Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор существующих исследований в области контроля за безопасностью конструкций автотранспортных средств и постановка задач исследования 7
Глава 2. Нормативно-правовое регулирование и некоторые результаты деятельности по контролю законструкцией и техническим состоянием АТС,
находящихся в эксплуатации 11
2.1. Анализ структуры и состояния парка АТС 11
2.2. Нормативно-правовое регулирование деятельности по контролю за конструкцией и техническим состоянием АТС 19
2.3. Анализ тенденций аварийности на автомобильном транспорте 27
2.4. Анализ статистики дорожно-транспортных происшествий, связанных с конструкцией и техническим состоянием автотранспортных средств 39
2.5. Выводы по главе 45
Глава 3. Исследование влияния вносимых изменений на безопасность конструкции и обоснование методики проверки автотранспортного средства 47
3.1. Анализ статистики переоборудования автотранспортных средств 48
3.2. Исследование влияния переоборудования автотранспортного средства на его массо-геометрические параметры 56
3.3. Уточнение и обоснование методики экспериментального определения положения центра масс транспортного средства в условиях служб технического надзора 67
3.4. Исследование влияния переоборудования транспортного средства на его нормируемые тормозные свойства 83
Глава 4. Экспериментальные исследования автотранспортных средств 96
4.1. Стендовые исследования автотранспортных средств 96
4.2. Дорожные испытания автотранспортных средств 110
4.3. Выводы по главе 117
Заключение и общие выводы 118
Литература 121
Приложения:
- Нормативно-правовое регулирование деятельности по контролю за конструкцией и техническим состоянием АТС
- Анализ статистики дорожно-транспортных происшествий, связанных с конструкцией и техническим состоянием автотранспортных средств
- Исследование влияния переоборудования автотранспортного средства на его массо-геометрические параметры
- Дорожные испытания автотранспортных средств
Введение к работе
Отрасль автомобильного транспорта оказалась в числе первых, наиболее быстро перешедших на рыночные условия экономического развития. Это сопровождалось разгосударствлением и массовой приватизацией автотранспортных предприятий, появлением на рынке транспортных услуг большого количества хозяйствующих субъектов -владельцев автотранспортных средств всех форм собственности: государственной, муниципальной, частной, иностранной, общественных организаций, прочей, а также индивидуальных предпринимателей с образованием и без образования юридического лица.
Так, по данным Московской транспортной инспекции, в 1990 г. в г. Москве было менее 2 тысяч авто предприятий и автохозяйств, а уже спустя два года количество владельцев автотранспорта всех форм собственности превысило 32 тысячи. При этом, если раньше владельцами практически всех транспортных средств, предназначенных для платной перевозки грузов и пассажиров, были государственные и муниципальные предприятия, то к настоящему времени в общем объеме таких перевозок в г. Москве на долю предприятий федеральной собственности приходится 0,3 %, автохозяйств, находящихся в введении города - 10,0 %, в частной собственности - 21,3 %, в смешанной - 68,0 %.
Резкое увеличение количества собственников и многообразие предлагаемых транспортных услуг оказало, несомненно, положительное влияние на расширение их объемов, спектра деятельности, качества обслуживания, возникновения конкуренции на рынке перевозчиков.
Вместе с тем, появление множества хозяйствующих субъектов, занимающихся перевозочной деятельностью, оказало вначале и существенное негативное влияние на обеспечение безопасности дорожного движения, работу по профилактике аварийности при осуществлении перевозок. Конец 80-х годов характеризовался созданием значительного числа крупных автотранспортных предприятий, имеющих хорошо оснащенные материальными, техническими и кадровыми ресурсами ремонтную, диагностическую базы, системы поддержания на требуемом уровне и повышения квалификации водителей, медицинского контроля за их здоровьем, обучения безопасному поведению на дорогах, соблюдения режима труда и отдых водителей, содержание транспорта в технически исправном состоянии и т. д.
Появление значительного числа новых собственников привело к тому, что действовавшая хотя и с издержками, система внутрипроизводственного контроля за безопасной работой автомобильного транспорта на первых порах была утрачена. У подавляющего большинства новых владельцев транспортных средств с количеством у них от одного до 10 автомобилей вообще отсутствовали специалисты автомобильного транспорта. В производство транспортных работ и услуг включилось значительное количество слабо подготовленных граждан - предпринимателей и малых предприятий.
