IMPROVING THE SAFETY PERFORMANCE OF AGRICULTURAL VEHICLES
Authors: Савельев А.П. , Белова Т.И. , Старченко Е.В. 
Published: June 2022

Проблема и цель. Целью исследований является теоретическое обоснование и практическая реализация выбора скоростного режима сельскохозяйственных автотранспортных машин для получения минимального риска их столкновения и травмирования водителей. Методология. Исследования были проведены в ФГБОУ ВО Брянский ГАУ, ФГБОУ ВО БГУ имени академика И.Г. Петровского, а экспериментально-хозяйственная часть – на базе КФХ Драп И.И. в Орловской области. Результаты. Основными негативными факторами в сельскохозяйственном производстве России при выполнении транспортных работ являются воздействие на водителей физических и психофизиологических перегрузок, что, в конечном итоге, связано с точностью реагирования на возможные опасности столкновения автотранспортных машин. В соответствии с целью исследования моделирование условий и безопасности труда водителей построено по принципу «вход-выход», входным – является процесс изменения скорости движения, а в качестве выходного – процесс изменения риска столкновения сельскохозяйственных автотранспортных машин. По реализациям входных и выходных процессов были получены корреляционные функции, спектральные плотности изучаемых процессов, показатель безопасности функционирования автотранспортных машин, рекомендуемый скоростной режим, при котором снижается риск травмирования. Для получения реализаций изучаемых процессов, в частности, для измерения тормозного пути и определения риска столкновения грузовых автомобилей марки КАМАЗ, был создан измерительно-регистрирующий комплекс с использованием устройства «пятое колесо», в котором первая контактная группа в виде герконового датчика и магнита установлены на устройстве, при вращении которого, закрепленный на колесе магнит, замыкает контакты герконового датчика и таким образом, фиксируются обороты колеса. Вторая контактная группа установлена в районе педали тормоза автомобиля, при нажатии на которую начинается отсчет времени и оборотов колеса. Устройство для замера количества оборотов колеса измерительно-регистрирующего комплекса с разработанной компьютерной программой, позволяет фиксировать моменты нажатия и отпускания педали тормоза и оборотов колеса. Для получения допустимого скоростного режима необходимо было определить минимальные значения дисперсии выходного процесса риска столкновения, которые были взяты исходя из значений спектральных плотностей входного процесса скорости движения при минимальном статистическом значении риска травмирования водителей указанных машин. Заключение. Рекомендуемыми значениями скоростей движения автотранспортных машин «КамАЗ-4326-2», 8т; «КамАЗ-4326-2», 12т; «КамАЗ-43114», 10т; «КамАЗ-43114», 16т соответственно являются: 15,78 м/с (56, 8 км/ч); 16,5 м/с (59, 4 км/ч); 17,6 м/с (63,36 км/ч); 17,5 м/с (63 км/ч), а установленными допустимыми параметрами процесса Rст(t) - при скорости движения ведущей автотранспортной машины (8,33-16,67) м/с (30- 60 км/ч): положительный допуск - 0,74 м/с; 0,60 м/с; 0,52 м/с; 0,64 м/с (2,66 км/ч; 2,16 км/ч; 1,87 км/ч; 2,3 км/ч), отрицательный допуск - 0,8 м/с; 0,63 м/с; 0,62 м/с; 0,99 м/с (2,88 км/ч; 2,27 км/ч; 2,23 км/ч; 3,56 км/ч) соответственно, что позволяют повысить безопасность труда водителей автотранспортных машин в условиях деформируемого грунта (пашня, стерня) и грунтовой дороги (суглинок). Установленные рекомендуемые и допускаемые параметры процесса Rст(t) при средних значениях скоростей и их реализация позволили для «КамАЗ-4326-2», 8 т снизить риск травмирования Rтр водителей при рекомендуемом значении скорости движения САТМ 56,8 км/ч, что составило 1,69 раза, для «КамАЗ-4326-2», 12 т при скорости движения 59,4 км/ч риск травмирования снизился в 1,34 раза; для «КамАЗ-43114», 10 т при скорости движения 63,4 км/ч риск травмирования снизился в 1,55 раза; для «КамАЗ-43114», 16 т при скорости движения 63 км/ч риск травмирования снизился в 1,21 раза.
Problem and purpose. The purpose of the research is the theoretical substantiation and practical implementation of the choice of the velocity mode of agricultural vehicles in order to obtain a minimal risk of their collision and injury to drivers. Methods. The studies were carried out at Bryansk State Agrarian University, BSU Named after Academician I.G. Petrovsky, and the experimental and economic part were carried out on the basis of PFE Drap I.I. in Oryol region. Results. The main negative factors in the agricultural production of Russia when transporting are physical and psycho-physiological overloads for drivers, that is ultimately associated with the accuracy of response to possible dangers of a collision of vehicles. In accordance with the purpose of the study, modeling of working conditions and safety of drivers was built on the “input-output” principle, where the input is the process of changing the velocity of movement and the output is the process of changing the risk of collision of agricultural vehicles. Based on the implementation of input and output processes, correlation functions, spectral densities of the studied processes, an indicator of the safety of the operation of vehicles, and a recommended velocity mode, which reduced the risk of injury, were obtained. To obtain implementations of the processes under study, in particular, to measure the braking distance and determine the risk of collision of KAMAZ trucks, a measuring and recording complex was created using the “fifth wheel” device, where the first contact group in the form of a reed switch and a magnet was installed, during the rotation of which, the magnet fixed on the wheel, closed the contacts of the reed switch and thus, the wheel velocity was recorded. The second contact group was installed in the area of the brake pedal of the car. When pressed, the countdown of time and wheel acceleration began. A device for measuring the number of wheel revolutions of the measuring and recording complex with a developed computer program allowed to record the moments of pressing and releasing the brake pedal and wheel revolutions. To obtain an acceptable velocity regime, it was necessary to determine the minimum values of the variance of the output process of the risk of collision, which were taken based on the values of the spectral densities of the input process of the velocity at the minimum statistical value of the risk of injury to the drivers of these vehicles. Conclusion. The recommended velocity s for the movement of "KamAZ-4326-2", 8 t; KamAZ-4326-2, 12 t; KamAZ-43114, 10 t; "KamAZ-43114", 16 t, respectively, were: 15.78 m/s (56.8 km/h); 16.5 m/s (59.4 km/h); 17.6 m/s (63.36 km/h); 17.5 m/s (63 km/h), and with the established permissible process parameters Rst (t) at the velocity of the driving vehicle (8.33-16.67) m/s (30-60 km/h) were as follows: the positive tolerance was 0.74 m/s; 0.60 m/s; 0.52 m/s; 0.64 m/s (2.66 km/h; 2.16 km/h; 1.87 km/h; 2.3 km/h), the negative tolerance was 0.8 m/s; 0.63 m/s; 0.62 m/s; 0.99 m/s (2.88 km/h; 2.27 km/h; 2.23 km/h; 3.56 km/h), respectively, that can improve the safety of drivers of vehicles in conditions of deformable soil (arable land, stubble) and a natural road (loam).The established recommended and permissible process parameters Rst (t) at average velocity s and their implementation made it possible for KamAZ-4326-2, 8 t to reduce the risk of injury Rtr to drivers at the recommended SATM velocity of 56.8 km/h, which was 1.69 times. The risk of injury decreased by 1.34 times for "KamAZ-4326-2", 12 t at a velocity of 59.4 km/h, by 1.55 times for KamAZ-43114, 10 t at a velocity of 63.4 km/h and by 1.21 times for KamAZ-43114, 16 t at a velocity of 63 km/h.