713

формирования математических моделей движения автопоезда, их расчета и исследования.

Кроме того, разработанные структурные формулы могут быть использованы, например, в наукометрическом анализе содержания НИР по автомобильным поездам.

1.8.Системный анализ содержания научно-исследовательских работ по автомобильным поездам

Совокупность структурных модулей, описанных в разделах 1.3, 1.4, совместно со структурными формулами (1.1), (1.2), (1.3), (1.5) будем рассматривать в качестве кодасодержания научно-исследовательских работ(НИР), в компактной форме выражающего содержание научного исследования автопоезда.Очевидно, что такая кодировка позволяет проводить анализ содержания научно-исследовательских работ по автопоездам, а также может служить основой для классификации этих работ [76] .

Запишем коды содержания исследуемых работ в таблицу - системную матрицу (табл. 1.5).

Таблица 1.5

В строке матрицы последовательно записываются порядковый номер рассматриваемой работы ( j ), ссылка на литературный источник ( ), формула исследования ( Иj ), структурная формула автопоезда

( ) и значения индексов соответствующих структурных модулей блоковЕ и Q .

41

Из построения табл. 1.5 следует ее принципиальная открытость как по "горизонтали" (возможность учета в зависимости от целей исследования иного набора модулей и структуры АП), так и по "вертикали" (более общие и полные модели учитываемых факторов).

Для иллюстрации предлагаемого метода была разработана системная матрица (табл. 1.6), содержащая коды 54 работ, расположенных в таблице в хронологическом порядке. Системный анализ содержания этих работ, проведенный с учетом модулей , , , ,, ; Q, B , Z , Xu, Vu, Wu, нu,

нs,Δsu,ΔСД, показал, что определяющими факторами поведения автопоезда являются конструкция АП, скорость его движения, свойства пневматиков и дороги, характер управления и режимы движения. В контексте системного анализа содержанием этих работ является исследование различных сторон функционирования автопоезда на основе модели, представляющей определенное сочетание факторов, степень учета которых различна в зависимости от задачи исследования.

С позиций такого взгляда на НИР, новизну исследования по постановке задачи можно интерпретировать как новое (уникальное) сочетание индексов и кода АП в соответствующей этой работе строке системной матрицы. При этом содержание Ср2 работы Р2 будем считать более глубоким по постановке задачи по сравнению с содержанием СР1 работы Р1 , если значение индекса некоторого фактора в кодировке Р2 больше соответствующего значения в кодировке Р1 при прочих соответственно равных значениях индексов и одинаковых кодах (схемах) автопоезда. Содержание Ср2 будем считать более полным по постановке задачи по сравнению с СР1 , если в Р2наряду с имеющимися в Р1 факторами учитываются новые существенные факторы. На основании проведенного системного анализа можно отметить тенденции углубления и расширения содержания научных исследований, наметившихся за последние десятилетия в теории автопоезда.В частности:

1) усложнение как модели конструкции автопоезда (увеличение числа звеньев ([3], [56], [95], [96], усложнение модели сцепного устройства [84],

[56], [74], [75], [125]), так и отдельного его звена ([10], [28], [56], [79] , [99]) ;

[34], [28], [56], [61],[62], [79];

42

5)комплексные исследования эксплуатационных свойств автопоездов

сприменением вычислительной техники [20], [56], [28] и др.

43

Таблица 1.6

Таким образом, представление содержания научного исследования в виде совокупности формулы (1.1), структурной формулы автопоезда (1.5) и набора модулей (1.2), (1.3), т.е. в виде системной матрицы, в компактной форме выражает содержание исследования. Такое представление может послужить инструментомпри постановке задач,для эффективного анализа проблематики научных исследований по автопоездам, систематизации и классификации этих работ, в качественных исследованиях содержания научно-исследовательских работ по автомобилям и автопоездам, а также для выявления тенденций развития теории автомобиля и автопоезда.

Во второй главе данной монографии разработанная методика применена при исследовании криволинейного движения автопоезда и оценке его маневренных свойств.

ВЫВОДЫ

Основным результатом данной главы является разработка системной методики исследования автопоезда.

Выявлено существенное значение системного подхода в научных исследованиях автотранспортных средств, обоснована необходимость системного подхода при оценке эксплуатационных свойств автопоездов.

Получена система структурных и соответствующих им вычислительных блоков и модулей, позволяющая целенаправленно управлять процессом формирования математических моделей движения автопоезда.

На основе системных принципов разработана система классификации и кодирования автопоездов по их структурным признакам. Получены структурные формулы, позволяющие в компактном виде описывать и представлять структуры автопоездов.

Созданы средства формализованной записи содержания и постановки задач научно-исследовательских работ, посвященных исследованиям автопоездов. С позиций такого описания НИР предлагается интерпретация новизны, ―глубины‖ и полноты постановки научноисследовательской задачи. Проведен анализ содержания ряда работ автомобильной тематики, на основе которого выявлены тенденции развития прикладной теории автопоезда.

Применение системной методики при исследовании маневренных свойств автопоездов, выводе, анализе и расчете полученных с помощью такой методики математических моделей осуществлено во второй главе.

44

2. ИССЛЕДОВАНИЕ МАНЕВРЕННОСТИ МНОГОЗВЕННОГО АВТОПОЕЗДА

2.1.Основные понятия и определения

Внастоящее время в автомобильных перевозках различных грузов значительное применение находят автомобильные поезда. При этом внимание специалистов – транспортников в возрастающие степени привлекают многозвенные автопоезда как высокоэффективные автотранспортные средства.

