Гальмівний шлях мотоцикла проти автомобіля: хто швидше зупиниться в екстреній ситуації?

На папері перед нами результати вимірювань, виконаних точними приладами; на екрані комп’ютера — кадри з відеозйомки. Розглядаючи їх, я мимоволі відчуваю полегшення від того, що перебував на мотоциклі приблизно за три метри позаду автомобіля. Ми збираємося поставити крапку в суперечці про те, чий гальмівний шлях коротший — автомобіля чи мотоцикла. Для тих, хто хоче одразу дізнатися коротку відповідь, перш ніж заглиблюватися в повний тест гальмівного шляху: під час екстреного гальмування автомобілі майже завжди зупиняються швидше за мотоцикли. І це важливо не лише для мотоциклістів — принаймні розсудливих, — а й для водіїв автомобілів.

Чому люди вважають, що мотоцикли гальмують краще за автомобілі?

Хибне уявлення про те, що мотоцикли мають уповільнюватися так само ефективно, як і розганятися, особливо на сухому рівному покритті, ймовірно, виникає через їхню вражаючу динаміку розгону. Навіть на перший погляд скромний BMW G 310 R з невибагливим одноциліндровим двигуном потужністю 34 к. с. здатний набрати 100 км/год лише за сім секунд. Тому можна було б очікувати, що в момент екстреної зупинки мотоцикли гальмуватимуть так само вражаюче. Наш практичний тест гальмування показує, чому це припущення не відповідає дійсності.

Знайомство з тестовою технікою: порівнюємо автомобілі та мотоцикли

Чотириколісну команду представляли BMW M4, Kia Stinger GT і BMW X3. Серед двоколісної техніки ми зібрали різноманітний склад — від великого туристичного круїзера BMW K 1600 Grand America до невибагливого родстера BMW G 310 R. Між ними розташувалися три туристичні ендуро — Honda Africa Twin Adventure Sports, BMW R 1200 GS і BMW R 1200 GS Rallye, — а також спортбайк BMW S 1000 RR. З урахуванням BMW GS Rallye, оснащеного позашляховими шинами, наша добірка мотоциклів охоплювала справді широкий спектр класів:

BMW K 1600 Grand America — повнорозмірний туристичний круїзер
BMW S 1000 RR — суперспорт
Honda Africa Twin Adventure Sports — туристичний ендуро, 21-дюймове переднє колесо
BMW R 1200 GS — туристичний ендуро, дорожні шини
BMW R 1200 GS Rallye — туристичний ендуро, позашляхові шини
BMW G 310 R — родстер початкового рівня

BMW M2 Coupé, BMW M4 Coupé, BMW X3 проти BMW G 310 R, BMW S 1000 RR, BMW K 1600 Grand America, BMW R 1200 GS Rallye

Як ми перевіряли гальмівний шлях

Ми навмисно обрали дороги з неідеально рівним покриттям, подібні до тих, якими доводиться їздити щодня. Тиск у шинах встановили відповідно до рекомендацій виробників. Під час гальмування ми імітували панічне натискання на педаль гальма — або на важіль переднього та педаль заднього гальма у випадку мотоциклів — доки не спрацьовувала ABS і транспортний засіб не зупинявся повністю.

Перевірка BMW R 1200 GS перед тестовою поїздкою

Фізика гальмування мотоцикла

Ефективність гальмування мотоцикла залежить від багатьох чинників, зокрема:

Характеристик зчеплення та конструкції шин
Сил і моментів інерції
Зміни стискання вилки під час уповільнення
Положення та рухів мотоцикліста
Конструкції гальмівної системи
Наявності ABS та інших сучасних допоміжних систем

Однак наш головний редактор, пристрасний шанувальник мотоциклів і водночас невиправно прискіпливий фахівець, неодмінно наполіг би на обговоренні таких понять, як «мала гальмівна сила» або, що ще гірше, «чим ширша шина, тим більша пляма контакту». Він одразу дістав би аркуш паперу, вкритий поздовжніми й поперечними векторами, і невтомно домагався б обґрунтованої згоди щодо величини сили тертя в плямі контакту шини з дорогою.

Сили, що діють на мотоцикл і мотоцикліста під час гальмування в неінерціальній системі відліку, пов’язаній із мотоциклом, який рухається з прискоренням.

