Научная статья на тему 'ОБУЧЕНИЕ ВОЕННОГО ВОДИТЕЛЯ ВИДЕНИЮ И ПОНИМАНИЮ МЕСТНОСТИ, ДОРОГ И ДОРОЖНОГО ОКРУЖЕНИЯ'

ОБУЧЕНИЕ ВОЕННОГО ВОДИТЕЛЯ ВИДЕНИЮ И ПОНИМАНИЮ МЕСТНОСТИ, ДОРОГ И ДОРОЖНОГО ОКРУЖЕНИЯ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
68
7
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СИСТЕМА «ВОДИТЕЛЬ-АВТОМОБИЛЬ-ДОРОГА» / ДОРОЖНАЯ ИНФОРМАЦИЯ / МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДОРОГИ / «ОБРАЗ ДВИЖЕНИЯ» / РАЗЛИЧАТЬ РАССТОЯНИЕ ВИДИМОСТИ

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Васильченков Василий Федорович, Калыгин Александр Владимирович

Статья обосновывает необходимость учить военных водителей не только видеть дорогу, но и постоянно в движении исследовать ее: видеть и понимать дорогу, колонный путь, маршрут движения, колонну, в боевых условиях различать препятствия, заграждения, важность понимать и прогнозировать дорожную геометрию и соответствующие управляющие действия. Исследование выявляет математические зависимости между геометрией дороги и управляющими действиями водителя, что дает основание утверждать, что водитель управляет машиной намеренно.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Васильченков Василий Федорович, Калыгин Александр Владимирович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

TRAINING A MILITARY DRIVER TO VISION AND UNDERSTAND THE TERRAIN, ROADS AND ROAD ENVIRONMENT

The article substantiates the need to teach military drivers not only to see the road, but also to explore it constantly in motion: to see and understand the road, the column path, the route of movement, columns, in combat conditions to distinguish obstacles, barriers, the importance of understanding and predicting road geometry and appropriate control actions. The study reveals mathematical dependencies between the geometry of the road and the driving actions of the driver, which gives grounds to assert that the driver controls the car intentionally.

Текст научной работы на тему «ОБУЧЕНИЕ ВОЕННОГО ВОДИТЕЛЯ ВИДЕНИЮ И ПОНИМАНИЮ МЕСТНОСТИ, ДОРОГ И ДОРОЖНОГО ОКРУЖЕНИЯ»

separate control channel. At the same time, special-shaped voltages with a pre-known effective value and harmonic composition are used as test signals. To do this, it is convenient to use rectangular, trapezoidal or triangular shaped stresses.

Key words: digital meter, power quality, pulse generator.

Bordyug Alexander Sergeevich, candidate of technical sciences, docent, alexander.bordyug@mail.ru, Russia, Kerch, Kerch State Marine Technological University

УДК 629.076

DOI: 10.24412/2071-6168-2023-1-278-285

ОБУЧЕНИЕ ВОЕННОГО ВОДИТЕЛЯ ВИДЕНИЮ И ПОНИМАНИЮ МЕСТНОСТИ, ДОРОГ

И ДОРОЖНОГО ОКРУЖЕНИЯ

В.Ф. Васильченков, А.В. Калыгин

Статья обосновывает необходимость учить военных водителей не только видеть дорогу, но и постоянно в движении исследовать ее: видеть и понимать дорогу, колонный путь, маршрут движения, колонну, в боевых условиях различать препятствия, заграждения, важность понимать и прогнозировать дорожную геометрию и соответствующие управляющие действия. Исследование выявляет математические зависимости между геометрией дороги и управляющими действиями водителя, что дает основание утверждать, что водитель управляет машиной намеренно.

Ключевые слова: система «водитель-автомобиль-дорога», дорожная информация, математическая модель дороги, «образ движения», различать расстояние видимости.

Из всех видов информации для водителя визуальная является, безусловно, самой важной. Чтобы знать, как водитель управляет машиной в системе «водитель - автомобиль - дорога» (ВАД), необходимо знать какую информацию он получает, каков характер «входов» в систему ВАД [1].

