новая папка / БЕЗОПАСНОСТЬ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ В ЭКСПЛУАТАЦИИ

выявить общие направления развития и общие проблемы сервисной сети, после чего построить более масштабную карту развития фирменной сервисной по всей РФ.

Библиографический список

1.Гретченко, А.И. «Дорожная карта» – новый инструментарий долгосрочного планирования инновационной экономики

2.Рингланд, Д. Сценарное планирование для разработки стратегии, 2008

3.Линдгрен М., «Сценарное планирование. Связь между будущим и стратегией» / Бандхольд Х.

УДК 625.096

ПРИМЕНЕНИЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ КАК СПОСОБ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ

Булатова В.А., Макарова И.В., Хабибуллин Р.Г.

ФГБОУ ВПО «Камская государственная инженерно-экономическая академия»

Мировой опыт в применении интеллектуальных транспортных систем (ИТС) показывает, что их использование является наиболее эффективным средством обеспечения устойчивости функционирования транспортной системы. В большинстве развитых стран к разработке ИТС приступили во второй половине XX века. На сегодняшний день данные системы уже функционируют, и наблюдается тенденция к их дальнейшему развитию и совершенствованию.

Новые перспективы в развитии отечественных интеллектуальных транспортных систем, по мнению министра транспорта А.Н. Недосекова [1], открывает использование комплексов спутникового мониторинга (на базе технологий ГЛОНАСС) состояния объектов транспортной инфраструктуры для определения их технического состояния, контроля за своевременным и качественным выполнением соответствующих мероприятий по обслуживанию и ремонту. В настоящее время, по поручению правительства Российской Федерации, разрабатывается концепция создания единой вертикально интегрированной государственной автоматизированной системы информационного обеспечения (ГАС «Управление»). А.Н. Недосеков подчеркивает, что отсутствие отечественных интеллектуальных интегрированных систем управления становится барьером на пути дальнейшего развития транспортной отрасли страны.

В свою очередь, нерациональная организация функционирования транспортной системы страны влечет за собой огромные материальные и человеческие потери. Россия имеет один из самых высоких уровней риска гибели населения в ДТП: ежегодно на российских дорогах гибнут около 30 тыс. человек, более 200 тыс. человек получают увечья. Сбой в движении ежедневно только в РФ приводит в среднем к повреждению 5500 транспортных средств, что является одной из главных проблем экономического развития РФ. Потери от ДТП в несколько раз превышают ущерб от железнодорожных катастроф, пожаров и несчастных случаев [2].

На сегодняшний день задача обеспечения безопасности дорожного движения (БДД) является серьезной проблемой. Сложная обстановка с аварийностью на автомобильном транспорте во многом объясняется следующими причинами [3]:

–постоянно возрастающей мобильностью населения;

–ростом автомобилизации, в том числе, за счет индивидуального транспорта;

–снижением объемов пассажирских перевозок общественным транспортом;

–эксплуатацией технически неисправных транспортных средств;

–несоответствием транспортной инфраструктуры, в том числе транспортнодорожной сети (протяженности и качества автомобильных дорог), уровню автомобилизации;

170

2.Выделение систем, подсистем и процессов с применением методологии IDEF. Решение этой задачи включает следующие этапы:

2.1.Построение функциональной схемы систем и подсистем с помощью методологии IDEF0, для прояснения границ моделирования системы в целом и ее основных компонентов.

2.2.Описание процессов, происходящих в системе, путем использования методологии IDEF3, для проведения структурного анализа системы.

2.3.Изучение документооборота системы. Построение диаграммы потоков данных с использованием методологии DFD, для моделирования взаимодействия системы с теми частями системы, которые выходят за границы моделирования.

3.Исследование эффективности функционирования системы обеспечения безопасности дорожного движения с использованием системы сбалансированных показателей.

