Результаты моделирования процесса торможения двухосного колесного транспортного средства

полный запрет паркования, обеспечивается жёсткий контроль доступа, включая полную изоляцию от пешеходных потоков. Он также позволяет достичь чёткой дифференциации функциональной принадлежности улиц и дорог.

2. Максимально исключать конфликтные точки в пространстве транспортных потоков на дорогах высшей категории путём размещения разделительных полос, барьеров, кольцевых пересечений, возведением многоуровневых развязок (рис. 4).

Необходимо отметить, что управление доступом ТС (access management) в большей степени относится к стадии проектирования комплексных схем организации дорожного движения, в то время как система управления светофорными объектами (traffic signal management) может рассматриваться как рабочая стадия проектирования, объём и степень детализации которой определяют характеристики участков транспортных сетей. В этой связи access management и traffic signal management отличаются объектами и масштабами проектирования.

В заключение хотелось бы остановиться на следующих основных моментах:

1. Используемые в РФ руководства по оптимизации работы светофорных объектов, основанные на

принципах теории массового обслуживания и разработанные в конце 50-х гг. прошлого столетия, предназначены для случаев, когда пропускная способность стоп-линий не превышает интенсивности прибытия. В этой ситуации очевидна необходимость в разработке и утверждении новых нормативов и руководств по управлению сетью магистральных улиц.

2. В большинстве российских городов нарушается важнейший принцип функциональной специализации различных классов улиц и дорог, который положен в основу как норм проектирования уличных сетей, так и современных принципов организации дорожного движения.

3. Анализ мирового опыта и проведённые исследования в городах, где развитие систем управления светофорными объектами в организации дорожного движения занимает доминирующее направление (например, Москва, Санкт-Петербург, Екатеринбург, Ростов-на-Дону) показали, что внедрение современных систем управления светофорным регулированием позволяют значительно повысить пропускную способность городских магистралей и уровень облуживания транспортных и пешеходных потоков.

Библиографический список

1. http://top.rbc.ru/society/29/10/2010/490092.shtml

2. http://www.rg.ru/2010/10/25/sobjanin.html

3. Капитанов В.Т., Хилажев Е.Б. Управление транспортными потоками в городах. М.: Транспорт, 1985. 94 с.

4. Михайлов А.Ю., Головных И.М. Современные тенденции проектирования и реконструкции улично-дорожных сетей. Новосибирск: Наука, 2004. 266 с.

5. Abu-Lebdeh, Ghassan and Rahim F. Benekohal. "Genetic Algorithm for Traffic Signal Control and Queue Management of Oversaturated Two-Way Arterials" In Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board No. 1727, TRB, National Research Council, Washington, DC, 2000. Р. 61-67.

6. Edward B. Lieberman and Carroll J. Messer. NCHRP 3-

38(4) Final Report: Internal Metering Policy for Oversaturated Networks. TRB, National Research Council, Washington DC, 1992.

7. Gazis, D. C., "Optimal Control of a System of Oversaturated Intersections", Operations Research, 1964. Vol. 12. Р. 815-491.

8. Michalopoulos, P.G., Stephnopolos, G. Optimal Control of Oversaturated Intersections Theoretical and Practical Considerations, Transportation Engineering & Control, 1978. № 5. Р. 216-221.

9. Signal Timing Under Saturated Conditions / FHWA-HOP-09-008, 2008. 80 p.

10. Traffic control in oversaturated street networks / NCRHP report N194. 1978. 152 p.

УДК 629. 33. 017

РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ТОРМОЖЕНИЯ ДВУХОСНОГО КОЛЕСНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

А. Г. Осипов

Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Представлены результаты математического моделирования процесса торможения колёсного транспортного средства при использовании плоской расчётной модели. Рассмотрены три расчетные схемы: 1 - первыми блокируются колеса задней оси при некотором недоиспользовании сил сцепления передних колёс с опорной поверхностью; 2 - первыми блокируются колёса передней оси; 3 - одновременно блокируются все колёса. Ил. 20. Библиогр. 3 назв.

