CC BY
6
УДК 656.025.22
Н. Н. Якунин, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой автомобильного транспорта, ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет» e-mail: yakunin-y@yandex.ru.
Н. В. Якунина, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры автомобильного транспорта, ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет» e-mail: nat.yakunina@yandex.ru
Т. А. Куйсоков, старший преподаватель кафедры технической эксплуатации и ремонта автомобилей Бузулукского гуманитарно-технологического института (филиала) ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет» e-mail: kta87@bk.ru.
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ «ДИНАМИЧЕСКИЙ ГАБАРИТ ПАССАЖИРА»
В статье изложен подход рационального использования городской маршрутной улично-дорожной сети на основе совершенствования методики определения структуры пассажирского подвижного состава различной вместимости с учётом ограничений, накладываемых пропускной способностью улично-дорожной сети из условия предотвращения заторов. Проведён математический анализ некоторых составляющих оценочного показателя «динамический габарит пассажира», представлена его тесная взаимосвязь с такими эксплуатационными и не эксплуатационными свойствами и факторами, как скорость движения транспортного средства, изменчивость максимально возможной вместимости в зависимости от времени года, состояние дорожного полотна проезжей части и психофизическое состояние водителя. Определена актуальность применения математического моделирования при исследовании взаимосвязей основных составляющих динамического габарита пассажира, обоснована необходимость исследования степени влияния составляющих динамического габарита пассажира на его динамику при разработке эффективных организационных и оценочных моделей.
Ключевые слова: пассажирские перевозки, пропускная способность, улично-дорожная сеть, вместимость подвижного состава, математическое моделирование.
В настоящее время все большую актуальность принимают вопросы рационального использования улично-дорожной сети. Основным направлением развития теории в этом плане становится совершенствование существующих методик определения структуры пассажирского подвижного состава различной вместимости за счет введения ограничений, накладываемых пропускной способностью маршрутной улично - дорожной сети из условия предотвращения заторов. В частности, в работах [1, 2], авторами представляется методика определения структуры подвижного состава городского пассажирского транспорта, учитывающая степень использования пропускной способности маршрутной улично - дорожной сети. В основе методики лежит математическая модель, позволяющая определять структуру подвижного состава, используемого для перевозки пассажиров, исходя из условия минимизации его участия в образовании дефицита пропускной способности маршрутной сети. Задача определения оптимальной структуры транспортных средств решается авторами за счет использования вновь вводимого показателя - «динамический габарит пассажира».
В работе [3], коллектив авторов представляет исследование вероятностного распределения вели-
чины динамического габарита пассажира по видам транспорта. Полученные в результате статистической обработки натурных обследований законы распределения и характеристики вероятностного распределения позволили сделать вывод о низкой эффективности использования улично-дорожной сети при перевозке пассажиров различными видами транспорта.
К настоящему времени использование динамического габарита пассажира как основного показателя, оценивающего эффективность использования маршрутной улично-дорожной сети, затруднено. Связано это с тем, что базирующийся на основе данного показателя, математический аппарат, не имеет подробного практического решения, в связи с чем, немаловажным является изучение влияния каждой составляющей на величину данного показателя.
Математическая формулировка динамического габарита пассажира, основывается на динамическом габарите транспортного средства Ьи с учетом его вместимости q и коэффициента у использования вместимости:
(1)
ИНТЕЛЛЕКТ. ИННОВАЦИИ. ИНВЕСТИЦИИ
1/2016
В рассматриваемом показателе «динамический габарит пассажира», с одной стороны, учтены скоростные и внешние геометрические параметры транспортного средства, с другой - вместимость транспортного средства и степень ее использования.
Из теории движения автомобиля следует, что для случая, когда минимальный необходимый зазор безопасности принимается равным длине транспортного средства, его динамический габарит в математической формулировке может быть записан следующим образом:
(2)
где: Тр - время реакции водителя;
V - скорость движения транспортного средства;
J3 - среднее замедление транспортного средства при экстренном торможении; Lа - длинна транспортного средства.
Скорость транспортного средства, как один из основных показателей, определяющих величину его динамического габарита, характеризуется сравнительно большой вариативностью, при этом предельное максимальное значение ограничивается правилами дорожного движения. С учетом этого, для внутригородского движения, скорость транспортного средства находится в интервале 0...60 км/ч.
