Повышение безопасности движения седельного тягача
Автор: Пользователь скрыл имя, 14 Апреля 2013 в 10:44, доклад
Описание работы
По результатам моделирования движения тягового и прицепного звеньев автопоезда на стенде выяснилось, что отдельные оси тележки трехосного полуприцепа катятся по траекториям, не соответствующим радиусу поворота дороги и возникающий при этом увод колес ухудшает управляемость
и устойчивость автопоезда на скользких дорогах. При значительных углах складывания звеньев на скользких покрытиях возникает поперечное скольжение в контактах шин с дорогой, в результате нарушается
поперечная устойчивость полуприцепа и возникает его занос с возможным выходом на встречную полосу движения.
Работа содержит 1 файл
В.В. Куюков, А.А. Шинкаренко
ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ
СЕДЕЛЬНОГО АВТОПОЕЗДА
По результатам моделирования движения тягового и прицепного звеньев автопоезда на стенде
выяснилось, что
отдельные оси тележки трехосного полуприцепа
катятся по
траекториям,
не
соответствующим радиусу поворота дороги и возникающий при этом увод колес ухудшает управляемость
и устойчивость автопоезда на скользких дорогах. При значительных углах складывания звеньев на скользких
покрытиях возникает поперечное скольжение в контактах шин с дорогой, в результате нарушается
поперечная устойчивость полуприцепа и возникает его занос с возможным выходом на встречную полосу
движения. Разработанное устройство для повышения сцепных свойств колес автопоезда снижает
вероятность попадания в ДТП. Таким образом, конструктивное расположение поддерживающих осей
полуприцепа играет важнейшую роль в динамике движения автопоезда.
Ключевые слова: автопоезд, сцепные свойства дорожного покрытия, безопасность движения
Analysing motion of a model of an articulated vehicle composed of tow truck and a trailer on the test stand it has been
found that some axles of the three-axles semi-trailer truck roll along paths different from rood turning radius, and as a
result the truck wheels slip impairing controllability and stability of the articulated vehicle on slippery roads. When fold
angles between both components of the articulated vehicle moving on slippery pavement become quite considerable,
sideslip occurs at points where tyres touch the road, thus upsetting lateral stability of the semi-trailer which skids and
gets inside the opposite traffic lane. This device has developed by the authors to increase rood grip of the tyres of the
articulated vehicle wheels and to diminish possibility of getting the vehicle involved into an accident.
The important
concequence of applying the proposed device is minimizing the actuation time and keeping the articulated vehicle
controlled and stable against skidding.
Key words
:
trailer, stable against skidding, accident.
В настоящее время, в связи с нарастающим транспортным потоком, особое внимание
исследователей привлекает проблема обеспечения безопасности движения автомобильного
транспорта, в частности, автопоездов в сложных дорожных условиях.
В практике эксплуатации длинномерных седельных и прицепных автопоездов на
федеральных дорогах в зимнее время наблюдаются значительные заторы, образующиеся
вследствие поперечного складывания звеньев, при экстренных или даже служебных
торможениях, на заснеженных дорожных покрытиях или гололеде. Такая же картина
наблюдается при попытках автопоездов преодолеть затяжные подъемы, особенно, если у
двухосного тягача ведущей является только одна задняя ось. Почти ежегодно, в каждом
межсезонном и зимнем периодах средства СМИ и Центральное телевидение показывают и
обсуждают страшные картины ДТП и километровые пробки, возникающие при гололедных
явлениях на дорогах России и странах Северной Европы.
Если при гололеде не удается достаточно быстро повысить сцепные свойства по всей
протяженности автотрассы, то для безопасности движения весьма необходимо и оправдано
локальное повышение сцепных свойств дорожного покрытия, непосредственно под колесами
скользящей оси тягача или прицепа.
Для исключения складывания звеньев автопоезда при торможении, желательно
обеспечить растягивающую силу в опорно-сцепном устройстве, за счет превышения
тормозных сил на колесах прицепа над тормозными силами тягача, только это способствует
устойчивости транспортного средства. Практически, это может быть получено не только
распределением давлений в тормозных контурах тягача и прицепа, но и повышением
сцепления под колесами прицепа. С другой стороны, при преодолении заснеженных
подъемов, даже кратковременное повышение сцепления ведущих колес тягача с дорогой, на
особо скользких участках, увеличивает тяговую силу на его ведущей оси, что способствует
как троганию автопоезда с остановок, так и дальнейшему продолжению его движения.
