CC BY
92
УДК 621.318.4
ПРИР1СТ ЕНЕРГП ШЛЯХОМ РЕЗОНАНСУ У ТРАНСФОРМАТОР1 ТЕСЛА
Ю.В. Батигш, проф., д.т.н., G.O. Чаплигш, доц., к.т.н., С.О. Шиндерук, ст. викл., к.т.н., О.С. Сабокар, асп., Харкчвський нац1ональний автомоб1льно-дорожн1й ун1верситет
Анотаця. Дано аналтичний огляд публтацт з проблеми отримання «выьног» енергИ з еф1ру в навколишньому простор1, вперше сформульованог Нжолою Тесла. В1дзначено, що основною неви-ршеною задачею е вилучення «выьног» енергИ (енергИ «резонансу») i подача гг в навантагу.
Ключов1 слова: «втьна» енергiя, резонанс, трансформатор Тесла, коефщент перетворення енергИ, ефiр.
ПРИРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ ПУТЕМ РЕЗОНАНСА В ТРАНСФОРМАТОРЕ ТЕСЛА
Ю.В. Батыгин, проф., д.т.н., Е.А. Чаплыгин, доц., к.т.н., С.А. Шиндерук, ст. преп., к.т.н., О.С. Сабокарь, асп., Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет
Аннотация. Дан аналитический обзор публикаций по проблеме получения «свободной» энергии из эфира в окружающем пространстве, впервые сформулированной Николой Тесла. Отмечено, что основной нерешенной задачей является извлечение «свободной» энергии (энергии «резонанса») и подача ее в нагрузку.
Ключевые слова: «свободная» энергия, резонанс, трансформатор Тесла, коэффициент преобразования энергии, эфир.
ENERGY GAIN BY MEANS OF RESONANCE IN THE TESLA COIL
Yu. Batygin, Prof., D. Sc. (Eng.), Ye. Ghaplyhin, Assoc. Prof., Ph. D. (Eng.);
S. Shynderuk, Asst. Prof., Ph. D. (Eng.), O. Sabokar, P. G., Kharkov National Automobile and Highway University
Abstract. An analytical review ofpublications on the problem, first formulated by Nikola Tesla, generating «free» energy from the air in the surrounding space has been presented. The hypothesis of the resonance phenomenon as a «key» to the air energy has been advanced. The main unsolved problem is the extraction of «free» energy (proposed to call it «resonance») and its supply to the electrical load have been noted. It is expected that the quality factor of the secondary circuit must be large enough.
Key worlds: «free» energy, resonances, Tesla coil, energy transformation coefficient, air, primary coil, crease of voltage.
Вступ
Апарат для виробництва електричних стру-MiB високо! частоти i потенщалу був запатен-тований 22 вересня 1896 р., а 18 квггая 1905 р. Ншола Тесла отримав патент на «Спошб пе-
редачi електрично! енерги через природне середовище». Пропозицп автора були реаль зоваш за допомогою пристрою, що отримав назву «трансформатор Тесла». Принцип його ди був досить простим. Попередньо за-ряджений конденсатор розряджасться в лан-
цюзi первинно! обмотки, яка мютить кшька виткiв дроту великого перерiзу. Вторинна обмотка, у свою чергу, мютить значно бшь-шу кшькють виткiв iз дроту меншого дiамет-ра, причому лише мала частина вторинно! обмотки iндуктивно пов'язана з первинною, в той час як шша частина вторинно! обмотки виступае в ролi незалежно! шдуктивносп.
Вiдмiнною особливiстю трансформатора Тесла е надзвичайно високий коефщент пере-творення енерги, k > 1000. Вщповщно до твердження великого вченого, цей факт по-яснюеться вилученням додатково! енерги (крiм енергi! iндукцi!) iз зовнiшньо! субстан-цi!, що пронизуе весь навколишнш простiр i названо! ефiром. Н.Тесла вважав, що ми «ку-паемося в морi енерги ефiру», потоки яко! -це, зокрема, i потоки електрики [1].
У зв'язку з цим трансформатор Тесла може розглядатися як один з варiантiв ефективного джерела енерги, за допомогою якого е мож-ливим !! отримання безпосередньо з навко-лишнього простору без будь-яких перетво-рювачiв [2].
Аналiз публiкацiй
Серед незначно! кiлькостi публiкацiй, прис-вячених цш темi, що з'явилися з кшця мину-лого столiття, в першу чергу слщ видiлити розробки, спрямоваш на створення теоретично! бази для описання енергетики навколи-шнього свiту за допомогою нових фiзичних уявлень [1].
Цiкавим i перспективним е введення поняття «вшьно!» або «радiантно!» енерги, джерелом яко! е ефiр.
Так, доктор Пггер Лiндеманн (США) [3] опи-суе так звану «холодну електрику», отриману з навколишнього простору американським шженером Едвiном Греем. Визначення електрики як «холодно!» пояснюеться тим, що протшання його струму в провщниках не ви-кликало видшення Ленц-Джоулевого тепла.
Далi, на думку авторiв енергодинамiки (В. Еткш, 1зра!ль), яка описуе зв'язок речо-вини з ефiром, останнiй слщ розумiти як су-цiльну форму матери, що заповнюе весь про-стiр усерединi й поза речовиною. Це вщповь дае подiлу матерiального середовища на дис-кретну i контiнуальну форми (речовина й ефiр) [4, 5].
1нша точка зору (наприклад, В. Ацюкiвський, Росiя) вказуе, що ефiр являе собою сукуп-нiсть вкрай малих елементарних частинок -амерiв (з розмiрами по вщношенню до елек-трона такими ж, як електрон сшввщноситься iз сонячною системою), як хаотично руха-ються iз надсвiтовими швидкостями [6, 7].
У цшому ж ефiр - це деяка субстанцiя, що пронизуе все навколишне середовище i воло-дiе досить високою матерiальною щiльнiстю й енергоемнiстю (за оцшками, ~ 1036 Дж/м3; для порiвняння ~ 105 Дж - рiчне споживання енергi! людством).
Усi поля, вiдомi людству, - це прояви ефiру в тiй чи шшш формi; наприклад, гравiтацiя, електромагнетизм, хвильовi процеси рiзно! природи, бiополя, бюенергетика i багато iн. [6, 7].
Вщповщно до точки зору А. Кондрашова (Рошя), всi тiла нашого свiту - це згустки матери iз вкрай низькою щiльнiстю речови-ни. Вони iснують завдяки тиску ззовш з боку набагато бшьш щiльного ефiру. I насправдi, сили планетарного тяжшня фiзично обумов-леш не власне планетами як зосередженням великих мас, а саме силовою дiею ефiру в оточеннi «розрщжених» згусткiв матерi! [8].
При прискоренш зовнiшнiми силами ефiр споживае енерпю, але при умовному «галь-муваннi» або «при охолодженнi - термш Н. Тесла [1]» вш вiддае !!. Тобто ефiр, що пронизуе весь навколишнш проспр, може служити потужним джерелом енерги. I це не суперечить законам збереження, тому що енерпя як неодмшна субстанщя матерiаль-ного свiту (а можливо, i нематерiального), нiде i нiколи не зникае i не з'являеться. Вона просто переходить (трансформуеться) з одного виду в шший [7, 8].
Розробки теори ефiру дозволили осмислити процеси у трансформаторi Тесла i запропо-нувати рiзнi схеми практично! реалiзацi! процешв вилучення вiльно! енергi! з його допомогою [7-10].
Не повторюючи принципу ди, слщ пщкрес-лити, що основною конкретною техшчною проблемою у здшсненш проектiв подiбного роду е створення пристро!в знiмання енерги, вилучено! з ефiру.
Мета i постановка завдання
Маемо на мет - видшити ключовi феноме-нологiчнi рекомендаци Н. Тесла, що визна-чають ефективну дiевiсть джерела вшьно! енерги «холодно! електрики», а також фiзи-ко-технiчнi аспекти отримання енерги з на-вколишнього простору за допомогою трансформатора Тесла.
Аналiз сучасного стану проблеми
У чому полягае проблема i чому Н. Тесла !! проiгнорував? Тут вiдзначимо дуже важливу обставину. Першочерговою метою проекту великого винахiдника було створення глобально! системи генерування i бездротово! пе-редачi електрично! енергi! в будь-яку точку планети Земля. Як видаеться ниш, саме дося-гненням ще! мети зумовлена «розiмкнута» конструкцiя вторинно! обмотки (подiбно до вiдомого випромiнювача Герца [11]) i вщсу-тнiсть вказiвок автора проекту щодо створення ефективних механiзмiв знiмання енер-гi!, вилучено! з ефiру. Якщо говорити про генератор, прийнятний для локально! практично! експлуатацi!, «розiмкнення» вторин-но! обмотки трансформатора Тесла не дозво-ляе однозначно зафшсувати !! емнiсть. Остан-ня буде залежати вiд розташування об'ектiв у навколишньому просторi. Змша !х конф^ура-цi! буде приводити до вщновлення робочо! частоти до необхщного значення i, вiдповiдно, до рiзкого падiння ефективностi трансформатора в цшому.
У вiдомих пропозищях сучасних послщов-никiв Нiколи Тесла можна видшити два ос-новних способи зшмання енергi!, що генеру-еться.
1. 1ндуктивне пiдключення навантаження [7-9]. У цьому випадку маемо додаткову ко-тушку. Остання замикаеться або безпосеред-ньо на навантаження, або на емнють, вже з яко! зшмаеться генерований сигнал.
2. Пряме тдключення навантаження до ви-ходу вторинного контуру [8, 11].
Тут один провщ вщ навантаження приедну-еться до високовольтного виводу вторинного контуру, другий - повинен бути вшьним, тобто незамкнутим нi на будь-який додатко-вий об'ект. Очевидно, протшання струму через навантаження забезпечуе емнюний зв'язок вiльного виведення iз зовнiшнiм ото-ченням.
Як випливае з вщкритих джерел, найбшьш цiкавими видаються такi два способи шдук-тивного пiдключення навантаження:
- додаткова котушка з малим числом витюв, аналогiчна до первинного контуру, розмщу-еться поверх вторинного контуру [7, 8];
- додаткова багатовиткова котушка, щентич-на солено!ду вторинного контуру, розмщу-еться поруч iз ним [9].
Пiдбиваючи тдсумок проведеному аналiзу, особливо слiд вщзначити, що у вiдкритих наукових публшащях вiдсутнi будь-якi гшо-тези про умови доступу до енерги ефiру. Остання обставина е дуже важливою, оскшь-ки розумiння цих умов дозволить отримувати вшьну енергiю не тшьки для вирiшення проблем прикладно! електродинамiки, але i для створення високоефективних пристро!в у вах сферах людсько! дiяльностi.
I, нареши, резонанс. Маемо вiдповiсти на питання: що це ^ найголовшше, звiдки при резонансi з'являеться додаткова енерпя. Мае мiсце добре вщоме, при виконаннi резонанс-них умов, руйнування мостових конструкцш [11]. Ймовiрно, саме резонанс е «ключем», який вщкривае доступ до енергi! ефiру. Впе-рше це зрозумiв, використовував i в цьому полягае секрет винаходiв великого Нiколи Тесла.
Наявнiсть «ключа», що вщкривае доступ до енерги будь-якого виду, можна угледгги i в добре вщомих аналогах. Так, «ключ» до теп-лово! енерги палива - вогонь; «ключ» до електрично! енерги хiмiчних сполук у галь-вашчних елементах - окиснювально-вщновш реакцi!; «ключ» до перетворення мехашчно! енергi! в електричну - явище електромагнiт-но! iндукцi! та ш.
У спецiальнiй лiтературi енергiю з ефiру на-зивають «вiльною» або «холодною» електри-чною енергiею. Останне визначення поясню-еться непiдтвердженими даними про експе-рименти окремих авторiв, де протiкання струму, що генеруеться, через навантаження не приводило до вщомого Ленц-Джоулевого тепловидiлення [3].
З нашо! точки зору найбiльш адекватною е назва за ознакою причинности Тому енерпя будь-яких фiзичних систем (електричних, мехашчних та iн.) у резонансних режимах, яю вiдкривають доступ до зовшшнього сере-довища або ефiру, може називатися «резо-
нансною» енерпею. У нашому випадку це «резонансна» електрична енерпя.
