CC BY
22
УДК 625.72
КОНТРОЛЬ ВИХ1ДНИХ ПАРАМЕТР1В ПНЕВМАТИЧНОГО ГАЛЬМ1ВНОГО
КЕРУВАННЯ В ЕКСПЛУАТАЦП
Л.О. Рижих, проф., к.т.н., С.Й. Ломака, проф., к.т.н., С.Ю. Дон, здобувач, Харкчвський нацюнальний автомобшьно-дорожнш ун1верситет
Анотаця. Проанал1зовано та узагальнено результати до^дження процесу фтсаци вих1дних параметр1в пневматичного гальм1вного керування nid час експлуатацИ' транспортного засобу, а також подано типову принципову схему керування електропневматичною гальмiвною системою.
Ключов1 слова: ^rnid, електропневматичне гальмiвне керування, електропневматична гальмi-вна система, ЕПТС, пневматичний гальмiвний привid, гальмiвна система.
КОНТРОЛЬ ВЫХОДНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ТОРМОЗНОГО УПРАВЛЕНИЯ В ЭКСПЛУАТАЦИИ
Л.А. Рыжих, проф., к.т.н., С.И. Ломака, проф., к.т.н., Е.Ю. Дон, соискатель, Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет
Аннотация. Проанализированы и обобщены результаты исследования процесса фиксации выходных параметров пневматического тормозного управления при эксплуатации транспортных средств, а также представлена типовая принципиальная схема управления электропневматической тормозной системой.
Ключевые слова: привод, электропневматическое тормозное управление, электропневматическая тормозная система, ЭПТС, пневматический тормозной привод, тормозная система.
MONITORING OF OUTPUT PARAMETERS OF PNEUMATIC BRAKE CONTROL
UNDER OPERATING CONDITIONS
L. Ryzhyh, Prof., Cand. Sc. (Eng.), S. Lomaka, Prof., Cand. Sc. (Eng.),
E. Don, graduate, Kharkiv National Automobile and Highway University
Abstract. The research results of the process of recording the output parameters of pneumatic brake control when the vehicle is in operation are analyzed and summarized, as well as a typical principal diagram of electro-pneumatic brake system control is presented.
Key words: electropneumatic brake control, electropneumatic brake system, EBS, pneumatic brake drive, drive, brake system.
Вступ
Електронно-пневматичним гальмiвним керу-ванням (ЕПГУ) обладнуються вантажш ав-томобш, автобуси, автопо1'зди. Воно склада-сться з робочо1, запасно1 та стоянково1 галь-мiвних систем. Вихщними параметрами вка-заних гальмiвних систем, окрiм стоянково1, е стале уповшьнення i гальмiвний шлях за вхь
дних параметрiв, таких як початкова швид-юсть руху автотранспортного засобу (АТЗ), зусилля на оргаш керування i темп його при-ведення. Залежно вщ темпу приведення органу керування (гальмiвноï педал^ процес гальмування АТЗ шдроздшяеться на службо-вий i екстрений. Робоча електронно-пневматична гальмiвна система (ЕПГС) АТЗ обов'язково повинна мати як мшмум двi
функцп: електронно-пневматичного гальмiв-ного привода (ЕПГП) i функци антиблокува-льно1 гальмiвноl системи. Наявнiсть функцп ЕПГП дозволяе забезпечити водieвi зручнiсть i комфорт, а також iстотно пщвищити швид-кодiю спрацьовування гальмiвноl системи, що е важливим для довгобазних автомобшв, автобусiв i автопо]дщв. Функщя АБС пiд час гальмування забезпечуе АТЗ у рiзних швид-кюних i зчiпних умовах навантажень експлуатацп кочення колiс зi збереженням керова-ностi i стiйкостi.
Мета i постановка завдання
У зв'язку з тим, що сучасш АБС, вщповщно до Правил № 13 ЕЕК ООН [1], можуть бути за комплектащею 3 категорш i установка або шшо1 категори визначаеться виробником даного АБС, очевидно, що закон управлшня будь-яко1 категори АБС може бути однако-вим, а алгоритм його виконання - рiзним. Тому при ощнюванш ефективносп будь-яко1 АБС застосовують коефiцiент використання сили зчеплення е, що реалiзуеться. Даний коефiцiент, вiдповiдно до нормативних ви-мог [1-3] та вщповщно до дослщжень [1618], повинен для будь-яко1 категори АБС знаходитися в межах 0,75 < е < 1,1.
Аналiз публiкацiй
У мiжнародних нормативних вимогах [2, 3] визначаеться коефщент використання сили зчеплення е, що реалiзуеться згiдно з методикою, яку в експлуатацп АТЗ застосувати практично неможливо.
