CC BY
24
тронный ресурс] // Консультант Плюс. URL: www.consultant.ru/ (17.09.2015).
3. О введении в действие Методических рекомендаций по расчету экономически обоснованной стоимости перевозки пассажиров и багажа в городском и пригородном сообщении автомобильным и городским наземным электрическим транспортом общего пользования: распоряжение Министерства транспорта РФ № НА-37-р от 18 апреля 2013 г. [Электронный ресурс] // Консультант Плюс. URL: www.consultant.ru/ (19.09.2015).
4. Об утверждении положения о государственном регулировании тарифов на перевозки пассажиров и багажа всеми видами общественного транспорта в городском и пригородном сообщении (кроме железнодорожного транспорта), автомобильным транспортом по внутриобластным и межобластным (межреспубликанским в пределах Российской Федерации) маршрутам: постановление Иркутской области № 103-пп от 28 ноября 2008 г. [Электронный ресурс] // Консультант Плюс. URL: www.consultant.ru/ (25.09.2015).
5. О внесении изменений в постановление Правительства Иркутской области от 28 ноября 2008 года № 103-пп: постановление Правительства Иркутской области от 06.04.2012 № 165-пп [Электронный ресурс] // Консультант Плюс. URL: www.consultant.ru/ (17.09.2015).
6. Расчет оптимального уровня тарифа на пассажирские перевозки [Электронный ресурс] // Электронный журнал «Инженерный вестник Дона». URL: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n4p1y2012/1112 (20.02.2015).
7. Об утверждении Методических рекомендаций по определению потребительской корзины для основных социально-демографических групп населения в целом по Российской Федерации и в субъектах Российской Федерации: постановление Правительства РФ от 17.02.1999 № 192 [Электронный ресурс] // Консультант Плюс. www.consultant.ru/ (17.09.2015)
8. О потребительской корзине в целом по Российской Федерации: федеральный закон от 03 декабря 2012 года № 227-ФЗ [Электронный ресурс] // Консультант Плюс. URL: www.consultant.ru/ (17.09.2015).
9. Сколько тратит Россия [Электронный ресурс] / И.А. Николаев, С.В. Ефимов, А.М. Калинин, Е.В. Марушкина // Совместный проект телекомпании REN TV, аудиторско-консалтинговой компании ФБК и газеты «Ведомости». 2004. URL: http://www.fbk.ru/up-load/contents/561/2-pitanie.pdf (20.03.2015).
10. Среднедушевой денежный доход населения Иркутской области [Электронный ресурс] // Территориальный орган Федеральной службы государственной статистики по Иркутской области: [сайт]. URL: http://irkutskstat.gks.ru (20.05.2015).
УДК 629.113.001
ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ПЛОЩАДОЧНЫХ СТЕНДОВ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТОРМОЗНЫХ СИСТЕМ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ С ЦЕЛЬЮ УЛУЧШЕНИЯ ИХ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
1 9
© А.И. Федотов1, В.Г. Власов2
Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Выполнен анализ конструкции площадочных стендов для контроля тормозных систем автотранспортных средств (АТС) в условиях эксплуатации с учетом их метрологических параметров. Приведено обоснование конструктивных изменений площадочных стендов для контроля тормозных систем АТС, позволяющих значительно улучшать их метрологические характеристики.
Ключевые слова: площадочный стенд; торможение; контроль; датчик; силовая цепь; колесо; шина; тормозная сила.
DESIGN CHANGE JUSTIFICATION FOR TEST BENCHES WITH A PLATFORM CONTROLLING VEHICLE BRAKE SYSTEMS IN ORDER TO IMPROVE THEIR METROLOGICAL CHARACTERISTICS A.I. Fedotov, V.G. Vlasov
Irkutsk National Research Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.
1Федотов Александр Иванович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой автомобильного транспорта, тел.: 8(3952)405853; E-mail: fai@istu.edu;
Fedotov Alexander, Doctor of technical sciences, Professor, Head of the Department of Automobile Transport, tel.: 8(3952)405853; e-mail: fai@istu.edu;
2Власов Валерий Георгиевич, доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой математики, тел.: (3952)405176; E-mail: vlasov@istu.edu
Vlasov Valery, Doctor of Physical and Mathematical sciences, Professor, Head of the Department of Mathematics, tel.: (3952)405176; e-mail: vlasov@istu.edu
The design of test benches with a platform for motor vehicle brake systems control when in operation is performed taking into account their metrological parameters. The substantiation of the design changes of brake test benches with a platform that will significantly improve their metrological characteristics is provided. Keywords: test bench with a platform; braking; control; sensor; power circuit; wheel; tire; brake force.