Висновки
Добротнють вторинного контуру повинна бути досить великою.
Максимум ефективносп генератора вшьно! енерги, як припускав Н.Тесла, вимагае наба-гато бшьшо! величини енерги у вторинному контурi по вiдношенню до енерги первинно-го збуджувального контуру.
Досягнення максимально! ефективносп генератора вимагае мшмально можливо! доб-ротностi первинного контуру.
Величина енерги, «що зшмаеться в наванта-гу», повинна бути набагато меншою за енер-гiею, що генеруеться вторинним контуром (на думку Н. Тесла < 1 %).
Лггература
1. Тесла Никола Лекции и статьи / Тесла Ни-
кола. - М. : Tesla Print, 2003. - 386 с.
2. Яворский В. Энергия из ниоткуда / В. Яво-
рский // Наука и жизнь. - 1998. - №10. -С.78-79.
3. Lindemann Piter. The Free Energy Secrets of
Cold Electricity / Lindemann Piter. -Publishing House: Clear Tech Inc, 2000. -132 с.
4. Эткин В.А. Энергодинамика (синтез тео-
рий переноса и преобразования энергии) / В.А. Эткин. - С Пб.: Наука, 2008. - 408 с.
5. Эткин В.А. О потенциале и движущей си-
ле лучистого энергообмена / В.А. Эткин // Вестник Дома Учёных Хайфы. - 2010.
- Т. 2. - С. 2-6.
6. Ацюковский В.А. Физические основы эле-
ктромагнетизма и электромагнитных явлений. Эфиродинамическая интерпретация / В.А. Ацюковский. - М.: Эдито-риал УРСС. - 2001. - 144 с.
7. Ацюковский В.А. Трансформатор Тесла:
энергия из эфира / В.А. Ацюковский. -Жуковский: ООО «Петит», 2004. - 24 с.
8. А.А. Кондрашов о трансформаторе Тесла.
- 2010. - Режим доступа: http://truba.com/video/199866/.
9. Катаргин Р.К. Наследие Теслы // [Элект-
ронный ресурс]. - 2011. - Режим доступа: http://forum.lah.ru/ fr/21/Tesla-Kap.pdf
10. Дудышев В.Д. Трансформатор Тесла в
качестве источника дармовой электроэ-
нергии: SciTecLibrary.ru. - 2009. - Режим доступа: http://www.energy21.ru. 11. Яворский Б.М. Справочник по физике / Б.М. Яворский, А.А. Детлаф. - М.: Наука, 1968. - 940 с.
References
1. Tesla Nykola. Lektsii y stat'i [Lectures and
articles], Moscow, Tesla Print Publ., 2003, 386 p.
2. Yavorskyy V. Enerhija iz niotkuda [Energy
from nowhere]. Nauka y zhyzn', 1998, Vol. 10, pp. 78-79.
3. Lindemann Piter. The Free Energy Secrets of
Cold Electricity. Publishing House: Clear Tech Inc, 2000. 132 р.
4. Etkyn V.A. Enerhodynamyka (syntez teoryy
perenosa y preobrazovanyya эт^уу) [Electrodynamics (transport theory and power conversion)]. S. Pb., Nauka Publ., 2008. 408 p.
5. Etkyn V.A. O potentsyale y dvyzhushchey
syle luchystoho эnerhoobmena [Potential and motive forces of radiant energy exchange about]. Vestnyk Doma Uchjоnykh Khayfy, 2010. Vol. 2, pp. 2-6.
6. Atsyukovskyy V.A. Fizicheskie osnovy
elektromahnetizma y elektromahnytnykh yavlenii. Efirodinamicheskaya ynterpreta-tsiia [Physical fundamentals of electro-magnetism and electromagnetic pheno-mens. Eirdynamic interpretation], Moscow, Edytoryal URSS Publ., 2001. 144 p.
7. Atsyukovskyy V.A. Transformator Tesla:
enerhiya iz efira [Tesla coil: energy from air]. Zhukovskyy, Petyt Publ., 2004. 24 p.
8. A.A.. Kondrashov o transformatore Tesla
[A.A. Kondrashov Tesla coil about]. Available at: http ://truba.com/video/ 199866/ (accessed 2010).
9. Katarhyn R.K. Nasledie Tesly [Heritage of
Tesla]. Available at: http://forum.lah.ru/ fr/21/Tesla-Kap.pdf. (accessed 2011).
10. Dudyshev V.D. Transformator Tesla v
kachestve ystochnika darmovoy elektro-enerhii [Tesla coil as the free energy source]. Available at: http://www.energy 21.ru. (accessed 2009).
11. Yavorskyy B.M., Detlaf A.A. Spravochnyk
po fizike [Physics Handbook], Moscow, Nauka Publ., 1968, 940 p.
Рецензент: В.П. Волков, професор, д.т.н., ХНАДУ.
УДК 629+656.1:656.2
ASSESSMENT OF VEHICLE EFFECTIVE MODERNIZATION TAKING INTO ACCOUNT THE LIFE CYCLE COST, TECHNICAL AND ENVIRONMENTAL
PARAMETERS
M. Volodarets, Assoc. Prof., Ph. D. (Eng.), Ukrainian State University of Railway Transport, Kharkov
Abstract. The article deals with the features for determination of the efficiency of vehicle modernization compared to the base one. They propose the model for determining the efficiency of vehicle modernization compared with the base one. The model takes into account technical, economic and environmental parameters of the vehicle.
Key words: vehicle efficiency, life cycle, life cycle cost, technical level coefficient, environmental parameters.
ОЦ1НКА ЕФЕКТИВНОСТ1 МОДЕРНВАЦП ТРАНСПОРТНОГО ЗАСОБУ З УРАХУВАННЯМ ВАРТОСТ1 ЖИТТСВОГО ЦИКЛУ, ТЕХН1ЧНИХ I ЕКОЛОГ1ЧНИХ ПАРАМЕТР1В
М.В. Володарець, к.т.н., УкраТнський державний ушверситет залiзничного транспорту, м. Харкчв
Анотаця. Приведено модель з eidnoeidHUMU обмеженнями для визначення ефективностi eid модермзацп транспортного засобу порiвняно з базовим. Запропоновано вiдповiдний коефщ-ент ефективностi вiд модермзащ транспортного засобу, який враховуе його техтчт, еконо-мiчнi й екологiчнi показники.
Ключов1 слова: транспортний зааб, ефективтсть, життевий цикл, вартiсть життевого циклу, коефщент техтчного рiвня, екологiчнi показники.
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ МОДЕРНИЗАЦИИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С УЧЕТОМ СТОИМОСТИ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА, ТЕХНИЧЕСКИХ И ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
Н.В. Володарец, к.т.н., Украинский государственный университет железнодорожного транспорта, г. Харьков
Аннотация. Приведена модель с соответствующими ограничениями для определения эффективности от модернизации транспортного средства по сравнению с базовым. Предложен соответствующий коэффициент эффективности от модернизации транспортного средства, который учитывает его технические, экономические и экологические показатели.
Ключевые слова: транспортное средство, эффективность, жизненный цикл, стоимость жизненного цикла, коэффициент технического уровня, экологические показатели.
Introduction
Modernization is technical improvement of capital assets in order to eliminate moral depreciation and enhance the technical and economic parameters to the level of advanced equipment
[1]. Usually, determination of efficiency of modernization of the vehicle is viewed from an economic point of view. But this process will improve the technical, economic and environmental parameters of the vehicle.
Analysis of publications
Usually, various methods are used to determination of efficiency of the modernization of the vehicle [1-8]. But they have drawbacks. So [1, 4-7] takes into account only the economic performance of the vehicle. In [2, 3] are only technical and economic indicators. In [8] are considered the economic and environmental performance.
Purpose and problem statement
The aim of the article is in the calculation of efficiency of modernization of vehicle taking into account life cycle, technical and environmental parameters.
There is necessary to use the figure that would take into account all these parameters together in order to assess how much modernization is effective.
Estimation of modernization efficiency
It is proposed to measure the coefficient of efficiency from the modernization of the vehicle according to the procedure which is shown in Fig. 1.
1. Definition of modernization components of the vehicle
2. Determination of the technical level parameters of vehicles
3. Determination of the life cycle parameters of vehicles
4. Determination of the Environmental parameters of vehicles
5. Determination of the effectiveness of the vehicle modernization
Fig. 1. The procedure for efficiency estimation of vehicle modernization
It is proposed to use the coefficient of efficiency from the modernization of the vehicle Ke as an indicator by the following formula
k=3
1К ф^ )
ке =
i =1
е k=3
(1)
xyk )
k=1
where K1 is the technical level coefficient of the modernized vehicle; K2 is the life cycle coefficient of the modernized vehicle; K3 is the environmental parameters coefficient of the modernized vehicle; q>(k) is the function which normalize parameters weight in the ranked sequence; k is the parameter number in the ranked sequence.
Calculate the coefficient K1 as a criterion the technical level using the method of weight coefficients. It describes the new design and engineering development on existing technical objects of the same production purposes. It is calculated using the following formula shown in [2, 3]
Ке =
Z
i=1_
i=s
(2)
i =1
where kn is the parameter, which is the ratio of the numerical parameters of the new development to the parameters of existing facilities for rational categories (growth of parameter corresponds to the technical progress) and irrational categories (growth of parameter doesn't correspond to the technical progress); 9(7) is the function which normalize the parameters weight in a ranked order, 7 = 1..s.
Best of comparable vehicle fits the greater value of coefficient K
It was on improved method for determining the technical level of the vehicle by the next. Function 9(7) was introduced in part of determining the parameters weight in a ranged sequence instead of using the expert method. According to it, this figure determined by the following formula
=i * 2
(3)
where i is a number of technical parameter in a ranged sequence (and, by definition 9 (1) = 2 is a singular point).
The coefficient K2 is determined as the ratio of the life cycle cost of the basic vehicle LLCVb and the modernized one LLCVm using the following formula
K = LLCvb
LLC
(4)
Vm
Determining the value of the vehicle life cycle is forecasting costs on stages of its life cycle. The life cycle cost concept (Product Life Cycle Cost - LCC) is widely used abroad to assess the efficacy of investment projects [4, 5].
Today LCC analysis is widely used as a tool in the decision making process when considering plans for the implementation of new investment projects, tendering for rendering the services, manufacture and delivery of technical objects mainly with the high initial cost and the long time of lifestyle. The use of LCC analysis is fixed legislatively in some countries. [6]
The life cycle cost of vehicle LCCV, which is purchased or upgraded again, is the sum of all costs (non-recurring and current) at all stages and is determined taking into account the discount factor at using the following formula [4]
tin +T
lccv =Z( Kt •at + it'at - Lt ■at ) (5)
where Kt is capital investments in the year t of the life cycle, UAH; It is current expenses in the year t of the life cycle, UAH; Lt is the residual value of fixed assets, which drop out in the year t of the life cycle, UAH; T is the duration of the life cycle of a vehicle, years; tin is the initial year of the vehicle life cycle; ta is the year of acquisition of the vehicle; at is a discount factor.
Discount factor at is calculated using the following formula
ing the price, or by adjusting the discount rate. In this case, instead of the value of r (in the formula (6)) is used the modified discount rate d [7], which is calculated using the following formula
d =
1 + r
P 100
-1,
(7)
wherep is the projected annual inflation rate, %.
Coefficient K3 is calculated as the ratio estimates of damage from environmental pollution in year t during the operation accordingly of the base vehicle to the modernized one.
K3 = lb-
3 Ymt
(8)
where Ybt is an assessment damage from the environmental pollution in year t during operation the base vehicle, UAH [8]; Ymt is an assessment damage from the environmental pollution in year t during operation the modernized vehicle, UAH.
The value Ybt determined by the formula, UAH,
Ybt =Щ^КтЬг:
(9)
where y' is the unit costs standard, UAH / e.c.; S is is an indicator of the relative danger of air pollution on the different types territories; /is a coefficient that takes into account the nature of the scattering of impurities in the atmosphere; Az is an indicator of the relative activity of z-type impurities; mb z is average annual mass of of z-type pollutant that enter into the atmosphere in year t during operation the base vehicle, kg/h.
Value Ymt determined by the formula, UAH
Ymt =y'5/£4mmZ, (10)
a,
= (1 + r ?