Использование многозвенных автопоездов представляется одним из наиболее целесообразных способов повышения производительности труда

иснижение себестоимости грузовых автомобильных перевозок, что достигается, прежде всего, за счет значительного увеличения грузоподъемности [114, 115].

Однако эксплуатация многозвенных автопоездов сопряжена с рядом трудностей:

- в некоторых условиях эксплуатации возможно появление горизонтально - поперечных колебаний – виляний прицепных звеньев; - с увеличением числа звеньев ухудшается маневренность, устойчивость и управляемость автопоезда;

- ввиду несовпадения в общем случае траекторий движения колес ведущего звена – автомобиля и прицепных звеньев в ряде дорожных условий повышается расход топлива, снижаются нормативные скорости.

Эти и другие моменты порождают потребность исследования отмеченных явлений. Целью таких исследований является моделирование движения автопоездов в различных эксплуатационных условиях и выработка рекомендаций по выбору конструктивных параметров, соответствующих условиям и режимам эксплуатации автопоездов.

Задача исследования движения многозвенного автопоезда в общем случае сложна. Это обусловлено, во-первых, многообразием конструктивных схем автопоездов и условий движения; во-вторых, сложностью расчетов параметров движения длинных автопоездов в виду наличия большого числа степеней свободы.

Однако при исследовании некоторых режимов движения автомобильных поездов определенных конструкций можно принять ряд допущений, которые позволяют значительно упростить уравнения движения и получить из них расчетные формулы и критерии, определяющие основные параметры маневренности автопоезда.

45

По определению Якова Ханоновича Закина [49], маневренность автомобиля и автопоезда представляет собой совокупность свойств, которые обеспечивают возможность беспрепятственного поступательного криволинейного движения их по опорной поверхности, имеющей ограничения в размерах своей свободной (проезжей) площади и ее форме.

Маневренность - сложное эксплуатационное свойство, включающее в себя основные свойства: управляемость, поворотливость и вписываемость.

Управляемость – свойство подвижного состава двигаться по траекториям различной кривизны в результате воздействия водителя на органы управления – рулевое колесо и через рулевой привод на управляемые колеса.

Управляемость одиночного автомобиля и автопоезда существенным образом зависит от конструктивных факторов, таких как: легкость управления, степень поворачиваемости, устойчивость.

Поворотливость – свойство подвижного состава совершать повороты по траекториям возможно большей кривизны при минимально возможной площади на опорной поверхности.

Вписываемость – свойство подвижного состава, обеспечивающее соответствие его габаритной полосы криволинейного движения внешним ограничениям на опорной поверхности.

Помимо «внешней» вписываемости, определенной выше, существует «внутренняя» вписываемость прицепных звеньев автопоезда в габаритную полосу или в колею ведущего автомобиля-тягача при их криволинейном движении.

В основе маневренных свойств подвижного состава лежит его управляемость. Если автомобиль или автомобиль-тягач не обладает управляемостью, то у него отсутствует поворотливость, следовательно, не может быть вписываемости и маневренности.

Пусть автомобиль движется на неограниченной, свободной от какихлибо преград опорной поверхности. Маневренность в этом случае, очевидно, не нужна, так как к любой точке поверхности теоретически автомобиль может беспрепятственно подъехать. Управляемость же автомобиля в этих условиях движения обязательна, хотя бы для корректировки направления движения.

Однако, как только на опорной поверхности появляются какие-либо ограничения – узкий проезд, огороженная или застроенная площадка, дорога малой ширины или с закруглениями большой кривизны,

46

беспрепятственное движение автомобиля, а тем более автопоезда, становится возможным только при хороших маневренных свойствах, которые позволяют осуществить криволинейное движение на малых ограниченных площадях. При этом автомобиль должен обладать не только хорошей управляемостью, но и поворотливостью и вписываемостью.

Обычно при оценке производительности и эффективности использования того или иного вида подвижного состава за основу берут грузоподъемность и тягово-скоростные свойства. Между тем производительность, особенно автопоездов, существенно зависит от условий их эксплуатации и, следовательно, от их маневренности. Существующие пункты погрузки-разгрузки, склады и другие транспортные сооружения не всегда приспособлены к приему и обслуживанию автомобильных поездов, в результате чего теряется значительное время не на разгрузочно-погрузочные операции, а на маневрирование.

Кроме уменьшения производительности из-за маневрирования на складских площадках недостаточная маневренность автопоездов приводит к потерям времени при движении автопоездов на перекрестках, поворотах, развилках дорог и улиц из-за снижения скорости движения в этих местах.

В силу отмеченного необходимо иметь методики расчета геометрических, кинематических и динамических параметров движения подвижного состава, на основе которых можно было бы рассчитывать показатели их эксплуатационных свойств, оценивать их эксплуатационные свойства, в частности, маневренные свойства конкретных автопоездов.

Управляемое и неуправляемое движение

Управляемое криволинейное движение автомобиля и автопоезда возможно лишь при повороте водителем его управляемых колес. Этот поворот может совершаться с различной угловой скоростью и при разной поступательной скорости движения автомобиля. В зависимости от сочетания этих двух параметров траектория движения автомобиля имеет различную форму[15].

Неуправляемое движение вызывается разного рода возмущениями извне (порывом бокового ветра, уклонами дороги, неровностями ее покрытия) или внутренними причинами, например, боковой эластичностью шин.

47