Контроль технического состояния тормозных систем современных АТС в условиях эксплуатации осуществляется как дорожными, так и стендовыми методами [3, 4]. В условиях России наибольшее распространение получил стендовой метод контроля на силовых роликовых стендах [4] как наиболее эффективный из всех стендовых.
Известно, что периодически возникают попытки использовать для контроля технического состояния тормозных систем АТС площадочные стенды, как инерционные, так и силовые. О проблемах их метрологического обеспечения неоднократно упоминалось в научных публикациях [2, 5, 6. 7].
В частности, в статье [6] приведен подробный анализ зависимостей, характеризующих влияние конструктивных параметров площадочных стендов на выходные характеристики исследуемого процесса торможения автомобиля Toyota Corolla на площадках стенда.
Графики процесса торможения колес автомобиля Toyota Corolb с наездом на площадку стенда в точке А приведены на рис. 1.
Установлено, что процесс торможения колес автомобиля на площадках стенда сопровождается интенсивными колебаниями как подрессоренных, так и не-подрессоренных масс, а также площадок стенда. Амплитуды этих колебаний достигают больших значений. Колебания вносят значительные изменения в динамику процесса торможения колес автомобиля и сильно влияют на метрологию измерений тормозных сил на площадочных стендах.
Установлено, что продольные колебания колес и площадок стенда в процессе торможения возникают дважды. Первый раз колебания возникают при наезде шины торомзящего колеса на площадку стенда, а во второй раз - при блокировании колес [6].
Выявленные колебания вызывают
большие системные погрешности измерения силовых параметров. Чтобы разобраться в механизме возникновения этих колебаний и ответить на вопрос о том, почему такие колебания не возникают при торможении автомобилей на жесткой опорной поверхности дороги или на стендах с беговыми барабанами, были проведены экспериментальные исследования процесса торможения на площадочном стенде.
В процессе исследования ставился вопрос о том, можно ли устранить или уменьшить системные погрешности измерения тормозных сил на площадочных стендах. Исследование выполняли в лаборатории диагностики ИРНИТУ на инерционном площадочном стенде, вмонтированном в поверхность дороги (рис. 2). Инерционный тормозной стенд площадочного типа состоял их двух измерительных площадок длиной 0,8 м и шириной 0,6 м. Диапазон измерения тормозных сил на каждом колесе АТС составлял от 200 до 7000 Н при нагрузке на ось не более 16000 Н.
В процессе эксперимента использовали автомобиль Toyota Corolla с летними радиальными шинами марки Аmtel Planet 175/65 R14 82Н, износ которых составлял 10%. Начальная скорость торможения АТС в процессе испытаний составляла около 4 км/час.
Для поиска ответа на поставленный вопрос была проанализирована схема продольных и угловых перемещений в замкнутой силовой цепи: «Подрессоренная масса АТС - Неподрессоренная масса -Колесо - Шина - Дорога», изображенная на рис. 3. На ней движущийся под действием силы инерции Fj автомобиль выполняет торможение.
При этом в пятнах контакта шин с жесткой опорной поверхностью возникают реакции R^ и R^ в ответ на действие тормозных сил, что вызывает продольные перемещения Днпм1 и Днпм2 неподрессоренных масс в сторону действия реакций. А также
угловые перемещения ук1 и ук2 тормозящих колес АТС относительно центров их вращения. В процессе роста тормозных сил на колесах автомобиля продольные Днпм1 и
Днпм2, а также угловые перемещения ук1 и ук2 растут. Их величины пропорциональны действующим в пятнах контакта шин с дорогой продольным реакциям Rх1 и R х2.
б)
Рис. 1. Графики процесса торможения колеса АТС с наездом на площадку стенда в точке А:
а - левое колесо; б - правое колесо [6]
Рис. 2. Вид автомобиля на площадочном стенде
Жесткая опорная поверхность дороги
Рис. 3. Схема продольных и угловых перемещений в замкнутой силовой цепи «Подрессоренная масса автомобиля - Неподрессоренная масса - Колесо - Шина - Дорога»
а) б)
Рис. 4. Осциллограммы изменения тормозных сил в процессе торможения АТС: а - на дороге [3];
б - на стенде СТМ-3500 [4]
При этом жесткая опорная поверхность дороги замыкает силовую цепь между передними и задними тормозящими колесами АТС, удерживая элементы подвески и колес в напряженном состоянии. Это исключает возможность возникновения продольных и угловых колебаний колесных узлов автомобиля. Вышеизложенное подтверждают многочисленные результаты исследований [3, 4, 5, 6] (см. рис. 4).
Теперь рассмотрим процесс торможения автомобиля на площадочном стенде, схема которого изображена на рис. 5. Площадки стенда обладают продольной податливостью Дп в направлении движения автомобиля.