3.1.Выделение и обоснование основных показателей эффективности системы. При реализации стратегии управления немаловажным является способ оценки качества, как самой стратегии, так и технологии ее реализации, поэтому выделение и обоснование основных показателей эффективности системы становиться неотъемлемой частью управления.

3.2.Построение карты целей системы (Пример карты целей приведен на рис. 2).

3.3.Построение диаграммы окружения ключевых показателей результативности.

4.Исследование загруженности УДС и фиксация ДТП в базе данных на основе мониторинга транспортных потоков. Анализ статистической информации по ДТП.

5.Выделение факторов Х, влияющих на транспортный поток как объект управления, и результирующего вектора Y с целью построения оптимального управления

(рис. 3).

6.Разработка имитационной модели аварийно-опасного участка улично-дорожной сети города в программной среде имитационного моделирования AnyLogic (Фрагмент прогона модели представлен на рис. 4).

172

Рис. 3. Схема взаимодействия объекта управления со средой

x1 – количество полос движения; x2 – время работы разрешающего сигнала светофора; x3 – наличие мобильного патрульного экипажа; x4 – наличие камер видеофиксации нарушений; x5 – рекомендуемая скорость движения; y1 – среднегодовая аварийность участка улично-дорожной сети; y2 – плотность транспортного потока; y3 – интенсивность движения; y4 – продолжительность заторов; y5 – средний скоростной режим движения АТС

Рис. 4. Имитационная модель наиболее аварийно-опасного участка улично-дорожной сети города

7.Проведение экспериментальных исследований для валидации и верификации

модели.

7.1.Подготовка исходных данных;

7.2.Планирование эксперимента на имитационной модели путем варьирования

факторов;

7.3.Проверка адекватности модели.

8.Проведение оптимизационного эксперимента на имитационной модели, с целью оптимизации результирующих факторов Y1, Y2 и Y3.

Исходя из приведенных данных, можно сделать вывод, что на сегодняшний день наиболее перспективным и современным методом обеспечения безопасного дорожного движения является создание интеллектуальной системы управления транспортными потоками. Ее использование даст положительный социальный эффект, поскольку будет способствовать устойчивому развитию города: снизится число ДТП и тяжесть их

173

последствий, сократятся затраты времени сотрудников ГИБДД на оформление документов и учетных карточек, что позволит более рационально использовать рабочее время и снизить нагрузку на персонал.

Библиографический список

1.Первый российский международный конгресс по интеллектуальным транспортным системам / доклад заместителя Министра транспорта Российской Федерации А.Н. Недосекова – Дата обращения: 14.09.2012

2.Бадалян, А.М. Оценка уровня безопасности движения на двухполосных автомобильных дорогах методом имитационного моделирования конфликтных ситуаций: дис. … канд. техн. наук: 05.22.10/ А. М. Бадалян - Москва: МАДИ–ГТУ, 2002 – 325 с.

3.Постановление № 100 о федеральной целевой программе «Повышение безопасности дорожного движения в 2006 - 2012 годах» М., 2005.

4.Кузьмин, Д.М. Технология и методы интеллектуального мониторинга автотранспортных потоков и состояния автомобильных дорог: дис. … канд. техн. наук: 05.22.08, 05.23.11/ Д. М. Кузьмин - Москва: МАДИ–ГТУ, 2008 – 191 с.

УДК 621.113

ИССЛЕДОВАНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ РАБОТЫ АГРЕГАТОВ ТРАНСМИССИЙ ГОРОДСКИХ АВТОБУСОВ

Кузьмин Н.А., Кустиков А.Д.

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева

Безопасная работа городских автобусов крайне важна, потому что именно от надежности их работы зависит пожалуй наибольшее количество жизней людей.

