CC BY
3
Международный информационно-аналитический журнал «Crede Experto: транспорт, общество, образование, язык». № 4 (11). Декабрь 2016 (http://ce.if-mstuca.ru)
УДК 629.118 ББК 39.0 У82
М. Влковскы Брно, Чешская Республика Г. Влахова Брно, Чешская Республика
ОБЕСПЕЧЕНИЕ СОХРАННОСТИ ГРУЗА В ВОЕННЫХ ГРУЗОВИКАХ -
ТРАНСПОРТНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ
В статье представлены результаты эксперимента, проведенного на военных грузовиках, и его интерпретация.
С помощью эксперимента определяли размеры сил инерции на выбранном участке дороги (дороги П-го или 1-го класса) в Чешской Республике, с точки зрения обеспечения сохранности груза во время транспортировки.
В статье также говорится о важности знания сил инерции для выбора застежки и способа крепления, о преимуществах и недостатках использования коэффициентов ускорения, находящихся в технических нормах.
Ключевые слова: транспортный эксперимент, обеспечение сохранности груза, силы инерции, коэффициенты ускорения.
© Влковскы М., Влахова Г., 2016
M. Vlkovsky Brno, the Czech Republic H. Vlachova Brno, the Czech Republic
CARGO SECURING ON THE MILITARY TRUCKS - TRANSPORTATION
EXPERIMENT
The paper deals with results of the performed transportation experiment and their interpretation. The aim of the transportation experiment is to find out the size of iner-tial forces in section of ordinary road (I. and II. class roads) in the Czech Republic with regard to cargo securing during transportation. The paper further deals with importance of knowing inertial forces for selection of fastener and way of fixation and also advantages, resp. disadvantages of using normatively set acceleration coefficients.
Key words: transportation experiment; cargo security; inertial forces; acceleration coefficients
UPEVNOVÂNÎ NÂKLADU NA VOJENSKYCH NÂKLADNÎCH VOZIDLECH - PREPRAVNi EXPERIMENT
Clanek pfedklada vysledky provedeného pfepravniho experiments a jejich interpretaci. Pfedmëtem pfepravniho experiments je zjistëni velikosti setrvacnych sil na vybraném ûseku bëzné komunikace (silnice II., resp. I. tfidy) v Ceské republice s ohledem na upevnëni nakladu pfi pfepravë. Clanek dale rozebira vyznam znalosti setrvacnych sil pro volbu upevnovaciho prostfedku a zpûsobu upevnëni a vyhody, resp. nevyhody vyuziti normativnë stanovych hodnot koeficientû zrychleni.
Klicova slova: pfepravni experiment; zajistëni nakladu; setrvacné sily; koeficienty zrychleni.
UPEVNOVÄNi NÄKLADU NA VOJENSKYCH NÄKLADNiCH VOZIDLECH - PREPRAVNi EXPERIMENT
V Armade Ceske republiky (ACR) prvazuji dopravni aktivity nad ostatnimi logistickymi aktivitami. V ramci Severoatlanticke aliance (NATO) je doprava dokonce samostatnou oblasti, coz zdüraznuje celkovy vyznam dopravy obecne v ozbrojenych silach.
Pred zahajenim prepravy nakladu vojenskymi silnicnimi dopravnimi prostredky je, stejne jako u ostatnich druhü dopravy, treba zajistit naklad proti pohybu (püsobeni setrvacnych sil pri preprave). Jejich velikost neni pred zahajenim vlastni prepravy znama a je treba vychazet z empiricky zjistenych hodnot, ktere jsou statisticky zpracovany v prislusnych normach. V evropskych podminkach se k tomuto ucelu vyuziva normy CSN EN 12195-1:2011. Nedostatkem takovych hodnot je nezohlednovani kratkodobych razü, ktere presahuji normativne stanovene hodnoty a mohou zpüsobit poskozeni nebo dokonce zniceni upevnovaciho prostredku. Düsledkem tak müze byt poskozeni nakladu, dopravniho nebo prepravniho prostredku apod.
Uvedeny nedostatek lze demonstrovat predevsim v terenu, kdy jsou hodnoty koeficientü zrychleni zpravidla vyrazne vyssi, nez na beznych komunikacich. Predmetem clanku je vyuziti prepravniho experimentu v beznych podminkach na silnicich I. a II. tridy.
