CC BY
70
Оценка совместного влияния различных факторов на итоговое значение технического состояния СПС определяется по формуле
DCB _ D „ {п
ПС ПС ТС в,
где (рсв - коэффициент, значение которого варьируется от 1 до 10 в зависимости от возможных сочетаний (от благоприятного до опасного) 32 факторов.
Методы мониторинга технического состояния и периодической безразборной диагностики узлов и агрегатов СПС с учетом дальнейшей обработки получаемых данных в автоматизированном программном обеспечении позволят проводить адекватный анализ состояния сложных технических систем, определять остаточный ресурс работоспособности отдельных узлов и агрегатов, а также выявлять причины наруше-
ний их функционирования, предупреждать нарушения требований безопасности движения.
Предлагаемый автором метод расчета технического состояния как отдельных узлов и агрегатов, так и машины в целом, позволит осуществлять обоснованное ремонтное вмешательство в узлы и агрегаты, основанное на принципах «стоимость - качество ремонта» и «стоимость - надежность» СПС [5; 6], рационально распределять денежные средства и вести учет затрат на обеспечение требуемого уровня безопасности движения (на данный момент такой учет не ведется), что в свою очередь приведет к повышению эффективности и более четкой координации деятельности железнодорожных предприятий, осуществляющих эксплуатацию и ремонт подвижного состава.
Статья поступила 12.03.2014 г.
Библиографический список
1. Лоули Д., Максвелл А. Факторный анализ как статистический метод / пер. с англ. М.: Мир, 1967. 144 с.
2. Харман Г. Современный факторный анализ / пер. с англ. М.: Статистика, 1972. 490 с.
3. Ким Дж.-О., Мьюллер Ч.У., Клекка У.Р. Факторный, дис-криминантный и кластерный анализ / пер. с англ.; под ред. И.С. Енюкова. М.: Финансы и статистика, 1989. 215 с.
4. Правила ремонта грузовых дрезин ДГКу; утв. МПС СССР 19.09.1980 г. № ЦП/3931 // Сейчас.ру [Электронный ресурс].
URL: http ://www.lawmix. ru/sssr/9924
5. Разумилов Р.М. Совершенствование системы технического обслуживания и ремонта на железных дорогах России // Транспорт XXI века: исследования, инновации, инфраструктура: мат-лы науч.-техн. конф., посвящ. 55-летию УрГУПС. В 2 т. Екатеринбург: Изд-во УрГУПС, 2011. Вып. 97 (180). Т. 2. С.125-129.
6. Prahalad C.K. Venkatram R. Co-opting customer competence // Harvard business review, 2000. R00108.
УДК 629.11.012
МОДЕЛЬ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЯ О НЕОБХОДИМОСТИ И СРОКАХ СЕЗОННОЙ ЗАМЕНЫ АВТОШИН НА ОСНОВЕ ИНФОРМАЦИИ ОБ ИНТЕНСИВНОСТИ И ХАРАКТЕРЕ ИЗНОСА ПРОТЕКТОРА
© Л.Г. Резник1, А.А. Арипова2
Тюменский государственный нефтегазовый университет, 625039, Россия, г. Тюмень, ул. Мельникайте, .
Предложена модель принятия решения о необходимости и сроках сезонной замены автошин на основе информации об интенсивности и характере износа протектора шины. В качестве критерия определения сроков сезонной замены шин выбран коэффициент приспособленности автомобильных шин к условиям эксплуатации. Проанализирована методика моделирования износа шин в зависимости от факторов эксплуатации. Ил. 3. Библиогр. 8 назв.
Ключевые слова: модель; интенсивность износа; сезонная замена; приспособленность; шина; протектор.
MODEL OF DECISION-MAKING ON THE NEED AND TIMING OF SEASONAL TIRE REPLACEMENT BASED ON INFORMATION ABOUT TREAD WEAR RATE AND NATURE L.G. Reznik, A.A. Aripova
Tyumen State Oil and Gas University, 72 Melnikaite St., Tyumen, 625039, Russia.
The article proposes a model of decision-making on the need and timing of seasonal change of tires that is based on the information about the tire tread wear nature and rate. The suitability coef-ficient of automobile tires to operating conditions is chosen to be a criterion for determining the tim-ing of seasonal replacement of tires. The simulation methodology of tire wear depending on opera-tion factors is analyzed.
1Резник Леонид Григорьевич, доктор технических наук, профессор кафедры эксплуатации автомобильного транспорта, тел.: 83452204400.
Reznik Leonid, Doctor of technical sciences, Professor of the Department of Automobile Transport Operation, tel.: 83452204400.