(6)
where где r is the discount rate; tc is calculated year of the life cycle; t is the life cycle year, which costs are reduction to calculated year.
If it is impossible to predict the dynamics of prices (inflation) for the entire life cycle, defining of the life cycle cost should be carried in constant (unchanging, basic) prices. Thus, inflation accounting can be achieved either by index-
where mm z is average annual mass of of z-type pollutant that enter into the atmosphere in year t during operation the modernized vehicle, kg / h.
Given the formulas (9) and (10) we have
n
ZAZ mb2
K3 =
z=1
I A'z1
(11)
z=1
1
The model of determine the effectiveness of the modernized vehicle
If we assume that parameters Kk affect the coefficient of efficiency Ke equally and take into account mentioned above dependence, then the model of determine the effectiveness of the modernized vehicle compared to the base one will be in general form as follows
Tkn ф(0 ГГГ mbz
i=1__LLC Th + _z=1_
!ф(0
~"Tm
Ke =-
3
. (12)
The model limitations form can be represented in general as the following system
0 <kn <3,5, 0,02 < ф(?) < 2, LLCvh / LLCVm > 0,
4 > 0,mhz > 0,mmZ > 0, (13)
5 = 1...3,
1 = 1... s, z = 1...П.
The foregoing dependence can be used when designing new vehicles and modernization of existing ones. There were calculated parameters modernization of Lanos car with a hybrid transmission by applying the methodology that was described above. Ke ratio was equal to 1,4, which fully confirms the efficiency of such modernization.
Conclusions
The analysis of existing methods of estimation of vehicle efficiency was performed.
It was developed dependences which allow to determine the effectiveness of the modernization of the vehicle.
It was shown general appearance of the model of determining the effectiveness of the modernized vehicle compared with the base one.
References
1. Сергеев И.В. Экономика организации (предприятия): учеб. пособие для бака-
лавров / И.В. Сергеев, И.И. Веретен-никова; под ред. И.В. Сергеева. - 5-е изд., испр. и доп. - М.: Юрайт, 2013. -671 с.
2. Фалендыш А.П. Оценка технического
уровня маневровых тепловозов для железных дорог Украины: дис... канд. техн. наук: спец. 05.22.07 / А.П. Фалендыш. -Х., 1997. - 186 с.
3. Фалендыш А.П. Использование гибридных
передач на маневровых тепловозах / А.П. Фалендыш, Н.В. Володарец // Ло-комотив-информ. - 2010. - Декабрь. -С.4-7.
4. Тартаковский, Э.Д. Методы оценки жиз-
ненного цикла тягового подвижного состава железных дорог: монография / Э.Д. Тартаковский, С.Г. Грищенко, Ю.Е. Калабухин, А.П. Фалендыш. - Луганск: Ноулидж, 2011. - 174 с.
5. Павлов Л.Н. Использование и оптимизация
показателя стоимости жизненного цикла изделия / Л.Н. Павлов // Железнодорожный транспорт. - 2007. - № 7. - С. 74-77.
6. Бабел М. Анализ стоимости жизненного
цикла (LCC) при оценке эффективности подвижного состава / М. Бабел, М. Шкода, Е.Е. Коссов // Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта. - 2013. -№ 6. - С. 55-60.
7. Власова, В. М. Основы предприниматель-
ской деятельности: Маркетинг: учебное пособие для вузов / В.М. Власова, Д.Л. Волков, С.Н. Кулаков и др.; под ред. В.М. Власовой. - М.: Финансы и статистика, 1999. - 240 с.
8. Методические рекомендации по определе-
нию экономической эффективности мероприятий научно-технического прогресса на железнодорожном транспорте/ ВНИИЖТ МПС. - М.: Транспорт, 1991. - 240 с.
References
1. Sergeev I.V., Veretennikova I.I. Ekonomika
organizatsii (predpriyatiya) [Economics of Organization (enterprises)]. Moscow, Yur-ait Publ., 2013. 671 p.
2. Falendysh A.P. Otsenka tekhnicheskogo
urovnya manevrovykh teplovozov dlya zheleznykh dorog Ukrainy. Dys. kand. tekhn. nauk: spets. 05.22.07 [Evaluation of the technical level of shunting locomotives for the Ukraine railways]. Kharkov, 1997. 186 p.
3. Falendysh A.P., Volodarets N.V. Ispol'zo-
vanie gibridnykh peredach na manevro-vykh teplovozakh [Using the hybrid transmission to shunting locomotives]. Loko-motiv-inform, 2010, December, pp. 4-7.
4. Tartakovskii E.D., Grishchenko S.G., Kala-
bukhin Yu. E., Falendysh A. P. Metody otsenki zhiznennogo tsikla tyagovogo podvizhnogo sostava zheleznykh dorog [Methods for evaluation of traction rolling stock of the life cycle], Lugansk, Noulidzh Publ., 2011. 174 p.
5. Pavlov L.N. Ispol'zovanie i optimizatsiya
pokazatelya stoimosti zhiznennogo tsikla izdeliya [The use and optimization of the indicator of the life cycle cost products]. Zheleznodorozhnyi transport [Railway Transport], 2007, no. 7, pp. 74-77.
6. Babel M., Shkoda M., Kossov E.E. Analiz
stoimosti zhiznennogo tsikla (LCC) pri otsenke e//ektivnosti podvizhnogo sostava [Analysis of the life cycle cost (LCC) in
the evaluation of the efficiency of rolling stock]. Vestnik Nauchno-issledovatel'skogo instituta zheleznodorozhnogo transporta, 2013, no. 6, pp. 55-60.
7. Vlasova V.M., Volkov D.L., Kulakov S.N. Osnovy predprinimatel'skoi deyatel'nosti: Marketing [Basics of entrepreneurial activity: Marketing]. Moscow, Finansy i statistika Publ., 1999. 240 p.
S. Metodicheskie rekomendatsii po opredeleniyu ekonomicheskoy effektivnosti meropriyatiy nauchno-tekhnicheskogo progressa na zheleznodorozhnom transporte [Methodical recommendations to determine the economic efficiency of the activities of scientific and technical progress on railway transport]. Moscow, Transport Publ., 1991. 240 p. (Ih Russian)
Рецензент: М.А. Подригало, профессор, д.т.н.,
ХНАДУ.
УДК 629.114
ТЕОРЕТИЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ ОЦ1НКИ ЯКОСТ1 ЛЕГКОВИХ
АВТОМОБ1Л1В
Т.О. Бажинова, асп., Харкiвський нац1ональний автомобiльно-дорожнiй ушверситет
Анотаця. Розглянуто i визначено комплексну оценку якост1 автомобмв, основу яког склада-ють за iнтегральними показниками комфорту, надiйностi, безпеки, техтчних ршень i еколо-гiчностi. Визначено сукуптсть показниюв, яю визначають рiвень якостi використовуваних автомобмв у крат. Наведено математичш залежностi показниюв якостi та ттегрального показника.
Ключов1 слова: автомобм, яюсть, надттсть, комфорт, безпека, ранговий mdxid.
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ЛЕГКОВЫХ
АВТОМОБИЛЕЙ
Т.А. Бажинова, асп., Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет
Аннотация. Рассмотрена и определена комплексная оценка качества автомобилей, основу которого составляют по интегральным показателям комфорта, надежности, безопасности, технических решений и экологичности. Определена совокупность показателей, которые определяют уровень качества используемых автомобилей в стране. Представлены математические зависимости показателей качества и интегрального показателя.
Ключевые слова: автомобили, качество, надежность, комфорт, безопасность, ранговый подход.
THEORETICAL BASIS OF MOTOR CAR QUALITY EVALUTION
T. Bazhinova, P. G., Kharkov National Automobile and Highway University
Abstract. Comprehensive assessment of the quality of cars, which is based on the integral parameters of comfort, reliability, safety, environmental and technical solutions are considered and defined. The amount ofparameters that define the quality level of the car use throughout the country is defined. Mathematical formulas and quality indicators of the integral index are developed. The integral quality index of vehicles allows comparing the vehicles of different classes based on external operating conditions. The numerical values of the integral index determines the quality of the car.
Key words: vehicles, quality, dependability, comfort, safety, ranking approach.
Вступ
yci споживч^ технiко-економiчнi та експлуа-тацшш властивосп автомобшя створюються його конструкщею, тими чи шшими вузлами й агрегатами. Практично кожен конструкти-вний елемент бере участь у формуванш декь лькох властивостей автомобшя, хоча проек-тувався вш для якогось певного призначення.
Це означае, що, ^м основного призначення, будь-який вузол або агрегат бере участь у формуванш й шших, часто небажаних, влас-тивостей.
Аналiз публжацш
Для ощнки автомобшя необхщно привести вш його властивосп та особливосн констру-
кцп до деяко! схеми або певного порядку. Найбшьш доцшьно використовувати для цього системний шдхщ, що i зроблено в де-яких роботах [1-3]. Безперечш переваги мае розкладання едино! якост на сукупнють !! складових. Оцiнка за окремим критерiем е не настiльки складною i мае бiльш чiткий смис-ловий змiст [4, 5].
У слабоструктурованих проблемах виника-ють питання зi змiнними (наприклад, престиж фiрми), для яких не юнуе точних спосо-бiв кiлькiсного вимiру. Для багатьох змiнних немае еталошв. Суб'ективнi вiдмiнностi екс-пертiв можуть бути великими. У цьому випа-дку слщ користуватися тiльки порядковими шкалами зi словесними визначеннями града-цiй якостi, або використовувати кшьюсш шкали (наприклад, бальнi). Отже, за немож-ливостi надiйного кiлькiсного вимiру суб'ек-тивнi моделi з яюсними оцiнками е найбiльш поширеними у прийнятп рiшень [6-7].
1снують рiзнi пiдходи до вибору показниюв властивостей. В одних роботах бшьше уваги придiляеться «техшчним» або техшко-експ-луатацiйним властивостям, якi легше i прос-тiше видiлити й описати, а споживчi - розг-лядаються як другоряднi. В iнших, бшьш т-знiх роботах, - навпаки, вiдзначаеться пере-важний вплив споживчих властивостей. Ав-томобiлi, якi було обрано для аналiзу, та !х технiко-експлуатацiйнi властивостi будуть показанi далг
При якiснiй оцiнцi для кшьюсного подання результатiв можна використовувати ранговi методи (зазвичай не бiльше 10-12). Потреба в ранговому пiдходi з'являеться, коли наявш в розпорядженнi дослщника характеристики е вкрай неточними, орiентовними, або коли не вiдомий спошб побудови задовiльних чи-сельних ощнок [9].
Мета i постановка завдання
Метою роботи е тдвищення ефективносп вибору легкового автомобiля на основi системного вiдбору.
У процес експлуатацi! важливо знати, як вплине те чи шше конструктивне ршення на якiсть обраного автомобшя. Тому вкрай не-обхiдно знайти спошб зв'язку мiж прийнятим конструктивним 0 технолопчним) рiшенням i його наслщками на етапi використання автомобшя в заданих умовах експлуатацп.
Результати дослiдження оц1нки якостi легкових автомобьшв
Роздiлимо всю сукупнiсть властивостей на таю складов^ ефективнiсть, комфорт, безпе-ка, надiйнiсть (працездатнiсть) та еколопч-нiсть.
Властивiсть «комфорт» можна роздшити на такi складовi показники:
- клас автомобшя;
- тип кузова.
За кордоном застосовуеться розподш авто-мобiлiв на класи (А, В, С, D, Е, S). Належ-нiсть автомобшя до того чи шшого класу ви-значаеться розмiрами автомобiля (колюна база i габаритнi розмiри).
При цьому найбiльшi розмiри вiдповiдають класу S, а найменшi - до класу А. Найбiльш престижнi представницью автомобiлi зви-чайно мають вельми велик розмiри.
Автозаводи збирають легковi моделi з рiзни-ми кузовами. Основш з них: <шмузин», «по-довжений», «кабрiолет», «купе», «седан», «хетчбек». «Лiмузин» - трьохоб'емний па-сажирський кузов iз чотирма/шiстьма бiчни-ми дверима, двома/трьома рядами сидшь i заскленою перегородкою, що вiдокремлюе пасажирський салон вщ мiсця водiя. «Подо-вжений» тип кузова являе собою сершний автомобiль класу Е (iнодi D) зi збiльшеною на 10-40 см колюною базою. «Кабрiолет» -пасажирський кузов зi складним верхом i опускними бiчними стеклами. «Купе» -трьохоб'емний або двохоб'емний пасажирський кузов iз двома бiчними дверима i двома рядами сидшь. Перераховаш типи кузовiв можна ощнити в 10 балiв.