Prepravni experiment byl zrealizovan dne 29. 8. 2016 v beznem provozu na okruhu Brno - Ochoz u Brna - Brezina - Krtiny - Jedovnice - Blansko - Sebrov -Lipüvka - Brno (viz obrazek 1). Prepravni experiment probehl v ramci periodicke pripravy ridicü v case 7:37:10 - 9:02:14 na beznych silnicnich komunikacich. Pro prepravni experiment byl vyuzit stredni nakladni terenni automobil T-810 6x6 [Kolmas et al., 2007, p. 38] bez nakladu s necelymi 50 tisici najetymi kilometry a celou trasu projel jeden profesionalni ridic. V den experimentu byly idealni podminky, vozovka byla sucha, viditelnost vyborna a behem experimentu nebyla zaznamenana zadna dest'ova srazka.
K mëfeni bylo vyuzito ctyf akcelerometrû umistënych v pfední cásti nákladového prostoru vozidla Tatra T-810. Jednalo se o akcelerometry s dataloggerem OM-CP-ULTRASHOCK-5, které zaznamenávaly akceleraci (rázy) v násobcích g ve vsech tfech osách.
Záznam probíhal s frekvencí 512 Hz a akcelerometry ulozily do pamëti kazdou sekundu vzdy nejvyssí, resp. nejnizsí zaznamenanou hodnotu v dané ose [Omega, 2016]. Pro statistické zpracování bylo vyuzito prûmërnych hodnot akcelerometrû pro jednotlivé osy. Mezi hodnotami zûstaly zahrnuty i krátké prostoje (stání) na kfizovatkách (viz nëkolik úsekú v první ctvrtinë grafu na obrázku 2), kdy jsou hodnoty koeficientû zrychlení zpûsobeny pouze bëzicim motorem nákladního automobilu.
Pfedmëtem pfepravního experimentu bylo na namëfeném vzorku dat poukázat na nedostatky normativnë stanovenych hodnot koeficientû zrychlení (cx, Cy a Cz)
v pfíslusné normë (viz vyse).
Obr. 1: Trasa pfepravního experimentu (Google Maps)
Z grafu na obrázku 2 je zfejmé, ze bëhem pfepravního experimentu doslo ve vsech tfech osách k pfekrocení normativnë stanovenych hodnot koeficientû zrychlení [Vlkovsky, M. et al., 2016], s vyjimkou osy z, v kladném i záporném smëru.
Hodnoty koeficientû zrychlení jsou pfekvapivë vysoké, pfestoze pfepravní experiment byl proveden na bëznych silnicních komunikacích.
.ti ■ Ii util . Il I« 1 Li I J 1 . . 1
ВИИ швшя ШШ 1
Fl' ИР TT ■^■yi™'4ï™"||i lládttÉiLLlLLl^.jjiJaüUiiMlLjiiáiáiL^ÉliL 3
'Г г 111 T'11 1 1 1 i| 1 1 • 1 •И| 1
i_i
г^то^-фщщотчт^г^ттчт-^щтогч-^шг^ттч г^г^г^г^г^г^г^г^г^г^г^г^г^МММММММММММММММММ
Cas
Obr. 2: Prûmërné hodnoty koeficientû zrychlení v jednotlivych osách
Norma CSN EN 12195-1 uvádí následující koeficienty zrychlení, které se vyuzívají pro urcení pfedpokládanych velikostí setrvacnych sil pfi pfepravë:
• Cx = 0,8/0,5 (pro pohyb v pfed/vzad);
• cy = 0,5/0,6 (posunutí/naklápëní);
• Cz = 1,0 (pro pohyb svisle dolû) [EN 12195-1:2011].
Souhrnnë lze pro potfeby statistického vyhodnocení pouzít vektor, ktery pfedstavuje bazální variantu pro jednotlivé osy: c = (0,8; 0,6; 1,0) pro úcely silnicní pfepravy. Bazální varianta je velmi dobfe vyuzitelná i pro úcely kombinované
dopravy, kde by byly vyuzity nejvyssí hodnoty koeficientû zrychlení v jednotlivych osách pro jednotlivé pouzité druhy dopravy.
