Активная безопасность автопоездов при движении в транспортном потоке

Следовательно, применение существующих методик регулировок равномерности межцикловой подачи топлива оставляет теоретическую возможность возникновения неравномерности подачи топлива по цилиндрам дизеля до 12,7 %, это не обеспечивает равномерной работы дизеля и крайне негативно скажется на его энергетических, экономических показателях и в первую очередь на надежность работы цилиндропорш-невой группы (ЦПГ), что может привести к выходу двигателя из строя, следовательно, существующие методики не удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям и имеется необходимость в разработке новых подходов к регулированию ТА.

Библиографический список

1. Бакир Г. Р. Разработка метода и устройства для безразборного раскоксовывания форсунок дизелей : дис. канд. техн. наук. - М., 1997. - С. 47 -52.

2. Грехов Л. В., Иващенко Н. А., Марков В. А. Топливная аппаратура и системы управления дизелей. Легион - М.: Автодата, 2005. С. 30-31.

3. Фомин Ю. Я., Никонов Г. В., Ивановский В. Г. Топливная аппаратура дизелей. - М.: Машиностроение, 1982. - С. 75-76.

INFLUENCE DIFFERENT FACTOR ON VALUE AND UNIFORMITY OF THE PRESENTING FUEL IN CYLINDERS OF THE DIESEL

M. M. Saenko, A. P. Zhigadlo, A. L. Ivanov

On the grounds of called on complex of the experimental studies is installed influence different factor: the temperature fuel, pressures топливоподкачивающего pump, pressures begin presenting fuel by injector, efficient communicating section of the sprayer of the injector and long fuel of the wire high pressure on value and uniformity of the presenting fuel in cylinders of the diesel. Illustr. 6. Libr. 3.

Keywords: diesel fuel injection equipment, uniform fuel.

Bibliographic list

1. Bakir G.R. The Development of the method and device for without sectional peelings injector diesels: thesis cand. of the techn. scien. - M., 1997. -Pages. 47 - 52.

2. Grehov L.V., Ivachenko N.A., Markov V.A. Fuel equipment and managerial system of the diesels. The Legion - M.: Avtodata, 2005. Pages. 30-31.

3. Fomin Yu.Ya., Nikonov G.V., Ivanovskiy V.G. The Fuel equipment diesels. - M.: Machine building, 1982. - Pages. 75-76.

Жигадло Александр Петрович, д-р. пед. наук, канд. техн. наук, профессор АВН, декан факультета «Автомобильный транспорт», заведующий кафедрой «Инженерной педагогики» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. Имеет 17 опубликованных работ. Основное направление научных исследований - улучшение эксплуатационных показателей автомобильного транспорта.

Иванов Александр Леонидович, кан.техн. наук, доцент, зав. кафедрой "Тепловые двигатели и автотракторное электрооборудование" Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. Основное направление научных исследований - исследование рабочих процессов поршневого двигателя. Имеет 24 опубликованные работы. Адрес электронной почты: alsibO 7@yandex. ru

Саенко Михаил Михайлович, генеральный директор ОАО НПО «Трансмашсервис», аспирант Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии, основное направление научных исследований методика испытаний топливной аппаратуры высокого давления дизеля, опубликованных статей не имеет. Адрес электронной почты: 348758@mail.ru

УДК 629.114

АКТИВНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ АВТОПОЕЗДОВ ПРИ ДВИЖЕНИИ В ТРАНСПОРТНОМ ПОТОКЕ

А. А. Шинкаренко, В. В. Куюков

Аннотация. В статье излагаются результаты моделирования движения звеньев седельного автопоезда, при этом выяснилось, что практически каждая из осей трехосного полуприцепа катится по траекториям, не соответствующим радиусу поворота дороги, и возникающий при этом увод колес ухудшает параметры активной безопасности на скользких дорогах. Таким образом, конструктивное расположение поддерживающих осей полуприцепа играет важнейшую роль в активной безопасности автопоезда. Разработанное устройство для повышения сцепления колес с дорожным покрытием снижает вероятность попадания автопоезда в ДТП.

Ключевые слова: автопоезд, сцепные свойства дорожного покрытия, активная безопасность.

Введение

К числу важнейших эксплуатационных свойств, определяющих качество автомобильных транспортных средств (АТС), в том числе и шарнирно-сочлененных транспортных средств (автопоездов), относится свойство активной безопасности, основными обобщающими параметрами которой являются курсовая устойчивость, управляемость, критические скорости по заносу и опрокидыванию, [1 ].