«Надiйнiсть» характеризуе безвщмовну роботу автомобiля та його вузлiв i визначаеться спещальними показниками, якi споживачевi найчастiше всього недоступш й невiдомi, особливо щодо iноземних автомобiлiв. Проте кожен власник автомобшя i бiльшiсть потен-цшних споживачiв мають свою оцiнку на-дiйностi рiзних автомобiлiв. Ця ощнка побу-дована на порiвняннi за принципом «краще-гiрше». Базуеться ця ощнка на досвщ екс-плуатащ! попереднiх власникiв i часто пов'язана з авторитетом фiрми, яка визначае рiзнi технологi! конструкцi! вузлiв. Тому при ощнщ працездатностi необхiдно виходити з рiзних конструктивних особливостей одного
i того ж вузла або системи i порiвнювати !х мiж собою.
Надiйнiсть автомобiля закладаеться при про-ектуваннi, забезпечуеться пiд час виробницт-ва, проявляеться i шдтримуеться в експлуа-тацп, утворюючи так звану трiаду надiйностi. Вимiрювачi надшносп можуть бути комп-лексними й одиничними. Комплексш вимь рювачi характеризують надiйнiсть у цiлому (коефiцiент техшчного використання, коефь цiент готовностi та шш^, однинi - одну з властивостей автомобшя (безвiдмовнiсть, довговiчнiсть, ремонтопридатнють, збереже-нiсть). Одиничнi показники можуть бути де-термiнованими (точними) i статистичними (оцiнними, приблизними).
Як вимiрники безвiдмовностi в автомобшь-нiй техшщ взято:
- ймовiрнiсть безвщмовно! роботи;
- середнш наробiток до вщмови;
- iнтенсивнiсть вiдмов;
- середне число вщмов;
- середне напрацювання на вiдмову (вщно-шення сумарного наробпку вiдновлюваних об'ектiв до математичного очшування числа 1х вiдмов протягом цього наробггку);
- параметр потоку вщмов.
Першi три вимiрювачi служать для оцшки безвiдмовностi невiдновлюваних виробiв, перший i три останнiх - вщновлюваних. Дов-говiчнiсть автомобiля (вузла, агрегата) ощ-нюють за ресурсом - наробггок вiд початку експлуатацп або И вiдновлення пiсля певного виду ремонту до переходу у граничний стан i термшу служби - календарно! тривалостi експлуатацп. Вимiрювачами довговiчностi автомобiля служать:
- середнш ресурс (термш служби, матема-тичне очшування ресурсу);
- гамма-вiдсотковий ресурс (наробггок, протягом якого об'ект не досягне граничного стану iз заданою ймовiрнiстю, вираженою у вiдсотках).
У конструкторських документах вказують, як правило, 90 % -й ресурс, а для систем, вузлiв i деталей, що впливають на безпеку руху, -95 % -й. У деяких крашах роботу за оцшкою «споживчо!» надiйностi продукци проводять товариства споживачiв та iншi недержавнi оргашзацп; в нашiй краш, - наприклад, журнал «За кермом», в Н1меччиш - Служба
технiчного нагляду. За матерiалами цих та шших органiзацiй проведено бальну оцiнку надшносп вузлiв автомобiлiв i якостi збiрки вузлiв. В окремих випадках, за вщсутносп таких оцiнок для порiвняння рiзних автомо-бiлiв та !х вузлiв за надiйнiстю можуть вико-ристовуватися непрямi ознаки, такi, як фiрма, тип конструкци вузлiв та ш. На пiдставi цих даних можна штерполювати iснуючi оцiнки на автомобш, за якими даних немае.
Для тдтримки надiйностi автомобiля його власник мае витрачати певш кошти на його обслуговування i ремонт. За розрахунками «Сшльного нiмецького автомобильного клубу» (ADAK), вартiсть експлуатацil та обслуговування складаеться з декшькох складових:
- податок iз власниюв транспортних засобiв;
- експлуатацiйнi витрати (паливо, масла, ремонт i ТО);
- амортизащя як втрата вартосн автомобiля з плином часу за певного пробку.
Отже, оцiнка якосн автомобiля за критерiем працездатностi (надшносп) повинна базува-тися на витратах на експлуатацда та ремонт автомобшя, а також враховувати перюдич-нють проведення технiчних впливiв. Оцiнка якосн автомобшя мае визначатися також за активною i пасивною безпекою.
Пасивна безпека передбачае захист водiя i пасажирiв вiд важких травм при ДТП. Пасивна безпека оцшюеться можливютю захисту водiя i пасажирiв вiд загибелi та важких травм при ДТП на швидкосн зпкнення до 50 км/год. Передбачаються певш вимоги до конструкци транспортних засобiв, а також рекомендацil щодо полшшення цих властивостей. Так, свого часу з'явилися ремеш без-пеки i стали обов'язковими для застосування; !х конструкцiя стала бiльш досконалою, з'являються i впроваджуються надувнi захи-снi подушки, встановлюеться каркас кузова i дверей легкового автомобiля, а бампери й оперення виконуються «енергоемними».
Перемщення елементiв об'екнв зiткнення з порушенням життевого простору спостерта-еться в 15 % дослщжених ДТП. Вiрогiднiсть травмування людини в автомобш залежить, в тому числ^ вiд И мiсця розташування в салонi.
Основними причинами травмування людини в легковому та вантажному автомобiлях е
перевантаження, що виникають внаслщок фронтального зггкнення з елементами салону. Ймовiрнiсть травмування з шших причин в 8-12 разiв нижче. При фронтальних зггк-неннях найбiльш травмонебезпечними ушкодженнями е перемiщення рульово! колонки в глиб салону i руйнування сидшь.
Перемiщення рульово! колонки в глиб салону (уздовж поздовжньо! ош) у легкового ав-томобiля при зiткненнi на швидкосп 6070 км/год досягае 300 мм. При бiчних ударах в пасажирський салон е характерними дефо-рмацi! дверей, центральних стiйок i бокови-ни. Хоча деформацi! при бiчних зiткненнях зi швидкiстю до 50 км/год не перевищують 300 мм, внутршня пасивна безпека легкових автомобшв приблизно в 2 рази нижче, шж при фронтальних.
При перекиданнi характерними деформащя-ми е травмонебезпечнi деформацп верхньо! частини i боковин кузова. Найбшьш частою причиною травмування зi смертельними нас-лiдками в легкових автомобшях е зiткнення iз травмонебезпечними елементами салону з порушенням життевого простору, удар головою об виступаючi елементи салону i вики-дання людей iз салону.
Геометричш параметри салону автомобiля впливають на збереження життевого простору в процес перекидання. Захист полягае в утриманш людей на сидiннях ременями без-пеки i виключення ударiв об кермо, панель приладiв та впрове скло надувними подушками, що встановлюються в рульовому коле-а, панелi приладiв, у дверях i даху.
Впровадження заходiв з тдвищення безпеки конструкцiй проводиться з метою зниження ймовiрностi отримання травм при ДТП. При цьому геометричш параметри i форма об'екпв можливого зггкнення не повиннi сприяти порушенню життевого простору ав-томобiлiв. 1снуе проблема забезпечення безпеки людини в автомобшях меншо! маси при фронтальних зпкненнях за велико! рiзницi
мас автомобшв, що вдаряються. Встановле-но, що перевантаження автомобшя бiльшо! маси в 1,5-5,8 разiв менше, шж у автомобiля меншо! маси. Зi збiльшенням швидкостi згтк-нення ця рiзниця зростае.
Тому для тдвищення безпеки пасажирiв на легкових автомобшях менших класiв е необ-хщним застосування бiльш досконалих ре-мешв i подушок безпеки. Для забезпечення бшьшо! безпеки пасажирiв у маленькому ав-томобiлi також рекомендовано зниження зо-внiшньо! пасивно! безпеки автомобшя бшьшо! маси i розмiру шляхом зниження жорст-костi та збшьшення довжини деформовано! передньо! частини.
Активна безпека розглядаеться як можли-вють уникнути зiткнення або ДТП за рахунок маневрування i забезпечуеться такими влас-тивостями автомобiля, як керованють, стш-кiсть i гальмiвнi властивостi. Сюди можна вiднести i плавнiсть ходу, оскiльки за вщ-носно невеликих коливань автомобiля можна забезпечити його керованють, стшкють i на-дiйне гальмування.
Для ощнки цих властивостей iснують спеща-льш методики випробувань i перелiк показ-никiв, наведених у державних i галузевих стандартах, Правилах СЕК ООН. Однак у даному випадку, для порiвняльно! ощнки рiзних автомобiлiв необхщно орiентуватися на гальмiвний шлях рiзних автомобiлiв, який е узагальнюючим параметром активно! без-пеки.
Проблему перетворення багатокритерiально! задачi оцiнки якостi в однокритерiальну можна вирiшити способом формування штегра-льного показника. 1нтегральний показник якостi автомобiлiв вiдображае таю показни-ки, як комфорт, надшнють, безпека, якiсть технiчних рiшень i екологiчнiсть. Цей iнтег-ральний показник дозволяе порiвнювати ав-томобiлi рiзних класiв за рахунок зовнiшнiх умов експлуатацп (табл. 1) [10].
Таблиця 1 Математичн1 залежност1 визначення показнишв якост1
Показник якост1 Математичний вираз Умовне позначення
Комфорт к ^б • ^б Кф " 2,1УС Уб - об'ем багажника, м3 V - об'ем салону, м3 Ьб - база автомоб1ля, м
Заюнчення табл. 1
Показник якосп Математичний вираз Умовне позначення
Надшшсть З К _ тор н Т ■ Н ■ С ^О 11 л Т Зтор - витрати на ТО и ремонт за м1жсерв1с- ний пробп, грн; ТТО - перюдичшсть ТО; Нл - витрата палива, л/100 км; СТ - варпсть лира палива, грн
Безпека кб _ St STH Кб + La/ Тб) ппб - к1льк1сть подушок безпеки
Техшчне ршення 0 36■ H ■V ■ t ■о \J,JU П л тт С max Ip °T KT _ Ga Нлтт - мшмальна витрата палива, л/100 км; Vmax - максимальна швидк1сть автомоб1ля, км/год; tp - час розгону до 100 км/год; рТ - густина палива кг/м3; Ga - маса автомоб1ля, кг
Еколопчшсть K3K _ Ga ■ ЭТ Эк Hл ЭТ - еталонна енерпя витрат на 100 км пробпу
Знаючи параметри ощнюваного автомобшя i значення показниюв якостi, можна обчисли-ти штегральний показник
Кин = Кр + КН + Кб + КТ + КЭК- (1)
З рiвняння випливае, що чим менше штегральний показник, тим вище якють легкового автомобiля.
Висновки
Викладено принципи та методику штеграль-но! ощнки якостi автомобiлiв за показниками комфорту, надшносн, безпеки, технiчних рiшень i екологiчностi. Сукупнiсть показни-кiв визначае рiвень якостi використовуваних автомобiлiв у крашг
Лiтература
1. Бажинова Т.О. Оценка качества техниче-
ских решений в конструкции легковых автомобилей / Т.О. Бажинова // Вестник ХНАДУ: сб. науч. тр. - 2012. - Вып. 55. - С. 49-51.
2. Мишин В.И. Управление качеством:
учебное пособие для вузов / В.И. Мишин. - М.: Юнити - Дана, 2006 - 303 с.
3. Иванов A.M. Оценка эффективности и
качества автомобилей при рыночной экономике / А.М. Иванов // Сборник
научных трудов МАДИ (ГТУ), 2002. -С.4-11.
4. Окрепилов В.В. Управление качеством:
учебное пособие для вузов / В.В. Окрепилов. - 2-е изд. доп. и перераб. - М.: ОАО «Издательство Экономика», 2008. - 640 с.
5. Фейгенбаум А. Контроль качества про-
дукции / А. Фейгенбаум. - М.: Просвещение, 2006. - 344 с.
