La distancia de frenado se refiere a la distancia que viajará un vehículo desde el punto en el que los frenos están completamente aplicados cuando se detiene por completo. Se ve afectado principalmente por la velocidad original del vehículo y el coeficiente de fricción entre los neumáticos y la superficie de la carretera , [Nota 1] y de manera insignificante por la resistencia a la rodadura de los neumáticos y la resistencia aerodinámica del vehículo . El tipo de sistema de frenos en uso solo afecta a camiones y vehículos de gran masa, que no pueden suministrar suficiente fuerza para igualar la fuerza de fricción estática. [1] [Nota 2]
La distancia de frenado es uno de los dos componentes principales de la distancia total de frenado . El otro componente es la distancia de reacción, que es el producto de la velocidad y el tiempo de percepción-reacción del conductor / ciclista. Un tiempo de percepción-reacción de 1,5 segundos, [2] [3] [4] y un coeficiente de fricción cinética de 0,7 son estándar con el fin de determinar una línea de base desnuda para la reconstrucción de accidentes y el aviso judicial ; [5] la mayoría de las personas pueden detenerse un poco antes en condiciones ideales.
La distancia de frenado no debe confundirse con la distancia visual de frenado . Este último es un estándar de visibilidad de alineación de carreteras que proporciona a los automovilistas que conducen a la velocidad de diseño o por debajo de ella una distancia libre asegurada adelante (ACDA) [6] que excede una distancia de factor de seguridad que requeriría un conductor leve o casi negligente para detenerse debajo El peor escenario posible: condiciones típicamente resbaladizas ( desaceleración de 0,35 g [7] [Nota 3] ) y un conductor de respuesta lenta (2,5 segundos). [8] [9] Debido a que la distancia visual de frenado supera con creces la distancia de frenado real en la mayoría de las condiciones, un conductor capaz que utiliza la distancia visual de frenado completa, lo que resulta en lesiones, puede ser negligente por no detenerse antes.
Derivación
Ecuación energética
La distancia de frenado teórica se puede encontrar determinando el trabajo necesario para disipar la energía cinética del vehículo . [10]
La energía cinética E viene dada por la fórmula:
- ,
donde m es la masa del vehículo y v es la velocidad al inicio del frenado.
El trabajo W realizado por frenado viene dado por:
- ,
donde μ es el coeficiente de fricción entre la superficie de la carretera y los neumáticos, g es la gravedad de la Tierra y d es la distancia recorrida.
La distancia de frenado (que se mide comúnmente como la longitud del patinazo) dada una velocidad de conducción inicial v se calcula poniendo W = E , de lo cual se sigue que
- .
La velocidad máxima dada una distancia de frenado disponible d viene dada por:
- .
Ley de Newton y ecuación de movimiento
Para una superficie nivelada, la fuerza de fricción resultante del coeficiente de fricción es:
Al igualar los dos se obtiene la desaceleración :
La forma de las fórmulas para la aceleración constante es:
Configuración y luego sustituyendo en la ecuación se obtiene la distancia de frenado:
Distancia total de frenado
La distancia total de frenado es la suma de la distancia de percepción-reacción y la distancia de frenado.
