CC BY
27
Таблица 3
Общая характеристика классов_
Значение параметров
Класс Описание улиц Tm n
min max min max
1 Многополосные проезжие части без пересечений, переходов в одном уровне и примыканий - - - -
2 Двухполосные проезжие части с низкой загрузкой главных направлений, отсутствуют регулируемые перекрёстки и переходы - - - -
3 Отсутствуют нерегулируемые перекрёстки, высокая плотность примыканий 0,56 1,48 1,11 6,3
4 Отсутствуют регулируемые объекты, малая плотность регулируемых пересечений, низкая плотность примыканий 0,56 1,69 2,17 12,05
5 Средняя плотность регулируемых пересечений и переходов и низкая плотность примыканий 1,29 1,99 0,63 1,8
6 Односторонние улицы, высокая суммарная плотность перекрёстков и переходов 1,25 1,65 2,3 2,73
7 Магистральные улицы с плотностью регулируемых объектов: перекрестков 0,41-1,9, переходов 0-0,95, отсутствуют нерегулируемые перекрёстки 0,68 2,83 1,01 3,15
8 С регулируемыми и нерегулируемыми перекрестками и переходами и высокой плотностью примыканий, 9-20 на 1 км 1,2 1,91 1,28 3,63
9 С малой плотностью размещения регулируемых и нерегулируемых перекрёстков и высокой плотностью примыканий 1,14 1,72 1,58 3,76
10 С высокой плотностью нерегулируемых пересечений, переходов и примыканий 1,22 1,58 1,44 9,42
Оценены параметры Tm и n модели для различ- например, при макромоделировании, в которых рас-
ных классов улиц, на основе которых можно прогнози- сматривается распределение пассажирских и транс-
ровать скорость движения и затраты времени на пе- портных потоков по альтернативным маршрутам в
редвижение. Поэтому данные параметры могут ис- зависимости от затрат времени. пользоваться в задачах транспортного планирования,
Библиографический список
1. Prigogine, I. and R. Herman, (1971). Kinetic Theory of Vehicu- 3. Ardekani, S. A., J. C. Williams, and S. Bhat, (1992). Influence lar Traffic, American Elsevier. of Urban Network Features on Quality of Traffic service.
2. Williams, J. C., H. S. Mahmassani, and R. Herman, (1985). 4. Williams, Mahmassani and Herman (1995) Sampling Strate-Analysis of Traffic Network Flow Relations and Two-Fluid Model gies for two-fluid Model parameter estimation in urban networks, Parameter Sensitivity. Transportation Research Record 1005, Transportation Research, Vol. 29A,.229-244. Transportation Research Board. 5. http://www.kgafk.ru
УДК 629.113.001
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ДИАГНОСТИЧЕСКОГО ПАРАМЕТРА, ОЦЕНИВАЮЩЕГО ТЕХНИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ПОДВЕСКИ АТС
1 9
© А.И. Федотов1, Нгуен Ван Ньань2
Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Представлено теоретическое обоснование нового диагностического параметра, который предназначен для оценки технического состояния подвески АТС в стендовых условиях. Показано сравнение предлагаемого параметра с удельным показателем остаточных сцепных свойств колёс при изменениях состояний подвески с учетом изменения высоты протектора шины. Ил. 6. Библиогр. 4 назв.
1Фетодов Александр Иванович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой автомобильного транспорта, тел.: (3952)405853, e-mail: fai@istu.edu
Fetodov Alexander, Doctor of technical sciences, Professor, Head of the Department of Automobile Transport, tel.: (3952)405853, email: fai@istu.edu
2Нгуен Ван Ньань, аспирант, тел.: 79246007673, e-mail: nhanhdgt@yahoo.com Nguyen Van Nyan, Postgraduate, tel.: 79246007673, e-mail: nhanhdgt@yahoo.com
Ключевые слова: диагностика подвески автомобиля; вибростенд; процесс колебания подвески АТС; диагностический параметр; коэффициент бокового сцепления.
THEORETICAL RATIONALE FOR DIAGNOSTIC PARAMETER ESTIMATING TECHNICAL CONDITION OF VEHICLE SUSPENSION
A.I. Fedotov, Nguyen Van Nyan
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, Russia, 664074.
The paper presents a theoretical rationale for a new diagnostic parameter, which is meant for estimating the technical state of a vehicle suspension under test-bed conditions. It compares the proposed parameter with the specific index of residual coupling properties of wheels when the state of suspension changes, with regard to changes in tire tread height. 6 figures. 4 sources.
Key words: diagnosis of automobile suspension; shaker; fluctuation of normal reactions; mathematical model and technical condition of shock absorber.