M — центр мас системи «мотоцикл + мотоцикліст».
F = Mg — сила тяжіння, спрямована вертикально вниз від центра мас.
Fin — сила інерції. Під час гальмування, тобто уповільнення, вона спрямована в напрямку руху — вперед.
F1 і F2 — сили нормального тиску, або реакції опори, на переднє та заднє колеса відповідно. Під час гальмування вага перерозподіляється на переднє колесо (\(F_1 > F_2)).
Fsc1 і Fsc2 — сили зчеплення, або тертя, переднього та заднього коліс. Під час гальмування вони спрямовані проти напрямку руху — назад.

Коротко кажучи, що довша колісна база й нижчий центр ваги, то коротший гальмівний шлях. За інтенсивного уповільнення це зменшує кількість небажаних побічних ефектів, як-от стоппі або розгойдування задньої частини, до яких особливо схильні спортбайки й нейкеди з короткою колісною базою. Однак є й інші нюанси, які варто розглянути.

_{Майже на кожному мотоциклі є наклейка із зазначенням правильного тиску.}

Професійні гонщики використовують прийом, відомий як «стискання підвіски», щоб максимально збільшити зчеплення з покриттям. Учасники різних гоночних серій «присаджують» передню вилку й моноамортизатор, навантажуючи обидва колеса та збільшуючи пляму контакту. Хоча багато аспектів описуються лінійними залежностями — сила тертя в плямі контакту дорівнює добутку коефіцієнта тертя на вагу, що припадає на колесо, — під час гальмування більша пляма контакту справді є перевагою. Проте задовго до втрати зчеплення передньою шиною більшість мотоциклів із короткою колісною базою починають підіймати заднє колесо в повітря. Щоб відтермінувати це, гонщики під час гальмування максимально відхиляються назад, зміщуючи центр ваги до заднього колеса. Утім, такі прийоми характерні для професійних перегонів на закритих трасах, де вирішальними є частки секунди. А що відбувається на звичайних дорогах?

Результати гальмування автомобілів: зі 100 км/год до повної зупинки

Усі чотириколісні транспортні засоби під час різкого уповільнення зі швидкості 100 км/год цілком очікувано показали такі результати:

BMW M4: 36,3 метра
BMW X3: 39,1 метра

Звичайно, ми не вимикали ABS, тим паче що мотоцикли вже давно оснащують антиблокувальними системами. Фактично з 2015 року ABS є обов’язковою для всіх нових мотоциклів із двигунами робочим об’ємом понад 125 см³, що продаються в Європі. До речі, BMW була серед піонерів: ще 1987 року компанія представила серійну модель BMW K 100 з ABS.

BMW R1200GS і BMW R1200GS Adventure

Що відбувається, коли блокується переднє колесо мотоцикла

Навіть досвідчені гонщики, як видно в перегонах найвищого класу MotoGP, можуть припуститися критичної помилки й заблокувати переднє колесо. Такий сценарій майже гарантовано закінчується неприємностями — від відносно м’якого ковзання по асфальту до, за невдалого збігу обставин, підкидання мотоцикліста в повітря. Важливо зазначити, що блокування переднього колеса може трапитися і на мотоциклі з ABS. Якби ABS дозволили в перегонах, прагнення публіки до видовищності та комерційні інтереси організаторів і телевізійних компаній, імовірно, призвели б до ще більшої кількості аварій.

До речі, блокування заднього колеса також вкрай небажане. Хоча воно не завжди закінчується падінням, задня частина мотоцикла, що розгойдується з боку в бік, аж ніяк не сприяє стабільності та скороченню гальмівного шляху.

BMW 2 Series і BMW K 1600 Grand America

Результати гальмування мотоциклів: зі 100 км/год до повної зупинки

Тепер зосередимося на мотоциклах. Почну з найкращого результату в нашій групі: важкий BMW K 1600 Grand America, споряджена маса якого становить 364 кг, зупинився на найкоротшій дистанції — лише за 42 метри. І що особливо примітно, від мене не знадобилося жодних коригувальних чи захисних дій. Змусити цей двоколісний лімузин виконати стоппі майже неможливо, і за це слід дякувати найдовшій серед учасників тесту колісній базі — 1618 мм. Крім того, козир BMW тут — передня підвіска Duolever на «Великій Америці». Головна особливість цієї майже автомобільної конструкції полягає в тому, що, хоч би як інтенсивно ви гальмували, схильність переднього колеса до відриву залишається мінімальною. Інакше кажучи, під час уповільнення немає ні ривків, ні нестабільності — мотоцикл зберігає непохитну стійкість.