6. Бажинова Т.А. Выбор критериев оценки
качества легковых автомобилей / Т.А. Ба-жинова // Безпека життед1яльносп на транспорт! i виробнищи - освгга, наука, практика: матерiали II Мiжнародноï науково-практично! конференций 17-18 вересня, 2015 р., м. Херсон. - С. 255256.
7. Бажинова Т.А. Оценка качества легковых
автомобилей, эксплуатируемых в Украине/ Т.А. Бажинова // Шляхи забезпе-чення якосп тдготовки фахiвцiв транс-портно! галузк матерiали МНТК, 14-15 вересня, 2015 р., м. Харюв, 2015. -С.54-57.
References
1. Bazhinova T.O. Ocenka kachestva tekhni-cheskih reshenij v konstrukcii legkovyh avtomobilej [Quality assessment of technical solutions in the construction of
vehicles]. Kharkiv, Vestnik HNADU, 2012, Vol. 55, pp. 49-51.
2. Mishin V.I. Upravlenie kachestvom [Quality
control. Textbook for universities]. Mos-ckow, Juniti-Dana Publ., 2006, 303 p.
3. Ivanov A.M. Ocenka ehffektivnosti i kache-
stva avtomobilej pri rynochnoj ehkonomike [Assessment of the effectiveness and quality of vehicles in a market economy]. MADI (GTU) collection of scientific works Publ., 2002, pp. 4-11.
4. Okrepilov V.V. Upravlenie kachestvom.
Uchebnoe posobie dlya vuzov [Quality control. Textbook for universities]. Moscow, Ekonomika Publ., 2008, 639 p.
5. Fejgenbaum A. Kontrol' kachestva produkcii
[Production quality control], Moscow, Prosveshchenie Publ., 2006, 344 p.
6. Bazhinova T.O. Vybor kriteriev ocenki
kachestva legkovyh avtomobilej. [Selection criteria for assessing the quality of the vehicles]. [Safety in transport and industry
- education, science, practice]. Materiali II mizhnarodnoi naukovo-praktichnoi konfer-enci [2nd International Scientific and Practical Conference], 2015, Herson. pp. 255256.
7. Bazhinova T.O. Ocenka kachestva legkovyh avtomobilej, ehkspluatiruemyh v Ukraine. [Evaluation of the quality of vehicles operating in Ukraine]. [Ways to ensure quality training of transport industry]. Ma-teriali II mizhnarodnoi naukovo-tehnichnoi konferencii [2nd International Scientific and Technical Conference], Kharkiv, 2015, pp. 255-256.
Рецензент: М.А. Подригало, професор, д.т.н, ХНАДУ.
УДК 629.017
EVALUATION OF RESULTS OF ROAD RESEARCH OF LANOS CAR, EQUIPPED WITH AN ADVANCED HYDRAULIC BRAKE DRIVE
I. Nazarov, P.G., Kharkov National Automobile and Highway University
Abstract. The results of studies of road emergency braking of the car, the brake system equipped with an improved hydraulic brake actuator according to the patent number 76189 Ukraine are analyzed. This drive provides more efficient emergency braking of cars under operating conditions by of installing in each of the contours of the rear brakes one brake-power, each of which provides distribution of braking forces between the wheels of the corresponding side.
Key words: passenger car, hydraulic brake actuator, on-board braking force, emergency braking, brake force, airborne brake force distribution, traffic studies.
ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ДОРОЖНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯ LANOS, ОБОРУДОВАННОГО УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫМ ГИДРАВЛИЧЕСКИМ ТОРМОЗНЫМ ПРИВОДОМ
И.А. Назаров, асп., Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет
Аннотация. Анализируются результаты дорожных исследований экстренных торможений легкового автомобиля, тормозная система которого оборудована усовершенствованным гидравлическим тормозным приводом по патенту № 76189 Украины.
Ключевые слова: легковой автомобиль, гидравлический тормозной привод, бортовая тормозная сила, экстренное торможение, дорожные исследования.
ОЦ1НКА РЕЗУЛЬТАТ1В ДОРОЖН1Х ДОСЛ1ДЖЕНЬ ЛЕГКОВОГО АВТОМОБ1ЛЯ LANOS, ОБЛАДНАНОГО ВДОСКОНАЛЕНИМ Г1ДРАВЛ1ЧНИМ
ГАЛЬМ1ВНИМ ПРИВОДОМ
1.О. Назаров, асп., Хар^вський нацюнальний автомобшьно-дорожнш ушверситет
Анотаця. Аналiзуються результати дорожтх до^джень екстрених гальмувань легкового автомобшя, гальмiвна система якого обладнана вдосконаленим гiдравлiчним гальмiвним приводом за патентом № 76189 Украгни.
Ключов1 слова: легковий автомобть, гiдравлiчний гальмiвний привiд, бортова гальмiвна сила, екстрене гальмування, дорожт до^дження.
Introduction
The estimated figures of brake efficiency of operated motor cars is the value of steady maximum deceleration and the value of the minimum stopping distance, traveled by the car from the beginning of braking with the required speed up to its full stop.
Both evaluation indexes are linked. Therefore, in US only one of them is normalized - the minimum stopping distance.
It is considered that the steady deceleration is independent of the initial braking speed, which creates certain advantages when used; however, the braking distance characterizes the traffic safety.
There are established different standards for assessing the performance of brake systems of passenger cars, which are regulated by a number of both international and national standards [1-3].
Analysis of publication
Road tests of motor cars, carried out according to the known standards, are to determine their inhibitory properties, i.e. the value of the steady deceleration and braking distance under certain road conditions [1-3].
The requirements of different standards establish the value of implemented deceleration of the car in running order at least 7 m/c2 and the limit braking distance at a certain initial braking speed on level ground with a dry asphalt surface.
Thus, at the initial braking speed of 40 km/h the braking distance of the car in the running order shall not exceed 17,4 m and at 80 km/h, the stopping distance should not exceed 43,2 m. These values are listed in the present Highway Code of Ukraine. In this case, the action of the aerodynamic resistance of the vehicle movement is neglected, stipulating the wind speed to be 0,3-0,5 m/s, at which the tests are conducted [1, 3].
For the same reason in the classical literature [4, 5] there are given the dependencies to determine the limiting deceleration values and the braking distance of the vehicle, ignoring the force of air resistance.
However, as shown by theoretical studies [6-9] the longitudinal component of the aerodynamic drag force acting on the vehicle during braking has an impact on the redistribution of normal axial reactions.
With that, in case of vehicle braking on level roads they are homogeneously distributed between the wheels of similar axes.
A completely different situation occurs during braking of vehicles in the event of total aerodynamic force components action not only on a flat road, but on a level road with a transverse slope, with a fixed radius of curvature and on the roads with a longitudinal slope, i.e. under operating conditions [10-13].
Such a law [14] of axial normal reactions distribution, and thus the braking forces between the
axles must be satisfied by the vehicle braking drive action.
However, the modern methods of braking force distribution between the axles of passenger cars [15] and the design of brake actuators, providing it, fail to effectively implement the change of normal reactions in operating conditions not only between the axles, but also between the wheels of various vehicles.
One of the options for improving the braking drive of cars is the designed brake actuator [16], which implements the method [17] of brake force distribution between the wheels of its various sides.
Purpose and problem statement
The purpose of road tests lies in establishment of the minimum amount of change in the steady deceleration and braking way of the Lanos motor car standard configuration, equipped with an improved hydraulic brake actuator, on a level road.
The object of road tests is to estimate the effect of the aerodynamic factor on the inhibitory properties of the Lanos motor car.
Subject of research - the process of emergency braking of Lanos motor car.
The methodology of carrying out road tests
Lanos car tests of basic configuration were held in a state of partial (1220 kg) and full load (1595 kg). At this, there was allowed the presence of instrumentation and the load balancer, evenly placed in the passenger compartment and the trunk of the car in accordance with the requirements [1-3].
A series of emergency braking of the car in a different weight state was produced in calm weather on a road site with dry asphalt concrete pavement (without longitudinal and transverse slope) of Zaporozhe Auto Plant.
Initial braking speed varied from 40 to 150 km/h. The wind speed at the indication of the anemometer was 0,3-0,5 m/s.
Before carrying out the road test the braking system of the Lanos motor car, equipped with an improved hydraulic brake actuator [16], one of
the circuits of which is shown in Fig. 1, was tested for compliance with requirements [1-3].
To register the value of deceleration and the stopping distance of the Lanos motor car there was used the equipment of the design and operational department of Zaporozhe Automobile Building Plant ZAZ: a decelerometer with an integrated Maha VZM 300 printer, a cup anemometer MS-13 GOST 6376-74.
Fig. 1. Equipment of the car with an advanced brake actuator [16]: 1 - master brake cylinder assembly; 2 - controlled brake force governor; 3 -pilot cylinder assembly; 4 -front axle brake actuator; 5 - rear axle brake actuator; 6 - articulation-linkage assembly
In the process of testing, the motor car accelerated to the speed exceeding the initial braking speed of 3-5 km/h. Then the clutch was disengaged and, when the magnitude of the initial braking speed was reached, the brakes were engaged and the vehicle stopped.
After the braking process was over, there were registered the displayed measured values of both deceleration and the braking distance.
The average value of 2 measurements in the forward and backward direction was considered to be the result of measurements conducted.
As part of the above road research program five experiments were conducted.
Analysis of road test results
Comparative evaluation of the results of road tests of the Lanos motor car was performed, using the results of theoretical research and the results of road tests of the Lanos motor car equipped with a modern brake actuator (according to the manufacturer's testing protocol №058.BSI 2010).
Since at the initial deceleration speed of less than 80 km/h the values of fixed parameters of Lanos vehicles, equipped with an existing and advanced brake actuator, revealed the least difference (up to 6 %), then the latter in Table 1 and Table 2 are conditionally not shown.
Experiment Kerb weight Complete load
Initial braking speed, km/h
80 100 130 150 80 100 130 150
№1 7,18 7,35 7,56 7,64 7,03 7,22 7,44 7,62
31,80 42,90 73,48 100,6 37,58 45,90 76,27 101,8
№2 7,17 7,33 7,55 7,62 7,02 7,20 7,42 7,61
31,92 43,04 73,72 100,92 37,70 46,05 76,51 102,1
№3 7,15 7,32 7,53 7,61 7,01 7,19 7,41 7,59
31,93 43,08 73,66 100,85 37,73 46,09 76,58 102,2
№4 7,19 7,37 7,58 7,66 7,05 7,24 7,46 7,64
31,75 42,83 73,36 100,43 37,52 45,82 76,14 101,6
№5 7,21 7,38 7,59 7,67 7,06 7,25 7,47 7,65
31,64 42,69 73,12 100,11 37,39 45,68 75,90 101,3
Table 1 Results of road studies of the Lanos car equipped with an advanced brake actuator
(Record №044.BSI 2016)
Note. In the top line there is indicated the deceleration m/s2, in the bottom line - the braking distance, m.
Table 2 The theoretical values of braking parameters of Lanos cars
Vehicle weight Values of deceleration parameters of Lanos car
According to classic dependencies (1) and (2) According to obtained dependences (3) and (4)
At the initial braking speed, km/h
80 100 130 150 80 100 130 150
1220 кг 7,85 8,19 8,38 8,88 9,02
31,46 49,16 83,08 110,6 30,91 47,57 78,55 97,5
1595 кг 6,85 8,06 8,18 8,49 9,13
35,46 56,18 94,75 116,6 36,14 48,11 80,10 99,5
Note. In the top line there is indicated deceleration, m/s , in the bottom line - the braking distance, m.
Analysis of outcomes of road (Table. 1) and theoretical (Table. 2) investigations show that with the growth of the initial braking speed for Lanos cars equipped with an advanced hydraulic brake actuator [16] there are implemented large deceleration and the corresponding lower values of braking distances for both weighting states.
The results of road tests were determined according to [18].
Thus, the value of the average steady deceleration for Lanos passenger cars, braking on dry asphalt concrete at the initial speed that varies from 80 km/h to 150 km/h constitutes (Table 1):
- curb weight 7,18-7,64 m/s2;
- with full load 7,03-7,62 m/s2.
Whereby, with an increase of the initial velocity of deceleration the value of the average Lanos vehicle braking path is:
- Curb weight 31,81-100,58 m;
- Complete load 37,58-101,8 m.
