CC BY
29
I EN I
Транспорт
Таблица 6
Параметры Ху, найденные при распределении двух типов автобусов по трем маршрутам
Таблица 7
1 2
1 16.3 0.0
2 22.1 2.0
3 9.7 0.0
Полученная оценка качества решения приведена в табл. 7. Из таблицы видно, что, например, параметры Х21 и Х31 определяются неустойчиво (стандарты соответственно равны 3.87 и 4.67), но это объясняется наличием эквивалентных решений: коэффициент парной корреляции между оценками этих параметров равен -0.78. Таким образом, можно перемещать автобусы типа 1 со второго маршрута на третий или наоборот, и от этого общее количество перевезенных пассажиров (после оптимизации для второго временного интервала целевая функция Р=6268) практически не изменится. Кстати, этот факт можно использовать для внесения корректировок в полученное решение с учетом тех или иных прагматических соображений.
Оценка качества решения
Средние 16.0 0.1 21.8 2.0 10.4 0.1
Стандарты 2.91 0.03 3.87 0.25 4.67 0.25
1- 1 1- 2 2- 1 2- 2 3- 1 3- 2
1- 1 1.00 -0.10 -0.07 -0.31 -0.57 0.33
1- 2 -0.10 1.00 0.28 -0.04 -0.17 0.05
2- 1 -0.07 0.28 1.00 -0.18 -0.78 0.18
2- 2 -0.31 -0.04 -0.18 1.00 0.34 -0.99
3- 1 -0.57 -0.17 -0.78 0.34 1.00 -0.35
3- 2 0.33 0.05 0.18 -0.99 -0.35 1.00
Вывод. Предложенная методика оптимизации распределения пассажирского транспорта по маршрутам позволяет повысить эффективность использования подвижного состава городского пассажирского транспорта. С помощью разработанного программного обеспечения пассажирское транспортное предприятие может оперативно принимать решения по перераспределению транспорта по маршрутам и, как следствие, по оптимизации расписания движения транспорта в разные временные интервалы.
Библиографический список
1. Артынов А.П., Скалецкий В.В. Автоматизация процессов планирования и управления транспортными системами. М.: Наука,1981. 272 с.
2. Гудков В.А., Миротин А.Б. Технология организации и управление пассажирскими автомобильными перевозками. М.: Транспорт, 1997. 254 с.
3. Ломтадзе В.В. Программное и информационное обеспечение геофизических исследований. М.: Недра, 1993. 268 с.
4. Гольцман Ф.М. Физический эксперимент и статистические выводы: учеб. пособие. Л.: Изд-во ЛГУ, 1982. 192 с.
5. Зуховицкий С.И., Авдеева А.И. Линейное и выпуклое программирование. М.: Наука, 1967. 460 с.
6. Геронимус Б.Л. Экономико-математические методы в планировании на автомобильном транспорте: учебник для техникумов. М.: Транспорт, 1982. 192 с.
7. Ермаков С.М., Михайлов Г.А. Курс статистического моделирования. М.: Наука, 1976. 319 с.
8. Сафронов К., Киммель Д. Разработка компьютерной программы с целью реорганизации маршрутной сети города: Социально - экономические проблемы развития транспортных систем городов и зон их влияния // Материалы Х международной научно-практической конференции 14-15 июня 2004 года. Екатеринбург: Изд-во АМБ, 2004. С. 177-181.
УДК 629. 33. 017
ПЕРСПЕКТИВЫ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ КОЛЕСНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ А.Г.Осипов1
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Отмечается актуальность периодических проверок тормозных систем колесных транспортных средств. Анализируются методы и технические средства оценки технического состояния тормозных систем. Рассматриваются новые методы проверки тормозных систем, базирующиеся на использовании информативных оценочных показателей торможения, и реализующие эти методы ресурсосберегающие технические средства, способствующие повышению безопасности колесных транспортных средств в эксплуатационных условиях. Ил. 4. Библиогр. 6 назв.
Ключевые слова: колесное транспортное средство; тормозная система; техническое состояние; периодическая проверка; методы и средства проверки; оценочные показатели; торможение; безопасность движения.
1Осипов Артур Геннадьевич, кандидат технических наук, доцент кафедры конструирования и стандартизации в машиностроении, тел.: 89501448951.
Osipov Arthur, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Designing and Standardization in Mechanical Engineering, tel.: 89501448951.