_{Довгохідна вилка Africa під час екстреного гальмування складається, наче картковий будиночок, однак до небезпечного розвитку стоппі справа не доходить}

Наступним у списку найкращих «гальмівників» іде спортбайк BMW S 1000 RR із результатом 42,5 метра, хоча електроніки в ньому не менше, ніж у найсучаснішому смартфоні з усіма можливими функціями. Він має систему динамічного регулювання демпфування Dynamic Damping Control (DDC), автоматичний контроль стійкості Automatic Stability Control (ASC), динамічний контроль тяги Dynamic Traction Control (DTC) та інтелектуальний датчик зношування гальмівних колодок Bosch — усе це інтегровано з комбінованою гальмівною системою. Коли мотоцикліст натискає важіль переднього гальма, система частково залучає й заднє. Варто зазначити, що таку саму гальмівну систему встановлено на всіх «великих» BMW у нашому тесті, зокрема на BMW K 1600 GA та обох «гусях».

_{BMW S 1000 RR проти BMW X3: різниця гальмівного шляху зі 100 км/год становить 3,4 метра — справжнє фіаско для спортбайка.}

Повертаючись до мотоциклів, маємо визнати одну незаперечну істину: що коротша колісна база, то нестійкішим стає мотоцикл під час інтенсивного гальмування й то виразнішою є його схильність до перекидання.

Honda Africa Twin Adventure Sports зі стандартною двоканальною ABS, надзвичайно великими ходами підвіски, переднім і заднім гальмівними супортами, які покладаються виключно на дії мотоцикліста, та 21-дюймовим переднім колесом, майже як у велосипеда, показала себе гідно. Попри ці особливості, вона несподівано перевершила однокласника BMW R 1200 GS, що має 19-дюймове переднє колесо з шириною профілю 120 мм. Варто нагадати: за формальними розрахунками площа плями контакту не залежить безпосередньо від ширини шини; ширина радше змінює форму й орієнтацію плями контакту, потенційно перерозподіляючи навантаження всередині неї, але зберігаючи ту саму загальну площу. Щодо «гуся», то, попри насичену електронікою комплектацію, подібну до спортбайка, для повної зупинки йому все одно знадобилося 45,4 метра.

BMW R 1250 GS

Але, як кажуть, за все доводиться платити. Honda Africa Twin Adventure Sports під час гальмування підіймала заднє колесо в повітря, тоді як BMW R 1200 GS залишався незворушним і стабільним завдяки фірмовій передній підвісці Telelever. Цікаво, що доступний BMW G 310 R з одним гальмівним диском — щоправда, солідного діаметра 300 мм — і чотирипоршневим радіальним супортом Bybre, ліцензованим продуктом Brembo, зупинявся зі 100 км/год майже як вантажний потяг, долаючи значні 48,7 метра. Водночас слід зауважити, що, за розрахунками Подорожанського, маса не має істотного впливу на рівняння, яке описує максимальне уповільнення. Ця «індоєвропейська» модель, зібрана на заводі TVS в Індії, поводилася цілком пристойно зі своєю простою двоканальною ABS. Вона не намагалася втратити керування, але уважніший погляд на результат показує…

_{Навіть під час екстремального гальмування фірмова передня підвіска Telelever не дає «гусю» клюнути носом у землю.}

Далі — «великий гусак» BMW R 1200 GS Rallye, взутий у відносно «агресивні» позашляхові шини Michelin Anakee Wild. Для зупинки йому знадобилося 49,9 метра. Причина полягає в особливостях роботи протектора позашляхових шин на асфальті. Однак є й небажаний побічний ефект: у поворотах мотоцикл починає похитуватися, причому ці коливання виникають навіть за таких кутів нахилу, які для дорожніх шин були б цілком незначними. Це плата за здатність долати бездоріжжя й вагома причина змінювати стиль їзди на асфальті. Важливо пам’ятати, що всі ці похвальні показники гальмівного шляху отримано в контрольованих умовах, а в реальній екстреній ситуації до них слід додати ще п’ять, а то й десять метрів.

Гальмівні шляхи одним поглядом

Ось короткий підсумок гальмівних шляхів, зафіксованих під час зупинки зі 100 км/год:

BMW M4 (автомобіль): 36,3 м
BMW X3 (автомобіль): 39,1 м
BMW K 1600 Grand America: 42 м
BMW S 1000 RR: 42,5 м
Honda Africa Twin Adventure Sports: коротший шлях, ніж у R 1200 GS, але довший, ніж у S 1000 RR
BMW R 1200 GS: 45,4 м
BMW G 310 R: 48,7 м
BMW R 1200 GS Rallye (позашляхові шини): 49,9 м

_{* позашляхові шини}

Як ABS насправді скорочує гальмівний шлях

Тепер розглянемо ключову особливість ABS. Якщо ця система справді допомагає скоротити гальмівний шлях, то насамперед завдяки тому, що підвищує стабільність під час уповільнення. Отже, зменшується ймовірність того, що ефективність гальмування — а в критичній ситуації, не дай Боже, і життя людини — залежатиме лише від шин, а не від інших конструктивних особливостей мотоцикла та навичок водія. Водночас на нерівному дорожньому покритті ABS іноді може, навпаки, збільшити гальмівний шлях.