Un valor de referencia común de se utiliza en gráficos de distancia de parada. Estos valores incorporan la capacidad de la gran mayoría de conductores en condiciones normales de la carretera. [2] Sin embargo, un conductor atento y alerta puede tener tiempos de percepción-reacción muy por debajo de 1 segundo, [11] y un automóvil moderno con frenos antideslizantes computarizados puede tener un coeficiente de fricción de 0.9 - o incluso exceder con mucho 1.0 con pegajoso neumáticos. [12] [13] [14] [15] [16]
Históricamente, los expertos usaban un tiempo de reacción de 0,75 segundos, pero ahora incorporan la percepción que da como resultado un tiempo medio de percepción-reacción de: 1 segundo para la población como promedio; ocasionalmente una regla de los dos segundos para simular al anciano o al neófito; [Nota 4] o incluso un tiempo de reacción de 2,5 segundos, para acomodar específicamente a conductores muy ancianos, debilitados, intoxicados o distraídos. [12] El coeficiente de fricción puede ser 0.25 o menor en asfalto mojado o congelado, y los frenos antideslizantes y los neumáticos de rendimiento específico de la temporada pueden compensar de alguna manera los errores y las condiciones del conductor. [15] [17] [Nota 5] En contextos legales, los valores conservadores que sugieren mayores distancias mínimas de frenado se utilizan a menudo para asegurarse de exceder la carga legal pertinente de la prueba , con cuidado de no ir tan lejos como para condonar la negligencia. Por tanto, el tiempo de reacción elegido puede relacionarse con el correspondiente percentil de población de la carga; Por lo general, un tiempo de reacción de 1 segundo es como preponderancia más probable que no , 1,5 segundos es claro y convincente , y 2,5 segundos está más allá de toda duda razonable . El mismo principio se aplica a los valores del coeficiente de fricción.
Distancia de frenado total real
La distancia de frenado total real puede diferir del valor de referencia cuando las condiciones de la carretera o de los neumáticos son sustancialmente diferentes de las condiciones de referencia o cuando la función cognitiva del conductor es superior o deficiente. Para determinar la distancia de frenado total real, normalmente se obtendría empíricamente el coeficiente de fricción entre el material del neumático [18] y el punto exacto de la carretera en las mismas condiciones y temperatura de la carretera. También medirían la percepción y los tiempos de reacción de la persona. Un conductor que tiene reflejos innatos y, por lo tanto, distancias de frenado que están muy por debajo de los márgenes de seguridad proporcionados en el diseño de la carretera o esperados por otros usuarios , puede que no sea seguro para conducir. [19] [20] [21] La mayoría de las carreteras antiguas no se diseñaron pensando en el conductor deficiente y, a menudo, se utilizaba un estándar de tiempo de reacción de 3/4 de segundo que ya no existía. Recientemente, se han realizado cambios en los estándares de las carreteras para hacer que las carreteras modernas sean más accesibles para una población de conductores que envejece cada vez más. [22]
Para los neumáticos de caucho de los automóviles, el coeficiente de fricción ( μ ) disminuye a medida que aumenta la masa del automóvil. Además, μ depende de si las ruedas están bloqueadas o rodando durante el frenado, y algunos parámetros más como la temperatura de la goma (aumenta durante el frenado) y la velocidad. [23]
Reglas de juego
En un país no métrico, la distancia de frenado en pies dada una velocidad en MPH se puede aproximar de la siguiente manera:
- tomar el primer dígito de la velocidad y elevarlo al cuadrado. Agregue un cero al resultado, luego divida por 2.
- Sume el resultado anterior al doble de la velocidad.
Ejemplo: velocidad = 50 MPH. distancia de parada = 5 al cuadrado = 25, agregue un cero = 250, divida por 2 = 125, sume 2 * 50 = 225 pies (el valor exacto se puede calcular usando la fórmula que se encuentra debajo del diagrama de la derecha).