As a result of theoretical studies (Table 2) there were determined the values of deceleration and braking distances obtained for the Lanos car:
- by classical dependencies [4, 5] (with an existing brake actuator)
jT =-
I PT.
ma
^Ф-g,
Sn
2 •[ j\
(1) (2)
where 9 - coefficient of adhesion; PT1, PT2 -the braking force applied to the front and rear
axle, respectively; ma - weight of the vehicle; S0 - the initial vehicle deceleration speed;
- According to the obtained dependencies [19] (with an improved brake actuator)
jT = z• g + (K • Fw -0)/ma • (1 -Az9); (3)
m +1
sT = —1—zt^--ln
2Ko • F,„
+ Ko • Fw • ^ ^
ma -g-Ф
(4)
where z - drag coefficient; K0 = 0,35 kg/m3 -streamlining factor of the Lanos car body; Fw -frontal drag area of the vehicle; A z =0,1 - share of the lifting component in the drag force; J -
moment of inertia of rotating masses; rk - rolling radius of the wheel.
As the analysis of calculated values of braking parameters of the Lanos vehicle equipped with an improved hydraulic brake actuator shows (Table. 2) when the initial braking velocity changes within 80-150 km/hour, the theoretical value of steady deceleration is:
- curb weight 8,19-9,02 m/s2;
- complete load 8,06-9,13 m/s2.
At the same time the estimated value of the braking distance of the Lanos car is:
- curb weight 30,91-97,5 m;
- complete load 36,14-99,5 m.
Comparative analysis of both the theoretical (Table 2) and experimental (Table 1) values of the emergency braking parameters of the Lanos car shows that their relative difference is:
2
- when assessing the magnitude of deceleration:
а) curb weight 12,3-15,3%;
б) complete load 12,7-16,5%.
- when assessing the value of the braking distance:
а) curb weight 2,8-3,1%;
б) complete load 2,3-3,8%.
Relatively lesser values of deceleration magnitudes at emergency braking of the Lanos car, obtained during experimental studies, take place in connection with a decrease in the coefficient of wheels friction with the road surface [10], which is caused by an increase in the initial braking speed and the normal load on the wheels of the rear axle.
However, this issue requires further research.
Comparative analysis of theoretical braking parameters (Table. 2) of the Lanos car, equipped with an improved and existing hydraulic brake actuator, shows that under emergency braking on a dry asphalt road covered with an increase of the initial braking speed of 80-150 km/h:
- at curb weight the steady deceleration is increased by 15 %, while the braking distance is reduced by 12 %;
- at the complete weight the steady deceleration increases by 24 %, thus the limiting stopping distance is reduced by 16 %.
Consequently, despite the change in the coefficient of friction during emergency braking, consideration of the effect of aerodynamic resistance of the vehicle leads to improved braking characteristics.
Based on the results of road tests of Lanos cars equipped with an existing hydraulic brake actuator (Table. 3), it can be stated that vehicles with a basic configuration (without ABS) at partial loading on a dry asphalt road surface at the initial speed of 100 km/h, according to the factory test data, have a braking distance of 48,2 m with a steady deceleration of 6,2 m/s2
At the same time according to the road test conducted (Table 3) for the same vehicle, equipped with an improved hydraulic brake actuator, the maximum braking distance is 42,9 meters, which is 11% less than for Lanos cars with a basic configuration at steady deceleration of 7,35 m/s2.
Table 3 The values of braking parameters obtained during road tests of Lanos car
Vehicle weight Values of braking parameters of Lanos car
with an existing brake actuator (report №058.BSI-2010) with an improved brake actuator (report №044.BSI-2012)
при начальной скорости торможения, км/ч
40 60 80 100 80 100 130 150
curb weight 4,7 5,8 6,8 6,2 7,18 7,35 7,56 7,64
13,1 24,3 39,6 48,2 31,8 42,9 73,48 100,6
Note. In the top line there is indicated deceleration in m/s2, in the bottom line - the braking distance, m.
As a result, the above-said theoretically and practically confirms the opportunity to improve the efficiency of potential passenger cars with any degree of loading and under any operating conditions equipped with an improved hydraulic brake actuator [16], which allows implementing the specific vehicle braking force more fully.
Conclusions
Based on comparative analysis of road studies and theoretical data, it was revealed that at initial braking speed up to 80 km/h the values of limit braking distance of Lanos cars differ insignificantly (up 6 %). This is due to the fact that in
case of emergency braking of passenger cars with the streamlining car body factor of Ko = 0,35 kg/m3, at braking speed below 80 km/h the strength of the aerodynamic air flow resistance does not have a noticeable effect.
Comparative analysis of theoretical parameters of emergency braking shows that the considered passenger vehicles equipped with an advanced hydraulic brake actuator, when performing emergency braking on dry asphalt concrete with an initial speed varying from 80 to 150 km/h: a) at partial loading steady deceleration increases by 15 %, thus the limiting stopping distance is reduced by 12 %;
b) at complete load steady deceleration increases to 24 % and the limiting stopping distance is reduced by 16 %.
According to the road research the limiting stopping distance for the Lanos car, equipped with an improved hydraulic brake actuator, with partial load at the initial braking speed of 100 km/h is 42,9 m, which is 11% less than for the Lanos car of basic version.
At the same time the implemented minimum deceleration speed is 7,35 m/s2, which meets the requirements of the national standard regulating the value of implemented deceleration no less than 7 m/s2.
The results of theoretical and experimental studies confirm the potential opportunity for increasing the efficiency of cars with any degree of loading by advanced hydraulic brake actuator equipment [16], which allows implementing the specific vehicle braking force in all operating conditions more fully.
References
1. Тормозные свойства автотранспортных
средств. Методы испытаний: ОСТ 37.001.067-86. - Офиц. изд. - [Введен 1988-01-01]. - М.: Минавтопром СССР, 1988. - 64 с.
2. Тормозные свойства автотранспортных
средств. Нормативы эффективности. Технические требования: ГОСТ 2289577. - Офиц. изд. - [Введен с 1981-01-01]. - М.: Изд-во стандартов, 1981. - 19 с.
3. Колюш транспортш засоби. Вимоги щодо
безпечносп техшчного стану та методи контролювання (БЗ №11-12-2010/436): ДСТУ 3649: 2010. - Офщ. вид. - [Чин-ний вщ 28.11.2010]. - К.: Держспоживс-тандарт Украши, 2011. - 26 с. - (Нащо-нальний стандарт Украши).
4. Булгаков Н.А. Исследование динамики
торможения автомобиля. Научное сообщение №18 / Н.А. Булгаков, А.Б. Гре-дескул, С.И. Ломака. - Харьков: Изд-во госуниверситета им. А.М. Горького, 1962. - 36 с.
5. Ломака С.И. Автоматизация процесса тор-
можения автомобиля: учеб. пособ. для студ. высш. учеб. завед. / С.И. Ломака, Н.Н. Алекса, Е.М. Гецович. - К.: УМК ВО, 1988. - 88 с.
6. Гухо В.Г. Аэродинамика автомобиля /
B.Г. Гухо. - М.: Машиностроение, 1987.
- 403 с.
7. Исследование потенциальных возможнос-
тей автомобиля при действии боковой силы в процессе торможения / А.С. Федосов, М.А. Подригало // Автомобильный транспорт. - 1980. -Вып. 17.
- С. 73-78.
8. Стабильность эксплуатационных свойств
колесных машин / Подригало М.А., Волков В.П., Карпенко В.А. и др.; под ред. М.А. Подригало. - Х.: ХНАДУ, 2003. -614 с.
9. Реализация интеллектуальных функций в
электронно-пневматическом управлении транспортних средств: монография / А.Н. Туренко, В.И. Клименко, Л.А. Рыжих и др. - Х.: ХНАДУ, 2015. - 450 с.
10. Назаров В.И. Перераспределение верти-
кальных нагрузок при экстренном торможении легкового автомобиля, движущегося в воздушном потоке на горизонтальном участке дороги / В.И. Назаров // Вюник НТУ «ХП1». - 2014. - №1.
- С. 102-110.
11. Исследование потенциальных возможно-
стей автомобиля при действии боковой силы в процессе торможения / А.С. Федосов, М.А. Подригало // Автомобильный транспорт. - 1980. - Вып. 17. -
C.73-78.
12. Русановский А.Е. Влияние эксплуатаци-
онных факторов на тормозную динамику автомобиля, оборудованного регуляторами тормозных сил: автореф. дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук: спец. 05.22.20 «Эксплуатация и ремонт средств транспорта»/ А.Е. Русановский. - Волгоград, 1982. - 18 с.
13. Подригало М.А. Анализ неравномерности
вертикальных реакций на колесах и ее влияние на эксплуатационные свойства автомобиля / М.А. Подригало // Автомобильный транспорт: проблемы и перспективы: материалы IV Междунар. научно-техн. конф., 11-15 апр. 2000 г. -Севастополь: СевГТУ, 2000. - С. 76-79.
14. Гредескул А.Б. Законы регулирования тормозных сил автомобиля при действии боковой силы в процессе торможения / А.Б. Гредескул, М.А. Подригало, Н.Ю. Фаворов. - Х.: ХАДИ, 1980. -24 с.
15. Маневренность и тормозные свойства колесных машин / М.А. Подригало,
В.П. Волков, В.И. Кирчатый, А.А. Бо-бошко; под ред. М.А. Подригало. - Х.: ХНАДУ, 2003. - 403 с.
16. Пат. №76189 Украша, МПК 2006.01, В60Т 8/24. Пристрш для тдвищення ефективносп гальмування легкових ав-томобiлiв / [Подригало М.А., Назаров В.1., Назаров О.1., Назаров 1.О.]; заявник i патентовласник Харкiвський нащона-льний автомобшьно-дорожнш ушверси-тет. - №u201207284; заявл. 15.06.2012; опубл. 25.12. 2012, Бюл. №24.
17. Пат. №75406 Украша, МПК 2012.01, В60Т 11/00. Споаб регулювання гальмь вних сил мiж осями легкового автомобь ля / Подригало М.А., Назаров В.1., Назаров О.1., Назаров 1.О.; заявник i патентовласник Харкiвський нащональний ав-томобiльно-дорожнiй унiверситет. -№u201207282; заявл. 15.06.2012; опубл. 26.11. 2012, Бюл. №22.
18. Романов В.Н. Теория измерений. Анализ
и обработка экспериментальных данных: учебное пособие / В.Н. Романов, В.В. Комаров. - СПб.: СЗТУ, 2002. -127 с.
19. Назаров И.А. Повышение тормозных свойств легковых автомобилей, оборудованных гидравлическим тормозным приводом, обеспечивающим бортовое распределение тормозной силы / И.А. Назаров, В.И. Назаров, А.И. Назаров // Альтернативные источники энергии в транспортно-технологическом комплексе: сб. науч. тр. - 2016. -Вып. 1(4), Т.3. - С. 342-347.
References
1. OST 37.001.067-86. Tormoznyie svoystva
avtotransportnyih sredstv. Metodyi ispyitaniy [Industry Standard 37.001.06786. Brake properties of vehicles. Methods of tests]. Moscow, Minavtoprom SSSR Publ., 1988. 64 р.
2. GOST 22895-77. Tormoznyie svoystva avto-
transportnyih sredstv. Normativyi effek-tivnosti. Tehnicheskie trebovaniya [State Standard 22895-77. Brake properties of vehicles. Norms of efficiency. Technical requirements]. Moscow, Standartinform Publ., 1981. 18 р.
3. DSTU 3649: 2010. Kolisni transportni
zasoby. Vymohy shchodo bezpechnosti tekhnichnoho stanu ta metody kontroly-uvannya [Current Standard of Ukraine
3649: 2010. Wheeled transport vehicles. Requirements in relation to the unconcern of the technical state and methods of controlling] . Kyyiv, Derzhspozhyvstandart Ukrayiny Publ., 2011. 26 p. (In UA)
4. Bulgakov N.A., Gredeskul A.B., Lomaka S.I.
Issledovanie dinamiki tormozheniya avto-mobilya. Nauchnoe soobschenie no. 18 [Research of dynamics of braking of car. Scientific report №18]. Kharkov, Izd-vo gosuniversiteta im. A.M. Gorkogo Publ., 1962. 36 p.
