие), чтобы вы могли добраться до критической/критической точки.
  • Вес велосипеда: незначителен по сравнению с вашим весом (сложность состоит в том, чтобы остановить гонщика)
  • Типы тормозов: дисковые тормоза показались мне надежными на мокрой дороге и снегу, на холмах и в пробках.

Важнейшим фактором является угол между вашим центром масс и точкой, где переднее колесо соприкасается с дорогой. Нахождение ниже и дальше назад уменьшает этот угол, поэтому отодвиньте свой зад от спинки сиденья.

Вам также нужна достаточная сила рук или выравнивание, чтобы остановить вас: остерегайтесь высоко поднимать руки вниз, когда нажимаете на тормоз. Позиционируя себя как можно дальше назад и как можно ниже, вы оказываетесь за (а не над) рулем, на который вы нажимаете, чтобы удержаться, когда останавливаетесь.

Заднее колесо скользит раньше переднего (по мере замедления вас толкает вперед, вес переходит на переднее колесо и с заднего колеса, а трение пропорционально весу). С другой стороны, занос переднего колеса может привести к потере управления. Тогда одна из возможностей состоит в том, чтобы затормозить обоими колесами одновременно и ослабить торможение обоими комплектами тормозов, когда заднее колесо начинает скользить (рассматривайте это как систему ABS).

Переднее колесо не скользит, за исключением очень скользких поверхностей. Обычный совет, однако, состоит в том, чтобы сделать то, что вы предлагаете, и затормозить обоими колесами (примерно в два раза больше силы на переднем, чем на заднем) и отпустить, если заднее колесо начинает скользить. (Ранее я предлагал, чтобы дисковая тормозная система могла быть настроена как настоящая система ABS, использующая задний тормоз для активации переднего.)

Ага... что сказали другие. Ваше замедление достигает своего максимального предела, когда заднее колесо становится полностью разгруженным, и велосипед вот-вот перевернется, поворачиваясь на передней оси.

Да, вы можете значительно смягчить ситуацию, оторвав задницу от сиденья и переместив свой вес назад во время торможения. Если большая часть вашего веса находится дальше за точкой вращения (передней осью), это даст вам еще большее замедление перед тем, как вы перевернетесь.

Эти соображения, какими бы интересными они ни были, носят в значительной степени чисто академический характер.

РЕАЛЬНЫМИ определяющими факторами возможности избежать столкновения являются НЕ теоретический предел замедления, а то, уделяет ли гонщик достаточно внимания, чтобы не попасть в ситуацию панического торможения, в первую очередь, время реакции и рассудительность гонщика, физическая способность гонщика правильно использовать «английский язык тела» и управление велосипедом, чтобы вовремя остановить мотоцикл, маневрировать вокруг препятствия или просто разбиться так, чтобы избежать ужасного «столкновения с лицом».

Серьезно, любой байк с почти приличными тормозами остановится чертовски быстро. Я пытаюсь сказать, что лучшие в мире тормоза и шины не помогут вам больше, чем простое внимание к тому, что находится перед вами, и отработка некоторых навыков управления.
Я предполагаю, что вам не проголосовали за практический совет, а скорее потому, что ваш совет мало что дает для ответа на вопрос.
Я вижу, это круто, но мало что можно изменить в плане дизайна, чтобы оптимизировать тормозную способность. Пока ваши тормоза могут пробуксовывать заднее колесо, вы проделаете большую часть пути. Кроме того, все дело в гонщике.