Вместе с тем, обстановка с обеспечением безопасности дорожного движения в Российской Федерации остается нестабильной. После 1996 года отмечается рост ряда относительных показателей аварийности: среднего числа пострадавших в расчете на 100 тысяч жителей (+0,96 % в 1999году), числа погибших в 100 ДТП (+2,8 %) и тяжести последствий происшествий (+2,9 %), что свидетельствует о повышении уровня дорожно-транспортного травматизма в стране. Сократилось (-1,7 %) только среднее количество ДТП в расчете на 10 тысяч единиц транспортных средств. В среднем по России на каждые 10 тысяч транспортных средств в 1999 году приходилось 51 ДТП. В этот же период число пострадавших из каждых 100 тысяч населения в среднем по России составило 145 человек, а тяжесть последствий ДТП в среднем по стране составила 14 погибших на 100 пострадавших. В расчете на каждые 10 тысяч километров протяженности улично-дорожной сети в среднем по стране было совершено 967 происшествий.
Таким образом, в целом показатели аварийности и тяжести последствий ДТП в России выше аналогичных показателей развитых стран.
Целью данной работы является повышение безопасности конструкций автотранспортных средств с использованием методов технического надзора. Для достижения поставленной цели необходимо решение ряда последовательных задач:
- анализ причин дорожно-транспортных происшествий и тяжести их последствий;
- анализ влияния государственного регулирования на статистику ДТП;
- выявление систем и параметров автотранспортных средств, оказывающих определяющее влияние на безопасность их конструкций;
- совершенствование методов технического надзора за определяющими конструктивными параметрами автотранспортных средств.
Нормативно-правовое регулирование деятельности по контролю за конструкцией и техническим состоянием АТС
Законодательными и нормативными правовыми актами Российской Федерации предусмотрена система обеспечения поддержания автомототранспортных средств в технически исправном состоянии при их эксплуатации, а также контроля и надзора за выполнением установленных норм безопасности.
В Федеральном законе «О безопасности дорожного движения» [31] установлено требование к юридическим лицам и индивидуальным предпринимателям при осуществлении ими деятельности, связанной с эксплуатацией транспортных средств, «обеспечивать соответствие технического состояния транспортных средств требованиям безопасности дорожного движения и не допускать транспортные средства к эксплуатации при наличии у них неисправностей, угрожающих безопасности дорожного движения» (статья 20). Статьей 16 данного закона «обязанность по поддержанию транспортных средств, участвующих в дорожном движении, в технически исправном состоянии возлагается на владельцев транспортных средств либо лиц, эксплуатирующих транспортные средства».
Контроль за выполнением принятых норм безопасности предусмотрен в виде «обязательного государственного технического осмотра транспортных средств» в установленном Правительством Российской Федерации порядке (статья 17), а также путем «запрещения эксплуатации транспортных средств при наличии у них технических неисправностей, создающих угрозу безопасности дорожного движения».
Перечень технических неисправностей и условий, при которых запрещается эксплуатация транспортных средств, приведен в приложении к «Основным положениям по допуску транспортных средств к эксплуатации и обязанностям должностных лиц по обеспечению безопасности дорожного движения в ред. постановления Правительства РФ от 21 февраля 2002г. №127». В документе приводятся требования к различным параметрам узлов, агрегатов, систем и оборудования транспортных средств, касающихся работы тормозной системы, рулевого управления, внешних световых приборов, стеклоочистителей и стеклоомывателей ветрового стекла, колес и шин, двигателя, сцепного устройства, прочих элементов конструкции АМТС.Требования безопасности к указанным элементам конструкции, системам и агрегатам ТС и методы их проверки содержатся в ГОСТ Р 51709.
В сферу юрисдикционных полномочий Государственной инспекции безопасности дорожного движения МВД России входят:- контроль за конструкцией транспортных средств при их производстве и сертификации;- контроль за конструкцией транспортных средств при выдаче организациям-изготовителям транспортных средств бланков паспортов транспортных средств и паспортов шасси транспортных средств;- контроль за соблюдением требований нормативных правовых актов юридическими лицами - собственниками транспортных средств;- контроль за соблюдением требований нормативных правовых актов при осуществлении разрешительных действий.