Когда водитель управляет машиной при движении по заданному маршруту, он принимает соответствующие решения, основанные на восприятии и переработке дорожной обстановки впереди машины. Какое это расстояние, как оно изменяется в зависимости от скорости движения, радиуса и направления поворота машины,- ответить на этот вопрос поможет, например, изучение характера перемещения точек фиксации взгляда водителя в указанных условиях.

Степень воздействия конфигурации дороги на водителя и его машину частично определена в работе, выполненной Гинцбург, Л.Л. [2. 5]. Он исследовал как водитель размещает свою машину в полосе движения дорог различных радиусов кривизны правого и левого поворота. Из этой работы выявляется такой важнейший параметр для управления машиной как характер наблюдения водителя за дорогой впереди машины.

В настоящее время вопросами управления колесными и гусеничными машинами с учетом геометрии дороги занимаются ученые Елистатов В.В. Самарский Е.А. Анашкин Р.А. и опубликованы работы [6-7], в которых рассматривали динамику машины как как концепцию наведения ее в цель, когда целью являются движущиеся впереди машины на расстоянии Se местные предметы. Особенно этот фактор важен для управления боевой бронированной машиной с ограниченным полем зрения для водителя.

Результаты подтверждались соответствующими математическими выражениями. Для выполнения подобного исследования нами применялись специальное оборудование, камера и, так называемый, «щелевой» метод.

Авторами использовались и рассматривались оба указанных метода для регистрации перемещения взгляда водителя на маршруте более сложной конфигурации применительно к армейским условиям движения с ограниченной дальностью и полем зрения (в колонне, в тумане, в пыли, в боевой машине и т.д.), с привлечением большого контингента «молодых» водителей. Полученные результаты обрабатывались и делались выводы с позиции инженерной психологии, эргономики и теории управления машиной. В настоящем контексте «ценность» дороги для машины имела несколько новое назначение: она относилась не только и не сколько к механическим характеристикам машины, а скорее к динамике ее поведения на дороге при заданных характеристиках водителя. Для этого использовался метод передаточных функций, известный в теории автоматического управления [8].

Рассмотрим метод исследования перемещения взгляда водителя при прямолинейном движении (рис. 1). Из повседневного опыта ясно, что водитель видит ближе на меньшей скорости и дальше на большей

скорости, - эти расстояния называются «дистанциями видимости» Sв и определяются так называемым «щелевым» методом. Для этого часть переднего обзора водителю намеренно закрывалась, изменялась скорость движения машины до наиболее «комфортабельного» значения.

Применялся способ использования видеокамеры, наведенной водителем на дорогу через переднее стекло кабины водителя с нанесенными рисками, делениями, соответствующими расстоянию от водителя до точки фиксации взгляда водителя на дороге (reference point). Одновременно снимались показания спидометра, расположенного на панели приборов. Оба указанных способа показали достаточную точность и хорошую сходимость результатов (p=0.95; t=2.15).

Анализируя результаты выполненных исследований в различных условиях движения машин, можно сделать вывод о почти прямо пропорциональной зависимости между Se и скоростью движения

машины, при этом результаты показали большое индивидуальное различие с высокой дисперсией отклонений

D=0.68.

1 iStt-.K, S™ ™

Soul act

Pua 1. Определение минимального и максимального расстояния видимости «щелевой» метод исследования

На рисунке приведены средние значения Se . Сравнивая значения Se и соответствующие значения тормозного пути ST, полученные по формуле

Sr= Vo(to + ti + 0,5t2) + V2 /2gr, (1)

тогда можно приведенные значения Se обосновать психофизиологическим «подстораживанием» водителя

неожиданных событий на дороге, особенностями восприятия и оценки дорожной обстановки и, в целом, уровнем мастерства водителя.

Одновременно с использованием «щелевого» метода было подтверждено существование определенной оптимальной величины расстояния видения водителя (рис. 2), оказывающего большой эффект на способность водителя управлять уверенно и точно. Было подтверждено и доведено до количественных значений предположение Р.А. Вахслера и П.Л. Олсона о том, что для каждой, организованной определенным образом системы В-А, существует оптимальное Sonm в расстояние наблюдения за дорогой, такое, что уменьшение

S опт min или увеличение Sgnm max оказывает эффект на изменение эффективности и удобства управления машиной.