А чи міг би я, як мотоцикліст, перевершити за ефективністю гальмування хоча б кросовер BMW X3? Теоретично це можливо, хоча сценарій переважно гіпотетичний. Для цього знадобилися б бездоганний асфальт, мотоцикл із найдовшою колісною базою серед учасників тесту — BMW K 1600 Grand America, — прогріті до оптимальної робочої температури гоночні сліки та вимкнена ABS. Навіть тоді виграш у гальмуванні, найімовірніше, був би мінімальним. Крім того, важко уявити подібні умови в повсякденному житті власника круїзера. У нашому експерименті ми також виміряли гальмівний шлях BMW S 1000 RR зі швидкості 200 км/год. «Німецький» спортбайк весело підстрибував на нерівностях, ніби намагався подолати силу тяжіння, розмахував задньою частиною й ледь не досягав другої космічної швидкості — зупинившись лише через страхітливі 177 метрів.

Щодо мотоциклів із коротшою колісною базою, схильних до стоппі, наш прискіпливий головний редактор наполягає: імовірність досягти інтенсивності гальмування, подібної до автомобільної, зростає зі зниженням коефіцієнта тертя. Від себе додам, що це все одно малоймовірно через нові перешкоди, які створює слизька дорога й які часто зводять нанівець будь-які спроби інтенсивного гальмування.

_{Хочу згадати фотографію п’ятнадцятирічної давнини: автор цієї статті виконує стоппі на Suzuki GSX-R1000 K3. Складена й повернута вилка на фото суворо нагадує, наскільки важливо усвідомлювати межі власних можливостей. На щастя, тоді мені вдалося безпечно поставити мотоцикл на обидва колеса.}

Чи можна загальмувати на мотоциклі краще за ABS?

То чи можна перевершити ABS на мотоциклі? Так, але з дуже суттєвими застереженнями. Мені неодноразово вдавалося це на гоночних трасах. Однак для цього потрібні ідеальні умови: прогріті гоночні сліки, бездоганний асфальт і заздалегідь визначені точки, у яких я починав гальмувати. До того ж я не зупиняв мотоцикл повністю, а лише знижував швидкість перед входом у поворот. Такі умови дуже далекі від реальної їзди. Саме тому на своєму KTM 990 SMT, де ABS легко вимикається одним натисканням кнопки, я зазвичай залишаю її ввімкненою. А якщо йде дощ, покриття нерівне або інші учасники руху здійснюють несподіваний маневр? У всіх цих ситуаціях ABS перевершить навички гальмування 99,9% мотоциклістів незалежно від їхнього досвіду.

Тепер уявімо мотоцикл без ABS. У такому разі рекомендується «присадити» задню підвіску, натиснувши заднє гальмо, й одночасно плавно задіяти важіль переднього гальма, утримуючи переднє колесо на межі блокування. Цікаво, що ця порада актуальна й для мотоциклів з ABS. Однак власникам сучасних мотоциклів із комбінованими гальмівними системами достатньо працювати лише важелем переднього гальма — решту візьме на себе електроніка. У майбутньому такі системи, можливо, не лише визначатимуть, як застосовувати гальма, а й ухвалюватимуть рішення щодо траєкторії руху. А поки це майбутнє не настало, вибір між мотоциклом з ABS і без неї зводиться до простого запитання: чи маю я достатньо удачі та міцного здоров’я, щоб дозволити собі мотоцикл без ABS?