Ключевые слова: математическая модель; расчёт; процесс торможения; колесное транспортное средство; безопасность движения.

1Осипов Артур Геннадьевич, кандидат технических наук, доцент кафедры конструирования и стандартизации машиностроения, тел.: 89501448951, (3952) 405046.

Osipov Arthur, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the chair of Designing and Standardization of Mechanical Engineering, tel.: 89501448951, (3952) 405046.

MODELING RESULTS OF BIAXIAL WHEELED VEHICLE BREAKING PROCESS A.G. Osipov

National Research Irkutsk State Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, 664074.

The article presents the results of the mathematical modeling of the breaking process of a wheeled vehicle with the use of a flat design model. The author considers three computational schemes: 1 - rear axle wheels are blocked first with some underexploitation of the cohesive forces of the front wheels with a supporting surface, 2 - front axle wheels are blocked first; 3 - all wheels are blocked simultaneously. 20 figures. 3 sources.

Key words: mathematical model; calculation; breaking process; wheeled vehicle; traffic safety.

В настоящее время парк колесных транспортных средств (КТС) в России представлен 39-ю млн машин [1]. Прирост парка КТС, составляющий, по данным Департамента автомобильного транспорта Минтранса РФ, ежегодно более 8%, происходит, главным образом, за счёт увеличения количества новых и подержанных импортных легковых автомобилей.

Увеличение числа эксплуатируемых КТС при невысоком качестве дорог обуславливает интенсификацию движения и рост дорожной аварийности. Например, по статистическим данным, уровень аварийности в г. Иркутске с каждым годом повышается на 25-30%.

Наряду с человеческим фактором одной из основных причин возникновения на дорогах аварийных ситуаций и дорожно-транспортных происшествий является неустойчивое движение КТС в режиме экстренного торможения при неудовлетворительном техническом состоянии их тормозных систем.

Для исследования процесса торможения КТС разработано множество математических моделей, представляющих, на наш взгляд, определённый интерес и достаточно полно отвечающих выработанным в последние годы требованиям. Однако далеко не все эти модели характеризуются достаточной адекватностью и удобны при проведении расчётов.

Поэтому для исследования динамики движения КТС в режиме экстренного торможения, на основании результатов анализа существующих математических описаний движения этих средств, составлена математическая модель, позволяющая с учётом разворачивающего момента [2] и возмущающей силы с достаточной достоверностью характеризовать процесс торможения КТС на данном режиме и оценивать безопасность его движения. В данной модели разворачивающий момент представляется как функции от времени, а коэффициент сцепления - как функции скорости и скольжения. При этом расчётные схемы составлены для трёх характерных случаев торможения КТС: первыми блокируются задние колеса, при этом нарушается поперечная устойчивость машины и происходит её занос (случай торможения 1); первыми блокируются передние колеса, и машина теряет управляемость (случай торможения 2); одновременно блокируются колеса передней и задней осей, при этом машина продолжает движение «юзом» (случай торможения 3).

Посредством разработанных программ, входящих в состав математической модели, рассчитываются следующие параметры процесса торможения КТС: угловые колебания колеса на жёсткостях подвески (рис. 1); скорость закручивания колеса при угловых

колебаниях (рис. 2); проскальзывание колеса £ относительно опорной поверхности (рис. 3); угловая а>К и линейная Ук скорости колеса при торможении (рис. 4); продольная реакция Ях, эквивалентная тормозной силе (рис. 5) и другие параметры.

Рис. 1. Угловые колебания колеса на жёсткостях подвески

Рис. 2. Скорость закручивания колеса при угловых колебаниях

со ф

Время 1:, с

Рис. 3. Проскальзывание колеса относительно опорной поверхности

Время I,с

Рис. 4. Угловая и линейная скорости колеса при торможении

4000-

С£

ш зоосад с

о ^

го

го с;

2000-

в; го

I

g 1000-Q.