En Alemania, la regla general para la distancia de frenado en una ciudad en buenas condiciones es la regla de 1 segundo, es decir, la distancia recorrida en 1 segundo debe ser como máximo la distancia al vehículo de adelante. A 50 km / h, esto corresponde a unos 15 m. Para velocidades más altas de hasta aproximadamente 100 km / h fuera de las áreas urbanizadas, se aplica una regla de 2 segundos definida de manera similar, que para 100 km / h se traduce en aproximadamente 50 m. Para velocidades del orden de 100 km / h también existe la regla más o menos equivalente de que la distancia de frenado sea la velocidad dividida por 2 k / h, denominada regla del tacómetro halber (la mitad del velocímetro ), por ejemplo, para 100 km / h . h la distancia de frenado debe ser de unos 50 m. Además, las escuelas de conducción alemanas enseñan a sus alumnos que la distancia total de frenado suele ser:
En el Reino Unido , las distancias de frenado totales típicas (distancia de pensamiento más distancia de frenado) utilizadas en el Código de circulación se citan en la Regla 126 [1] como:
- 20 mph: 40 pies (12 metros)
- 30 mph: 75 pies (23 metros)
- 40 mph: 118 pies (36 metros)
- 50 mph: 175 pies (53 metros)
- 60 mph: 240 pies (73 metros)
- 70 mph: 315 pies (96 metros)
Ver también
- Distancia clara asegurada por delante
- Freno
- Frenado por cadencia
- Marca de patín
- Detención de la distancia de visión
- Frenado por umbral
- Métricas de vehículos
- Reconstrucción de accidentes vehiculares
Notas
- ^ El coeficiente de fricción promedio (µ) está relacionado con la clasificación de desgaste de la banda de rodadura del neumáticomediante la siguiente fórmula:Consulte HPwizard sobre fricción de neumáticos
- ^ El coeficiente de fricción es la relación entre la fuerza necesaria para mover un cuerpo horizontalmente sobre otro a una velocidad constante con el peso del cuerpo. Para un camión de 10 toneladas, la fuerza necesaria para bloquear los frenos podría ser de 7 toneladas, que es suficiente fuerza para destruir el mecanismo de freno en sí. Si bien algunos tipos de frenos en vehículos livianos son más propensos a que los frenos se desvanezcan después de un uso prolongado, o se recuperen más rápidamente después de la inmersión en agua, todos deberían poder bloquearse las ruedas.
- ^ THE 2001 GREEN BOOK revisó la parte de la ecuación de la distancia de frenado ahora basada en la desaceleración (a) en lugar del factor de fricción (f) por recomendación del Informe NCHRP 400
- ^ Un estudio realizado por la Junta de Investigación del Transporte en 1998 encontró que la mayoría de las personas pueden percibir y reaccionar ante una condición inesperada de la carretera en 2 segundos o menos.
- ^ A medida que aumenta la velocidad, la distancia de frenado es inicialmente mucho menor que la distancia de percepción-reacción, pero luego se iguala y luego la excede rápidamente después de 30 MPH por 1 segundo pt veces (46 MPH por 1.5s pt veces): por lo tanto . Resolviendo para v,. Esto se debe a la naturaleza cuadrática del aumento de energía cinética frente al efecto lineal de un tiempo pr constante.
Referencias
- ^ Fricke, L. (1990). "Reconstrucción de accidentes de tráfico: Volumen 2 del Manual de investigación de accidentes de tráfico". El Instituto de Tráfico de la Universidad Northwestern. Cite journal requiere
|journal=
( ayuda ) - ^ a b Taoka, George T. (marzo de 1989). "Tiempos de reacción de los frenos de los conductores sin alerta" (PDF) . Diario ITE . 59 (3): 19-21.[ enlace muerto permanente ]
- ^ La Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en Carreteras (NHTSA) usa 1,5 segundos para el tiempo de reacción promedio.
- ^ El equipo de investigación de accidentes de la Virginia Commonwealth University suele utilizar 1,5 segundos para calcular el tiempo de percepción-reacción
- ^ a b "Tablas de velocidades y distancias de frenado" . El estado de Virginia.
- ^ ACDA o la regla de "distancia libre asegurada adelante" requiere que el conductor mantenga su vehículo bajo control para poder detenerse en la distancia en la que puede ver claramente
- ^ Programa Nacional de Investigación Cooperativa de Carreteras (1997). Informe NCHRP 400: Determinación de las distancias visuales de frenado (PDF) . Junta de Investigación del Transporte (National Academy Press). pag. I-13. ISBN 0-309-06073-7.