Celkovë bylo získáno 5 105 hodnot za kazdou osu, tzn. celkem 15 315 hodnot, jedná se jiz o zprûmërovam data ze ctyf mëndch zafízení. Hodnoty získané z jednotlivych akcelerometrû mohou vykazovat urcité rozdíly. Odlisné hodnoty jsou zpûsobeny jednak pfesností, kdy se jedná o rozdíly v fádech setin g, popf. umlstërnm akcelerometru. Vsechna ctyfi zafízení byla umistëna vedle sebe, ve smëru jízdy vozidla.
Z namëfenych hodnot celych 10,83 % prekracuje normativnë stanovené hodnoty, coz pfedstavuje celkem 1 659 hodnot, pficemz jsou zahrnuty hodnoty v absolutních hodnotách (tzn. v obou smërech v dané ose). U malého procenta hodnot doslo dokonce ke dvojnásobnému prekrocení normativnë stanovenych hodnot,
jedná se o 54 hodnot, které pfedstavují 0,35 % z celku. Pficemz celych 50 hodnot z uvedenych (tzn. 92,6 %) bylo namëfeno v ose y. Dûvodem nejsou vsak pouze velké rázy, ale pfedevsím relativnë nízká normativnë stanovená hodnota koeficientu zrychlení pro osu y. Nëkteré empirické studie a normy uvádí i vyssí pfípustné hodnoty.
Velikost setrvacnych sil u extrémních ràzû lze demonstrovat na jednoduchém modelovém pfíkladu. Nejvëtsim namërenym rázem byla hodnota 4,0575 g v ose z,
která bude vyuzita pro vypocet velikosti setrvacné síly v ose z pro modelovy náklad o hmotnosti jedné tuny:
Fz = m • Cz • g [N]
kde Fz je velikost setrvacné síly v ose z, m je hmotnost nákladu (1 000 kg), cz je koeficient zrychlení v ose z a g je tíhové zrychlení, které odpovídá v zemëpisné sífce Ceské republiky: g = 9,81 ms-2. Vysledná velikost setrvacné síly je, po dosazení nejvyssí namëfené hodnoty, následující:
Fz = 1 000 • 4,0575 • 9,81 [N]
Fz = 39 S04 N
Z vypoctu lze ucinit jednoduchy závër, ze velikost setrvacné síly v ose z je více, nez 4krát vëtSí, nez jakou lze vypocítat s vyuzitím normativnë stanovené hodnoty cz.
Pro konkrétní zpûsob upevnení navíc budou cely vypocet ovlivñovat dalsí vstupní údaje: koeficienty zrychlení v dalsích osách, úhly, které svírají pfivazovací popruhy, dynamické koeficienty tfení, apod. Uvedená skutecnost by vedla jeste ke zhorsení vysledného namáhání upevñovacího prostfedku v porovnání s prostym vypoctem s vyuzitím druhého Newtonova pohybového zákona.
Patrny je rozdíl i mezi silnicí I. a II. tfídy. Krátky úsek mezi Lipûvkou a Brnem byl zrealizován po silnici I. tfídy s mezinárodním statutem E461 (I/43) a je vyznacen na obrázku 2 cervenym rámeckem. Pfestoze dat je za úsek pfepravy po silnici I. tfídy méne - 245 x 3 za kazdou osu (v case 8:56:52 - 9:00:56) v porovnání s úsekem silnice I. tfídy, kde je k dispozici 4 860 dat x 3 za kazdou osu, jsou data na první pohled zajímavá (viz obrázek 3). K dispozici je 245 dat x 3 za kazdou osu, pficemz 21 hodnot (2,86 %) pfedstavují hodnoty, které pfekracují normativne stanovené hodnoty.
Obr. 3: Úsek pfepravního experimentu realizovany po silnici I. tfídy
Pro statistické zhodnocení jsou vyuzity následující charakteristiky náhodné veliciny, které jsou pro prehled uvedeny v tabulce 1. Hodnoty získané na úseku silnice I. trídy jsou porovnány s hodnotami celé trasy.