Как правило, особо скользкие участки наблюдаются не по всей длине автотрассы, а лишь
в некоторых её местах. Из водительской практики известно, что на этих местах чаще всего
рассыпают песчанно-солевую смесь или просто песок, поэтому в подобных местах на
обочинах дороги устанавливаются
специальные ящики
с песком. Для безопасности
движения это весьма полезно, но для водителей представляет существенное неудобство -
приходиться самому или помощнику лопатой рассыпать песок под буксующие колеса,
создавая при этом помехи транспортному потоку. Имеет смысл
механизировать и
автоматизировать этот процесс и оборудовать автопоезд
простыми и необходимыми
приспособлениями, как для повышения безопасного движения, так и для обеспечения
водителя специальной системой выполнения этой процедуры по возможности без остановки.
На железной дороге, к примеру, для разгона или торможения подвижного состава уже
имеется практически вековой опыт применения системы подачи песка из специальной
«песочницы» прямо под колеса локомотива. Автомобилистам желательно учесть этот опыт и
оборудовать подвижной состав Российского автотранспорта подобными же устройствами,
хотя бы на периоды межсезонной и зимней эксплуатации.
Конструкция
таких устройств должна быть предельно проста,
обеспечивать
безопасность движения и снижать тяжесть последствий ДТП.
Чаще всего затор в транспортном потоке создают именно большегрузные автопоезда, а
у них, как известно, в пневматическим ресиверах тормозных систем всегда имеется запас
сжатого воздуха с высоким давлением. Под днищем прицепов всегда найдется место для
крепления емкости с песком, с объемом, практически, на весь предстоящий маршрут.
Кроме того, для предотвращения смерзания песка, эту емкость желательно оборудовать
эффективным подогревателем.
Анализ движения автопоезда на повороте показывает, что из-за конструктивного
расположения поддерживающих осей вдоль базы трехосного полуприцепа теоретически
неизбежен его выход из отведенной полосы движения. Расчет показывает, что особенно
на крутых поворотах, из-за разнозначного увода колес первой и третьей осей полуприцепа
векторы их линейных скоростей существенно отклоняются от его продольной оси и,
соответственно, от заданной траектории движения. В реальной же практике на скользких
дорогах, особенно при наличии продольных и поперечных сил в седельно-сцепном
устройстве, это чревато серьезным нарушением безопасности движения. Для стабилизации
движения автопоезда с минимизацией отклонения его звеньев от заданной траектории,
необходимо специальное устройство, обеспечивающее сохранение сцепных свойств
дорожного покрытия под каждым из колес транспортной машины.
Рис.1. Модель автопоезда на стенде
1- платформа стенда; 2 – емкости с абразивным компонентом; 3 – винтовое устройства
для поперечного наклона платформы; 4 – винтовое устройство для продольного наклона
платформы, 5 – рукоятка управления наклоном платформы
Для количественной оценки несоответствия реальной траектории движения звеньев
автопоезда от теоретической,
авторы использовали метод моделирования
движения
звеньев на стенде, изменяющим сцепные свойства опорной поверхности. Реализация
метода осуществлялась на стенде с наклоняемой платформой, разработанной на кафедре
«Машиностроение и автомобильный транспорт» КубГТУ, рис. 1, [1].
При экспериментах платформа наклонялась на поперечный и продольный углы. На
платформе закреплялся фрагмент
реального сухого
асфальтобетонного покрытия,
вырезанного из проезжей части дороги. Для снижения сцепных свойств покрытия
использовалась вода, плотный снег и гололед. В процессе эксперимента, за счет
продольного угла наклона платформы автопоезд начинает
движение по опорной
поверхности, а за счет поперечного наклона возникает боковые силы, действующие на его
звенья. В процессе движения фиксировался угол складывания звеньев и углы увода осей
полуприцепа. В начальной фазе, под действующими силами, траектории движения
автопоезда изменялась, что в конечном итоге приводило к поперечному скольжению и
заносу полуприцепа, табл. 1.
Таблица 1Результаты исследования движения звеньев автопоезда по стенду
Угол склады
вания γ, град
Увод передней оси
полуприцепаδ
1
,
град
Увод задней оси
полуприцепаδ
3
,
град
Примечание
1
5
1
1
Незначительный
увод
осей
2
10
2
2
Мало заметный увод
осей
3
15
3
3
Заметный увод осей
4
20
4
4
Заметный увод осей
5
30
8
8
Значительный
увод
осей
с
признаками
просказывания колес
6
35
11
11
Начало
поперечного
проскальзывания колес
осей
7
40
13
13
Увод
сопровождается
скольжением осей
8
45
19
19
Полное скольже-
ние колес осей, занос
полупричепа
Из результатов табл. 1 наблюдается существенное кинематическое рассогласование
параметров движения осей тележки, колеса которых катятся по
траекториям,
не
соответствующим среднему радиусу поворота всего автопоезда и возникающий при этом
увод колес отдельных осей существенно изменяет характер его движения. На реальном
автопоезде, особенно если под колесами отдельных осей сцепление с дорогой будет
разным, водитель будет вынужден постоянно корректировать направление движения, что
существенно повысит его физическую нагрузку. Как видно из табл. 1 величина углов увода
колес осей зависит от расположения осей тележки по базе прицепа и от угла γ складывания
звеньев. Эксперименты показали существенное
кинематическое рассогласование
параметров движения передней и задней осей тележки при угле складывания звеньев
больше 30 град., табл.1.