Рис. 2. Диаграмма изменения расстояния видимости Бв в зависимости от геометрии дороги

на примере синусоидального маршрута

При проведении испытаний изменялись значения Sonm max и определялся эффект этих изменений на точность вождения при прямолинейном движении и движении по кругу. Исследовалось влияние изменения Sonm min при неограниченном значении Sonm maX и изменения Sonm maX при фиксированном значении Sonm min . Результаты этих изменений приведены на (рис. 3).

35 30 25

20 $

Ю

X 30 25 20 Б

Sonw. in

flKl

7 3 9 Ю 11 12 V % 15 16 ТГ 18

Рис. 3. Влияние изменения Бопт. min и Бопт. max на качество вождения машин

БТР-82А

ь ам»} ю J

Ä'pa.1 -1 520 Г L Тайфун ВДВ"

\ тр-82/

\

19

20

21

S опт. тах

22

, оказывает значительное влияние на

Анализ результатов показывает, что изменения Sоnтmm^ эффективность управления машиной водителем.

Различия между значениями 8опт для различных водителей не показали значительных изменений в пределах от 7,5 м. до 9 м. и показали значительные изменения в пределах от 9 м. до 12,5 м.

В исследовании значения Sonm max, Sonm min фиксировалось при значении 9м., а значение

¿о

опт тах увеличилось с 12 м. до максимального открытия верхней части переднего стекла кабины водителя. Эффект этого изменения 8опт показан на (рис. 3).

Полученные результаты дают возможность предположить, что уменьшение расстояния видимости менее $>опт т^п может быть опасным при движении машины в колонне с уменьшенными дистанциями, а также в условиях ограниченной видимости.

Расстояние видимости для военных автомобилей

Количество испытуемых:

БТР-82А

КамАЗ 4386 «Тайфун _ВДВ»_

КамАЗ 5350

Урал 4320

60 чел.

11.3 - 12.5

¡.5 -9.2

9.2 -10.0

9.6 - 10.6

40 чел.

9.0 -11.2

7.0 -8.5

7.5 -9.1

7.8 - 9.5

Из таблицы видно, что по крайней мере для 4 указанных машин, большинство водителей способны использовать 8опт без ограничения со стороны впереди идущей в колонне машины.

Также рассматривалась способность чувствительных элементов водителя вырабатывать сигнал ошибки, пропорциональный расстоянию одной из точек машины от заданной траектории. Однако, как видно из (рис. 4), эта входная координата не определяет полностью положение машины относительно заданной траектории движения. Здесь, не смотря на то, что сигнал ошибки, определенный в точке X, равен нулю, положение машины не соответствует заданному.

Рис. 4. Схема движения машины относительно заданного маршрута

280

Оно будет известно, если дополнительно определены координаты Xi и угол а между касательной к траектории и продольной осью машины. Тогда сигнал ошибки будет равен

Л(0 = f ( x( (2)

где Х - координата центра масс машины.

х = xq - S ■ sin а. (3)

А при малых значениях x, а

х = xq - S ■ а. (4)

На (рис. 4) показано второе положение машины, когда ошибка равна нулю, несмотря на то, что машина не находится на траектории. Таким образом, сигнал ошибки зависит как от поперечного смещения машины, так и от угла между продольной осью машины и касательной к его траектории движения.

Наиболее подходящей схемой, определяющей будущее положение машины, является схема типа «радар» в соответствии с принятым нами определением управления машиной (рис. 5); здесь входным сигналом является угол между продольной осью машины и линией видимости к точке А на расстоянии S к заданной траектории, т.е. чувствительные элементы водителя должны вырабатывать сигнал, который характеризует величину и направление отклонения машины от заданной траектории. Очень сложно выразить способы ориентирования водителя и перемещение машины с одной траектории на другую.