Досвщ експлуатацп рiзних АТЗ [11-16] пока-зуе, що бшьше 90 % дорожньо-транспортних подш (ДТП) вiдбуваеться iз застосуванням т1е1 або шшо1 гальмiвноl системи АТЗ. Тому пiд час розслiдування причин виникнення ДТП необхщно знати не тшьки початковi параметри руху АТЗ i технiчний стан гальмь вного керування, але й поведшку водiя та параметри робочих процесiв у гальмiвнiй системi, якi вiдбувалися пщ час гальмування АТЗ. Використання математичних методiв моделювання робочих процесiв у гальмiвно-му керуваннi та в динамщ гальмування в цiлому АТЗ призводить до необ'ективносп оцiнки вихщних параметрiв. Необ'ективнiсть при визначеннi вихщних параметрiв АТЗ вь дбуваеться через неоднозначнють визначен-ня або використання коефщента зчеплення
шин його колю з опорною поверхнею i вщсу-тнiсть запису динамiчного стану колю (у ви-падках вiдсутностi смуги слщу, оскiльки за наявностi АБС автомобшьш колеса не бло-куються).
Для того щоб поставити пiд контроль вихщш параметри пiд час гальмування АТЗ на весь термш експлуатацп, необхщно мати можли-вiсть через дiагностичний роз'ем електрон-ного блока управлшня (ЕБУ) ЕПГС отриму-вати запис основних вихщних параметрiв: Vа - лiнiйну швидкiсть руху АТЗ; початок натиснення на гальмiвну педаль; уХ, ]У, -уповшьнення АТЗ за трьома координатними осями; ^ - час процесу гальмування; Vk - лi-ншну швидкiсть всiх колiс АТЗ; Рк - тиск у гальмiвних камерах гальмiвних механiзмiв; FП - зусилля, що прикладаеться до гальмiв-но! педалi, i т - темп и перемiщення.
Аспекти реалiзацil системи контролю пiд час експлуатацil транспортного засобу
У бшьшосп сучасних ЕПГС АТЗ через дiаг-ностичний роз'ем дiагностуеться властивiсть безвiдмовностi, тобто наявнють вiдмов у рiз-них датчиках, електричному пщпедальному модулi, в електронно-пневматичному моду-ляторi тиску i в електронному блощ управ-лiння. Запис, збертання i використання пев-но! кiлькостi робочих процесiв гальмування АТЗ у системi дiагностики АТЗ практично вщсутнш. Це пов'язано з тим, що ш в одному вггчизняному i мiжнародному нормативному документi немае вимог до таких систем дiаг-ностики ЕПГС. Виробники автокомпоненив для гальмiвних керувань АТЗ самостiйно не бажають ставити пiд контроль техшчний стан гальмiвного керування i ди водiя у про-цесi гальмування АТС в будь-яких умовах експлуатацп.
Наявнють такого контролю за робочими процесами гальмiвного керування i дiями водiя протягом всього ресурсу АТЗ дозволяе здшснювати контроль за техшчним станом i дисциплiнувати водiя, а у разi ДТП -об'ективно отримати вш вихiднi параметри АТЗ з урахуванням дiй водiя; i при цьому немае необхiдностi застосовувати рiзнi до-пущення i обгрунтовувати величини рiзних поправочних коефiцiентiв.
На рис. 1 показано типову принципову схему управлшня ЕПТС iз системою контролю ви-
хщних параметрiв АТЗ. Система контролю вихщних параметрiв АТЗ пiд час гальмуван-ня надае можливiсть постшного запису ра-нiше перерахованих основних параметрiв, !х збереження в певному обсязi та можливiсть зняття цих параметрiв.
Рис. 1. Типова принципова схема керування ЕПТС iз системою контролю вихщних параметрiв АТЗ
Мшмальна кiлькiсть гальмувань АТЗ, яка мае бути записана та збережена в пам'ят дiа-гностично! схеми, може бути визначена вщ-повiдно до нормативного документа [5]. Об'ем запасу стиснутого повпря в ресиверах контурiв робочо! гальмiвно! системи АТЗ мае бути достатшм для дев'яти гальмувань з ура-хуванням роботи АБС [5].
При паралельному записи збертанш й вико-ристаннi основних техшчних вихiдних пара-метрiв АТЗ в експлуатацп можна у будь-який момент реального часу отримати об'ективш параметри техшчного стану гальмiвного керування й ощнити ди водiя в тш або iншiй ситуацп гальмування вказаного АТС.
На рис. 2 i 3 показано типовi осцилограми запису основних вихщних параметрiв проце-су гальмування автобуса МАЗ-256200 вщпо-вiдно в порожньому i спорядженому станах.