5. Lomaka S.I., Aleksa N.N., Getsovich E.M.
Avtomatizatsiya protsessa tormozheniya avtomobilya: ucheb. posob. dlya stud. vyissh. ucheb. zaved [Automation of process of braking of car]. Kiev, UMK VO Publ., 1988. 88 p.
6. Guho V.G. Aerodinamika avtomobilya [Aer-
odynamics of car]. Moscow, Mashi-nostroenie Publ., 1987. 403 p.
7. Fedosov A.S., Podrigalo M.A. Issledovanie
potentsialnyih vozmozhnostey avtomobilya pri deystvii bokovoy silyi v protsesse tormozheniya [Research of potential possibilities of car at the action of lateral force in the process of braking]. Avtomobilnyiy transport. 1980, no. 17, pp. 73-78.
8. Podrigalo M.A., Volkov V.P., Karpenko V.A.
Stabilnost ekspluatatsionnyih svoystv kole-snyih mashin [Stability of operating properties of the wheeled machines]. Kharkov, HNADU Publ., 2003. 614 p.
9. Turenko A.N., Klimenko V.I., Ryizhih L.A.
Realizatsiya intellektualnyih funktsiy v el-ektronno-pnevmaticheskom upravlenii transportnih sredstv: monografiya [Realization of intellectual functions is in the pneutronic management of transport vehicles]. Kharkov, HNADU Publ., 2015. 450 p.
10. Nazarov V.I. Pereraspredelenie vertikalnyih
nagruzok pri ekstrennom tormozhenii legkovogo avtomobilya, dvizhuschegosya v vozdushnom potoke na gorizontalnom uchastke dorogi [Redistribution of the vertical loading at the urgent braking of passenger car locomotive in the current of air on the horizontal area of road]. Vesnik NTU «KhPI», 2014, no. 1, pp. 102-110.
11. Fedosov A.S., Podrigalo M.A. Issledovanie potentsialnyih vozmozhnostey avtomobilya pri deystvii bokovoy silyi v protsesse tormozheniya [The research potential of the
car capacity under the influence of side force during braking]. Avtomobilnyiy transport. 1980, Vol. 17, pp. 73-78.
12. Rusanovskiy A.E. Vliyanie eksplu-atatsionnyih faktorov na tormoznuyu dina-miku avtomobilya, oborudovannogo reg-ulyatorami tormoznyih sil. Avtoref. diss. na zdobuttya nauk. stupenya kand. tekhn. nauk: spets. 05.22.20 «Ekspluatatsiya i remont sredstv transporta» [Influence of operational factors on the braking performance of the car equipped with brakepower]. Volgograd, 1982. 18 p.
13. Podrigalo M.A. Analiz neravnomernosti vertikal'nyh reakcij na kolesah i ee vlijanie na jekspluatacionnye svojstva avtomobilja [Analysis of uneven vertical reactions on the wheels, and its influence on the performance characteristics of the car]. Avtomobilnyiy transport: problemyi i perspek-tivy Trudy IV mezhdunarod. nauchno-tehn. konf. [Proceedings of the IV-th International Scientific and Technical Conference]. Sevastopol, 2000. pp. 76-79 (In UA).
14. Gredeskul A.B., Podrigalo M.A., Favo-rov N.Yu. Zakonyi regulirovaniya tormoznyih sil avtomobilya pri deystvii bokovoy silyi v protsesse tormozheniya [Laws regulating braking forces of the car under the influence of side force during braking]. Kharkov, KhADI Publ., 1980. 24 p.
15. Podrigalo M.A., Volkov V.P., Kirchatyiy V.I., Boboshko A.A. Manevrennost i tormoznyie svoystva kolesnyih mashin [Maneuverability and braking characteristics of wheeled machines]. Kharkov, KhNADU Publ., 2003. 403 p.
16. Podrigalo M.A., Nazarov V.I., Nazarov O.I.,
Nazarov I.O. Pristriy dlya pidvischennya efektivnosti galmuvannya legkovih avto-mobiliv [Device for improving braking performance cars]. Patent UA, no. u76189, 2012.
17. Podrigalo M.A., Nazarov V.I., Nazarov O.I.,
Nazarov I.O. Sposib regulyuvannya galmivnih sil mizh osyami legkovogo avto-mobilya [The method of adjusting braking forces between the axles of the car]. Patent UA, no. u75406, 2012.
18. Romanov V.N., Komarov V.V. Teoriya iz-
mereniy. Analiz i obrabotka eksperimen-talnyih dannyih: ucheb. posob [Measurement Theory. Analysis and processing of experimental data]. S-Peterburg, SZTU Publ., 2002. 127 p.
19. Nazarov I.A., Nazarov V.I., Nazarov A.I. Povyishenie tormoznyih svoystv legkovyih avtomobiley, oborudovannyih gidravlich-eskim tormoznyim privodom, obespechiv-ayuschim bortovoe raspredelenie tormoz-noy silyi. [Increase of brake properties of passenger vehicles equipped with a hydraulic brake actuator, providing on-board brake force distribution]. Alternativnyie istochniki energii v transportno-tehnologi-cheskom komplekse, 2016, Vol. 3, no. 1(4), pp. 342-347. (In Russian)
Рецензент: В.И. Клименко, профессор, д.т.н., ХНАДУ.
УДК 629.113
INTELLECTUALIZATION OF MONITORING VEHICLES BASED ON THE USE OF PRECEDENTS
V. Pavlenko, Assoc. Prof., Ph. D. (Eng.), Kharkov National Automobile and Highway University
Abstract. The article deals with the intellectualization process of vehicle monitoring through the use of decision support systems for diagnostics of technical condition of vehicles on the basis ofprecedents. A generalized architecture of a tool program complex to seek solutions on the basis of precedents is proposed. A tool design precedents library is used in intelligent decision support system prototype solutions to meet the challenges of expert diagnosis and operative management of complex objects.
Key words: vehicle, operator, system of decision support, diagnosis, expert, precedent, library of precedents, intelligent systems, CBR-cycle.
1НТЕЛЕКТУАЛ1ЗАЦ1Я ПРОЦЕС1В МОН1ТОРИНГУ ТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБ1В НА ОСНОВ1 ВИКОРИСТАННЯ ПРЕЦЕДЕНТ1В
В.М. Павленко, доц., к.т.н., Харкчвський нацюнальний автомобшьно-дорожнш ушверситет
Анотаця. Розглянуто питания ттелектуал1зацп процеав мониторингу транспорту за допо-могою застосування системи тдтримки прийняття ршень для д1агностики техтчного стану автомобмв на основi прецедент1в. Запропоновано узагальнену архитектуру инструментального програмного комплексу пошуку ршення на основi прецедентiв.
Ключов1 слова: транспортний зааб, система тдтримки прийняття ршень, дiагностика, прецедент, бiблiотека прецедентiв.
ИНТЕЛЛЕКТУАЛИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ МОНИТОРИНГА ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРЕЦЕДЕНТОВ
В.М. Павленко, доц., к.т.н., Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет
Аннотация. Рассмотрены вопросы интеллектуализации процессов мониторинга транспорта с помощью применения системы поддержки принятия решений для диагностики технического состояния автомобилей на основе прецедентов. Предложена обобщенная архитектура инструментального программного комплекса поиска решения на основе прецедентов.
Ключевые слова: транспортное средство, система поддержки принятия решений, диагностика, прецедент, библиотека прецедентов.
Introduction
Over the past decade in the automotive industry there is a breakthrough in the development of electronic control systems that allow the introduction new technology, are knitted with the management and control of the vehicle and its
systems work. Modern diagnostic systems actually generate information in the form of numerical values of diagnostic parameters without specifying the problems that are identified through the analysis of these parameters, an expert who conducts diagnosis that requires appropriate training of specialists, and is associat-
ed with relatively high labor content and the economic value of the diagnostic work.
Analysis of publications
Evaluation of technical condition of vehicles is a priority that requires use of specialized decision support systems (DSS). Existing methods of diagnosis do not cover the whole range of external influences which vehicles are exposed during operation. The complexity of solving this problem is caused by a weak formalization of information about the failure, which are describing the nature, the lack of systematic information about the nature and changes in external factors, a large number of monitored parameters and relationships between them, and the lack of statistical data on the operation of the vehicle.
In this regard, only professionals with extensive experience in the diagnosis of specific vehicles, can made a decision on a particular failure is usually finding a solution «by analogy» with pre-failure or malfunction, adapting previously decided in current situation.
So promising is the solution to the problem of diagnostics of vehicles by creating DSS that simulates human reasoning based on the efficient use of existing experience, presented in the form of use cases [1]. This system allows you to summarize information, to adapt to its changes, to communicate with the user in a natural language, decision-making under conditions of incomplete, unreliable and contradictory information.
Availability reasoning mechanism based on precedents in expert diagnosis system allows timely and better quality to carry out diagnostics of vehicles and makes it possible to take appropriate and cost-effective solutions in order to normalize the problem situation [2].
With the emergence of intelligent systems (IS) for different purposes, and the transfer of the center of gravity on the model and knowledge representation and processing methods significantly changing the apparatus of formal considerations, combining a means of reliable and plausible conclusions [3]. Mechanisms of plausible reasoning in IS decision support systems (ISDSS) for monitoring and control of complex objects and processes of different nature, allows for rapid diagnosis of the problem situation and helps decision-makers to choose a suitable alter-
native of the possible alternatives when making critical decisions.
Purpose and problem statement
Purpose of work - solution to the problem of intellectualization of transport monitoring processes through the use of decision support systems for the diagnostics of technical condition of vehicles on the basis of precedents.
Using a precedent for monitoring vehicles
In most encyclopedic sources precedent (from the Latin «praecedentis» - provisional) is defined as a case that occurred before and that exemplifies or justification for future cases of this kind [2]. The conclusion on the basis of precedents (CBR - Case-Based Reasoning) is an approach that can solve new, unknown problem using or adapting solutions are already known problem that is already using the experience to solve such problems.
An approach based on precedents arising in the development of research in the development of expert systems (knowledge-based). Expert systems were first generation systems based on rules (type of production), which involved a rather well-formalized problems. To solve such problems or methods used reliably concluded that based on the initial data in accordance with the existing set of rules in the system formed opinion on current issues or methods of plausible inference in cases of uncertainty probabilistic nature (bayesovskyy method, based on subjective probabilities, etc. p.).
Unfortunately, most practical tasks aimed at open and dynamic subject areas are poorly formalized, and uncertainty can have probabilistic nature. When seeking a solution of such problems is necessary to use methods of plausible inference that allow us to find some decision (which may not be optimal) solution. One approach is based on the fact that a person (expert, the person who makes the decision (PMD)) typical of the first stage of finding a solution to new (unknown) problem, try the decisions taken earlier in these cases, and if necessary adapt them to the problem (the current problematic situation). This approach using experience formed the basis of considerations modeling techniques based on precedents.
The basis for the development of this approach and corresponding CBR-systems was the work of R. Schank and R. Abelson [4], which involves problems of memory and knowledge representation. In this paper the present knowledge of problematic situations in the form of so-called stereotypical scripts or scripting events to implement search solutions, forecasting and training. In the early 80 s R. Schank and his research group at Yale University continue research related to the dynamic memory model and models for reasoning based on precedents, which was realized in the first J. Kolodner CBR-system CYRUS [5, 6]. Further, these ideas have given rise to the creation of other CBR-systems such as MEDIATOR, CHEF, etc.
Currently, interest in technology and CBR-systems has increased significantly, regularly hosts international conferences and seminars (ICCBR, ECCBR, UKCBR) [7]. Appeared a number of software products, including commercial reasons realizing mechanisms based on precedents - CBR Express, Case Point and ART Enterprise (Inference Corp.), Eclipse - The Easy Reasoner (Haley Enterprises), ReMind (Cognitive Systems Inc .), Apriori (Answer Systems), DP Umbrella (VYCOR Corp.), KATE (Acknosoft), ReCall (ISoft) and others [8]. Methods for reasons based on precedents have been actively used in areas such as medical diagnostics, law, monitoring and diagnostics of technical systems, search for solutions to problem situations, etc. This approach is the basis of machine learning and provides opportunities for the formation of corporate memory.