Общий порядок исполнения контрольно-надзорных функций в данной сфере определен в приложении №1 «Наставления по техническому надзору Государственной инспекции безопасности дорожного движения Министерства внутренних дел Российской Федерации» [49] и в приложении №2 «Порядок контроля за внесением изменений в конструкцию транспортных средств, зарегистрированных в Государственной инспекции безопасности дорожного движения
Министерства внутренних дел Российской Федерации» к приказу МВД России от 7 декабря 2000г. №1240.
В соответствии с «Наставлением», контроль за конструкцией и техническим состоянием транспортных средств, находящихся в эксплуатации, осуществляется:- при регистрации ТС - в соответствии с Правилами регистрации автотранспортных средств и прицепов к ним в Государственной инспекции безопасности дорожного движения и Инструкцией о порядке производства работ по регистрации транспортных средств в подразделениях ГИБДД;- при надзоре за дорожным движением - в соответствии с Правилами дорожного движения Российской Федерации.
При контроле за конструкцией транспортных средств при их производстве и сертификации представители Главного управления ГИБДД участвуют в работе комиссий по проверке условий производства и инспекционном контроле организаций - изготовителей. Основными направлениями данной деятельности является:- контроль регистрации одобрения типа ТС, сертифицированного в установленном порядке, а также наличие данных, подтверждающих, что сертифицированная продукция подверглась контролю и испытаниям на соответствие нормативным документам;- выявление причин несоответствия сертифицированной продукции требованиям нормативных правовых актов;- контроль за соблюдением установленных требований по учету, хранению, заполнению и выдаче паспортов транспортных средств (ПТС) и паспортов шасси транспортных средств (ПШТС);- проверка выполнения мероприятий по устранению причин, послуживших основанием для выдачи организации -изготовителю обязательных для исполнения предписаний, в
Анализ статистики дорожно-транспортных происшествий, связанных с конструкцией и техническим состоянием автотранспортных средств
Обстановка с обеспечением безопасности дорожного движения в Российской Федерации остается нестабильной. После некоторого снижения аварийности и пострадавших в ДТП в течение последних 10 лет, начиная с 1997 года наметилась устойчивая тенденция к их росту (см. рис. 2.9). Отмечается рост ряда относительных показателей аварийности: среднего числа пострадавших в расчете на 100 тыс. жителей (+ 0,6 %), числа погибших в 100 ДТП (+2,8 %) и тяжести последствий происшествий (+2,9 %), что свидетельствует о повышении уровня дорожно-транспортного травматизма в стране (см. табл. 2.9). Сократилось только среднее количество ДТП в расчете на 10 тыс. ед. транспортных средств. В среднем по России на каждые 10 тысяч транспортных средств приходилось в 1999 году 51 ДТП. В этот же период число пострадавших на каждые 100 тыс. населения в среднем по России составило 145 человек. Тяжесть последствий ДТП в среднем по стране составила 14 погибших на 100 пострадавших. В расчете на каждые 10 тыс. км протяженности улично-дорожной сети в среднем по стране было совершено 967 происшествий. Основная часть всех дорожно-транспортных происшествий (72,9 %) совершена в городах и населенных пунктах, где за год общее количество ДТП увеличилось на 0,4 % при значительном росте числа погибших (+ 4,6 %) и раненых (+0,4 %).
За последние годы отмечено увеличение (+ 2,8 %) числа погибших людей в происшествиях из-за нарушений Правил дорожного движения водителями транспортных средств юридических лиц. Характерной особенностью происшествий на транспорте юридических лиц является высокая тяжесть их последствий (17 погибших на 100 пострадавших). При этом наиболее удручающе выглядит статистика аварийности по причине эксплуатации неисправных грузовых автомобилей и автобусов: годовой прирост числа дорожно-транспортных происшествий, связанных с эксплуатацией технически неисправного транспортного средства, по отношению к их числу за аналогичный период предшествующего года составил + 22,2 % по грузовым автомобилям и +38,8 % по автобусам. При этом в последние годы к «неисправностям» можно также относить и те изменения, которые вносились владельцами в конструкции транспортных средств без соответствующего согласования.