PROSPECTS TO INCREASE SAFETY OF WHEELED VEHICLES A.G. Osipov
National Research Irkutsk State Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, 664074.
The article marks the urgency of the periodic inspections of brake systems of wheeled vehicles. The author analyzes the methods and technical tools for the estimation of the technical condition of brake systems. He considers new methods to test brake systems, based on the use of informative assessment indicators of braking and implementing these methods resource-saving technical facilities, which contribute to the advanced safety of wheeled vehicles under the operation. 4 figures. 6 sources.
Key words: wheeled vehicle; brake system; technical condition; periodic inspection; testing methods and facilities; assessment indicators; braking; traffic safety.
Во всех областях народного хозяйства Российской Федерации широко используются колесные транспортные средства (КТС), представленные легковыми и грузовыми автомобилями, автобусами, колесными тракторами, строительно-дорожными, специальными и другими машинами. Безопасность их эксплуатации непосредственно зависит от технического состояния систем активной безопасности, основной из которых является тормозная система, обеспечивающая снижение скорости КТС до безопасных значений или полной остановки.
Следует отметить, что в силу интенсификации дорожного движения, связанной в последнее время с ежегодным увеличением числа эксплуатируемых КТС и несоответствием дорожной сети современным требованиям, а также ухудшением технического состояния тормозных систем КТС в процессе эксплуатации, число дорожно-транспортных происшествий (ДТП) остается недопустимо высоким, что приносит в масштабе страны большой экономический и социальный ущерб.
Средний годовой ущерб, причиняемый ДТП экономике страны, превышает по статистике 465 млрд руб., что составляет порядка 2,5% валового внутреннего продукта, а ежегодный прирост ущерба достигает 5-7%. По данным РИА Новости совокупные экономические потери от ДТП за последние пять лет составили по стране 5,5 трлн руб., что сопоставимо с расходами на здравоохранение.
В связи с вышеотмеченным, своевременная и качественная проверка технического состояния тормозных систем эксплуатируемых КТС приобретает все большую актуальность.
Процесс проверки технического состояния тормозных систем КТС регламентируется требованиями Технического регламента «О безопасности колесных транспортных средств» с изменениями от 25 февраля 2010 г. (Приложение 5) и ГОСТ Р 51709-2001 «Автотранспортные средства. Требования безопасности к техническому состоянию и методы проверки» [1], введенным в действие Постановлением Госстандарта России № 47 с 1 января 2002 г. взамен ГОСТ 2547891 «Автотранспортные средства. Требования к техническому состоянию по условиям безопасности движения. Методы проверки».
В соответствии с требованиями этих нормативных документов периодическая проверка технического состояния тормозных систем КТС осуществляется двумя альтернативными методами, предусматриваю-
щими дорожные и стендовые испытания этих систем. При этом при дорожных испытаниях тормозных систем используются переносные и встроенные приборы и диагностические устройства, а при стендовых испытаниях - стационарные статические и динамические испытательные (тормозные) стенды инерционного и силового действия.
Согласно действующим в настоящее время нормативным документам, при проведении дорожных испытаний основными оценочными показателями эффективности торможения КТС являются тормозной путь и установившееся замедление при регламентированной начальной скорости торможения 40 км/ч. Оценочным показателем устойчивости КТС при торможении является его линейное или угловое отклонение от заданной траектории в нормативном коридоре движения шириной 3 м. Допускается также использование вместо показателя «тормозной путь» оценочного показателя «время срабатывания тормозной системы».
Следует отметить, что дорожные испытания тормозных систем КТС должны проводиться на специальных испытательных полигонах, имеющих ровные горизонтальные дороги с качественным покрытием, обеспечивающим высокий коэффициент сцепления. Поскольку сооружение и обслуживание таких полигонов связано со значительными материальными затратами, а полученные результаты проверок зависят от целого ряда внешних и субъективных факторов, к числу которых следует отнести природно-климатические условия и квалификацию водительского состава, наибольшее распространение в нашей стране получили стендовые испытания тормозных систем на статических и динамических испытательных стендах, широко представленных площадочными и роликовыми стендами силового и инерционного принципа действия.
Наряду с вышеизложенным, в пользу преимущественного проведения стендовых испытаний тормозных систем КТС свидетельствуют результаты экономической оценки существующих методов проверки технического состояния тормозных систем, приведенные в [2]. На основании этих результатов можно констатировать, что в настоящее время наиболее энергоемким и дорогим в сопоставимых условиях является дорожный метод, а наиболее энергосберегающим и экономичным - стендовый метод, использующий оценочные показатели Кннм, КНБ, мРАЗВ [3] и реализуемый на ресурсосберегающем площадочном силовом стенде [4].