Если тормозящее колесо автомобиля наезжает на площадку стенда, силовая цепь с дорогой размыкается. Начинается продольное смещение площадок стенда вперед под действием тормозных сил. Это
приводит к уменьшению сжатия упругих элементов подвески и шины и в то же время к сжатию упругих элементов площадок стенда.
С размыканием силовой цепи начинаются затухающие колебания колесных узлов и площадок стенда (продольные колебания Днпм1 неподрессоренных масс, а также угловые колебания ук1 колесных узлов).
Эти колебания возникают вторично при блокировании колес, когда тормозные силы снижают свои значения от максимальных до блоковых.
Выявленные колебания являются следствием динамических процессов, происходящих в системе «Подрессоренная масса АТС - Колесный узел - Шина -Площадка стенда - Опорная поверхность» при размыкании силовой цепи на участке «Шина - Опорная поверхность».
Жесткая опорная поверхность дороги
'////// Лп /////. Рис. 5. Схема продольных и угловых колебаний в разомкнутой силовой цепи «Подрессоренная масса - Неподрессоренная масса - Колесо - Шина - Площадка стенда - Дорога» передней оси автомобиля, тормозящего на площадочном стенде
Именно поэтому погрешности измерения тормозных сил, вызванные колебаниями колесных узлов на площадках стендов, носят системный характер и являются недостатками конструкции площадочных стендов.
Полученные результаты
исследования подтверждают выводы профессора А.Г. Сергеева [2] о погрешностях в измерении тормозных сил в процессе котроля технического состояния тормозных систем на площадочных стендах, которые могут достигать 50% и более.
Выполненные исследования показывают, что колебания колесных узлов на площадках стендов (продольные колебания Днпм1 и угловые колебания ук1) возникают при условии отсутствия контакта шины с опорной поверхностью дороги, если
¿п > ¿д, (1)
где ¿д - длина пятна контакта шины с плоской опорной поверхностью; ¿п - длина площадки стенда.
Данное неравенство является одним из главных условий возникновения колебаний колесных узлов на площадках стендов. Его можно назвать условием разрыва силовой цепи «Подрессоренная масса АТС -Колесный узел - Шина - Площадка стенда - Опорная поверхность».
Анализ результатов исследования позволил сформулировать условие гаран-
тированного отсутствия разрыва силовой цепи «Подрессоренная масса АТС - Колесный узел - Шина - Площадка стенда - Опорная поверхность»:
¿п«д (2)
Выполнение неравенства (2) гарантирует, что в момент нахождения колеса на датчике стенда большая площадь пятна контакта шин тормозящих колес автомобиля будет находиться на жесткой опорной поверхности дороги. Силовая цепь будет постоянно замкнутой, и колебаний колесного узла не произойдет.
При взаимодействии шины с измерительным датчиком образуется еще одна замкнутая силовая цепь «Опорная поверхность - Датчик - Шина», которая подчиняется неравенству (2). В момент наезда шины на датчик протектор шины будет удерживать его от продольных колебаний, так как большая часть пятна контакта будет находиться на жесткой опорной поверхности.
Для анализа процесса выполнения условия (2) рассмотрим совместно рис. 6., где представлено тормозящее колесо АТС на датчике, встроенном в жесткую опорную поверхность дороги (силовая цепь остается замкнутой). На рис. 6 площадка стенда уменьшена до размеров датчика (10-12 мм).
Рис. 6. Схема продольных и угловых перемещений в замкнутой силовой цепи «Подрессоренная масса АТС - Неподрессоренная масса - Колесо - Шина - Датчик - Дорога» на передней оси тормозящего автомобиля
Конструкция датчика позволяет обеспечивать нахождение « 90% площади пятна контакта шины на жесткой опорной поверхности дороги и не более 10% - на датчике, что обеспечивает выполнение условия (2) неразрывности силовой цепи и удерживает тормозящее колесо от продольных и угловых колебаний. Датчик не обеспечивает прямого измерения реакции ^ . Он измеряет распределенную по длине пятна контакта шины элементарную продольную реакцию ДЯх. Кроме того, он позволяет измерять элементарную нормальную реакцию ДЯ2, распределенную по длине пятна контакта [8, 9].
Конструкция датчика защищена патентом Российской Федерации [1].
В результате проведенного иссле-
дования разработан новый метод, позволяющий выполнять измерения тормозных сил и нагрузки на колеса тормозящего автомобиля одновременно.
Датчик представляет собой пластину с тензорезисторами. На рис. 7. показан вид тормозящего автомобиля на датчике контроля сил в пятне контакта.