На зазначених рисунках приведено таю поз-начення записаних основних вихщних пара-метрiв процесу гальмування автобуса МАЗ-256200: Vа - змiна лшшно! швидкостi автобуса МАЗ-256200 пiд час гальмування; VI; V2; V3; V4 - змiна лiнiйних швидкостей колiс автобуса вщповщно передньо! осi (лiвого, правого колю) i задньо! осi (ивого, правого колiс); Рпер, Рзад - змша тиску стиснутого повпря в ресиверах вiдповiдно переднього i заднього контурiв гальмiвного привода; Р\, Р2, Р3, Р4 - змша тиску стиснутого повггря в гальмiвних камерах вiдповiдно передньо! осi ^вого, правого колiс) i задньо! осi (лiвого i правого колiс); /Х, /у, - змiна уповшьнення автобуса у процес гальмування вщповщно по осях х, у, z; F - змiна зусилля на педалi керування гальмiвного крана тд час гальму-вання.
Методика обробки й отримання об'ективних вихщних параметрiв гальмування АТЗ, пода-них на рис. 2 i 3, полягае в такому:
- початком процесу гальмування вважаеться отримання сигналу iз кривою наростання зусилля F на педалi керування гальмiвним краном;
- початкова швидюсть автобуса визначаеть-ся за кривою V,,, км/год;
- окружш швидкостi колiс автобуса визна-чаються за кривими VI, V2, V3, V4;
- рiзниця мiж лiнiйною швидкiстю автобуса й окружними швидкостями колiс автобуса дозволяе визначити прослизання вщповщно кожного колеса за залежнютю (\)
V - УК
Б = —-^ -100%.
У„
(\)
Величина середнього сталого уповшьнення по ос /Х дозволяе визначити гальмiвний шлях з урахуванням часу всього процесу га-льмування.
Час спрацювання гальмiвно! системи визна-чаеться за кривими змши тиску стиснутого повiтря в гальмiвних камерах вiдповiдно кожного окремого колеса або окремого контура привода гальмiвного керування.
воо
Р.кПа ,Н
600 500 400 300 200 100 о
к / Р^ял
•чДд —/1 —
5-е коле ]атчнк со - 7 ш фискор | То со М1/С3
.. /
А -VI/ V Р! И Ро
у4 хг г
у
\ Ъ*
/ Р3иР
! >■" __
( № VI
р
ШЛ ¡у \ 'у /ЧуТЙ V ■_ \
ж $ — \ лг \ У
к 11 / J V / г
.5 1 1 11 ,5 1 2 12 .5 1 3 13 ■5 1, с 1
70 V, КМ
год
¡ /4, м/с
60 50 40 30 20 10
-10
Рис. 2. Типова осцилограма запису основних вихщних параметрiв гальмування автобуса МАЗ-256200 в порожньому сташ
Рис. 3. Типова осцилограма запису основних вихщних параметрiв гальмування автобуса МАЗ-256200 у спорядженому сташ
Час визначасться до наростання тиску стиснутого повггря в гальмiвних камерах до 0,75 Pmax [4-10].
Час приведення в дда тп визначаеться за кривою змши зусилля на педалi гальмiвного крана. Якщо тп < 0,2 с - гальмування АТЗ е екстреним, якщо тп > 0,2 с - гальмування АТЗ е службовим.
Тиск стиснутого повпря в ресиверах конту-рiв визначаеться за кривими Рпер i Рзад, якi необхщно знати, щоб зробити висновок про запас стиснутого повпря i його достатнють для отримання максимального уповшьнення АТЗ jmax, а також для визначення кшькосп спрацьовувань гальмiвноï системи.
Кшькють кривих, наведених на рис. 2 i 3, може бути збшьшена, якщо, наприклад, встановити датчик повороту кермового колеса або датчик безпечноï дистанцп проти пе-рекидання.
Висновки
Запропонована система контролю основних вихщних параметрiв руху АТЗ дозволить в експлуатацп пщвищити рiвень технiчного стану транспортних засобiв, вiдповiдальнiсть i дисциплшу водiïв, а пiд час розслщування дорожньо-транспортноï пригоди - високу достовiрнiсть i об'ективнiсть процесу руху АТЗ i дш водiя.
Впровадження тд час виробництва автотра-нспортних засобiв такоï системи, виходячи iз сьогодшшнього стану та рiвня створення i виробництва систем iз функцiями активно!' безпеки, призведе до незначних матерiальних витрат, але це ютотно пщвищить активну безпеку автомобiля i вщповщальнють водiïв щодо технiчного стану АТЗ вщповщно до нормативних вимог, як ставляться до них в експлуатацп.
Литература
1. Regulation No 13 of the Economic Commission for Europe of the United Nations (UN/ECE). - Uniform provisions concerning the approval of vehicles of categories M, N and O with regard to braking: on condition 30.09.2010. - Official Journal of the European Union. - UN/ECE, 2010. -257 p.