К эксплуатационным факторам, связанным с реализацией активной безопасности, можно отнести техническое состояние АТС, степень приспособленности данного транспортного средства к конкретным дорожным условиям, квалификацию водителя и его ошибки в управляющих действиях и др.

Снижение показателей активной безопасности АТС, особенно при движении на поворотах в плотном транспортном потоке, при сопутствующем влиянии некоторых эксплуатационных факторов, приводит к повышению вероятности попадания АТС в дорожно-транспортные происшествия (ДТП) по причине высоких скоростей, характерных для федеральных трасс.

Пути повышения безопасности движения сочлененных транспортных средств

При анализе дорожных происшествий обнаруживается, что для основной части водителей причиной ДТП явились даже самое незначительное ослабление внимания водителей из-за усталости при управлении автомобилем в сложных дорожных условиях, из-за скользкости дорожного покрытия, ухудшения видимости и др. факторов.

Для снижения аварийности в плотном транспортном потоке в первую очередь необходимо снять физиологическое напряжение водителя, возникающее из-за сложной дорожной обстановки и, кроме того, повысить параметры активной безопасности автомобиля на конкретных состояниях дорожных покрытий. Указанная цель может быть достигнута как путем изменения конструктивных параметров аТс, так и повышением сцепных свойств колес с дорожным покрытием за счет специальных устройств.

Состав транспортного потока неоднороден, следовательно, неодинаковы скорости движения отдельных транспортных единиц, и даже однотипные автомобили по совершенно объективным причинам движутся с разными скоростями, при этом обгон является неизбежным маневром, а аварийные ситуации на высоких скоростях возникают при изменении направления движения или смене полосы движения. подобные маневры связаны с поворотом управляемых колес АТС и содержат

в себе элементы входа и выхода из поворота и кругового движения.

Движение транспортных средств по этим элементам траектории вызывает появление поперечных сил, особенно значительных при высоких скоростях. Эти силы, приложенные к центрам масс транспортных средств с разными конструктивными параметрами и их техническим состоянием, по-разному воспринимаются ими. Поэтому реализованная траектория движения конкретного транспортного средства в процессе любого поперечного маневра на дороге будет зависеть не только от углового положения управляемых колес, но и от характеристик конструктивных элементов: шин, подвески и рулевого управления - в соответствии с их реальным техническим состоянием.

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 и гололеде. Аналогичная 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 ЦТ показывают и комментируют страшные картины ДТП и километровые пробки, возникающие при гололедных явлениях не только на дорогах России, но и в странах Северной Европы, Канады и Северной Америки.

Если при гололеде не удается достаточно быстро повысить сцепные свойства по всей протяженности автотрассы, то в этом случае для безопасности движения весьма необходимо и оправданно некоторое локальное повышение сцепных свойств дорожного покрытия, непосредственно под колесами буксующей оси тягача и скользящей оси полуприцепа.

Как известно, для исключения складывания звеньев автопоезда при торможении желательно обеспечить растягивающую силу в опорно-сцепном устройстве. Практически это может быть получено не только за счет распределения давлений в тормозных контурах тягача и прицепа, но также локальным повышением сцепления под колесами осей прицепа. Использование зимних шин для автопоездов весьма проблематично, так как переоборудовать ими многочисленные оси полуприцепа и тягача сложно, трудоемко и дорогостояще и, кроме того, возникает существенная проблема хранения сменных комплектов в межсезонный период.

При преодолении заснеженных подъемов, даже кратковременное повышение сцепления ведущих колес тягача с покрытием на особо скользких участках дороги, способствует трога-нию автопоезда с места и дальнейшему продолжению движения.

Как правило, особо скользкое состояние покрытия наблюдаются не по всей длине автотрассы, а лишь на некоторых её участках. Из водительской практики известно, что на этих участках трасс чаще всего рассыпают песчано-солевую смесь.

Имеет смысл механизировать и автоматизировать этот процесс путем оборудования каждого транспортного средства достаточно простыми приспособлениями, способствующими повышению безопасности движения без задержки всего транспортного потока и облегчающими напряженный труд водителя. Например, по аналогии с механическими «песочницами», используемыми на железнодорожном подвижном составе, на самом автопоезде также следует применить подобную систему подачи мелкозернистого абразивного компонента под буксующие колеса тягача.

Совместно с применением зимних шин для уверенного движения по скользким дорогам российским автомобилистам следует оборудовать каждое транспортное средство механическими или автоматизированными системами подачи походящего абразивного компонента в область контакта шины с дорогой.