2Арипова Айгуль Ариповна, соискатель ученой степени кандидата технических наук, тел.: 89224539086, e-mail: a28011987@yandex.ru
Aripova Aigul, Competitor for a scientific degree of a Candidate of technical Sciences, tel.: 89224539086, e-mail: a28011987@yandex.ru
3 figures. 8 sources.
Key words: model; wear rate; seasonal replacement; suitability; tire; tire-tread.
На автотранспортных предприятиях (АТП) актуальным вопросом остается экономическое и рациональное использование эксплуатационных материалов автотранспортных средств (АТС), к которым относятся автомобильные шины. В общих расходах АТП на материально-техническое обеспечение на шины приходится не менее 10% [1]. На АТП с хорошо налаженным техническим обслуживанием расходы от ресурса шин составляют 10-15% и более. Значительные потери предприятия несут из-за увеличения расхода топлива, причины которого также связаны с шинами. Учитывая, что за срок службы автомобиль использует не менее 5-6 комплектов шин, а стоимость одного комплекта шин составляет 10-27% от его начальной стоимости [1], возникает необходимость снижения затрат на шины во время их эксплуатации. Поэтому особое внимание необходимо уделять вопросам своевременной замены шин при переходе от весенне-летнего к осенне-зимнему периоду эксплуатации и обратно. Своевременная замена автомобильных шин на соответствующие сезонным условиям эксплуатации в первую очередь обеспечивает увеличение ресурса шин. Чем точнее установлен срок сезонной замены, тем более качественным будет управление технологическим процессом обслуживания шин, их обслуживанием и списанием, что существенно влияет именно на безопасность движения и на экономические показатели работы АТП. Однако решение этих проблем затруднено недостаточным совершенством методов оценки и прогнозирования показателей надежности шин АТС.
Анализ последних исследований и публикаций свидетельствует о том, что проблема рационального определения ресурса автомобильных шин довольно актуальна. Особенный вклад в решение данной проблемы внесли труды Ф.Н. Авдонькина, И.Н. Аринина, Н.С. Захарова, Л.В. Резника, Н.М. Кислицина, А.М. Лямзина, В.А. Дамзена и др. В результате данных исследований получены закономерности влияния условий эксплуатации на долговечность шин и сформированы методы их практического использования. Также предложен новый подход к оценке изменения качества шин в пространстве и во времени на основе теории приспособленности автомобиля к условиям эксплуатации. Классифицированы основные закономерности его изменения, предложены соответствующие математические модели [4]. Однако вопросы рационализации сроков сезонной замены автомобильных шин, на взгляд авторов, не получили достаточного освещения в проанализированных исследованиях.
Цель данной статьи - на базе анализа основных факторов, влияющих на интенсивность износа рисунка протектора подвижного состава, разработать математическую модель для установления оптимальной периодичности замены автомобильных шин для минимизации износа шин.
Проведенными ранее исследованиями [3; 4; 5; 7] установлено, что на износ шин автомобиля оказывает влияние ряд как регулируемых, так и нерегулируемых факторов (рис. 1) [6]. Особенно значительно это проявляется в условиях эксплуатации в осенний и весенний периоды, когда происходит изменение основных
Рис. 1. Классификация факторов, влияющих на износ шин
климатических составляющих (температуры воздуха, влажности, погодных условий). В то же время степень влияния эксплуатационных условий на процессы износа шин различна для разных типов и определяется уровнем их приспособленности к этим условиям.
Учесть степень влияния каждого фактора не представляется возможным. Кроме того, отсутствуют исследования влияния многих факторов на процесс изнашивания протектора и на работу автомобильной шины в целом. Также отсутствуют исследования по влиянию сочетания различных факторов на износ шин (температуры воздуха, влажности, шероховатости поверхности дороги и др.). Поэтому на данном уровне исследований необходимо рассмотреть факторы, которые в большей степени влияют на долговечность шин, и дать им количественную и качественную оценку. Долговечность шин зависит от темпа изнашивания протектора.
В ранее проведенных исследованиях определено влияние дорожно-климатических факторов на процесс изнашивания шин, при этом установлено:
1. Наиболее важными факторами климатических условий с точки зрения влияния на долговечность шин является температура воздуха и состояние дорожного покрытия (наличие снега, влаги, льда).
2. Интенсивность изнашивания шин в интервале температур выше 0 оС увеличивается с ростом температуры по степенной зависимости с показателем степени больше 1.
3. Изменение температуры протектора влияет на физико-механические свойства материала. Физико-механические свойства резины (сопротивление разрыву, динамический модуль упругости, эластичность по отскоку) оказывают значительное влияние на интенсивность ее изнашивания.
Анализ влияния особенностей применяемых материалов и рисунка протектора шин для летней и зимней эксплуатации показал, что изнашиваемость шин в большей степени зависит от материала протектора и тела шины, а рисунок протектора влияет в первую очередь на безопасность движения, особенно по обледенелым, заснеженным и грязным покрытиям дорог.