В последние годы для контроля технического состояния АТС наибольшее распространение получили динамические методы. Динамические методы основаны на измерениях диагностических параметров при переходных режимах работы объекта диагностирования, что наиболее характерно для условий его эксплуатации. Критериями методов диагностирования являются диагностические параметры, которые можно разделить на параметры рабочих процессов или параметры функционирования, параметры сопутствующих процессов и геометрические величины. Диагностические параметры - это пригодные для измерения физические величины, отражающие техническое состояние той или иной системы АТС, связанные с параметрами технического состояния и несущие о них информацию. Они должны отвечать требованиям стабильности, однозначности, чувствительности и информативности [1].
На сегодняшний день для контроля технического стояния подвески АТС можно выделить только два метода: BOGE/MAHA и EUSAMA. При использовании метода EUSAMA измеряется нагрузка на колеса диагностируемой оси в момент резонанса. При использовании метода BOGE/MAHA измеряется амплитуда колебания в момент резонанса. Однако данные диагностические параметры и признаки являются косвенными и по ним невозможно оценить реальное значение коэффициента сцепления колеса с дорогой, который непосредственно влияет на активную безопасность АТС в условиях эксплуатации. Кроме того, методы BOGE/MAHA, EUSAMA имеют ряд недостатков -на результаты диагностирования в определенной степени влияют состояние шарниров, пружин, стабилизаторов, давление в шинах, боковые силы, а также они не учитывают конструкции и сцепных свойств шин с опорной поверхностью.
Такие показатели, как коэффициент K снижения нормальной нагрузки на колеса (метод EUSAMA) и амплитудный показатель (метод BOGE/MAHA) являются неинформативными диагностическими параметрами, поскольку не учитывают конструкции и сцепных свойств шин с опорной поверхностью. Эти показатели не позволяют качественно оценивать влияния технического состояния подвески АТС на управляемость, устойчивость и активную безопасность в условиях эксплуатации.
Существующие методы и способы диагностирования не позволяют оценивать качество взаимодействия шин с дорожной поверхностью, стабильность контакта колёс с дорогой, а следовательно, не позволяют оценивать управляемость, устойчивость и активную безопасность АТС.
Современные методы контроля технического состояния подвески АТС, представленные выше, не оценивают количественно и качественно в процессе диагностирования изменения боковых реакций на колесах диагностируемой оси. А ведь именно боковые реакции обеспечивают устойчивость и управляемость автомобиля. Поэтому необходимо разработать новый метод контроля технического состояния подвески, позволяющий контролировать изменение боковых реакций на колесах при работе подвески АТС и на этой основе качественно оценивать влияние технического состояния подвески АТС на их активную безопасность.
Для разработки нового метода контроля технического состояния подвески АТС автором разработана математическая модель системы « Кузов - подвеска -шина - стенд» и приведены экспериментальные исследования процесса колебания подвески АТС на вибростенде «EUSAMA» и изменения боковых реакций на колёсах диагностируемой оси [2,3,4].
На рис.1 представлены результаты экспериментального исследования процесса взаимодействия шин АТС с платформами вибростенда при исправной и неисправной подвеске.
Анализ графиков показывает, что при исправном состоянии амортизатора минимальное значение коэффициента бокового сцепления почти в два раза больше, чем при неисправном состоянии.
Для оценки технического состояния подвески АТС предлагается ввести минимальный коэффициент бокового сцепления шин АТС
На основании многочисленных исследований разработан диагностический параметр - минимальный коэффициент бокового сцепления шин АТС с опорной поверхностью платформы вибростенда фу^п. Он характеризует устойчивость и управляемость, т.е. активную безопасность АТС, и рассчитывается по формуле
F
р
ymm
ymm
R
(1)
Zcm
На рис.2 представлена зависимость минимальной боковой реакции на колесах автомобиля при изменениях состояний амортизатора.
На рис.3 показана зависимость минимального коэффициента бокового сцепления шин автомобиля с опорной поверхностью вибростенда при изменениях состояний амортизатора.
Рассчитывали зависимости минимального коэффициента бокового сцепления шин с опорной поверхностью вибростенда от частоты V колебаний плат-
форм для трех граничных состояний подвески, установленных на основе метода «EUSAMA».
Первое сочетание коэффициентов отбоя и сжатия Кпотб=459 Нс/м, Кпсж=220 Н-с/м соответствовало исправному состоянию подвески. Второе сочетание коэффициентов отбоя и сжатия Кпотб=238 Н-с/м, Кпсж=119 Нс/м соответствовало предельному состоянию подвески на границе между исправным и неисправным состояниями. И третье сочетание коэффициентов отбоя и сжатия Кпотб=178 Н-с/м, Кпсж=66 Н-с/м соответствовало неисправному состоянию подвески.