Ут У г,

A Ai КШ

~~ jf

/'.Si <P T \

T AÎ

te

о

Рис. 5. Схема определения положения машины водителем типа «радар» Здесь координаты х, у и x*, у* соответственно выражаются следующим образом

x = xq + J v ■ sin p ■ dt

0

(5)

y = Уо + J v ■ cos р ■ dt

0

x = x + J v ■ sin(p + p't)dt

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

0

* m

y = y + J v ■ cos(p + p't)dt

0

(6)

гдеx*, у* - координаты машины через промежуток времени Тс. Тогда величина ошибки С равна

4

. . * 2 * * 2 e = V(x - x )2 + (y - y )2 •

(7)

Степень включения водителя для устранения рассогласования курса определяется пропорционально величине рассогласования

t

f = H ■ £ s(k ■ T), n = -.

k=1

T

m

m

Исходные положения машины перед маневром и способы ориентирования водителя в данном случае, также, как и параметры движения, приведены на (рис. 5).

Для исследования динамики и перемещения взгляда водителя при движении машины по курсу со сложной геометрией траектории применялась специальным образом оборудованная специальная видеокамера.

Для регистрации перемещения взгляда водителя на объектив камеры наносится круг диаметром, соответствующим величине центрального угла зрения водителя. Сама камера крепилась к шлему, шлем фиксировался относительно кабины, а его положение в пространстве регулировалось в наиболее удобном для водителя положении, - этим достигалась естественная поза водителя.

Для испытаний на дороге наносился маршрут движения, обозначенный краской и табличками с цифрами, соответствующими расстоянию от исходной точки испытательного маршрута. Обеспечивалась синхронность включения видеокамеры и гидротраектографа для считывания расстояния видимости Sв.

Настоящее устройство отличалось простотой и достаточной точностью, как показали исследования.

С применением видеокамеры были измерены точки, на которых водитель фокусировал свой взгляд при движении по заданному курсу. В испытании водителям задавались следующие траектории движения: круги радиусом 20 м, 40 м, 70 м, «восьмерка» с размерами согласно отраслевых норм ОН 025 319-86, так что для короткобазных машин КамАЗ 4386 «Тайфун ВДВ» г = 20^/зт22, а = 28 м; для длиннобазных машин

Камаз-5350, Урал-4320, БТР-82А г = 30д/81п20,а^42м, где г и Q - полярные координаты, а - расстояние между центрами.

Примеры относительного положения машины и взгляда водителя, измеренные экспериментально, даны на (рис. 6).

Рис. 6. Пример измерения положения точек фиксации взгляда водителя

Они показывают, что, когда центр масс машины располагается в точке курса, обозначенной точкой, водитель фокусирует взгляд в точке, обозначенной острием стрелки на расстоянии S впереди машины. Для разных видов траекторий движения S соответственно обозначены как Sl, S2, Sз, S4 и т.д.

Как видно, для круга значения Т имеют приблизительно одинаковые значения при постоянной скорости движения. Величина S определяется, кроме того, опытностью и другими индивидуальными характеристиками водителя и характеристиками машины, такими как габариты, характеристики поворачиваемости машины.

В случаях, когда кривизна курса меняется во времени, S становится длиннее в переходных частях (например, вход и выход из круга, переходы к дугам синусоиды и т.п.), становясь короче в средней части курса, и имеет постоянное значение при движении по дуге постоянного радиуса.

Для всех испытуемых случаев с увеличением скорости значения S увеличивается по-разному для водителей так, что можно предложить наличие определенной величины , определяющей индивидуальные характеристики водителя, при этом промежуток определяет, в целом, время, на которое водитель прогнозирует свое будущее положение через время Тс.

При этом

Sв = Тс-ом. (9)

Для различных водителей значение Тс колеблется в пределах от 2,5 до 5,5 с.

Рассмотрим определение угла видимости водителя. Для того, чтобы видеть точку на кривой или дуге круга на расстоянии S, водитель должен смотреть не перед собой по касательной, а под углом, образованным направлением на точку видимости и касательной к точке дуги, на которой находится в данный момент машина. Этот угол р определяется таким образом:

QyK ' (12)

р = arcsin —, (10)

2R

с учетом увода центра масс машины на угол S

Р = arc sin — -§. (11)

2R

Между кривизной траектории движения и углом поворота управляемых колес существует зависимость

К (о), К (t)

где К - фактор стабилизации определяет зависимость поворачиваемости автомобиля от скорости движения машины.