Кроме того, скорость изнашивания шин в значительной степени зависит от наработки, при этом зависимость износа шин от пробега имеет весьма сложный вид [6]:
а,
М = -1(1 - е-ы)
ЪУ Л
(1)
где I - пробег автомобиля, тыс. км; а0 - номинальное значение интенсивности изнашивания; Ь - коэффициент изменения интенсивности изнашивания на единицу износа рисунка по высоте (интенсификации) изнашивания (значения коэффициента Ь=0, ..., 0,1); ДБ - увеличение износа рисунка протектора.
Данные по износу шин можно использовать для прогнозирования времени или пробега шин до замены.
Для снижения износа протектора в процессе эксплуатации автомобиля необходимо в первую очередь
обеспечить работу шины с минимальным проскальзыванием при оптимальной температуре и минимальной динамической нагрузке.
На базе проведенных исследований разработаны математические модели закономерностей износа шин по наработке (по времени эксплуатации) от условий эксплуатации, однако на их базе затруднительно принять решение о сроках сезонной замены шин. Для определения сроков сезонной замены предложена имитационная модель формирования износа шин [4].
Предлагается принимать решение о целесообразности сезонной замены шин на основе информации об интенсивности и характере износа протектора.
В связи с этим возникла необходимость формализовать процесс принятия решения, то есть построить соответствующую модель. На наш взгляд, наилучшим образом для решения данной задачи подходят методы теории множеств [2]. Рассмотрим возможные состояния моделируемого процесса. Обозначим некоторое состояние износа протектора шины через х. Множество, к которому может принадлежать элемент х, целесообразно разделить на две группы.
Первая группа характеризует равномерность износа. Известно, что износ протектора автомобильной шины может носить равномерный или неравномерный характер. Неравномерным является износ, разность значений которого в двух любых точках замера превышает погрешность измерения.
Причиной неравномерного износа протектора шины часто является неудовлетворительное техническое состояние автомобиля. Обозначим совокупность возможных вариантов неравномерного износа множеством В, а все случаи равномерного износа - множеством А.
Во вторую группу включены множества, характеризующие интенсивность износа протектора шины. Одним из сигналов ухудшения технического состояния автомобиля может быть повышенная интенсивность износа протектора шины, /ф>/н. Однако рост интенсивности износа может быть также следствием целого ряда факторов как технического, так и организационно-эксплуатационного происхождения. Анализ групп факторов, определяющих интенсивность износа протектора шины, проведен в работах [1; 4; 5].
Введем соответствующие обозначения. Совокупность случаев, когда интенсивность износа выше нормативного значения (/ф>/н), обозначим множеством О. Множество случаев, удовлетворяющих другому условию при интенсивности износа не выше нормативной (/ф</н), обозначим через Е. Необходимо отметить, что множества, принадлежащие к одной группе, могут пересекаться или являться подмножествами множеств другой группы. Совокупность множеств, образующих модель, показана на рис. 2.
Так, Е является подмножеством ^В) и может быть определено как Е=(АUВ)/D. проанализировав возможные пересечения множеств и оценив их с точки зрения возможности определения параметров интенсивности изнашивания и принятия решения о целесообразности замены шин, можно сделать следующие выводы.
Рис. 2. Множество состояний износа протектора шины
В случаях, когда наблюдается равномерный износ с интенсивностью не выше нормативной, то есть хеА/О, замена не требуется. При равномерном износе, сочетающемся с повышенной интенсивностью износа протектора (хеАПО), факторы окружающей среды превышают критические значения, то есть необходимо провести анализ факторов повышенного износа и определить сроки замены автошин. При сочетании повышенной интенсивности и неравномерного износа протектора (хеВПО) проводится замена шин, назначаются технические воздействия, цель которых -обеспечить нормативное техническое состояние узлов автомобиля.
В случаях, когда неравномерный износ сочетается с интенсивностью /ф, не превышающей нормативную интенсивность /н, проведение технических воздействий нецелесообразно по технико-экономическим критериям. Сделанные выводы можно объединить в виде следующей модели сезонной замены шин:
- замена шин не требуется;
- замена шин пока не требуется, необходимо провести анализ факторов и уточнить сроки замены;
- необходимо провести замену шин;
- проведение каких-либо воздействий нецелесообразно.
Таким образом, предложена модель принятия решения о необходимости сезонной замены шин на основе информации об интенсивности и характере износа протектора шин.
Для разработки методики определения сроков сезонной замены автомобильных шин предложена адаптированная имитационная модель с учетом вариации интенсивности и условий эксплуатации.