Время реакции водителя зависит, прежде всего, от его квалификации и эмоционального состояния (утомленности). В меньшей степени на скорость реакции водителя влияют такие факторы как возраст, условия движения, время суток и т.д. В теории движения автомобиля принято считать, что скорость реакции водителя находится в пределах 0,2.. .1,5 с.
Дорожные условия в динамическом габарите транспортного средства учитываются за счет использования усредненной величины замедления при экстренном торможении, Jз. С учетом уравнения движения автомобиля при торможении математическая формулировка замедления транспортного средства может быть представлена следующим образом:
J = Кх\+Кх2+РВ
С8„
&
(3)
Кх+Кг = ЪЪ+^Ъ = <РЛЪ +^2) = ^ (4)
Таким образом, для участка дороги с современным асфальтобетонным покрытием и имеющим незначительные уклоны, замедление транспортного средства представляется в следующей математической формулировке:
(5)
В реальных дорожных условиях, величину замедления транспортного средства определяет качественное состояние дорожного полотна и автомобильной шины, поэтому в математическом моделировании, целесообразнее использовать коэффициент сцепления колеса с дорогой, фх.
С учетом вышесказанного величина динамического габарита пассажира может быть представлена следующим образом:
Г-ТР +
2<РЯ
+ 2Ь
(6)
74
Кроме выше указанных эксплуатационных факторов, на величину динамического габарита пассажира влияет максимальная вместимость маршрутного транспортного средства. В зависимости от времени года и температуры окружающей среды, потенциальные пассажиры одеты в разный тип одежды, следовательно, справедливо утверждение: находящийся в транспортном средстве пассажир, в зависимости от времени года и температуры окружающей среды, занимает различную его площадь. С учетом выше сказанного вместимость транспортного средства q не является статической величиной и нуждается в сезонной корректировке за счет введения нового показателя -коэффициента сезонной корректировки максимальной вместимости транспортного средства, ^ с, величина которого отражает изменения максимальной вместимости транспортного средства в зависимости от типа одежды пассажиров и представляет собой отношение величин максимальной вместимости для пассажиров в теплой одежде к пассажирам в легкой одежде:
Чы
Я2*
(7)
где: ЯХ1, RX2 - реакции дороги на передние и задние колеса соответственно; Рв - сила сопротивления воздуха; G - вес транспортного средства; дер, - коэффициент учета вращающихся масс транспортного средства. При экстренном торможении скорость подвижного состава стремиться к нулю, и влияние силы сопротивления воздуха незначительно. При этом касательные реакции дороги на колесах транспортного средства максимально возможные по сцеплению, следовательно, справедливо выражение:
где: q1 тах - максимально возможная вместимость транспортного средства для пассажиров в теплой одежде; q2 таг - максимально возможная вместимость транспортного средства для пассажиров в легкой одежде; С учетом е., математическая формулировка динамического габарита пассажира может быть представлена следующим образом:
Г-Тр +
^пасс
2(Рхё
+ 21
уф,
(8)
«с.
Представленная математическая формулировка динамического габарита пассажира, за счет увеличения количества составляющих, а также выявления ряда ограничений по экстремумам, является более приспособленной к моделированию. В частности, на основе выражения (8), представляется возможным исследование влияния на величину динамического габарита пассажира таких составляющих как скорость транспортного потока, качественное состояние дорожного полотна (за счет варьирования величиной фх), время реакции
водителя, сезонное изменение максимальной вместимости транспортного средства и степень ее использования. В свою очередь, исследование изменчивости динамического габарита пассажира путем варьирования, в пределах указанных ограничений, значениями входящих в него показателей, как по отдельности, так и в совокупности, позволит установить их индивидуальную значимость, что является необходимым условием в разработке моделей организации обслуживания населения пассажирским транспортом.
Литература
1. Якунина, Н.В. Методология повышения качества перевозки пассажиров общественным автомобильным транспортом // Н.В. Якунина, Н.Н. Якунин - Оренбург: ООО ИПК «Университет», 2013. - 289 с.
2. Якунина, Н.В. Совершенствование методологии определения структуры подвижного состава городского пассажирского автомобильного транспорта// Вестник Оренбургского государственного университета. -2011. - №10. с.13-19.
3. Якунин, Н.Н. Вероятностное распределение динамического габарита пассажира по видам транспорта // Н.Н. Якунин, Н.В. Якунина, Т.А. Куйсоков - Грузовое и пассажирское автохозяйство. - 2014. - №7. с. 58-63.