Конструкция таких устройств должна быть предельно проста, обеспечивать безопасность движения на дорогах с низким сцеплением, снижать тяжесть последствий ДТП в периоды межсезонной и зимней эксплуатации транспортных средств.

Чаще всего затор в транспортном потоке создают именно большегрузные автопоезда, а у них, как известно, в пневматических ресиверах

тормозных систем всегда имеется запас сжатого воздуха. Тем более что под днищем прицепов всегда найдется место для крепления емкости с абразивным компонентом, с объемом, достаточным на весь предстоящий маршрут, а для предотвращения его смерзания при низких температурах емкость желательно обогревать выхлопными газами или встроенным подогревателем.

Анализ движения автопоезда на повороте показывает, что из-за неудачного конструктивного расположения неуправляемых поддерживающих осей вдоль базы трехосного полуприцепа теоретически неизбежен его выход из отведенной полосы движения. 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.

Таким образом, для стабилизации движения автопоезда и минимизации отклонений его звеньев от заданной траектории, необходимо дополнительно применять специальные устройства, обеспечивающие сохранение сцепных свойств дорожного покрытия с каждым из его колес.

Для количественной оценки несоответствия реальной траектории движения звеньев с теоретической, в Кубанском государственном технологическом университете (КубГТУ) использован метод моделирования движения автопоезда на стенде с наклоняемой плат формой и с возможностью изменения сцепных свойств её опорной поверхности, рисунок 1, [2].

Рис. 1. Расположение автопоезда на платформе стенда 1 - платформа; 2 - рама полуприцепа; 3 - емкости; 4 - тягач; 5,6 - винтовой механизм; 7 - рукоятка

При экспериментах платформа 1 наклонялась в продольный и поперечной плоскостях при помощи винтового механизма 5,6. На платформе закреплялся фрагмент реального сухого асфальтобетонного покрытия, вырезанного из проезжей части дороги. Для снижения сцепных свойств поверхности покрытия фрагмента использовалась вода, плотный снег и гололед. В процессе эксперимента, за счет продольного угла наклона платформы автопоезд начинает движение по опорной по-

верхности, а за счет поперечного наклона создавались боковые силы, действующие на его звенья.

В процессе движения фиксировался угол у складывания звеньев и углы 6 увода осей полуприцепа, таблице 1. В начальной фазе, под действующими силами, траектории движения автопоезда изменялась, что в конечном итоге приводило к поперечному скольжению и заносу полуприцепа.

Таблица 1 - Пример моделирования траектории звеньев автопоезда

Угол складывания у, град Увод передней оси полуприцепа 61, град Увод задней оси полуприцепа 63, 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 Заметный увод осей с признаками проскальзывания

6 35 11 11 Начало поперечного проскальзывания колес осей

7 40 13 13 Увод сопровождается скольжением колес осей

8 45 19 19 Полное скольжение колес осей, занос полуприцепа

При экспериментах отмечено существенное кинематическое рассогласование параметров движения осей тележки, колеса которых катятся по траекториям, не соответствующим среднему радиусу поворота всего автопоезда, а 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. Величина углов увода колес осей зависит от расположения осей тележки по базе прицепа и от угла складывания звеньев. Эксперименты показали: существенное кинематическое рассогласование параметров движения передней и задней осей тележки наблюдается при угле складывания звеньев больше 30 град.

Для стабилизации заданной траектории путем повышения сцепления колес звеньев на гололеде использовались простейшие устройства 3 для подачи абразивного компонента в область контакта шины с дорогой, которое могут быть применены на транспортных средствах, имеющих пневмопривод тормозных механизмов. [ 3 ].

Устройство, рисунок 2, включает в себя емкости 4 для абразивного компонента или мелкозернистого песка. Емкости выполнены в виде воронок и установлены над колесами 2 осей тягача и полуприцепа. В нижней части каждой из воронок установлены электромагнитные клапаны 3, управляемые электронным блоком (БУ) 7 и включателем 5. В еще более упрощенном варианте данного устройства электронные элементы схемы могут быть заменены простыми механическими элементами.

Рис. 2. Схема устройства для подачи абразивного компонента на беговую дорожку шины 1 - платформа; 2 - колесо; 3 - электромагнитный клапан: 4 - емкость; 5 - включатель;

6 - блок питания; 7 - блок управления

При анализе процесса торможения транспортного средства за эталон принималась классическая схема движения прицепного звена автопоезда только с одной поддерживающей осью. В этом случае предполагается, что в принятых дорожных условиях автопоезд будет обладать идеальной поперечной устойчивостью, при минимальном сопротивлении движению.