Следует отметить, что результаты стендовых испытаний тормозных систем КТС практически не зависят от внешних факторов и их стабильность выше, чем у дорожных испытаний, проведение которых обходится дороже. При стендовых испытаниях эффективность торможения КТС, согласно нормативным документам, оценивается удельной тормозной силой, а его устойчивость при торможении - относительной разностью тормозных сил при усилии на органе управления 490 и 686 Н соответственно для легковых и грузовых КТС.
Однако не все стендовые испытания, также как и дорожные, характеризуются достаточной информативностью оценочных показателей и стабильностью получаемых результатов. Несмотря на многообразие моделей, испытательные стенды имеют ряд недостатков, не позволяющих достоверно проверять техническое состояние тормозных систем КТС. Так, например, существенным недостатком площадочных инерционных испытательных стендов является влияние на результаты проверки точности заезда КТС на платформы стенда, то есть индивидуальных качеств водителя.
Принципиальным недостатком роликовых инерционных и силовых испытательных стендов является зависимость результатов проверки от угла установки колеса КТС относительно продольных осей роликов, крутильных колебаний колеса на жесткостях подвески, характера взаимодействия эластичного колеса с роликом, продольного перемещения колеса при торможении с двух роликов на один, перераспределения нормальных реакций, а также геометрических параметров стенда и колеса [5].
Кроме того, существенным недостатком, ограничивающим применение роликовых испытательных стендов при эксплуатации КТС, является высокая стоимость этих стационарных технических средств, превышающая 350 тыс. руб., а также их большая энергоемкость.
Следует отметить, что при торможении КТС очень часто имеет место отставание или недостижение тормозными силами на колесах максимальных значений, а также неодновременное достижение ими своих максимумов. В связи с этим возникает вопрос о корректности оценки эффективности торможения КТС на основании расчета удельных тормозных сил УТ , так как в данном случае возможно определение двух различных значений. Во-первых, при достижении тормозными силами своих максимальных значений, но в разное время (уТР ) и, во-вторых, при достижении максимального значения тормозной силы только на одном опережающем колесе (уТТ).
Предусмотренный нормативными документами
показатель относительной разности Р тормозных сил для оценки устойчивости КТС при торможении характеризует допустимые пределы различий в протекании процессов изменения тормозных сил на колесах одной оси. Изменение значения этого показателя в эксплуатации допускается стандартом в пределах от 0 до 2025% [1].
Однако этот показатель не учитывает динамики изменения разности тормозных сил на колесах тестируемой оси, поскольку определяется по наибольшим значениям тормозных сил, действующих на каждом колесе. При этом на участке нарастания тормозных сил может иметь место различие в интенсивности роста тормозных сил на левом РТЛ и правом РТП колесах. Поэтому время достижения максимального значения тормозной силы на левом колесе не совпадает со временем 1П достижения максимального значения тормозной силы на правом колесе. Возможен и такой вариант, когда значения максимальных тормозных усилий на левом РТЛ и правом РТП колесах будут не равны. В связи с этим, оценочный показатель Р не может в полной мере характеризовать устойчивость КТС при торможении.
Значительный разброс результатов проверки тормозных систем КТС, свидетельствующий о необъективности их исследования регламентированными дорожными и стендовыми методами, а также отмеченные недостатки существующих испытательных стендов обуславливают необходимость совершенствования методов и технических средств проверки тормозных систем КТС.
В целях дальнейшего совершенствования стендовых методов испытаний тормозных систем КТС проведен анализ информативности существующих оценочных показателей торможения. Результаты анализа позволили сделать вывод о том, что удельная тормозная сила уТР, безусловно, характеризует эффективность тормозной системы, однако по этому показателю затруднительно дать достоверную оценку эффективности торможения КТС. Невозможно также в полной мере оценить устойчивость КТС при торможении посредством рекомендуемого стандартом показателя относительной разности Р тормозных сил. В связи с этим, в [6] для оценки эффективности торможения КТС и их устойчивости при торможении в качестве информативных оценочных показателей предлагаются:
коэффициент неравномерности нарастания тормозного момента КННМ;
коэффициент неравномерности блокирования колес оси по времени КНБ ;
разворачивающий момент МРАЗВ , характеризующий устойчивость колесной машины.