Долговечность агрегатов автомобилей максимальна при их работе на стационарных режимах. Это доказывает опыт эксплуатации. Известно, что в условий загородных маршрутов на добротных дорогах надежность автомобилей существенно выше, чем при городской эксплуатации. В городах нестационарность работы агрегатов автомобилей обуславливается прежде всего частыми остановками и разгонами при наличии светофоров, пешеходных переходов, железнодорожных переездов и пр. Положение усугубляют также наличие заторов («пробок»), подъемов и спусков. Все это вызывает необходимость частных торможений, переключений передач и т.д. При этом в зацеплениях трансмиссии автомобилей пульсируют ударные нагрузки. Данное обстоятельство приводит к нарушению масляных пленок в зацеплениях, что способствует интенсификации процессов изнашивания трущихся пар [1].

Все факторы снижения надежности агрегатов особенно ярко проявляются на примере эксплуатации городских автобусов и в первую очередь с механической коробкой передач (МКП). Сегодня каждый третий городской автобус на территории РФ имеет трансмиссию с МКП.

Результаты специальных исследований надежности городских автобусов для условий Нижнего Новгорода показали, что после двигателя наибольшая доля отказов таких автобусов приходится на агрегаты трансмиссии, например, 23% - у автобусов ПАЗ-32054, 19% - у микроавтобусов ГАЗ-322132. В свою очередь отказы трансмиссии распределяются следующим образом: 70% - отказы сцепления, 17% - коробки передач, 10% - карданной передачи, 3% - заднего моста.

К процессам изменения технического состояния автобусов в эксплуатации относятся: изнашивание, пластические деформации и прочностные разрушения, остаточные деформации, усталостные разрушения, коррозия и старение материалов.

По своему воздействию на отказы трансмиссии автобусов вышеуказанные процессы изменения технического состояния имеют следующее процентное соотношение (табл.1).

174

Таблица 1

Процентное соотношение причин отказов трансмиссий городских автобусов при пробеге 50 тыс.км

На основные показатели надежности трансмиссий автобусов, работающих на городских маршрутах, влияет большое количество различных факторов. В первую очередь следует отметить наличие изменений рельефа местности и загруженность маршрутов. Эти особенности сказываются на интенсивности изнашивания агрегатов трансмиссии. С точки зрения надежности наличие подъемов на маршруте следования автобусов приводит к изменению показателей безотказности и долговечности. Увеличение нагрузок на основные агрегаты трансмиссии автобусов неотвратимо влечет за собой снижение средней наработки на отказ. В первом приближении с проблемой можно хоть частично справиться путем корректирования периодичности и содержания технических воздействий на элементы трансмиссии при эксплуатации автобусов (да и прочих автомобилей), эксплуатируемых на маршрутах с постоянными подъемами.

Процессы, происходящие в агрегатах трансмиссии автомобиля при их работе обладают своими особенностями.

Существенным отличием условий функционирования агрегатов трансмиссии является подверженность трущихся поверхностей деталей высоким удельным силовым динамическим нагрузкам, которые становятся весьма чувствительными к появлению зазоров (угловых люфтов), нарушениям герметичности масляных картеров, технологии работ обслуживания.

Так, например, зубчатые колеса работают при относительно высоких нагрузках и скоростях, в условиях значительных изменений передаваемых крутящих моментов. Заедание рабочих поверхностей зубьев таких колес при нормальной смазке происходит крайне редко, причем на низших передачах. Всѐ интенсифицируется при больших нагрузках. Наиболее часто проявляется изнашивание зубчатых колес в виде поверхностного усталостного выкрашивания и износ торцов зубьев, связанный с переключениями передач [1].