Данное оборудование позволяет значительно повысить информативность метода контроля технического состояния тормозных систем АТС. Оно впервые позволило выполнять диагностику тормозных систем автомобилей посредством одновременного измерения как нормальных (Я2), так и продольных (^х) реакций на колесах АТС с погрешностью не более 3%.
Рис. 7. Вид тормозящего автомобиля на датчике контроля сил в пятне контакта
Такие высокие метрологические показатели достигнуты благодаря отсутствию колебаний колесных узлов АТС и датчиков стенда по причине стабильно замкнутой силовой цепи «Подрессоренная масса АТС - Колесный узел - Шина - Площадка стенда - Опорная поверхность». Это обес-
печило высокую повторяемость определения удельных тормозных сил, а также относительной разности тормозных сил при торможении АТС как на стенде, так и в дорожных условиях.
Статья поступила 17.11.2015 г.
1. Пат. № 2548643, РФ, МПК В60Т 17/22, СОИ 5/28. Способ диагностирования тормозной системы автотранспортного средства и устройство для его осуществления / А.И. Федотов, А.В. Бойко, В.П. Хале-зов, Ле Ван Луа; заявитель и патентообладатель ИрГТУ. № 2014111733/11; заявл. 26.03.2014; опубл. 20.04.2015, Бюл. № 11. 10 с.
2. Сергеев А.Г. Метрологическое обеспечение автомобильного транспорта. М.: Транспорт, 1988. 247 с.
3. Федотов А.И Диагностика автомобиля: учебник для вузов. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2012. 468 с.
4. Федотов А.И Технология и организация диагностики при сервисном сопровождении: учебник для студ. учреждений высш. образования. М.: Издательский центр «Академия», 2015. 352 с.
5. Федотов А.И. Методические погрешности площадочных стендов для контроля тормозных систем автомобилей // Автомобильная промышленность. 2015. № 2. С. 28-31.
6. Федотов А.И., Власов В.Г Анализ конструктивных и метрологических параметров площадочных стен-
ши список
дов для контроля тормозных систем автомобиля // Журнал автомобильных инженеров. 2013. № 2 (79). С. 36-43.
7. Федотов А.И., Демин Н.А., Фоменко К.С. Анализ конструктивных возможностей площадочных стендов для контроля тормозных систем грузовых АТС // Вестник ИрГТУ. 2015. № 3 (98). C. 183-187.
8. Халезов В.П. Получение (ф-S) диаграммы на основе распределения касательных и нормальных реакций по длине пятна контакта шины в лабораторных условиях на плоской стальной опорной поверхности // Вестник ИрГТУ. № 5 (100). С. 131-135.
9. Analysis of brake testing methods in vehicle safety / A. Bojko, A.I. Fedotov, W.P. Khalezov, // Irkutsk State Technical University, Irkutsk, Russia M. Mlynczak, Wroclaw University of Technology, Wroclaw, Poland Safety and reliability. Methodology and applications, Proceedings of ESREL 2014. Published by CRC Press. Balkema, Taylor & Francis Group. London, UK, September 2014, Р. 933-937.
УДК656.11
ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ СВЕТОФОРОВ С ВЫЗЫВНЫМИ УСТРОЙСТВАМИ
_ Л о
© С.Л. Чикалина1, Е.Н. Чикалин2
Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83. 2ООО «ТрансСибЛогистика», 664081, Россия, г. Иркутск, ул. К. Либкнехта, 247.
Пешеходные переходы являются одними из самых опасных мест для пешеходов на улично-дорожных сетях городов. Именно одна треть дорожно-транспортных происшествий (ДТП) с участием пешеходов от их общего числа происходит на нерегулируемых пешеходных переходах. Проведены исследования интенсивности пешеходных и транспортных потоков около дошкольных учреждений. Обосновывается необходимость применения светофоров с вызывными устройствами на пешеходных переходах, расположенных на магистральных улицах районного значения.
Ключевые слова: безопасность; дорожно-транспортные происшествия; пешеходный переход; интенсивность движения; светофор.
RATIONALE FOR THE USE OF TRAFFIC LIGHTS WITH CONTROL UNITS S.L. Chikalina, E.N. Chikalin
1
Чикалина Светлана Леонидовна, кандидат технических наук, доцент кафедры менеджмента и логистики на транспорте, тел.: 8(3952) 405135, e-mail: Chikalinasveta@gmail.com
Chikalina Svetlana, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Transport Management and Logistics, tel.: 8(3952) 405135, e-mail: Chikalinasveta@gmail.com
2Чикалин Евгений Николаевич, кандидат технических наук, генеральный директор, e-mail: 655218@mail.ru Chikalin Evgeny, Candidate of technical sciences, CEO, e-mail: 655218@mail.ru