10 f„=J6/b 20 30 U0*-=J 'Ч 10 B-=Jff Гч 20 30
ж) и (Гц) i) Ш Ги>
Рис. 1. Графики результатов аналитического исследования процесса взаимодействия шин автомобиля Toyota Corolla с платформами стенда KDXG при совместном действии колебаний нормальной нагрузки и поперечном перемещении колес: левый столбец графиков - при исправной подвеске, правый столбец - при неисправной
подвеске
" «ч г-. I4- (Г 1Л "г- w
-«SRN^Sttjc'
<". т rr
fvnoTö (Нс/м)
Рис. 2. Зависимость минимальной боковой реакции на колесах автомобиля Toyota Corolla с опорной поверхностью в процессе воздействия вертикальных колебаний и бокового перемещения колес на вибростенде KDXG при варьировании технического состояния амортизатора
Рис. 3. Зависимость коэффициента бокового сцепления шин автомобиля с опорной поверхностью вибростенда
при изменениях состояний амортизатора
В процессе расчета получены графики (рис.4) зависимостей минимального коэффициента бокового сцепления шин от частоты колебаний для каждого из трех состояний подвески: соответственно для исправного футт1, для предельного футП2 и для неисправного фут1„3. Такой подход позволил условно выделить три зоны качества сцепления шин с опорной поверхностью вибростенда в зависимости от технического состояния подвески автомобиля (см. рис. 4):
а) зона хорошего сцепления (зона 1);
б) зона удовлетворительного сцепления (зона 2);
в) зона неудовлетворительного сцепления (зона
3).
В результате экспериментальных и аналитических исследований влияния технического состояния подвески на характеристики сцепления шин было установлено:
- при фу™п > фу^п1н=0,17 подвеска обеспечивает хорошее сцепление шин с опорной поверхностью;
- при футШ2н=0,09 < футт < футт1н=0,17 подвеска обеспечивает удовлетворительное сцепление шин с опорной поверхностью;
- при фу,™ < фу|^п2н=0,09 подвеска обеспечивает неудовлетворительное сцепление шин с опорной поверхностью.
На основе полученных данных было сделано заключение о влиянии технического состояния подвески на устойчивость и управляемость АТС, то есть на активную безопасность.
На рис.5 представлено сравнение коэффициента бокового сцепления с коэффициентом К снижения нормальной нагрузки на колеса при изменениях состояний подвески с учетом изменения высоты протектора шины.
30
и (Гц)
Рис. 4. Зависимость коэффициента бокового сцепления шин АТС с опорной поверхностью платформы вибростенда от частоты колебаний при изменениях состояний подвески
Фушт2
Лф™ш12 ДФуШш34 =43.64% =20.05%
Рис. 5. Сравнение коэффициента бокового сцепления с коэффициентом К снижения нормальной нагрузки на колеса при изменениях состояний подвески с учетом изменения высоты протектора шины: Футть футт2, Футтз - минимальные коэффициенты бокового сцепления соответственно при изменении высоты протектора шины Нп1=2 мм, Нп2=6 мм, Нпз=10 мм, Афутт12=43,64 %, Афутт34=20,05 %
На рис.6 показаны графики зависимости коэффициентов футП1 и футтз минимального бокового сцепления шин автомобиля с опорной поверхностью вибростенда при высоте протектора шины Нп1=2 мм и Нп3=10 мм.
конкретные значения параметров технического состояния подвески АТС при диагностировании на вибростенде. Это позволит оценивать техническое состояние подвески АТС в эксплуатации и выявлять причины неисправностей.
ДК34=18,27%ДК12=40%
Рис. 6. Графики зависимости коэффициентов <рутт и Кот изменения технического состояния подвески
и высоты протектора шин
Получены уравнения, наиболее точно описывающие экспериментальные зависимости футШ от величины коэффициента отбоя амортизатора:
2
Фушт = а' К потб + & • Кпотб + С' (2)
где а, Ь и с - коэффициенты уравнения.
Уравнение графика зависимости коэффициента К от величины коэффициента отбоя амортизатора имеет вид
К = -0,493К2потб +10,73Кпотб -7,494 (3) при коэффициенте достоверности аппроксимации Р2=0,987.
Полученное уравнение связей параметров технического состояния и диагностического параметра позволяет произвести постановку диагноза и определить
Приведенные результаты исследования убедительно доказывают, что:
- коэффициент К снижения нормальной нагрузки на колеса (по методу «EUSAMA») количественно оценивает только демпфирующие свойства подвески и не позволяет количественно оценивать сцепные свойства шин с опорной поверхностью, следовательно, он не оценивает управляемость и устойчивость АТС;
- коэффициент фу,™ бокового сцепления шин с опорной поверхностью вибростенда является информативным диагностическим параметром, позволяющим количественно оценивать качество сцепления шин с опорной поверхностью при колебаниях нормальной нагрузки в условиях вибростендов, он косвенно оценивает управляемость и устойчивость АТС в условиях эксплуатации;
- эффективное диагностирование подвески на вибростендах возможно при совместном измерении коэффициентов K и в режиме колебаний нормальной нагрузки на колесах с резонансной частотой колебаний неподрессоренных масс.