В соответствии с рекомендациями, изложенными
х е
<
АПй
ВПй
В\й
в работе [4], для моделирования рассмотренных закономерностей предлагается укрупненная блок-схема модели (рис. 3).
( Конец )
Рис. 3. Укрупненная блок-схема имитационной модели износа шин
Если износ достиг или превышает предельное значение, счетчик числа постепенных отказов увеличивается на единицу и имитируется процесс замены шины. Если предельное состояние не достигнуто или если осуществлена имитация замены шины, то на следующем этапе проверяется условие окончания цикла по перебору всех параметров. Если это условие не выполнено, то цикл повторяется до достижения условия его окончания. В ином случае проверяется условие окончания моделирования. Если условие не выполняется, то осуществляется приращение времени на один шаг, а затем расчеты выполняются снова. Иначе осуществляется комплекс процедур, связанных с окончанием моделирования.
При реализации модели определяется коэффици-
ент приспособленности [8] для автомобильных шин на переходных интервалах температуры окружающего воздуха с учетом их сезонного назначения (материала и рисунка протектора). При этом в качестве показателя предлагается использовать интенсивность изнашивания шин.
Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод о том, что для проверки адекватности разработанных моделей необходимо проведение экспериментальных исследований с целью оценки уровней приспособленности шин различных марок и моделей к условиям эксплуатации с определением численных значений входящих в них параметров.
Статья поступила 17.11.2013 г.
Библиографический список
1. Авдонькин Ф.Н. Теоретические основы технической эксплуатации автомобилей: учеб. пособие. М.: Транспорт, 1985. 215 с.
2. Аринин И.Н., Коновалов С.И. Моделирование процессов технического обслуживания и ремонта автомобилей. Владимир: Изд-во ВПИ, 1991. 86 с.
3. Бакеев Р.Б Проблема определения и корректирования нормативов ресурса автомобильных шин // Проблемы эксплуатации автомобилей, строительных, дорожных и подъемно-транспортных машин: межвузовский сборник научных трудов. 2001. С. 5-7.
4. Захаров Н.С. Влияние условий эксплуатации на долговечность автомобильных шин. Тюмень: Изд-во ТюмГНГУ, 1997.
139 с.
5. Карпенко В.А. Влияние условий эксплуатации и конструктивных параметров шины на ее ресурс: дис. ... канд. техн. наук. Харьков, 1987. 160 с.
6. Кислицин Н.М. Долговечность автомобильных шин в различных режимах движения. Н. Новгород: Волго-Вятское кн. изд-во, 1992. 232 с.
7. Лямзин А.М. Оценки приспособленности шин к низкотемпературным условиям эксплуатации: автореф. ... дис. канд. техн. наук. Тюмень, 2009. 23 с.
8. Резник Л.Г., Ромалис Г.М., Чирков С.Т. Эффективность использования автомобилей в различных условиях эксплуатации. М.: Транспорт, 1989. 128 с.
УДК 629.113.001
АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ РАБОТЫ ABS НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТОРМОЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ НА ЛЕТНИХ ДОРОГАХ
и 9
© А.И. Федотов1, В.О. Громалова2
Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Проведены экспериментальные исследования процесса торможения автомобиля, оборудованного современной тормозной системой. Выполнен сравнительный анализ результатов эксперимента при торможении автомобиля на летних дорогах. Дана оценка процесса торможения автомобиля с включенной и отключенной ABS. Ил. 4. Библиогр. 6 назв.
Ключевые слова: автотранспортное средство; антиблокировочная система; тормозная эффективность; тормозной путь; безопасность; скорость; коэффициент сцепления; шина; экспертиза.
ANALYSIS OF ABS EFFECT ON VEHICLE BRAKING EFFICIENCY ON SUMMER ROADS A.I. Fedotov, V.O. Gromalova
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.
The article describes experimental studies of braking of the vehicle equipped with a modern braking system. It gives a comparative analysis of the results of the experiment under vehicle braking on summer roads. The process of vehicle braking is estimated with switched on/off ABS. 4 figures. 6 sources.
Key words: vehicle; anti-lock braking system (ABS); braking efficiency; braking path; safety; speed; friction coefficient; tire; examination.
1Федотов Александр Иванович, доктор технических наук, профессор кафедры автомобильного транспорта, тел.: (3952) 405136, e-mail: v02@istu.edu
Fedotov Alexander, Doctor of technical sciences, Professor of the Department of Automobile Transport, tel.: (3952) 405136, e-mail: v02@istu.edu
2Громалова Виктория Олеговна, магистрант, тел.: (3952) 405852, e-mail: vikki@istu.edu Gromalova Victoria, Master's degree student, tel.: (3952) 405852, e-mail: vikki@istu.edu