Для статистического анализа влияния отдельных свойств агрегатов и систем автотранспортных средств на дорожно-транспортные происшествия и степень тяжести их последствий был организован и осуществлен сбор информации в течение 1998-2000 годов по аварийности, вызванной неисправностями рабочей тормозной системы, рулевого управления, тормозной системы прицепа автопоезда, шин, сцепного устройства автопоезда, внешних световых приборов, колес. Полученные исходные данные приведены в приложении 1 [38].
Результаты анализа влияния систем и агрегатов автотранспортных средств на их аварийность представлены в виде диаграмм Парето. На рис. 2.10 представлены диаграммы Парето распределения и накопленной частости дорожно-транспортных происшествий (а), числа пострадавших (б) и погибших (в) по причинам несоответствий в различных агрегатах и системах автотранспортных средств в 1998 году, а на рис. 2.11 - то же в . Диаграммы Парето распределения и накопленной частости ДТП (а), пострадавших (б) и погибших (в) по причинам несоответствий в системах и агрегатах АТС в 2000 году. 2000 году. Как показал анализ, подавляющее большинство дорожно-транспортных происшествий (более 80 %), так же, как и числа пострадавших и погибших в них, остается стабильным во времени и вызывается отклонениями в четырех основных системах, определяющих активную безопасность транспортных средств. Эти отклонения нарушают прежде всего тормозные свойства, управляемость и устойчивость автотранспортных средств. Следовательно, в основу технического надзора за конструкцией автотранспортных средств, особенно при контроле за внесением в нее изменений, должен быть положен контроль за параметрами, влияющими на эти свойства.
За прошедшее десятилетие произошла значительная трансформация собственников автотранспортных средств: количество грузовых автомобилей в частной собственности возросло почти в 1000 раз, а автобусов - почти в 700 раз. Продолжается общее старение автомобильного парка страны. На фоне этого, в последние пять лет отмечается рост аварийности на дорогах Российской Федерации: число ДТП увеличилось на 15%, количество погибших в них - на 14,5% и количество раненых - на 17%.
Наряду с сохранением структуры аварийности на автомобильном транспорте отмечается наибольшая тяжесть последствий в ДТП, связанных с техническими неисправностями транспортных средств. При этом динамика этого показателя в течение ряда последних лет резко отрицательная, что подтверждает безусловную актуальность усиления контроля за безопасностью конструкций автотранспортных средств и их техническим состоянием.
Выполненный анализ тенденций количества дорожно-транспортных происшествий (ДТП) и пострадавших в них показал, что в последние годы отмечен устойчивый рост числа погибших и пострадавших в ДТП по причинам нарушений и отклонений в узлах и системах автотранспортных средств, особенно грузовых автомобилей и автобусов. Статистика ДТП по указанным причинам показывает, что наибольшее их число приходится на нарушения тормозных свойств, управляемости и устойчивости, напрямую зависящих от распределения масс и координат центра масс автотранспортных средств.
Внесение владельцами транспортных средств изменений в конструкцию для обеспечения эффективной эксплуатации приобрело массовый характер и потребовало принятия дополнительных мер по предупреждению роста аварийности. Подготовленные в последнее время МВД России и Минтрансом России нормативно-правовые документы позволяют административными мерами обеспечить необходимый контроль за допуском к эксплуатации транспортных средств. Вместе с тем, ряд технических проблем при внесении изменений в конструкцию транспортных средств остался нерешенным.
Исследование влияния переоборудования автотранспортного средства на его массо-геометрические параметры
Как было показано выше, большая часть видов изменений, вносимых в конструкции автотранспортных средств их владельцами, может привести к изменению положения центра тяжести, влияющему на параметры активной безопасности транспортного средства. К таким преобразованиям относятся:- установка на грузовые автомобили и прицепы закрытых кузовов (контейнеров, фургонов) и специального оборудования;- замена двигателей и силовых агрегатов на автобусах и легковых автомобилях;- изменение колесной базы автотранспортных средств; Рис. 3.2. Диаграмма Парето распределения внесения изменений в конструкцию АТС по видам.- изменение конструкции кузова, компоновки и планировки салона автобуса.