Поэтому, если водитель больше или меньше поворачивает рулевое колесо соответственно большему или меньшему значению К и кривизне маршрута, его действия можно считать вполне намеренными.

Как показали испытания и это вполне наглядно из повседневного опыта, управлять машиной на переходных кривых с последующим переходом к прямым и наоборот значительно труднее, чем по прямому маршруту или по кругу именно из-за постоянного изменения Se и р, которые необходимо каждый раз водителю определять и соответствующим образом определять момент и величину поворота рулевого колеса. Это требует известной сенсомоторной координации и экстраполирующей способности водителя.

Рассмотрим определение одного из способов исследования реакции системы «водитель-автомобиль». Когда автомобиль движется по заданному курсу, вектор скорости его центра масс должен быть тангенциальным к курсу движения. Предположив скорость постоянной, обозначив радиус кривой маршрута R, будем иметь

dp

= v- K. (13)

dt

Задавшись в качестве независимой переменной dp периодическим изменением скорости движе-

dt

ния или кривизны маршрута, можно получить ответные реакции системы «водитель-автомобиль» по S и р.

Как видно, гармоническому изменению dp соответствуют периодические изменения значений в

dt

момент переходов машины от одной арки к другой.

Выполним психологический экскурс в способность водителя исправить ошибку в заданном курсе движения. Как видно из ранее приведенного материала, концепция дистанции видимости водителя играет важную роль в динамике системы «водитель - автомобиль». Когда автомобиль отклоняется от заданного курса, как показано на рисунке, каким образом водитель регулирует свое управляющее действие? Этот вопрос вызывает интерес и с точки зрения психологического анализа рабочей деятельности водителя.

Когда автомобиль отклоняется от заданного курса, перспектива впереди водителя, составленная хордой S, дугой ABC и значением h изменяется. Водитель воспринимает это изменение и действует рулевым колесом таким образом, чтобы привести картину впереди себя в соответствие.

Чтобы выразить это математически, предполагается, что управляющее действие водителя пропорционально отклонению Х, так что

^Qyx (t) = с • X, (14)

где С - пропорциональная постоянная по существу, коэффициент чувствительности водителя к отклонению от курса.

Когда автомобиль, двигающийся со скоростью v, отклоняется от заданного курса, он может вернуться на необходимый курс, если водитель добавит к ранее намеренным управляющим действиям, соответствующим S и р, дополнительные, соответствующие AS и Ар. Это увеличение должно быть большим при увеличении скорости движения машины и уменьшении коэффициента чувствительности, смещении центра масс машины вперед, изменений поворачиваемости машины на недостаточную.

Выводы:

1. Концепция расстояния видимости водителя Se играет важную роль в динамике системы «водитель - автомобиль». Используя «щелевой» метод и метод с использованием специального оборудования видеокамера (очки виртуальной реальности), была исследована закономерность перемещения взгляда водителя в зависимости от скорости движения и геометрии дороги, - таким образом, было получено некоторое представление о характере поступления информации на вход системы «водитель - автомобиль».

2. Анализируя результаты исследования, следует отметить, что расстояние видимости Se увеличивается пропорционально увеличению скорости движения машины и радиуса кривизны дороги; при этом, ко-

гда кривизна дороги изменяется во время движения, Зв становится длиннее на переходных прямых, на входе и выходе из поворота и короче на дугах постоянной кривизны.

3. Анализ изменения времени наблюдения Тс (Тс = —в) показывает, что водитель фиксирует

Se

с (Т с ~

V

взгляд на точках на расстоянии, обеспечивающем определенный запас времени для реализации деятельности водителя.

4. Указанный фактор и значительные индивидуальные различия Тс и Se = f (v) , равно как и

определенная дисперсия индивидуальных различий, объясняется психофизиологическими различиями испытуемых водителей, такими как бдительность, визуальное восприятие и оценка дорожной обстановки, эмоциональное состояние, и уровень подготовки.