о

о 1 2  , 3

Время т, с

Рис. 5. Тормозная сила на колесе с учетом угловых колебаний заблокированного колеса: 1 - при ф = 0,87; 2 - при ф = 0,70

Наряду с расчётом вышеприведённых параметров с помощью одной из составных программ математической модели определяются информативные оценочные показатели процесса торможения КТС: коэффициент неравномерности блокирования по времени колёс оси КНБ [2] и разворачивающий момент на исследуемой оси МРАЗВ [2] в зависимости от коэффициента неравномерности нарастания тормозного момента КННМ [2] (рис. 6, 7).

а

га о.

3 60

45

30

15

О

о

Начальная скорость торможения Максимальное значение Мразв=

К—т неравномерности роста Мторм КННП= К—т неравномерности Блокирования КНБ=

11.10999965667725 282.5731811523438 1.223684191703796 9.600648880004883

- Л

20-

10-

'ХЛ

>хпр

- 500

х

ос

1500

-3000

-2000

-1000

L 0

1-1-1-1-1-1-1-г-500

0 0,25 0.50 0.75 1,00

Время, с

Рис. 6. Результаты расчёта показателей торможения оси КТС при коэффициенте неравномерности нарастания тормозного момента КННМ = 1,22

I

(О О.

3 60

45

Начальная скорость торможения Максимальное значение Мразв=

К—т неравномерности роста Мторм КННМ= К—т неравномерности блокирования КНБ=

22.21999931335 49 562.5488891601562 1.537190079689026 19.34408378601074

1500

500

х ОС

-3000

-2000

-1000

о

1-1-1-1-1-1-1-Г-500

0 0,25 0.50 0.75 1,00

Время, С

Рис. 7. Результаты расчёта показателей торможения оси КТС при коэффициенте неравномерности нарастания тормозного момента КННМ = 1,54

со.

СО 0,0 3 I—

о

О-

о са

г

Э 4

Время I, с

Время t, с

а) б)

Рис. 8. Угол разворота машины ГАЗ-3110 «Волга»: а - в случае торможения 1;

б - в случае торможения 3:1 - У0 = 11,11 м/с; 2 - У0 = 16,50 м/с; 3 - У0 = 22,22 м/с

Предварительно рассмотрев процесс торможения эластичного колеса и отдельно взятой оси, можно перейти к моделированию процесса торможения колёсного транспортного средства на дороге с учётом действия разворачивающего момента МРАЗВ = /(/) .

Характеризующие процесс торможения основные параметры, полученные в результате расчётов, представлены на рис. 8-12.

Изменение угла разворота в (курсового угла) машины ГАЗ-3110 «Волга» во времени показано при разворачивающем моменте М РАЗВ = 250 Нм и разных скоростях начала торможения У0 для случаев

торможения: 1 - на рис. 8,а, 3 - на рис. 8,б, 2 - на рис. 9.

3 4

Время 1:, с

Рис. 9. Угол разворота машины ГАЭ-3110 «Волга» в случае торможения 2:

1 - У0 = 11,11 м/с; 2 - У0 = 16,50 м/с; 3 - У0 = 22,22 м/с

Анализируя расчётные зависимости, необходимо отметить, что для случая торможения 1 величины изменения угла разворота на порядок превосходят значения этого же параметра, полученные при расчёте для случая торможения 3.

На рис. 10 и 11 представлены смещения центра масс машины ГАЗ-3110 «Волга» в поперечном направлении в случаях торможения 1 и 3 при М РАЗВ = 250 Нм и разных скоростях начала торможения.

Рис. 10. Смещение центра масс машины ГАЗ-3110 «Волга» в поперечном направлении в случае торможения 1:1 - У0 = 11,11 м/с; 4 - У0 = 16,5 м/с;

6 - У0 = 22,22 м/с;

в случае торможения 3: 2 - У0 = 11,11 м/с;

3 - У0 = 16,50 м/с; 5 - У0 = 22,22 м/с

3 4

Время I, с

Рис. 11. Смещение центра масс машины ГА3-3110 «Волга» в поперечном направлении в случае

торможения 2:1 - У0 = 11,11 м/с; 2 - У0 = 16,50 м/с; 3 - У0 = 22,22 м/с

Для случая торможения 1 определено влияние разворачивающего момента на угол разворота (рис. 12) и боковое смещение центра масс КТС (рис. 13) при начальной скорости торможения 40 км/ч (У0 = 11,11 м/с).