Шини, використані в тесті

Нижче наведено перелік шин, установлених на кожному транспортному засобі під час випробувань:

BMW M4: Michelin Pilot Super Sport, 255/35 R19 (передні), 275/35 R19 (задні)
Kia Stinger GT: Continental SportContact 6, 225/40 R19 (передні), 255/35 R19 (задні)
BMW X3: Pirelli Cinturato P7, 245/50 R19
BMW K 1600 Grand America: Bridgestone Battlax BT-022, 120/70 R17 (передня), 190/55 R17 (задня)
BMW S 1000 RR: Pirelli Diablo Supercorsa, 120/70 R17 (передня), 190/55 R17 (задня)
Honda Africa Twin Adventure Sports: Dunlop Trailmax D610, 90/90 R21 (передня), 150/70 R18 (задня)
BMW R 1200 GS: Michelin Anakee, 120/70 R19 (передня), 170/60 R17 (задня)
BMW G 310 R: Michelin Pilot Street Radial, 110/70 R17 (передня), 150/60 R17 (задня)
BMW R 1200 GS Rallye: Michelin Anakee Wild, 120/70 R19 (передня), 170/60 R17 (задня)

Нюанси ABS для двоколісної техніки: стандартна ABS проти поворотної ABS

Двоканальна ABS спирається на дані датчиків, які вимірюють кутову швидкість переднього й заднього коліс. Виявивши різницю, що вказує на можливе блокування одного з коліс, система регулює тиск у відповідному гальмівному контурі, спочатку знижуючи, а потім підвищуючи його. Однак між автомобілями й мотоциклами існує принципова відмінність. Автомобілі, якщо й нахиляються, то лише трохи й часто в бік, протилежний центру повороту. Мотоцикли ж під час повороту нахиляються завжди. У 2014 році австрійський виробник KTM спільно з Bosch уперше застосував на KTM 1190 Adventure систему, відому як Cornering ABS, ставши піонером цієї технології. У 2015 році BMW наслідувала цей приклад і назвала свою версію ABS Pro — звичайно, також за участю Bosch. Ці системи не обмежуються датчиками швидкості коліс, а використовують ще й датчик нахилу. Вони не лише визначають кут нахилу, а й аналізують поздовжнє та поперечне прискорення, положення дросельної заслінки, вибрану передачу, режим роботи двигуна й інші параметри. На підставі цих даних система вирішує, як розподілити навантаження між переднім і заднім гальмами в комбінованій гальмівній системі. За твердженням Bosch, такі рішення ухвалюються вражаючі 100 разів на секунду.

Схема гальмівної системи Race ABS на мотоциклі BMW S 1000 RR.

Тепер розглянемо, як усе це відчувається на практиці. Коли я виїжджаю на трек на своєму KTM 990 SMT, звичайна ABS часто втручається в поворотах надто активно. Вона відпускає гальма задовго до справді критичного моменту, водночас дещо мимоволі випрямляючи траєкторію. Натомість втручання «поворотної» ABS на BMW S 1000 RR або KTM 1190 майже непомітне. Водночас система творить дива, даючи змогу переносити точки гальмування далі без збільшення радіуса повороту. Навіть у найактивнішій фазі гальмування я зберігаю точний контроль над мотоциклом, можу змінювати його траєкторію та виконувати маневри, про які раніше навіть не мріяв.

Правильне положення пальців на важелі гальма

Тепер звернімося до однієї з найбільш дискусійних тем серед мотоциклістів: скільки пальців слід тримати на важелі гальма — один, два чи, можливо, всі чотири? Відповідь проста: використовуйте стільки пальців, скільки потрібно для ефективного уповільнення саме вашого мотоцикла, водночас зберігаючи повний контроль над руків’ям керма.

Техніка роботи з важелем гальма двома пальцями для швидкої реакції.

Основні висновки: гальмівний шлях мотоцикла проти автомобіля

Під час екстреного гальмування автомобілі майже завжди зупиняються швидше за мотоцикли завдяки ширшій колії, чотирьом плямам контакту та довшій колісній базі відносно центра ваги.
Довжина колісної бази та висота центра ваги є найважливішими чинниками, що визначають гальмівний шлях і стабільність мотоцикла.
ABS сама собою не обов’язково скорочує гальмівний шлях — її головна перевага полягає у стабільності та повторюваності результату, особливо для менш досвідчених мотоциклістів.
Поворотна ABS — BMW ABS Pro або KTM Cornering ABS — дає змогу гальмувати в нахилі, чого стандартна ABS не може безпечно забезпечити.
Позашляхові шини збільшують гальмівний шлях на асфальті й можуть погіршувати відчуття стабільності в поворотах.
До будь-якого опублікованого гальмівного шляху слід додати 5–10 метрів з урахуванням реального часу реакції та стану дороги.

Автор: Володимир Здоров
Фото: Микита Колобанов

Це переклад. Оригінал статті можна прочитати тут: Точка неповернення: розбираємося в тонкощах гальмування на мотоциклі та автомобілі