Максимальная температура поверхностей трения деталей трансмиссии, как правило, не превышает 300°С, однако контактные напряжения достигают 2000 МПа, а в гипоидных передачах – 4000 МПа. В этой связи физико-химические и эксплуатационные свойства трансмиссионных масел должны в полной мере гарантировать долговечную и надежную работу агрегатов трансмиссии автомобиля. Здесь немаловажным моментом является применение только нужного масла для конкретных видов зубчатых зацеплений трансмиссии. Главное назначение любого трансмиссионного масла – удерживать прочную масляную пленку между зубчатыми колесам. Например, только для цилиндрический и цилиндрических косозубых пригодно масло, называемое у водителей «нигрол» ТАп-15В. Оно держит слабильную масляную пленку с контактным напряжением в зацеплении не более 1500 МПа; Для косозубых (не гипоидных) передач специальные масла, например, ТСп-10, ТСп-15К (камазовское) – не более 2500 МПа, а вот для гипоидных конических зацеплений главных передач автомобилей (давление в пятне контакта может превышать 4000 МПа) пригодны только гипоидные масла ТСп-14гип, ТСз-9гип и конечно же ТАд-17.

Свойства работающего масла агрегатов трансмиссии, особенно коробки передач, вследствие действия температурных, скоростных и нагрузочных воздействий, а также

175

внешних загрязнений заметно меняются. В них накапливаются продукты окисления и дорожной пыли, в результате меняются их физико-химические показатели. В частности, в ту или иную сторону изменяется вязкость, возрастает кислотное число, в масле появляются вещества, склонные к выпадению в осадок.

Результаты проведенных на кафедре «Автомобильный транспорт» НГТУ исследований физико-химических свойств отработавших трансмиссионных масел (табл. 2) коробок передач вышеупомянутых автобусов ПАЗ показали, что при их эксплуатации на городских на маршрутах с подъемами массовая доля механических примесей в трансмиссионном масле к 60 000 км пробега на 40% превышает допустимое значение, в то время как для явных равнинных маршрутов нижней части Нижнего Новгорода этот показатель остается в пределах нормы. При этом также массовая доля воды в два раза превышающая допустимое содержание.

Таблица 2

Анализ масла трансмиссионного марки ТАп-15В при пробеге 60 тыс.км на равнинном и маршруте с подъемом

В результате откровенного неудовлетворительного состояния трансмиссионных масел (еще до срока регламентной замены) городских автобусов, которые эксплуатируются на маршрутах с подъемами и при интенсивном городском движении, можно наблюдать следующие процессы:

–увеличение интенсивности изнашивания и величины износов всех деталей трансмиссии;

–увеличение потерь энергии, передаваемой от двигателя к ходовой части автомобиля;

–ухудшение отвода тепла и удаления из зон трения продуктов износа и других загрязняющих масло примесей;

–высокая коррозионная агрессивность по отношению к деталям трансмиссии;

176

–увеличение вибрации и шума шестерен и низкая защита их от ударных нагрузок (при движении автомобиля на режиме «разгон-накат-разгон»;

–вспенивание и нестабильность свойств масла при работе смазываемых им механизмов;

–интенсивное разрушение резинометаллических изделий.

Следует также отметить, что интенсивность изменения температуры в агрегатах трансмиссии зависит от режима движения автомобиля и температуры окружающего воздуха. Температура масла в коробке передач гораздо выше, чем в заднем мосту, ввиду прогрева от двигателя, а также вследствие более интенсивного охлаждения моста воздухом при движении.

Половина всех отказов сцепления приходится на рабочий и главный цилиндры гидравлического привода сцепления, а точнее на их манжеты. Безусловно, в первую очередь это происходит из-за загруженности маршрута движения автобусов, то есть необходимости частых выжимов сцепления. Из-за постоянных перепадов температуры в тормозной жидкости образуется и накапливается конденсат. При этом, чем больше влаги растворено в жидкости, тем раньше она будет закипать, а при низких температурах она сильнее густеет и хуже смазывает рабочие детали, они в ней быстрее корродируют. Высокие температуры в системе и гигроскопичность жидкости приводят к ее обводнению и преждевременному старению. В этих условиях жидкость может отрицательно влиять на резиновые манжетные уплотнения тормозных цилиндров, вызывать коррозию металлических деталей.

Среди неисправностей карданной передачи в условиях интенсивного городского движения можно выделить: рывки при трогании с места; вибрации при движении; биение и стук карданного вала; повышенный нагрев карданных соединений; повышенный люфт карданного вала.