С целью определения степени изменения центра масс автомобиля при указанных видах переоборудования были проведены исследования на большом числе натурных образцов автотранспортных средств. Исследования проводились как теоретически, так и экспериментально.
Весовой анализ проводится в виде расчетного определения показателей масс автотранспортного средства на дорогу через оси и координат расположения центра масс. Расчетные схемы одиночного автомобиля и автопоезда приведены на рис.3.3.
Была разработана программа расчета весовых характеристик автотранспортных средств, позволяющая определять полную массу, снаряженную массу, распределение масс по осям и горизонтальную координату центра масс. Блок-схема программы расчета для одиночных автомобилей и для автопоездов приведена на рис.3.4. В программу вводятся исходные данные исследуемого транспортного средства в один из следующих файлов: [gaprobb.txt] - для городского автобуса;[maprobb.txt] - для грузового автомобиля или междугороднего автобуса; [probbds.txt] - для магистрального тягача или автобуса дальнего следования; [probbs.txt] - для автопоезда или сочлененного автобуса.
Запускается программа расчета с помощью файла [razves.exel. Программа работает в диалоговом режиме.
По команде «Запись на диск» образуется новый файл [...rez.txt], содержащий результаты расчета. Например, при расчете городского автобуса имя этого файла - [garez.txt]. Данный файл может редактироваться, распечатываться, пересылаться в другую директорию и т.п.
Ниже приводится расчет параметров по программе на примере городского автобуса. В программу вводятся следующие данные: Для ввода 1 (снаряженная масса): вд - масса двигателя и его систем; вкп - масса коробки передач; Gox - масса радиатора с вентилятором и антифризом; ввф - масса воздушного фильтра с элементами установки; Gpy - масса рулевого механизма с усилителем; GpM - масса элементов рабочего места водителя (кабины); GKB - масса карданного вала; Gra - масса системы выпуска отработавших газов двигателя; Go - масса отопителя с арматурой и креплением; Ga - масса основных приборов электрооборудования; Ga6 - масса аккумуляторных батарей; GT6 - масса топливных баков с топливом; Gno - масса передней оси с тормозами и колесами; Gnn - масса передней подвески в сборе; G3M - масса заднего моста с тормозами и колесами; G3n - масса задней подвески в сборе; G3K - масса запасного колеса; Geo - масса стеклоочистителей и стеклоомывателей; Gp - масса ресиверов; GOK - масса рамы или основания кузова; GK - масса кузова и кузовного оборудования; GB - масса водителя (75 кг); Ggi - масса і- го элемента дополнительного оборудования; XIі - координата «х» центра масс і-го элемента. Grp - масса груза; Хгр - координата «х» груза; L - колесная база транспортного средства; S і - площадь для стоящих пассажиров; Sni - элемент площади для стоящих пассажиров; пс - число элементов Sni; Xci - координата «х» каждого ряда сидений и элемента Sni; Мс - масса каждого ряда сидений. После выполнения расчета на печать выводятся параметры снаряженной массы; полной массы; массы, приходящейся на каждую ось; координаты «х» центра тяжести автомобиля. Пример расчета приведен в табл. 3.3, 3.4, и 3.5. Двигатель и его системы, 1205,-10 Коробка передач, 55,100 Радиатор с вентилятором, 110,-90 Воздушный фильтр с креплением, 10,-90 Рулевое управление, 100,-50 Рабочее место водителя, 40,-20 Карданный вал, 150,315 Система выпуска отработавших газов, 100,375 Отопитель с арматурой и креплением, 140,115 Электрооборудование и приборы, 165,370 Аккумуляторные батареи,175,135 Топливный бак с топливом, 260,275 Передняя ось с тормозами и колесами, 405,0 Передняя подвеска в сборе, 400, 560 Запасное колесо, 0,0 Стеклоочистители со стеклоомывателями, 10, 100 Ресиверы, 65,365 Прочие узлы и детали, 0,0 Основание кузова, 0,0 Корпус кузова с оборудованием,3530, 370 Водитель, 75,-20
Дорожные испытания автотранспортных средств
Дорожные испытания переоборудованных автотранспортных случаях для подтверждения их тормозных свойств и устойчивости при экстренном торможении. Испытания проводились на соответствии требованиям ГОСТ Р 51709.