Рациональными путями решения рассматриваемой проблемы является не только использование новых информативных оценочных показателей торможения [6] и повышение достоверности методов проверки тормозных систем КТС, основанных на непосредственном, а не на косвенном измерении действующих на колесах тормозных сил и их моментов, но и разработка ресурсосберегающих технических средств их реализации, использующих в качестве опорных поверхностей колес подвижные в горизонтальной плоскости площадки, максимально приближающие
стендовые испытания к реальным дорожным условиям торможения КТС.
Примером ресурсосберегающего средства для проверки технического состояния тормозных систем КТС может служить защищенный патентом 2391237 РФ [4] компьютерный площадочный силовой испытательный стенд, структурная схема которого показана на рис 1.
уменьшать трудоемкость оценки технического состояния тормозных систем и продолжительность тестирования одной оси в среднем на 75%; экономить при проверках тормозных систем КТС, в зависимости от их типа, от 29 до 33% материальных ресурсов; снижать финансовые затраты на проведение технических об-служиваний и ремонтов КТС за счет качества проверки их тормозных систем; повышать достоверность
Рис. 1. Структурная схема компьютерного площадочного силового испытательного стенда: 1 - подвижная опора; 2 - датчик силы; 3 - шток; 4 - силовой цилиндр; 5 - устройство сигнальное; 6 - привод опор; 7 - каток; 8 - датчик веса; 9 - усилитель; 10 - аналого-цифровой преобразователь; 11 - монитор; 12 - принтер; 13 - компьютер; 14 - упор; 15 - рольганговая опора; 16 - датчик скорости опоры; 17 - привод тормозной
педали; 18 - датчик угловой скорости колеса
Испытательный стенд [4] содержит две не связанные между собою подвижные площадочные опоры 1 для установки колес тестируемой оси КТС. Привод каждой опоры осуществляется самостоятельным длинноходовым силовым цилиндром 4 с телескопическим штоком 3 от одной общей пневмо- или гидросистемы 6. Возможен также более простой и экономичный вариант привода площадочных опор с помощью электрической лебедки.
Компьютерный площадочный силовой испытательный стенд [4], благодаря конструктивной простоте, невысокой стоимости изготовления, нетрудоемкой технологии проверки технического состояния тормозных систем, повышенной безопасности проведения стендовых испытаний, наибольшему приближению к реальным дорожным условиям по механизму взаимодействия колес с опорными поверхностями стенда, использованию предложенных в [3, 6] информативных оценочных показателей, а также применению компьютерных технологий, обеспечивает достоверные результаты проверки тормозных систем КТС с минимальными энергетическими, трудовыми и материальными затратами.
В частности, он по сравнению с инерционными роликовыми стендами [2] позволяет снижать энергоемкость процесса проверки тормозных систем КТС и сберегать при тестировании каждой оси, в зависимости от типа КТС, от 9 до 28% энергетических ресурсов;
определения оценочных показателей торможения за счет отработки механизма взаимодействия тормозящего колеса с опорными поверхностями стенда; повышать достоверность поставленного диагноза благодаря использованию достоверного площадочного метода проверки с информативными оценочными показателями; упрощать конструкцию стационарных технических средств проверки тормозных систем и снижать себестоимость их изготовления примерно на 100 тыс. рублей в ценах 2009 г.; повышать безопасность стендовых испытаний тормозных систем КТС; получать возможный социально-экономический эффект от сокращения числа ДТП, вызванных неисправным состоянием тормозных систем КТС.
Проверка технического состояния тормозных систем КТС на стенде [4] может осуществляться как по существующим, так и по новой методике с использованием информативных оценочных показателей КННМ , КНБ и МРАЗВ [3, 6]. В последнем случае диагностические операции проводятся по алгоритму, приведенному на рис. 2.
Результаты экспериментальных исследований эффективности тормозных систем КТС и их устойчивости при торможении в стендовых условиях, в частности, фрагменты записей процессов служебного и экстренного торможений легкового автомобиля среднего класса ГАЗ-3110 «Волга» на испытательном стенде [4] показаны на рис. 3, а, б.