В результате кинематического рассогласования поддерживающие оси тележки катятся по траекториям, не соответствующим среднему радиусу точки относительно центра поворота в коридоре движения полуприцепа, а возникающий при этом увод колес существенно повышает сопротивление качению, а, следовательно, увеличивает износ шин и расход топлива. Кроме того, увод колес осей полуприцепа отклоняет векторы скоростей центров осей тележки от его продольной оси и соответственно от заданной траектории движения автопоезда, заставляя водителя дополнительно работать рулевым колесом тягача, тем самым создавая ему дополнительную физическую нагрузку.

По результатам моделирования движения тягового и прицепного звеньев автопоезда практически выяснилось, что оси тележки полуприцепа катятся по траекториям, не соответствующим радиусу заданной траектории и, увод колес осей тележки ухудшает в целом

управляемость и устойчивость автопоезда. Таким образом, конструктивное расположение отдельных поддерживающих осей трехосной тележки полуприцепа играет важнейшую роль в динамике движения седельного автопоезда.

При больших углах складывания звеньев возникает поперечное скольжение в контактах шин с дорогой, в результате возможно нарушение поперечной устойчивости полуприцепа, занос и выход его из допустимого коридора движения. Систематический выход звеньев автопоезда из заданного коридора движения может быть вызван реальным конструктивным расположением 3-х поддерживающих осей полуприцепа и появлением в связи с этим дополнительных усилий в седельно-сцепном устройстве.

Для предотвращения подобных обстоятельств при торможении автопоездов и других транспортных средств в КубГТУ разработано автоматическое устройство, которое повышает сцепные свойств колес с дорожным покрытием для более интенсивного и безопасного торможения и улучшения качества рабочего процесса антиблокировочных систем на скользких дорогах, рисунок 3, [4]. Важно подчеркнуть, что при использовании данного устройства не разрушается поверхностный слой дорожного покрытия.

1 2

Рис. 3. Автоматизированное устройство для повышения сцепления колеса с дорогой 1 - тормозная педаль: 2 - главный тормозной цилиндр; 3 - колесный тормозной цилиндр; 4 - колесо; 5,9 - датчик; 6 - электронный блок управления; 7 - блок питания; 8 - воздушный миникомпрессор; 10 - пневмоаккумулятор; 11 - термоэлемент; 12 - вибратор; 13, 14 - электромагнитный клапан; 15 - емкость; 16 - крышка; 17 - форсунка: 18 - кронштейн; 19 - корпус АТС

В отличие от описанного выше простейшего устройства его автоматический аналог может применятся на транспортных средствах 19 не только с пневматическим, но также и с гидравлическим приводом тормозных механизмов.

Устройство содержит емкость 15 с герметичной крышкой 16 для абразивного компонента. Внутренняя полость емкости выполнена в форме усеченного конуса для облегчения подачи абразивного компонента к форсункам 17, установленным на кронштейнах 18 перед колесами транспортного средства. Для исключения слипания отдельных частичек абразивного компонента при повышенной влажности или при низкой температуре окружающей среды емкость оборудована специальным встроенным термоэлементом 11 и вибратором 12. Под избыточным давлением воздуха абразивный компонент с большой скоростью подается в область контакта шины колеса 4 с дорожным покрытием. На транспортное средство с гидроприводом тормозных механизмов дополнительно устанавливается воздушный миникомпрессор 8 с пневмоаккумулятором 10 и форсунками. Каждая из форсунок снабжена соплом с распылителем. Это сделано с целью охвата абразивным компонентом всей площади контакта каждой из шин с дорогой. Привод миникомпрессора осуществляется электродвигателем с питанием от штатной аккумуляторной батареи (БП) 7.

Контроль температурного режима абразивного компонента и открытия электроклапа-

нов 13 и 14, а также включение электродвигателя привода миникомпрессора осуществляется электронным блоком управления (ЭБУ) 6 по заданной программе.

Так как рабочим телом в устройстве является малоинерционный абразивный компонент, а подача его в контакт производится высоким давлением воздуха с управлением всеми клапанами на уровне электрических сигналов и команд ЭБУ, время срабатывания всего устройства минимальное.