На степень нарушения баланса сильно влияют зазоры в соединениях шлицев и крестовин, что происходит из-за несвоевременного закладывания смазки и протяжки фланцев. Эти операции, как правило, проводятся при ТО-2, но предварительные исследования показывают на необходимость более раннего вмешательства.

Работы по балансировке карданной передачи необходимо осуществлять в тех случаях, когда возникают вибрации на определенных скоростных режимах, а также замены крестовин или подшипника качения промежуточной опоры.

Таким образом, исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод о том, что периодичность технических воздействий и их перечень следует корректировать при наличии на маршруте подъемов и повышенной загруженности городских маршрутов движения автобусов. Это является результатом отдельных скрупулѐзных исследований.

Библиографический список

1.Кузьмин, Н.А. Техническая эксплуатация автомобилей: закономерности изменения работоспособности : учебное пособие – М.:ФОРУМ, 2011. – 208 с.

УДК 621.113

РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ ПРОВЕРКИ СОСТОЯНИЯ ИНЕРЦИОННЫХ ТОРМОЗНЫХ СИСТЕМ АВТОМОБИЛЕЙ

Корчажкин М.Г., Маслов С.И., Архипов А.Н. Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева

Обеспечение безопасности дорожного движения является одной из наиболее сложных проблем настоящего времени и от еѐ правильного решения зависит не только состояние и функционирование транспорта, но и жизнь и здоровье людей, сохранность грузов. Решение

177

данной проблемы регламентирует Федеральный закон РФ «О безопасности дорожного движения», а так же многое другие нормативные акты.

В 90-х годах в связи с появлением множества предпосылок, ведущих к снижению уровня безопасности, таких как разукрупнение предприятий автомобильного транспорта и появлением мелких перевозчиков, ухудшение контроля за состоянием транспортных средств, снижение качества запасных частей и комплектующих возникает необходимость каким-либо образом контролировать состояние транспорта. Проведение предрейсового контроля появившимися небольшими перевозчиками оставляло желать лучшего. В то же время в связи с коммерциализацией перевозок возникает использование «новинки» для того времени: автопоезда на базе легковых автомобилей и одноосных прицепов, для которых почти что совсем не было базы для проверок их технического состояния как автопоездов (рис. 1).

Рис. 1 Легковой автопоезд с прицепом, оборудованным инерционной тормозной системой

В настоящее время в связи с резко возросшей интенсивностью движения автомобильного транспорта и увеличением его количества на дорогах возникла необходимость оборудовать прицепы рабочими тормозами, не зависящими от тормозной системы тягача. Во-первых, это позволит значительно сократить тормозной путь и, в большинстве случаев, спасет от возможной аварии. Во-вторых, тормозная система на легковом прицепе является своеобразной защитой от складывания «автопоезда», что также является весомым доводом в пользу ее использования. Максимально допустимая масса буксируемого прицепа указывается в руководстве по эксплуатации автомобиля, причем эта масса разная в зависимости от того, оборудован легковой прицеп тормозами, или нет. Наиболее перспективны для этих целей тормоза наката, использующие силу инерции прицепа, которая возникает при торможении автомобиля-тягача, для приведения в действие рабочих тормозов прицепа. Такие приводы тормозов могут быть либо механическими (сила наката разжимает тормозные колодки при помощи системы рычагов), либо гидравлическими (сила наката преобразуется в давление тормозной жидкости). Последние распространены наиболее широко, так как имеют меньшую металлоемкость и позволяют реализовать все требования, предъявляемые к тормозам наката нормативными документами (Приложение 12 к Правилам № 13 ЕЭК. ООН, ГОСТ 22895-81).

