Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса. Постановка задач исследования 10
1.1. Расчетные и экспериментальные методы определения характеристик криволинейного движения автопоездов 10
1.2. Анализ работ по исследованию устойчивости и управляемости колесных транспортных средств 24
1.3. Конструирование и расчет приводов рулевого управления
автопоездов-тяжеловозов 40
Глава 2. Метод прогнозирования характеристик криволинейного движения колесных транспортных систем большой грузоподъем-ности 55
2.1. Математическая модель криволинейного движения двух-звенного автопоезда по недеформируемому опорному основанию 55
2.1.1. Общие положения, касающиеся разработки математической модели 55
2.1.2. Расчетные схемы и уравнения динамики криволинейного движения автопоездов при различных конструктивных вариантах 55
2.1.3. Математическое моделирование взаимодействия звеньев автопоезда через сцепные устройства 64
2.1.4. Математическая модель взаимодействия колесного движителя с недеформируемым опорным основанием 69
2.1.5. Моделирование сил воздушного сопротивления 77
2.1.6. Уравнения для определения нормальных реакций под колесами звеньев автопоезда 78
2.1.7. Математическая модель трансмиссии автопоез да 80
2.1.8. Моделирование действий водителя
2.2. Программная реализация математической модели 91
Глава 3. Экспериментальные исследования движения двухзвенного автопоезда на недеформируемом опорном основании 101
3.1. Цель и объект исследования 101
3.2. Условия и методики проведения экспериментальных исследований 107
3.3. Аппаратурно-измерительный комплекс
3.4. Результаты экспериментальных исследований. Оценка адекватности и точности математической модели движения автопоезда 119
3.5. Выводы 129
Глава 4. Результаты теоретических исследований криволинейного движения автопоезда при различных законах управления поворотом колес прицепной платформы 131
4.1. Повышение безопасности движения большегрузных колесных транспортных систем при перевозке крупногабаритных неделимых грузов 131
4.2. Методика и исходные данные для проведения вычислительных экспериментов 133
4.3. Анализ результатов моделирования 135
4.4. Выводы 167
Основные результаты и выводы по работе 168
Список литературы .
- Анализ работ по исследованию устойчивости и управляемости колесных транспортных средств
- Общие положения, касающиеся разработки математической модели
- Условия и методики проведения экспериментальных исследований
- Методика и исходные данные для проведения вычислительных экспериментов
Введение к работе
Актуальность темы. Большинство грузов в различных отраслях экономики может перевозиться как одиночными автомобилями, так и автопоездами, в то время, как транспортировка крупногабаритных тяжеловесных грузов (КТГ) осуществляется исключительно специализированными автопоездами-тяжеловозами с седельными или балластными внедорожными автомобилями-тягачами. Область применения таких транспортных средств весьма широка: перевозка неделимых агрегатов, машин и оборудования к месту монтажа на промышленных объектах; готовых неделимых строительных блоков и конструкций к месту строительства; различных строительных, дорожных, землеройных и других подобных машин и оборудования к месту эксплуатации. В зависимости от характера перевозимого груза и дорожных условий буксировка прицепов или полуприцепов с грузом может производиться одним или несколькими автомобилями-тягачами.
Особенности автопоездов-тяжеловозов определяют их принципиальное отличие от транспортных средств общего назначения. В автопоезде-тяжеловозе доминирующее значение имеет прицепное звено, параметры которого: грузоподъемность, осевая нагрузка, габаритные размеры, маневренные качества – являются основными, определяющими эксплуатационные свойства автопоезда в целом. Применяемые в составе прицепного автопоезда-тяжеловоза тяговые автомобили чаще всего являются балластными и в отличие от автомобилей общего назначения в качестве одиночных редко используются для перевозки грузов.
Комплектование автопоезда предусматривает подбор к данному конкретному прицепу-тяжеловозу одного или нескольких тягачей, обеспечивающих возможность его буксирования в заданных эксплуатационных условиях. При этом существенные для автопоездов общего назначения скоростные и динамические качества для большинства автопоездов-тяжеловозов имеют второстепенное значение. На первый план выходят показатели, определяющие безопасность движения.
Использование многоосных транспортных средств большой и особо большой грузоподъемности, отличающихся габаритными размерами и осевыми нагрузками, остро ставит проблему вписываемости этих машин в закругления и повороты существующей дорожной сети и обеспечения маневра при движении на местности, на строительных площадках и в других условиях.