2. Угода про прийняття единих техшчних
припишв для колюних транспортних за-co6îb, предмета обладнання та частин, яю можуть бути встановлеш та/або ви-користаш на колюних транспортних за-собах, i про умови взаемного визнання офщшних затверджень, виданих на ос-новi цих припишв, пщписаною 20 бе-резня 1958 року в м. Женева, з поправками 1995 року, приеднання до яко! здшснено згщно з Законом Украши вiд 10.02.2000р. № 1448-Ш (Женевська Угода 1958 року).
3. Gдинi технiчнi приписи щодо офщшного
затвердження дорожнiх транспортних засобiв категори М, N i О стосовно гальмування. (Правила ЕЭК ООН № 1309:2000, IDT): ДСТУ UN/ECE R 1309:2002 - [Чинний вщ 25.12.2002]. - К.: Державтотранс НД1п-роект, 2002. -324с. - (Нащональний стандарт Украь ни).
4. Приводы пневматические тормозных си-
стем автотранспортных средств. Технические требования: ГОСТ 4364-81. - М.: Изд-во стандартов, 1981. - 12 с. - (Заменен в Украине на ДСТУ UN/ECE R 13-09:2002 для транспортных средств проектирование которых началось после 01.01.2003 г.).
5. Тормозные системы и тормозные свойства
автотранспортных средств. Нормативы эффективности. Общие технические требования: ГОСТ 22895-77*. (Заменен на ДСТУ UN/ECE R 13-09:2002).
6. Камеры тормозные пневматических при-
водов к тормозам автотранспортных средств. Основные типы, параметры и размеры: ОСТ 37.001.228-80. - М.: Ми-навтопром, 1980. - 32 с. (Введен в действие с 01.01.1980).
7. Тормозные свойства транспортных средств. Методы испытаний: ОСТ 37.001.067-86. М.: Минавтопром, 1986. -62 с. (Введен в действие с 01.01.1986).
8. Автотранспортш засоби. Гальмiвнi систе-
ми. Термши та визначення: ДСТУ 291994. - [Чинний вщ 01.01.1996]. - К.: Державтотранс НД1проект, 1995. - 26 с. -(Нащональний стандарт Украши).
9. Засоби транспортш дорожш. Типи. Термши та визначення: ДСТУ 2984-95. - [Чинний вщ 01.01.1996]. - К.: Державтотранс НД1проект, 1995. - 22 с. -(Нащональний стандарт Украши).
10. Засоби транспортш дорожнi. Експлуата-
цiйнi вимоги безпеки до техшчного стану та методи контролю: ДСТУ 3649-97. - [Чинний вщ 01.01.1999]. - К.: Держав-тотранс НД1проект, 1997. - 46 с. -(Нацiональний стандарт Украши).
11. Компании WABCO Vehicle Control Systems (NYSE: WBC). // Официальный сайт. - 2010 г. - Режим доступа к сайту.: http://www.wabco-auto.com/nc/ru/ do-mashnjaja stranica wabco.
12. Компания Haldex. // Официальный сайт. -
2010 г. - Режим доступа к сайту: http://www.haldex.com/ en/ GLOBAL/Abou t-Haldex/Fact-Facts/.
13. Коммерческая группа Bendix Commercial
Vehicle Systems. // Официальный сайт. -2010 г. - Режим доступа к сайту: http://www.bendix.com/ en/index.jsp.
14. Концерн Knorr-Bremse AG. // Официаль-
ный сайт. - 2010 г. - Режим доступа к сайту: http://www.knorr-bremsecvs.com/ ru/index.jsp.
15. Чередшченко Л.В. Автомобшьний транс-
порт Украши: стан, проблеми, перспек-тиви розвитку / Л.В. Чередшченко, Т.В. Юрченко, Л.А. Гринь. - К.:
ДП «Державтотранс НД1проект», 2005. - 276 с.
16. Леонтьев Д.Н. Системный подход к со-
зданию автоматизированного тормозного управления транспортных средств категорий М3 и Ы3: дис. ... канд. техн. наук: 05.22.02 / Дмитрий Николаевич Леонтьев. - Х., 2011. - 241 с.
17. Леонтьев Д.Н. Реализация интеллекту-
альных функций в электронно-пневматическом тормозном управлении транспортного средства: монография / Д.Н. Леонтьев, А.Н. Туренко, В.А. Богомолов и др. - 2-е изд., допол. - Х.: ХНАДУ, 2015. - 450 с.
18. Леонтьев Д.Н. Влияние алгоритмов рабо-
ты автоматических систем на эффективность торможения транспортного средства / Д.Н. Леонтьев // Вестник ХНАДУ: сб. науч. тр. - 2013. - Вып. 61-62. -С.158-161.
Рецензент: С.М. Шуклшов, професор, к.т.н., ХНАДУ.
Стаття надшшла до редакцп 21 червня 2016 р.