З.и

Время I, с

Рис. 12. Изменение угла разворота машины ГАЗ-3110

«Волга» в зависимости от разворачивающего момента в случае торможения 1 при начальной скорости торможения 40 км/ч

Время I. с

Рис. 13. Смещение центра масс машины ГАЗ-3110 «Волга» в поперечном направлении в зависимости от разворачивающего момента в случае торможения 1 при начальной скорости торможения 40 км/ч

Аналогично на рис. 14 и 15 показаны зависимости угла разворота и бокового смещения центра масс КТС соответственно от разворачивающего момента в случае торможения 2 при начальной скорости торможения 40 км/ч.

Рис. 14. Изменение угла разворота машины ГАЗ-3110 «Волга» от разворачивающего момента в случае торможения 2 при начальной скорости торможения 40

км/ч

2 5 ' 250 2

' 3,0

Время I, с

Рис. 15. Смещение центра масс машины ГАЗ-3110 «Волга» в поперечном направлении в зависимости от разворачивающего момента в случае торможения 2 при начальной скорости торможения 40 км/ч

Для случая торможения 3 зависимости угла разворота и бокового смещения центра масс КТС от разворачивающего момента при начальной скорости торможения 40 км/ч (¥0 = 11,11 м/с) представлены соответственно на рис. 16 и 17.

Время I, с

Рис. 16. Изменение угла разворота машины ГАЗ-3110

«Волга» от разворачивающего момента в случае торможения 3 при начальной скорости торможения 40 км/ч

0,30

кг- 0,25

° I ° I Ъ I

i I

X I

г ai r ir

0,20

0,10

0,05

а

Ш

Время I. с

Рис. 17. Смещение центра масс машины ГАЭ-3110 «Волга» в поперечном направлении в зависимости от разворачивающего момента в случае торможения 3 при начальной скорости торможения 40 км/ч

Используя составленную математическую модель, можно достоверно оценить устойчивость КТС при экстренном торможении по отклонению его габаритов от оси нормативного коридора движения в зависимости от величины разворачивающего момента в трёх характерных случаях торможения - 1, 2 и 3 (рис. 18-20).

О 200 400 600 800 1000 1200 1400 1000

Момент разворачивающий М разв, Н-м Рис. 18. Суммарное отклонение по габариту машины ГАЗ-3110 «Волга» в зависимости от разворачивающего момента в случае торможения 1 при ф = 0,7 и

начальных скоростях торможения: 1 - V0 = 11,11 м/с; 2 - V0 = 16,50 м/с; 3 - V0 = 22,22 м/с

Момент разворачивающий М разв, Н-м

Рис. 19. Суммарное отклонение по габариту машины ГАЗ-3110 «Волга» в зависимости от разворачивающего момента в случае торможения 2 при ф = 0,7 и начальных скоростях торможения: 1 - Уо = 11,11 м/с; 2 - У0 = 16,50 м/с; 3 - У0 = 22,22 м/с

QJ CL О ГО

ю о. го

5

О

250 500 750 1 000 1 250 1500 1 750 Момент разворачивающий М разв, Н-м

Рис. 20. Суммарное отклонение по габариту машины

ГАЗ-3110 «Волга» от разворачивающего момента в случае торможения 3 при ф = 0,7

при скоростях торможения: 1, 2 - V0 = 11,1 м/с; 3,

4 - V0 = 16,50 м/с; 5, 6 - V0 = 22,22 м/с

Анализ представленных на рис. 18-20 расчётных зависимостей позволяет констатировать, что из трёх рассмотренных случаев торможения наиболее опасным, с точки зрения потери поперечной устойчивости КТС, является первый случай его торможения (рис. 18), в котором раньше всех начинают блокироваться колёса задней оси, обуславливая занос машины.