5. Возможность выразить математически зависимость между параметрами дорожной геометрии и управляющими действиями водителя, в частности между углом поворота управляемых колес QyK и углом

видимости р дает основание считать, что водитель поворачивает рулевое колесо, видя установленный курс с кривизной К (t), достаточно намеренно.

6. Когда машина отклоняется от заданного курса, возможность ее вернуться на него зависит от способности водителя включить органы управления не только пропорционально величине отклонения, но и от возможности и способности водителя правильно учесть изменения в динамических характеристиках машины.

7. Следует иметь ввиду, что военный водитель, являясь членом экипажа боевой машины, обязан докладывать командиру о замеченных препятствиях, огневых точках, заграждениях противника.

При этом водитель должен вести машину с величиной Se и чувствительностью к изменению параметров движения большей, чем при движении по заданному курсу,- указанные требования выполнимы, если водитель обладает высокими экстраполяционными способностями.

Список литературы

1. Васильченков, В. Ф. Совершенствование методов и средств обучения вождению армейских машин с учетом показателей работоспособности водителей в системе В-А-Д [Текст]: дисс. ...канд. техн. наук: 20.02.17 / Васильченков Василий Федорович. Л., 1980. 238 с.

2. Гинцбург Л.Л. Методы оценки управляемости автомобиля на поворотах. Л.Л. Гинцбург, М.А. Носенков М.: Автомобильная промышленность, № 2, 1971. 65с.

3. Гинцбург Л.Л. Устойчивость управляемого движения автомобиля относительно траектории/ Л.Л. Гинцбург. М.: Автомобильная промышленность, 1977. С. 27-31.

4. Гинцбург Л.Л. Теория управляемого движения автомобиля относительно заданной траектории: Автореферат дисс. ... д-ра техн. наук. М., 1988, 32 с.

5. Гинцбург Л.Л. Модель водителя для исследования движения автомобиля по заданной траектории. М.: Автомобильная промышленность. 1997, №8. С. 23-29.

6. Самарский Е.А. Состояние динамической модели машины в зависимости от режима движения и условий работы [Текст] / Самарский Е.А., Борисов А.В., Свиридов Е.В. Деп.31.05.2005г. инв. № А28378 УПДР, сер. А, вып.2 (87), 2005.

7. Анашкин Р.А., Васильченков В.Ф. Современная концепция обучения вождению боевых машин // Наука и венная безопасность научно-практический журнал Вып.№ 2. Омск: ОАБИИ, 2017.

8. Васильченков В.Ф., Елистратов В.В. Теория автоматического управления в задаче исследования устойчивости транспортного потока автомобилей // Известия академии инженерных наук им. А.М. Прохорова. Москва-Н. Новгород, 2006. Т. 19. С. 188-194.

Васильченков Василий Федорович, д-р техн. наук, профессор, vasilchenkova2011 @yandex.ru, Россия, Рязань, Рязанское гвардейское высшее воздушно-десантное ордена Суворова дважды Краснознаменное командное училище имени генерала армии В. Ф. Маргелова,

Калыгин Александр Владимирович, гвардии подполковник, адъюнкт, aleksan-drkalygin 13 a mail.ru, Россия, Рязань, Рязанское гвардейское высшее воздушно-десантное ордена Суворова дважды Краснознаменное командное училище имени генерала армии В. Ф. Маргелова

DEVELOPMENT OF A TEST SIGNAL GENERATOR TO MEASURE ELECTRICITY QUALITY INDICATORS

V.F. Vasilchenkov, A.V. Kalygin

The article substantiates the need to teach military drivers not only to see the road, but also to explore it constantly in motion: to see and understand the road, the column path, the route of movement, columns, in combat conditions to distinguish obstacles, barriers, the importance of understanding and predicting road

284

geometry and appropriate control actions. The study reveals mathematical dependencies between the geometry of the road and the driving actions of the driver, which gives grounds to assert that the driver controls the car intentionally.