Typically, the process of withdrawal based on precedents includes four main stages that form the so-called cycle considerations based on case law or CBR-cycle [1], the structure of which is shown in Fig. 1. The relevant literature CBR-cycle is also called the cycle of training on precedents (examples). The main stages of CBR-cycle are:
- extract the most adequate (like) precedent (or precedent) for the situation with the library precedents (LP);
- re-use remote precedent for attempts to solve the current problems;
- review and adapt, if necessary, of the solution according to the current problem;
- preserving (storing) the decision again as part of a new precedent.
- the method of extraction of precedents on the basis of knowledge (as opposed to the previous method allows to take into account the knowledge of experts (PMD) for a particular domain (coefficients of importance parameters, identifying dependencies, etc.) for withdrawal of cases. The method implements an approach based on indexing precedents special. way (semantic indexing) When determining the precedents taken into account the importance of precedents option is the expert or decision-makers, and other information that allows you to take into account the knowledge of the particular subject area).
Fig. 1. CBR-cycle
The benefits of reasons based on precedents include:
- the ability to directly use the experience of the system without intensive involvement of an expert in a particular subject area;
- the possibility of reducing the search time decisions through the use of existing solutions to this problem;
- the possibility of excluding re getting erroneous decision;
- no need for in-depth study and use all available domain knowledge, as can be limited to considering only the essential features of the subject area;
- may use heuristics that increase the efficiency of finding a solution.
The main purpose of using precedents within the vehicle is ready to issue decisions operator (PMD) for the current situation on the basis of precedents that have occurred in the past in the data management or similar object (system).
Methods of extracting and presenting precedents
In the first stage CBR-cycle - extraction of precedents - is performed to determine the degree of similarity of the current situation with the precedents of LP and their subsequent withdrawal in order to solve this new problem situation. For successful implementation of the arguments based on the case law is necessary to ensure the correct removal of precedents with LP.
The choice of method of receipt precedents directly related to the process of presentation of precedents and thus LP organization. LP may be included in the base system of intellectual knowledge, but can also act as a separate component of the system. Structure LP significantly affects various system operation parameters, and in particular, search and retrieval time precedents. There are different ways of presenting and storing precedents - from simple (linear) to complex hierarchical. Precedent in general can include the following components [1]:
- description of the problem (the problem);
- the solution of problem (diagnosis of the problem situation and recommendations PMD)
- result (or forecast) application solutions.
The result can include a list of actions taken, additional comments and links to other precedents. The precedent may have both positive and
negative results of application solutions, in some cases, can be driven justify the selection of the proposed solutions and alternatives. The main ways of presenting precedents can be divided into the following groups:
- parametric;
- object-oriented;
- special (as trees, graphs, logical formulas, etc.).
In most cases, to represent precedents rather simple parametric representation, that is the representation of a precedent in the form of a set of parameters to specific values and the decision (diagnosis and recommendations PMD)
CASE = (x1,..., xn, R), (1)
where Xj, ..., xn - the parameters of the situation, describing the precedent; X1 e Xx ..., xneXn, n -number of parameters precedent; Xi, ..., Xn - the tolerance values of the corresponding parameters; R - diagnosis and recommendations of the decision maker.
There are the following methods for the extraction of precedents and their modifications:
- the method of the nearest neighbor (NN -Nearest Neighbor). (The most used method of comparison and extraction precedents It allows easy enough to calculate the degree of similarity of the current problematic situation and precedents with LP to determine the degree of similarity on the set of parameters used to describe the use case and the current situation, introduced a metric. Further, in accordance with the selected metric is determined by the distance from the target point corresponding to the current problematic situation, to the point representing precedents with LP, and the closest point to the selected destination);
- the method of extraction of precedents on the basis of decision trees (based on finding the necessary precedent by addressing the tree tops solutions. Each node of the tree indicates which of its branches should be carried further search solutions. The choice of branches is based on information about the current problematic situation. It is necessary to reach the final the top of which corresponds to one or more of the precedent);
- the method of extraction of precedent with regard to their applicability (in most systems, using reasoning mechanisms based on precedents, it is assumed that the most similar to the current problematic situation precedents and the
most applicable in this situation. However, this is not always the case. At the core, based on extraction methods the applicability of precedent is the fact that the extraction of precedents based not only on their similarity to the current problematic situation, but also on how well the desired results for the model they represent).
Of the four methods discussed, the most common method is nearest neighbor. The method is based on a specific method for measuring the degree of similarity (closeness) and the precedent of the current problematic situation. Of course, the effectiveness of the method of the nearest neighbor is largely dependent on the choice of the metric.
Selecting appropriate metrics creative and very time-consuming task, the successful solution of which depends the effectiveness of the search and retrieval of cases. In each case, the choice is
performed in different ways, depending on the user's objectives (PMD), and the physical nature of the statistical information used in the management of complex objects and other constraints and factors influencing the process of finding solutions. In some methods, the selection of appropriate metrics is achieved by using special algorithms convert attributes of the original space, in others - expert (PMD) itself defines a metric based on their own knowledge of the subject area or the experimental data.
Implementation mechanisms of reasoning based on precedents
Let's consider a software implementation of mechanisms to find a solution on the basis of precedents in ISDSS. The generalized architecture software tool (the system) to find a solution based on precedents - Constructor LP (CLP) is shown in Fig. 2.
Fig. 2. Software architecture complex KBP
The main components of the CLP, reflecting its functional capabilities are:
- current situation analysis unit on the vehicle, for the pretreatment of object state information (sensor data management system controllers, operative LP, PMD, etc.);
- LP tuner, provides the opportunity to work for LP expert (formation of LP structure, load LP, saving LP, etc.);
- the block to find a solution that implements the mechanisms of plausible reasoning based on precedents (precedents for implementing the withdrawal of the problem situation);
- block delivery of results, outputs results (diagnoses and recommendations) to the user (PMD) to the problem situation based on existing case law indicating the degree of similarity of these precedents to the current situation;
- LP with precedents that have already taken place in the management of the object and its
sub-systems, or to ask experts on the basis of his own experience;
- interface with users (experts and PMD), the vehicle and the environment.
The tool CLP is used in the prototype ISDSS to meet the challenges of expert diagnosis and surgical management of complex objects. Under a complex object, it refers to an object that has a complex architecture with a variety of relationships with a large number of controlled and managed parameters and small time of the adoption of the control actions. A typical example of such an object is the vehicle (car). As a rule, complex objects decomposition on technological subsystem (in a car it is a technological subsystems of his system: fuel system, ignition system, cooling system, brake system, etc.) and can be operated in different modes.
To describe a complex object and its subsystems using a plurality of parameters of analog, digital, and digital. Condition of object is characterized by a set of values of these parameters. In the operational mode parameters read from the sensors to control the entire object is made by the system controller to time interval through which you need to give the PMD (operator) for a specific diagnosis of the situation and make a recommendation about the necessity of a control action or sequence of actions. Diagnosing and identifying the control actions carried out on the basis of expertise, production schedules and operating instructions [9]. As a general rule, to solve this problem solver used, functioning on the basis of the rules of production type. In the event of abnormal (freelance) situations at the facility there is the need for methods of plausible reasoning, in particular, methods of search solutions based on precedent.
CLP is used to create a LP [10], since the formation of precedents structures, their savings, checking for new precedents for the presence of contradictions (counter examples), further testing LP using the methods of searching for a solution based on precedents (the selection coefficient values the importance of object parameters, determining the source (initial) values of the degree of similarity is adequate metrics for the domain precedent extraction, etc.) and finishing LP retaining it for further use in the operational mode ISDSS functioning.
Conclusions
In the course of the study it was found that on the basis of precedents diagnostics allows us to solve not fully formalized vehicle diagnostic tasks, simplify the acquisition of knowledge from experts to reduce the search time solutions and implement self. The proposed architecture software system CLP diagnosis of vehicle. The main components, which reflect its functionality, there are precedents base unit settings, and obtain precedents. Application ISDSS reduces the traffic load on PMD in decision-making, reducing the influence of the subjective factors in the analysis of the current situation, reducing the time needed for a decision.
References
1. Aamodt A. Case-based reasoning: Founda-tional issues, methodological variations, and system approaches / A. Aamodt,
E. Plaza // AI Communications. - 1994. -Vol. 7, Issue 1. - P. 39-59.
2. Варшавский П.Р. Моделирование рассуждений на основе прецедентов в интеллектуальных системах поддержки принятия решений / П.Р. Варшавский, А.П. Еремеев // Искусственный интеллект и принятие решений. - 2009. - № 1.
- C. 45-57.
3. Вагин В.Н. Достоверный и правдоподобный вывод в интеллектуальных системах / В.Н. Вагин, Е.Ю. Головина,
A.А. Загорянская, М.В. Фомина. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. - 704 с.
4. Schank R.C. Scripts, Plans, Goals and Understanding / R.C. Schank, R.P. Abelson. -US: Erlbaum, Hillsdale, New Jersey, 1977.
- 248 p.
5. Kolodner J.L. Maintaining Organization in a Dynamic Long-Term Memory / J.L. Kolodner // Cognitive Science. - 1983. -Vol. 7(IV). - Р. 243-80.
6. Kolodner J.L. Reconstructive Memory: A Computer Model. / J.L. Kolodner // Cognitive Science. - 1983. - Vol. 7(IV). -Р. 281-28.
7. CBR-cycle [електронний ресурс]. - Режим доступу: http://www.iccbr.org/.
8. Watson I. Case-based reasoning: A review. / I. Watson, F. Marir // The Knowledge Engineering Review. - 1994. - Vol. 9, no. 4.
- Р.355-381.
9. Геловани В.А. Интеллектуальные системы поддержки принятия решений в нештатных ситуациях с использованием информации о состоянии природной среды / В.А. Геловани, А.А. Башлыков,
B.Б. Бритков, Е.Д. Вязилов. - М.: Эди-тореал УРСС, 2001. - 304 с.
10. Варшавский П.Р. Методы правдоподобных рассуждений на основе аналогий и прецедентов для интеллектуальных систем поддержки принятия решений / П.Р. Варшавский, А.П. Еремеев // Новости искусственного интеллекта. - 2006.
- № 3. - С. 39-62.
References
1. Aamodt A., Plaza E. Case-based reasoning: Foundational issues, methodological variations, and system approaches AI Communications. 1994. Vol. 7. Issue 1. pp. 39-59.
2. Varshavskyi P.R., Eremeev A.P. Modeliro-vanie rassuzhdeniy na osnove pretsedentov v intellektualnyih sistemah podderzhki
prinyatiya resheniy [Modelling of reasoning based on precedents in intelligent decision support systems] Artificial intelligence and decision-making. 2009. no. 1. pp. 4557.
3. Vahyn V.N., Holovyna E.Iu., Zahori-anskaia A.A., Fomyna M.V. Dostovernyiy i pravdopodobnyiy vyivod v intellektualnyih sistemah [Reliable and credible conclusion in intelligent systems]. Moscow, FYZ-MATLYT Publ., 2008. 704 p.
4. Schank R.C., Abelson R.P. Scripts, Plans, Goals and Understanding. US:Erlbaum, Hillsdale, New Jersey, 1977. 248 p.
5. Kolodner J.L. Maintaining Organization in a Dynamic Long-Term Memory. Cognitive Science. 1983, no. 7(IV). pp. 243-80.
6. Kolodner J.L. Reconstructive Memory: A Computer Model. Cognitive Science. 1983, no. 7(IV). pp. 281-28.
7. CBR-cycle: Avialable at: http://www.iccbr.org/.
8. Watson I., Marir F. Case-based reasoning: A review. The Knowledge Engineering Review. 1994. Vol. 9, no. 4. pp. 355-381.
9. Helovany V.A., Bashlyikov A.A., Britkov V.B., Vyazilov E.D. Intellektualnyie siste-myi podderzhki prinyatiya resheniy v neshtatnyih situatsiyah s ispolzovaniem in-formatsii o sostoyanii prirodnoy sredyi [Intelligent decision support system in emergency situations with the use of information about the state of the environment], Moscow, Editoreal URSS Publ., 2001. 304 p.
10. Varshavskyi P.R., Eremeev A.P. Metodyi pravdopodobnyih rassuzhdeniy na osnove analogiy i pretsedentov dlya intellektualny-ih sistem podderzhki prinyatiya resheniy [Methods plausible arguments based on analogies and precedents for intelligent decision support systems] News of artificial intelligence. 2006, no. 3. pp. 39-62.
Рецензент: О.Я. Никонов, профессор, д.т.н., ХНАДУ.