При испытаниях использовались следующие приборы и аппаратура. Прибор «Motometer» (рис. 4.5,а) снабжен заводным протягивающим механизмом и инерционным датчиком замедления. Главным свойством его является запись процесса торможения в координатах «замедление - время» на мотограмме, что позволяет определять, помимо установившегося замедления, время срабатывания тормозной системы, тормозной путь.Этот прибор давно и широко используется при тормозных испытаниях.
Применялся также прибор «ЭФФЕКТ» (рис. 4.5,6) фирмы «МЕТА», г. Жигулевск. Схема прибора представлена на рис. 4.6. Прибор обеспечивает контроль следующих параметров и в указанных ниже диапазонах:c) 1 - Приборный блок, 2 - Разъем кабеля датчика усилия, 3 - Разъем кабеляпитания, 4 - Разъем кабеля принтера, 5 - Зажим ,6 - Ручка зажима, 7 Присоска, 8 - Кнопка включения питания «ВКЛ», 9 - Кнопка«ВВОД», 10 - Кнопка «ВЫБОР», 11 - Кнопка «ОТМЕНА», 12 Индикатор, 13 - Датчик усилия, 14 - Разъем для подключения к гнезду прикуривателя, 15 - Принтер, 16 - Кнопка включения питания принтера, 17 - Гнездо для подключения принтера (компьютера).
Рис. 4.6. Эффект. Общий вид. Основная допускаемая относительная погрешность: установившееся замедление, % ±4 время срабатывания тормозной системы, с ±0,03 усилие нажатия на педаль, % ±5 Напряжение питания, В - потребляемая мощность, Вт, не более 12±2 Габаритные размеры прибора, электронный блок датчик усилия 205x75x50 мм 135x95x70 мм Масса прибора, электронный блок датчик усилия 0,3 кг 0,5 кг Диапазон рабочих температур 10-+40С Прибор обеспечивает дополнительные функциональные возможности: Результаты измерения характеристик эффективности тормозных систем отображаются на буквенно-цифровом дисплее и хранятся в памяти прибора до отключения электропитания; Результаты измерения могут быть распечатаны на портативном принтере в виде протокола с указанием гос. номера ТС; Динамика изменения в реальном времени замедления J, ускорения линейного отклонения J2 и усилия нажатия F на педаль в процессе торможения автомобиля в реальном масштабе времени может фиксироваться при использовании ПЭВМ, подключенной к выходу прибора по RS 232; Работа в составе линии технического контроля ЛТК. Прибор снабжается автономным источником питания -аккумуляторной батареи 12 В или может питаться от бортовой сети автомобиля. На рис. 4.7 приведена мотограмма тормозных испытаний в дорожных условиях малого городского автобуса на базе грузового автомобиля Зил-5301. Испытания проводились на аттестованной дороге, автобус находился в состоянии снаряженной массы (Сс„ =4591 кг): регулировочные данные, давление воздуха в шинах и другие параметры соответствовали инструкции на автомобиль Зил-5301.
Дорожное покрытие - сухое, асфальтобетонное. Как показали результаты испытаний, максимальная величина установившегося замедления автобуса составила 6,71 м/с и ограничена коэффициентом сцепления шин с дорогой (достигнута грань блокирования колес). Среднее по замерам установившееся замедление составило 6,46 м/с . Замедления при торможении запасной тормозной системой - передним и задним контурами - составило соответственно 3,35 м/с и 3,65 м/с . Время нарастания замедления при испытаниях рабочей тормозной системой составило 0,2 с. Таким образом, испытания подтвердили соответствие тормозных свойств автобуса действующим нормативам.Параллельно проводилась регистрация параметров торможения с помощью прибора «ЭФФЕКТ». Расхождения показаний приборов «ЭФФЕКТ» и «Motometr» находятся в пределах точности расшифровки мотограммы (±1%).
Как было показано выше, по результатам расчетов и стендовых испытаний автомобиля «Астеро» на базе УАЗ-3160 была назначена проверка тормозных свойств в состоянии снаряженной массы из-за значительного отклонения продольной координаты центра масс. На рис.