Опыт эксплуатации автопоездов-тяжеловозов предприятием «Спецтяжавтотранс», работающим с 1978 года в сфере доставки неделимых крупногабаритных грузов, как на территории России, так и за рубежом, подтверждает то, что проблема обеспечения движения транспортной системы в заданном коридоре, зачастую ограниченном спецификой дорожной сети, является одной из основных в аспекте безопасности движения, а также реализации максимальной средней скорости движения на заданном маршруте.
Для минимизации коридора движения, и, тем самым, сокращения потребной ширины дорожного полотна, необходимой для поворота, колеса прицепных звеньев выполняют управляемыми. Наибольшее распространение в качестве систем управления поворотом колес прицепных звеньев, входящих в состав многозвенных колесных транспортных комплексов, получили системы с гидравлическим силовым следящим приводом, работающим в функции угла складывания звеньев автопоезда. Известно большое количество конструктивных вариантов организации систем управления звеньями автопоезда, а также алгоритмов и законов для их функционирования.
Важность задачи улучшения маневренности подтверждается также тем обстоятельством, что зачастую к местам назначения грузы необходимо доставлять без дополнительных капитальных вложений на совершенствование дорог.
Очевидно, что развитие конструкции автопоездов должно идти, в том числе, по пути усовершенствования поворотных устройств, внедрения автоматизированных систем управления, разработки новых законов и алгоритмов для работы системы рулевого управления, с целью обеспечения вписываемости всех звеньев в габаритную полосу. В то же время, для синтеза рациональных конструкций систем рулевого управления автопоездов-тяжеловозов, проверки работоспособности и эффективности предлагаемых законов и алгоритмов, а также для повышения безопасности движения при перевозке КТГ необходимо располагать инструментарием для решения таких задач на стадии проектирования техники и на этапах подготовки перевозки.
Конструктивные особенности автопоездов с одной стороны позволяют реализовывать многообразие схем и законов работы для систем рулевого управления, с другой стороны – затрудняют прогнозирование показателей маневренности, даже если ограничиваться небольшими скоростями движения.
В этой связи, задача разработки математической модели движения многозвенного автопоезда с учетом возможности реализации различных законов управления автомобилем-тягачом и прицепными звеньями, которая позволит прогнозировать характеристики криволинейного движения на стадии проектирования техники и подготовки перевозки КТГ, представляется очень актуальной научной и практической задачей.
Цели и задачи. Целью работы является повышение безопасности движения большегрузных многозвенных колесных транспортных систем при перевозке крупногабаритных неделимых грузов.
Для достижения цели в работе решены следующие основные задачи:
- разработан новый метод повышения безопасности движения автопоездов на стадии проектирования техники и подготовки перевозок крупногабаритных тяжеловесных грузов;
- создана новая математическая модель движения двухзвенного автопоезда с поворотным дышлом по недеформируемым опорным основаниям для оценки безопасности и тягово-динамических свойств при транспортировке крупногабаритных тяжеловесных грузов, в которой учитывается возможность реализации различных законов и алгоритмов рулевого управления автомобиля-тягача и прицепных звеньев;
- проведены экспериментальные исследования маневренности автопоезда при движении по недеформируемому опорному основанию для оценки адекватности разработанной математической модели движения;
- проведены теоретические исследования криволинейного движения автопоезда при перевозке КТГ в случае различных законов функционирования систем рулевого управления, в том числе и всеколесного для автомобиля-тягача;
- обоснован выбор рациональных схем рулевого управления автопоездов-тяжеловозов, предназначенных для перевозки КТГ.
Методы исследований. Исследования проводились с использованием численных методов моделирования движения двухзвенного автопоезда с поворотным дышлом при различных законах управления поворотом колес тягача и прицепного звена. Экспериментальные исследования основывались на испытаниях автопоезда в составе автомобиля-тягача с колесной формулой 88 и шестиосного прицепного звена.
Научная новизна заключается:
в разработке нового метода повышения безопасности движения многозвенных автопоездов по недеформируемым опорным основаниям при перевозке КТГ за счет выбора рациональных управляющих воздействий водителя (оператора) на стадии подготовки перевозки при использовании аппарата имитационного математического моделирования;
в создании математической модели движения автопоезда в составе автомобиля-тягача и прицепного звена по недеформируемому опорному основанию, в которой поворотное дышло представляется в виде отдельного звена с массовыми и габаритными, имеющего степень свободы в горизонтальной плоскости как относительно автомобиля-тягача, так и относительно прицепного звена. В модели учитывается возможность реализации различных законов и алгоритмов для систем рулевого управления автомобиля-тягача и прицепного звена. Модель позволяет имитировать движение автопоезда в заданных условиях эксплуатации, и, тем самым, значительно сократить сроки проектирования, доводочных испытаний, а также сроки подготовки перевозки КТГ и повысить безопасность и движения;
в результатах теоретических исследований криволинейного движения многозвенного автопоезда при использовании различных законах управления поворотом колес автомобиля-тягача и прицепного звена, в том числе, при всеколесном рулевом управлении.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и результатов базируются на теоретических и экспериментальных исследованиях динамики автопоезда, а также на использовании апробированных методов имитационного математического моделирования.