При опережающем блокировании передних колёс во втором случае торможения (рис. 19), даже при скорости движения У0 = 80 км/ч и значительном разворачивающем моменте МРАЗВ = 1500 Нм, колесная

машина не выходит из нормативного коридора движения, установленного действующим ГОСТ Р 517092001 [3], однако при этом она теряет управляемость.

В третьем случае торможения (рис. 20) блокирование всех колес происходит одновременно. При этом даже при снижении коэффициента сцепления до р = 0,5, в результате движения колес «юзом» (кривые 2, 4 и 6), поперечная устойчивость колесной машины, характеризуемая суммарным отклонением кЕ её габаритов от оси нормативного коридора движения шириной 3 м, остаётся сопоставимой с устойчивостью КТС в первом случая торможения (кривые 1, 2 и 3 рис. 18).

Результаты моделирования, полученные для наиболее характерных условий процесса торможения

КТС, свидетельствуют о том, что рассчитанные посредством составленной модели координаты поперечного смещения у её центра масс, а также значения суммарного отклонения по габариту кЕ машины отличаются от экспериментальных данных в среднем не более чем на 4 и 6% соответственно.

Составленная математическая модель позволяет оценивать влияние коэффициента сцепления, нормальной нагрузки, коэффициента неравномерности нарастания тормозного момента, коэффициента неравномерности блокирования колёс оси по времени, разворачивающих моментов и других факторов на процесс торможения КТС. Отмеченное позволяет рекомендовать составленную математическую модель для практического использования при оценке процесса торможения колёсных машин.

Помимо решения задач, связанных с оценкой тормозной динамики КТС, составленная математическая модель даёт возможность решать прикладные задачи, касающиеся устойчивости колесной машины при торможении, моделирования дорожно-транспортных происшествий, а также моделирования процесса торможения КТС при различных неисправностях конструктивных элементов тормозной системы и её привода.

Библиографический список

1. Алексеев А.П. Современное диагностическое оборудование для оценки технического состояния транспортных средств // Повышение эффективности эксплуатации автотранспортных средств на основе современных методов диагностирования: материалы междунар. науч.-практ. конф. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2007. С. 4-9.

2. Патент 2380247 РФ, МПК7 В 60 Т 17/22, 6011.5/28. Способ диагностики тормозов автотранспортного средства /

А.Г. Осипов. Заявитель и патентообладатель он же. № 2008124918/11 (030191). Заявл. 18.06.2008. Опубл. 27.01. 2010. Бюл. № 3. 18 с.

3. ГОСТ Р 51709-2001. Автотранспортные средства. Требования безопасности к техническому состоянию и методы проверки (взамен ГОСТ 25478-91). Введён 2002.01.01. М.: ИПК Изд-во стандартов, 2001. 44 с.

УДК 625.712

ПЕРСПЕКТИВЫ УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫМ СПРОСОМ

М.И. Шаров1

Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Дано определение понятия управления транспортным спросом. Представлены возможные варианты снижения нагрузок на улично-дорожную сеть по опыту зарубежных стран в области управления подвижностью населения. Приведены показатели эффективности ряда конкретных проектов в области управления транспортным спросом и оценка вероятности выбора способа передвижения, относящаяся к классу моделей индивидуальных предпочтений. В качестве примера рассмотрена дезагрегированная модель индивидуального выбора, которая применялась для целого ряда городов США. Ил. 3. Табл. 1. Библиогр. 7 назв.

Ключевые слова: подвижность населения; транспортный спрос; матрицы корреспонденций.

PROSPECTS TO MANAGE TRANSPORT DEMAND M.I. Sharov

National Research Irkutsk State Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, 664074.

1Шаров Максим Игоревич, кандидат технических наук, доцент кафедры менеджмента на автомобильном транспорте, тел.: (3952) 405408, 89086608816; e-mail: sharov.maksim@gmail.com

Sharov Maxim, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the chair of Management in Automobile Transport, tel.: (3952) 405408, 89086608816; e-mail: sharov.maksim @ gmail.com