Под воздействием водителя на тормозную педаль 1 главный цилиндр 2 создает в тормозном приводе избыточное давление, которое передается на датчик давления 5. Электрический сигнал датчика с помощью аналого-цифрового преобразователя передается на ЭБУ транспортного средства. По заданной программе эБу включает вибратор и термоэлемент подогрева емкости абразивного компонента и электродвигатель привода воздушного миникомпрессора, который подзаряжает воздухом пневмоаккумулятор. При достижении рабочего давления в пневмоаккумуляторе по сигналу датчика 9 привод миникомпрессора автоматически отключается. При необходимости экстренного торможения водитель резко нажимает на тормозную педаль. При максимальном усилии на педали максимально увеличивается давление в приводе колесных тормозных цилиндров 3 всех колес транспортного средства. Уровень сигнала на выходе датчика 5 давления максимально повыша-

ется и в соответствии с заданной программой ЭБУ дает команду на открытие электромагнитных клапанов 12 и 14. Через открытые клапаны абразивный компонент под избыточным давлением воздуха поступает к форсункам. Наличие термоэлемента и вибратора способствует более интенсивной подаче абразивного компонента из емкости к форсункам. Одновременно к форсункам из пневмоак-кумулятора подается сжатый воздух. За счет давления воздуха абразивный компонент с большой скоростью подается в область контактов шин всех колес, внедряясь одновременно в поверхность беговой дорожки шины и в дорожное покрытие, повышая шероховатость обеих взаимодействующих поверхностей и соответственно их сцепные свойства.

Заключение

Важным результатом применения разработанного устройства является повышение интенсивности торможения, минимальное время срабатывания, нормализация работы ABS и, как следствие, сохранение управляемости и устойчивости сочлененного транспортного средства против заноса.

Описанные устройства могут быть рекомендованы к использованию на разных типах автомобилей и сочлененных транспортных колесных машин в целях повышения показателей их активной безопасности и других эксплуатационных свойств.

Библиографический список

1. Шарнирно-сочлененное транспортное средство. Повышение устойчивости / Куюков В. В., Лавриненко А. А. и др. Патент RU № 94207 U1 от 20.03 2010 г.

2. Куюков В. В. Исследование поворачиваемо-сти автомобиля (в стендовых условиях). Межвуз. сборник науч. статей / КубГТУ. - Краснодар: Юг, 2009. - Вып. З - 164 с.

3. Куюков В. В., Шинкаренко А. А. Повышение безопасности движения седельного автопоезда / Актуальные вопросы инновационного развития транспортного комплекса: Материалы 2-ой Международной научно-практической конференции г. Орел. «Госуниверситет - УНПК», 2012- 129 с.

4. Устройство для повышения сцепных свойств колеса транспортного средства с дорожным покрытием / Куюков В. В., Шинкаренко А. А. и др. Патент RU № 107103 U1 10.08 2011 г.

INCREFST TRAFFIC SAFETY TRACK ROAD TRAINS

A. A. Shinkarenko, V. V. Kuyukov

Analysing motion of a model of an articulated vehicle composed of truck and trailer on the test stand it has been found that some axles of the three- axles semitrailer 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. The important concequence of applying the proposed device is minimizing the actuation time and keeping the articulated vehicle controlled and stable against skidding. 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.

Keywords: truck, grip the road surface, the active safety

Bibliographic list

1. Articulated vehicle. Increased stability / Kuyuk V. V, A. A. Lavrynenko etc. Patent RU № 94207 U1 from 20.03 2010

2. Kuyuk V. V. The research vehicle under steer (in terms of bench). Intercollegiate. Scientific collection. Articles / KubGTU. - Krasnodar: South, 2009. - Issue. W - 164.

3. Kuyuk V. V., Shinkarenko A. A. Higher safety tractor train / Actual problems of innovative development of the transport complex: Proceedings of the 2nd International Scientific and Practical Conference. Orel. "State University - ESPC," 2012 - 129 p.

4. A device for increasing coupling properties of the vehicle wheels and the road surface / Kuyuk V. V., A. A. Shinkarenko etc. Patent RU № 107103 U1 10.08 2011

Шинкаренко Александр Андреевич инженер, преподаватель ГАОУ СПО КК «Лабинский агарный техникум». Основное направление научных исследований - экспериментальное исследование автомобильной шины с опорной поверхностью. Имеет 47 научных работ.Е-таИ: dron_13_74@mail.ru

Куюков Вадим Вадимович - канд. техн. наук, доцент кафедры «Машиностроение и автомобильный транспорт» Кубанского государственного технического университета. Основное направление научных исследований - вопросы исследование движения транспортных средств. Имеет 158 опубликованных работ. E-mail: Ekaterina_vad@mail.ru