Для стабилизации заданной траектории, путем повышения сцепления колес на гололеде
использовалась емкости для абразивного компонента, выполненные в виде воронок и
установленные над колесами осей тягача и полуприцепа. В нижней части каждой из воронок
закреплялись электромагнитные клапаны, схема управления которыми показана на рис. 2.
Рис. 2. Схема управления емкостями для
абразивного компонента
1 – платформа стенда; 2 – колесо
полуприцепа; 3 – электромагнитный
клапан; 4 – ем
кость; 5 – включатель (ВК); 6 – блок
питания (БП); 7 – блок управления (БУ)
Для автоматизации процесса подачи
и с целью экономии
абразивного
компонента магистрантами
кафедры
«Машиностроение
и
автомобильный
транспорт»
КубГТУ
использовалось
более сложное устройство, [2].
Устройство содержит герметичную
емкость, в которую засыпается сухой
просеянный мелкозернистый абразивный компонент (в нашем случае кварцевый песок).
Рисунок 3 –Схема управления распыливающей форсункой
1 – тормозная педаль; 2 – тормозной кран (ТК); 3 – воздушный компрессор (ВК); 4 – кнопка
управления (КН); 5 – блок питания (БП); 6 – воздушный ресивер (ВР); 7, 8 –
электромагнитные клапаны (ЭМК); 9 – кронштейн крепления форсунки; 10 –
распыливающая форсунка; 11 – колесо; 12 – рама полуприцепа (тягача); 13 – вибратор;14 –
термоэлемент; 15 – герметичная крышка; 16 – емкость; 17 – блок управления (БУ)
Внутренняя полость емкости выполнена в форме усеченного конуса для облегчения
подачи абразивного компонента к распыливающей форсунке. Для исключения слипания
отдельных частичек абразивного компонента при повышенной влажности или при низкой
температуре
емкость оборудована встроенным термоэлементом и вибратором. Под
избыточным давлением воздуха из ресивера абразивный компонент с большой скоростью
подается форсункой, внедряясь в контакт колеса и в поверхность беговой дорожки шины.
Форсунки, устанавливаются перед каждым колесом транспортного средства. Поскольку
абразивным компонентом в устройстве являются малоинерционные частицы песка, а их
подача в контакт колес производится высоким давлением воздуха, то время срабатывания
устройства под командой блока управления (БУ) будет минимальным. Кроме того,
дозированное и целенаправленное использование мелкого песка существенно не нарушает
экологию дороги и не разрушает само дорожное покрытие.
Данное устройство, примененное на автопоезде,
способствует
повышению
интенсивности торможения, с сохранением его управляемости и устойчивости. При
наличии у автопоезда антиблокировочной системы АBS устройство улучшает качество её
работы, особенно в случае, когда при торможении на заснеженной дороге перед
тормозящими колесами образуются снежные валики.
Устройство может быть рекомендовано к использованию на разных типах автомобилей и
других транспортных колесных машин, в целях улучшения их управляемости, устойчивости
и безопасности движения.
Важным результатом применения разработанного устройства является минимальное
время его срабатывания и нормализация работы АBS и, как следствие,
сохранение
управляемости и устойчивости автомобильного транспортного средства против заноса.
Библиографический список
1.Куюков В.В., Шинкаренко А.А. и др. Экспериментальное исследование сцепления
элемента шины автомобильного колеса в лабораторных условиях. Сборник научных трудов
SWorld. Материалы международной научно-практической конференции «Современные
проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании 2011» -
Выпуск 4, Том 6 – Одесса: Черноморье, 2011.- 96 с.
2. Куюков В.В., Шинкаренко А.А., и др. Устройство для повышения сцепных свойств колеса
транспортного средства с дорожным покрытием. Патент RU №107103 U1 10.08.2011 г.
3. Устройство для повышения силы сцепления колеса автомобиля с поверхностью дороги.
Белозеров В.В.,Казбанова И.П. Патент R4, №2374086,27.11.2009 г.
4. Устройство для повышения силы сцепления колеса автомобиля с поверхностью дороги.
Лобанов О.Г. Патент RU, №97966 U1,27.09.2010 г.
Информация о работе Повышение безопасности движения седельного тягача