Tab. 1: Statistické charakteristiky celého souboru a silnice I. trídy
Usek Celá trasa (3 x 5.105 hodnot) Usek silnice 1. trídy (3 x 245 hodnot
Osy X Y Z X Y Z
Arit. prûmer 0,3855 0,4254 1,4849 0,3525 0,3384 1,3988
Modus 0,1475 0,0050 1,5350 0,3850 0,5575 1,4175
Medián 0,3775 0,4100 1,4775 0,3575 0,3100 1,3700
Rozptyl 0,0576 0,0767 0,0601 0,0400 0,0409 0,0303
Spicatost 1,6092 2,8251 4,6380 0,2932 2,3141 7,0375
Sikmost 0,6676 0,8975 0,9966 0,2955 1,0222 1,4879
Z tabulky 1 je zrejmy nesignifíkantní rozdíl u vetsiny statistickych charakteristik, s vyjimkou modu a predevsím koeficientu spicatosti. Modus není pro vlastní vyhodnocení prílis zajímavy, prestoze rozdíl u osy y je signifikantní. Pro silnici I. trídy je modus více nez stonásobny. Vzhledem k relativne nízkému poctu dat za úsek silnice I. trídy se vsak mûze jednat o náhodny vliv.
Z hlediska záverú je zajímavejsí koeficient spicatosti, ktery reprezentuje vyskyt velmi nízkych a velmi vysokych hodnot (extrémû). Pro cely soubor je koeficient spicatosti kladny a predevsím pro osu z dosahuje vyssí hodnoty: yiz = 4,6380. Pro úsek silnice I. trídy je koeficient spicatosti v ose z jeste vyssí - o 52 % v porovnání s celym souborem: j2z = 7,0375. Koeficient sikmosti je blízko nule, rozdelení témer odpovídá normovanému normálnímu rozdelení.
Prínosem merení koeficientû zrychlení a jejich statistického vyhodnocení je modifikace normativne stanovenych hodnot a následne prizpúsobení upevnení nákladu na nákladních vozidlech púsobení vetsích setrvacnych sil. V úvahu je treba vzít nejen bezné podmínky, kdy se ukazuje, ze více, nez desetina hodnot, neodpovídá norme, ale predevsím terénní podmínky, kde je predpoklad púsobení jeste vetsích setrvacnych sil. V souladu s European Commission - Mobility & Transport (Road
Safety) - hodnocením nedostatkû pri zajist'ování nákladu se radí nevhodny zpûsob upevnení nebo nevhodne zvoleny fíxacní prostredek mezi vyznamné nebo nebezpecné nedostatky, v závislosti na konkrétním nedostatku [EC M&T, 2015, s. 92]. V extrémních prípadech mûze nevhodne zvoleny zpûsob upevnení nákladu zpûsobit i poskození lidského zdraví, at uz ridice nebo nakládací/vykládací skupiny [Sokolovic et al., 2016]. Vzhledem k tomu, ze se jedná o základní vyzkum, závery nemusí odpovídat plne predpokladûm, ale predbezná merení ukazují naopak vetsí hodnoty koeficientû zrychlení, nez se pûvodne predpokládalo.
Odborny clánek byl napsán s podporou projektu specifického vyzkumu c. SV16-FVL-109-VLK dotovaného Ministerstvem skolství, mládeze a telovychovy Ceské republiky.
Literární zdroje
1. CSN EN 12195-1. Zajistování bremen na silnicních vozidlech - Bezpecnost - Cást 1: Vypocet zajistovacích sil. Úrad pro technickou normalizad, metrologii a státní zkusebnictví.: 2011. 48 p.
2. Kolmas, V. et al. Katalog automobilní apásové techniky pouzívané v ACR. MO CR. 2007, Praha. 222 s. ISBN 978-80-7278-382-3.
3. Vlkovsky, M. et al. Preprava v terénu a zajisténí nákladu. Crede Experto: transport, society, education, language, 2016, No. 2 (9). ISSN 2312-1327.
4. Sokolovic, V.; Zajicek, V. Optimization of the material reserves loading. Economics and Management, 2016, no. 1/2016. ISSN 1802-3975.
5. European Commission. Mobility & Transport - Road Safety. [online]. 2015. [vid. 2016-0912]. Available from WWW: http://ec.europa.eu/transport/road safety/topics/vehicles/cargo securin g loads/index en.htm.
6. Omega. Accelerometer - Data logger. [online]. 2015. [vid. 2016-09-13]. Available from WWW: http://www.omega.com/das/pdf/OM-CP-ULTRASHOCK.pdf.