Key words: the system "driver-car-road", road information, mathematical model of the road, "image of movement", distinguish the distance of visibility.

Vasilchenkov Vasily Fedorovich, doctor of technical sciences, professor, vasilchenkova2011@yandex.ru, Russia, Ryazan, Ryazan Guards Higher Airborne Order of Suvorov twice Red Banner Command School named after General of the Army V. F. Margelov,

Kalygin Alexander Vladimirovich, guard lieutenant colonel, adjunct, aleksandrkalyginl3@mail.ru, Russia, Ryazan, Ryazan Guards Higher Airborne Order of Suvorov twice Red Banner Command School named after General of the Army V.F. Margelov

УДК 004.94:622

DOI: 10.24412/2071-6168-2023-1-285-287

К ВОПРОСУ ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ КОМПЬЮТЕРНОГО И МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ГОРНОГО ДЕЛА

Т.Е. Ковалёва

Компьютерное моделирование является одним из прогрессивных способов сбора и анализа данных. При этом такой метод имеет большое число преимуществ, включая высокую точность расчетов, возможность визуализации и вычисления самых разнообразных данных. Однако компьютерное моделирование имеет и ряд недостатков, включая высокую трудоемкость и сложность при относительной медленности получения первичного результата. Поэтому существует и является актуальной проблемой осуществление предварительного расчета различных конструкций без привлечения компьютерного моделирования. В данной работе на основе серии различных моделирований нагружения вил погрузчика, используемого в горной промышленности, формируются уравнения, определяющие в зависимости от площади поперечного сечения вил, максимально выдерживаемую нагрузку, что в дальнейшем позволит быстро и точно определять требуемую толщину и форму поперечного сечения для увеличения несущей способности. Также приводятся похожие уравнения для численного определения деформаций, которые возникают при нагружении предельно возможной силой. Также в статье описываются назначение и некоторые особенности эксплуатации погрузчиков.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Ключевые слова: анализ данных, подъемно-транспортные машины, обработка данных, регрессионный анализ, горная промышленность, нагрузка, компьютерное моделирование.

Многие горнодобывающие организации используют различные виды внутреннего транспорта, применяемого в основном для подъема и транспортировки грузов [1-2]. Одним из таких видов техники является вилочный погрузчик. Они используются для перевозки грузов, а также для загрузки и разгрузки машин.

Одним из основных типов вилочных погрузчиков являются машины, работающие от двигателя внутреннего сгорания. Обычно они работают на таких видах топлива, как бензин, реже на дизельном топливе. Вилочные погрузчики с двигателем внутреннего сгорания практичны в эксплуатации. Но из-за того, что эти машины выделяют выхлопные газы, рекомендуется использовать их только на открытых площадках. Другая разновидность - электрический погрузчик. Это устройство предназначено для работы в закрытых (крытых) помещениях. Вилочные погрузчики этого типа не выделяют вредных веществ, и могут применяться более расширенно. Однако для их работы требуется периодическая подзарядка аккумуляторной батарее, что снижает их производительность и длительность работы.

Последним наиболее популярным типом вилочных погрузчиков, с учетом способа их привода, являются газовые модели. Их обычно используют на открытых пространствах. Однако стоит отметить, что по сравнению с вилочными погрузчиками на других типах топлива они намного дешевле в эксплуатации. Однако немаловажной частью погрузчиков является навесное оборудование, чаще всего в данном виде техники используются вилы. В свою очередь вилы испытывают наибольшую нагрузку и являются одними из самых важных и ответственных деталей, так как при их перегрузке произойдёт поломка не только вил, но и возможно разрушение груза. Поэтому к вилам предъявляются особые требования по качеству и выдерживаемой нагрузке. Предельную нагрузку можно просчитать с помощью компьютерных моделирований [3-5], однако этот метод имеет ряд недостатков, включая большую длительность расчетов, высокую трудоемкость их запуска и прочее, и несмотря на возможность визуализации данных, а также высокое качество и точность расчета, данный метод не всегда применим, в том числе, потому что для его реализации требуется специализированное программное обеспечение.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.