С учетом полученных результатов были сделаны следующие выводы:
-Научно обоснованы диагностические параметры для контроля технического состояния подвесок на вибростендах: фу^п - минимальный коэффициент бокового сцепления шин и К - коэффициент снижения нормальной нагрузки на колеса (рассчитанный по методу EUSAMA). Эффективное диагностирование подвески на вибростендах возможно при совместном измерении коэффициентов К и фу1™ в режиме колебаний нормальной нагрузки на колесах с резонансной частотой колебаний неподрессоренных масс. Это позволяет
количественно оценивать как демпфирующие свойства подвесок, так и влияние их технического состояния на характеристики сцепления шин с опорной поверхностью.
- Установлена функциональная зависимость между диагностическим параметром фу,™ и параметром технического состояния подвески Кпотб, представляющая собой параболу вида
Р
= а • К2потб + Ь • Кпотб + с , а также зависимость между диагностическим параметром K -коэффициентом снижения нормальной нагрузки на колеса и параметром технического состояния подвески, отражающим её демпфирующие свойства, представляющая собой квадратичную параболу вида
К = -0,493К2потб +10,73Кпотб-7,494.
ymm
1. Техническая эксплуатация автомобилей: учебник для вузов / под ред. Е.С.Кузнецова. М.: Транспорт, 1991. 413 с.
2. Нгуен Ван Ньань. Математическое описание процесса работы кулачкового механизма вибростенда KDXG / А.Н. Доморозов, Нгуен Ван Ньань // Вестник ИрГТУ. 2011. Вып. 6 (53). С. 61-65.
3. Федотов А.И., Доморозов А.Н., Нгуен Ван Ньань. Математическая модель процесса изменения боковой реакции колеса диагностируемой оси автомобиля на вибростендах // Перспективы развития и безопасность автотранспортного
Библиографический список
комплекса: мат. I Междунар. научно-практ. конф., Новокузнецк, 25-26 ноября, 2011 г. Новокузнецк, 2011. С.101—106. 4. Компьютерный исследовательский комплекс для экспериментальных исследований процессов колебания системы подвески АТС и изменения боковых реакций колес на вибростендах / А.И.Федотов, А.Н.Доморозов, Нгуен Ван Ньань [и др.] // Проблемы диагностики и эксплуатации автомобильного транспорта: мат. III Междунар. научно-практ. конф., Иркутск, 31 мая - 2 июня, 2011 г. Иркутск, 2011. С.229-240.
УДК 656.13
МОДЕЛЬ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ УЛИЦЫ В ЗОНЕ НЕРЕГУЛИРУЕМОГО ПЕШЕХОДНОГО ПЕРЕХОДА
© Е.Н. Чикалин1
Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Предложена модель расчета пропускной способности улицы в зоне нерегулируемых пешеходных переходов. Описано распределение Пуассона, по которому поступают пешеходы к пешеходному переходу. Определены факторы, влияющие на пропускную способность участков улично-дорожной сети в зоне нерегулируемого пешеходного перехода. Выявлена доля «агрессивного» вождения от общего числа транспортных средств. Рассчитан минимальный интервал следования транспорта из очереди. По результатам эксперимента построены графики пропускной способности для двух-, трёх- и четырёхполосных улиц и дорог. Ил. 10. Табл. 1. Библиогр. 5 назв.
Ключевые слова: пропускная способность дороги; нерегулируемые пешеходные переходы; «агрессивное» вождение; транспортная задержка; интенсивность движения транспорта; интенсивность движения пешеходов; минимальный интервал следования из очереди.
MODEL OF STREET CAPACITY IN THE ZONE OF UNSIGNALIZED PEDESTRIAN CROSSING E.N. Chikalin
Irkutsk State Technical University 83 Lermontov St., Irkutsk, Russia, 664074.
The paper proposes the model to calculate street capacity in the zone of unsignalized pedestrian crossings. It describes the Poisson distribution, according to which pedestrians enter a pedestrian crossing. The factors influencing the capacity of the road network sections in the zone of the unsignalized pedestrian crossing are identified. The percent of "aggressive" driving of the total number of vehicles is determined. The minimum interval of transport following from the queue is calculated. The experimental results enabled to build capacity graphs for two-, three- and four-lane streets and roads. 10 figures. 1 table. 5 sources.
1Чикалин Евгений Николаевич, аспирант, тел.: 655218, e-mail: 655218@mail.ru Chikalin Evgeniy, Postgraduate, tel.: 655218, e-mail: 655218@mail.ru