Рис. 2. Алгоритм проверки технического состояния тормозных систем КТС на стенде [4]
р. [» в» дьа МИ» I»
□ й Н ■.. % а .я » К ¡> а -а 1Ь е £ ат] в} ^ ^ "5 < с к и"* и ...... 5 Шн
и!
|. 7| ■ I
Щщу М
«¿1
а&ы 1 £55 И > я Еа Я-НШЕ Й
ад Л' Ч 1 К:« (щи » и ШЕЕ
Я»»д[ ¡^РпипДмрЬ ЩаймЦ а]Дд/ягг1 -НциуЛ'-У |
а)
ш оШ5
Тик 110157
1>г
Ш!
10
9!А16 9:90:50 3 100) ся
101НЙ
«МО» 10$55 10 «й
8 кшги
1Й5БИ
Н Ф 11 | ■ | V О & Н |^Р<«тГилЫ> ШпМкЙГ
№0040 _1 ^
б)
не
Рис. 3. Фрагменты записи торможения оси легкового автомобиля среднего класса ГАЗ-3110 «Волга» на компьютерном площадочном силовом испытательном стенде [4]: а - служебное торможение; б - экстренное торможение; 1 - реализованная продольная реакция на площадочной опоре левого колеса ЯХп; 2 - реализованная продольная реакция на площадочной опоре правого колеса ЯХ21
<0
X X
ё *
О 1
ч Я-
й *
а- га
С ф
2.5 2.0 1,5 1,0 0,5 0
-0.5
<с
X X
ё *
О 1
ч Я-
й *
Э- га
С а> а.
2.5 2.0 1,5 1,0 0,5 О
-0.5
0.5
1.0
1.5
2.0 2.5
Время с
0,5
1,0
1.5
2.0 2.5
Время с
а б
Рис. 4. Результаты проверки технического состояния тормозного механизма колеса легкового автомобиля ГАЗ-3110 «Волга»: а - технически исправный тормозной механизм; б - неисправный (изношенный) тормозной
механизм
Пример проверки технического состояния тормозного механизма переднего левого колеса легкового автомобиля ГАЗ-3110 «Волга» при прерывистом служебном торможении с усилием 0,26-0,28 кН (27-29 кгс) приведен на рис. 4.
Таким образом, внедрение в практику эксплуатации КТС достоверных площадочных методов и ресурсосберегающих средств проверки технического со-
стояния тормозных систем, таких как динамическим площадочный испытательный стенд силового принципа действия [4], а также информативных оценочных показателей торможения [3] позволит, на наш взгляд, улучшить техническое состояние тормозных систем КТС и значительно повысить безопасность их эксплуатации.
Библиографический список
1. ГОСТ Р 51709-2001. Автотранспортные средства. Требования безопасности к техническому состоянию и методы проверки. - Взамен ГОСТ 25478-91; введ. 2002.01.01 М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 2001. 44 с.
2. Осипов А.Г. Экономическая оценка энергосберегающих методов контроля систем активной безопасности автомобилей // Проблемы и перспективы автомобилестроения в России: материалы всероссийской научн.-техн. конф. (Россия, г. Ижевск, 30-31 октября 2007 г.). Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2007. С. 160-165.
3. Пат. 2380247 Российская Федерация, МПК 7 В 60 Т 17/22, 6011.5/28. Способ диагностики тормозов автотранспортного средства / А.Г. Осипов. Заявитель и патентообладатель он же. № 2008124918/11 (030191); заявл. 18.06.2008; опубл. 27.01. 2010. Бюл. № 3 . 18 с., ил. 2.
4. Пат. 2391237 Российская Федерация, МПК 7 В 60 Т 17/22, 6 01 I 5/28. Испытательный стенд Осипова для диагностирования тормозов автотранспортного средства / А.Г. Осипов. Заявитель и патентообладатель он же. № 2008139838/11; заявл. 07.10.2008; опубл. 10.06.2010. Бюл. № 16. 11 с., ил.
5 Исследование изменения параметров колеса при торможении автомобиля на роликовых стендах / А.Г. Осипов, А.В. Бойко, Е.М. Портнягин [и др.] // Молодежь Забайкалья: Дорога в будущее: материалы IX междунар. молодежной науч.-практ. конф. (Россия, г. Чита, 20-21 апреля 2005 г.): Чита: ЗабИЖТ, 2005. Ч.2. С. 253-256.
6. Осипов А.Г., Шадрин А.И. Анализ информативности показателей эффективности торможения и устойчивости АТС при торможении // Вестник ИрГТУ. 2005. Вып. № 2. (22) С. 130-138.