Согласно этим требованиям, инерционные приводы тормозов должны быть оборудованы «пороговым устройством» (т.е. срабатывать только при превышении определенной силы в сцепном устройстве), защищать от перегрузок рабочие тормоза прицепа, не создавать при торможении осевой нагрузки на тягач больше разрешенной,

178

обеспечивать плавное торможение и растормаживание прицепа с необходимыми эффективностью и быстродействием.

На некоторых прицепах, оснащенных инерционным тормозом наката, есть устройство, позволяющее двигаться задним ходом, которое необходимо включать принудительно, на других есть система распознавания режима заднего хода, автоматически переключающая тормозную систему в соответствующий режим. Несмотря на неоспоримые плюсы, тормоза наката имеют и свои минусы, особенно при движении по неровной местности и по проселкам. При езде, сопровождающейся переменными рывками, прицеп часто тормозит в тот момент, когда уже пора ехать, выбравшись из очередной выбоины, а когда стоило бы притормозить, например, на подъеме, прицеп, особенно с большим грузом, начинает вести себя слишком "автономно", сбивая темп езды.

К минусу инерционного тормоза можно также отнести не совсем адекватное отношение при движении по разъезженной, грязной дороге. В этом случае вязнущий тягач воспринимает прицеп, как обузу, мешающую не только из-за дополнительного веса, но и неадекватных притормаживаний, которых не было бы, если бы тормозами прицепа управлял сам водитель.

Втоже время, поняв проблему, государство повсеместно создаѐт стации технического контроля, либо под частным руководством, либо государственные. Они были призваны решить проблему с возникшими казусами качества контроля за техническим состоянием. Но существующие на то время средства контроля позволяли произвести проверку почти любых транспортных средств в условиях линии инструментального контроля, кроме прицепов оснащѐнных инерционной тормозной системой (ИТС). И до нынешнего времени все устройства, существующие в арсенале контролѐров не позволяют проверить ИТС в стационарных условиях не прибегая к дорожным испытаниям.

Оценка технического состояния ИТС прицепов производится по требованиям ГОСТ Р 51709-2001 и техническому регламенту «О безопасности колесных транспортных средств», вступившим в силу с сентября 2010 г. В соответствии с требованиями вышеуказанных документов проверка должна производиться при помощи устройства с контролем соответствующих характеристик ИТС прицепа. Необходимое устройство, позволяющее имитировать нагрузку на рабочем органе прицепа создаваемую при торможении прицепа в дорожных условиях называется нагружателем (имитатором нагрузки). Кроме того, нагружатель введен в перечень оборудования, необходимого для линий инструментального контроля (приказ Министерства промышленности Российской Федерации (Минпромторг России) от 6 декабря 2011 г. N 1677), в котором указаны некоторые его характеристики (усилие вталкивания сцепного устройства 50-3700 Н).

Таким образом, проблема отсутствия средств контроля технического состояния инерционных тормозных систем автомобильных прицепов является достаточно актуальной. Тем более, что операции по инструментальному контролю таких систем должны стать обязательными для пунктов инструментального контроля уже в 2012 году.

Внастоящее время в НГТУ им. Р.Е. Алексеева, на кафедре Автомобильного транспорта ведется разработка стационарного стенда для проверки ИТС в условиях станции инструментального контроля.

Устройство основании на измерении тормозного усилия создаваемого пневмоцилиндром при помощи тензометрического датчика (рис. 2). Данное устройство позволяет произвести проверку тормозной системы прицепа в условиях линии инструментального контроля и не прибегать к дорожным испытаниям.

Принцип работы стенда (рис. 3) заключается в следующем: для начала автопоезд закрепляется на месте проверки тормозной системы - тягач на противооткатные упоры и ручной тормоз, а прицеп - для этого в конструкции нагружателя предусмотрены специальные отверстия для фиксации расстояния между прицепом и нагружателем (в проекте предусмотрено закрепления синтетическими стропами). Затем из ресивера,

имеющегося на стации, подаѐтся сжатый воздух, поступающий в пневмоцилиндр,

179