- ^ Asociación estadounidense de funcionarios estatales de carreteras y transporte (1994) Una política sobre diseño geométrico de carreteras y calles (Capítulo 3)
- ^ Manual de diseño de carreteras . 6ª Ed. Departamento de Transporte de California. 2012. p. 200.Consulte el Capítulo 200 sobre cómo detener la distancia visual y el capítulo 405.1 sobre la distancia visual.
- ^ Volumen de reconstrucción de accidentes de tráfico 2, Lynn B. Fricke
- ^ Robert J. Kosinski (septiembre de 2012). "Una revisión de la literatura sobre el tiempo de reacción" . Universidad de Clemson. Archivado desde el original el 10 de octubre de 2013.
- ^ a b Una investigación de la utilidad y precisión de la tabla de velocidad y distancias de frenado Archivado el 27 de septiembre de 2012 en la Wayback Machine.
- ^ Coeficientes de fricción y resistencia a la rodadura de los neumáticos
- ^ EL DIAGRAMA GG : los neumáticos pegajosos superan 1,0
- ^ a b JY Wong (1993). Teoría de vehículos terrestres . 2ª ed. pag. 26. ISBN 9780470170380.
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- ^ Friccional Coeficientes para algunos materiales comunes y combinaciones de materiales y tablas de referencia - Coeficiente de Fricción Archivado 2009-03-08 en la Wayback Machine
- ^ Resultados de la prueba de neumáticos
- ^ Señales de advertencia y saber cuándo dejar de conducir. Archivado el 27 de mayo de 2008 en la Wayback Machine.
- ^ Jevas, S; Yan, JH (2001). "El efecto del envejecimiento en la función cognitiva: una revisión cuantitativa preliminar". Research Quarterly para ejercicio y deporte . 72 : A-49. El tiempo de reacción simple se acorta desde la infancia hasta finales de los 20, luego aumenta lentamente hasta los 50 y 60, y luego se alarga más rápido a medida que la persona llega a los 70 años y más.
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Otras lecturas
- B. Finberg (2010). "Aviso judicial del tiempo de reacción de los conductores y de la distancia de frenado de los vehículos de motor que circulan a distintas velocidades". Informes de derecho estadounidense: anotado, segunda serie . 84 . The Lawyers Co-operative Publishing Company; Bancroft-Whitney; Compañía de anotación de West Group. pag. 979.
- E. Campion (2008). "Admisibilidad en evidencia, en acción por negligencia automovilística, de gráficos que muestren distancia de frenado, tiempos de reacción, etc.". Informes de derecho estadounidense: anotado, tercera serie . 9 . The Lawyers Co-operative Publishing Company; Bancroft-Whitney; Compañía de anotación de West Group. pag. 976.
- CC Marvel (2012). "Admisibilidad de pruebas experimentales, pruebas de derrape o similares, relativas a la velocidad o el control del vehículo de motor". Informes de derecho estadounidense: anotado, segunda serie . 78 . The Lawyers Co-operative Publishing Company; Bancroft-Whitney; Compañía de anotación de West Group. pag. 218.
- Jerre E. Box (2009). "Testimonio de opinión sobre la velocidad del vehículo de motor basado en marcas de derrape y otros hechos". Informes de derecho estadounidense: anotado, tercera serie . 29 . The Lawyers Co-operative Publishing Company; Bancroft-Whitney; Compañía de anotación de West Group. pag. 248.
- Wade R. Habeeb (2008). "Negligencia del conductor de un vehículo de motor en cuanto a la forma de aplicación oportuna de los frenos adecuados". Informes de derecho estadounidense: anotado, segunda serie . 72 . The Lawyers Co-operative Publishing Company; Bancroft-Whitney; Compañía de anotación de West Group. pag. 6.
enlaces externos
- Calculadora de distancia de frenado del coche
- Calculadora de distancia de frenado
- Tablas de velocidad y distancias de frenado
- Wikilibros: Distancia visual
- The Highway Code (en inglés)