Практическая ценность работы. На основе результатов выполненных исследований для практического использования при подготовке перевозки КТГ создан комплекс программ для ЭВМ. Использование комплекса позволяет имитировать динамику автопоезда при различных законах управления поворотом колес автомобиля-тягача и прицепного звена на стадии подготовки перевозки и, тем самым, повысить безопасность движения при перевозке КТГ.
Реализация результатов работы. Результаты работы внедрены в ЗАО ПКТГ «Спецтяжавтотранс», в ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ», в НИИ СМ МГТУ им. Н.Э. Баумана, а также используются в учебном процессе при подготовке инженеров на кафедре СМ-10 «Колесные машины» МГТУ им. Н.Э. Баумана.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы заслушивались и обсуждались:
- на научно-технических семинарах кафедры СМ-10 – «Колесные машины» МГТУ им. Н.Э. Баумана в 2009 – 2013 гг. (г. Москва);
- на Международной научно-практической конференции «Прогресс транспортных средств и систем» (г. Волгоград, 2009 г.);
- на Международной конференции «Проблемы развития механики» (Монголия, г. Улан-Батор, 2009 г.);
- на Международной научно-технической конференции Ассоциации автомобильных инженеров (ААИ) «Какой автомобиль нужен России?» (г. Омск, 2010 г.);
- на Международной научно-технической конференции «Проектирование колёсных машин», посвящённой 75-летию кафедры «Колёсные машины» МГТУ им. Н.Э. Баумана (г. Москва, 2012 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 3 научные работы в журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих результатов и выводов, списка литературы. Работа изложена на 185 листах машинописного текста, содержит 137 рисунков, 3 таблицы. Библиография работы содержит 156 наименований.
Анализ работ по исследованию устойчивости и управляемости колесных транспортных средств
Первые попытки исследовать аналитически движение автопоезда в повороте были предприняты W. Schaarw. Позднее эту же задачу решали Житов И.М. [4] и Fazekas С. [5].
Движение автомобильного поезда при повороте рассматривалось вокруг одного центра поворота с чисто геометрически подходом к анализу маневренности автопоезда.
Наиболее значительные работы, связанные с исследованиями автомобильных поездов, проведены Я.Х. Закиным [1,2,6,7,8]. Им выполнены детальные исследования по проблемам горизонтальной устойчивости автопоезда и его маневренности. Подробно рассмотрен вопрос маневренности автомобильных поездов, основанный на базе кинематических положений с учетом режима поворота, т.е. скорости движения автопоезда, угла и скорости поворота рулевого колеса тягача. В работах Я.Х. Закина отмечается, что на поворотах и закруглениях дорог ГПД автопоезда увеличивается, что ухудшает все показатели маневренности.
В работах [9-13 и др.] отмечается, что показатели маневренности автопоезда могут быть существенно улучшены за счет поворота осей (колес) прицепного звена относительно его продольной оси с помощью той или иной системы управления поворотом, которая характеризуется передаточным отношением, равным: где in, i0 - соответственно, передаточные отношения системы прямого и обратного управлений, а, /3 - первый и второй углы складывания автопоезда, у\ у" - приведенный средний угол поворота соответственно управляемых колес полуприцепа и его тележки. Исследованиями А.П. Колпакова [11], С.Я. Марголиса [12], П.П. Ширяева [13] и др. показано, что для обеспечения движения колес ведомого звена по траектории тягового, передаточное отношение привода управления в процессе одного поворота должно иметь переменные значения и изменяться с различной скоростью в широком диапазоне - от бесконечности до нуля на входе в поворот и на выходе из поворота. Скорость изменения передаточного отношения зависит от многих факторов, в том числе от режима движения Кп тягача на повороте [1]: Kn=OIVa, (1.3) где 9 - приведенная угловая скорость поворота управляемых колес тягача, рад/с, Va - поступательная скорость движения тягача, м/с.
Вопросы кинематического расчета привода управления с постоянными значениями передаточных отношений рассмотрены в работах И.И. Крышеня [14,15], С.С. Атаева и Б.Ф. Кулика [16], В.П. Лахно и Р.П. Лахно [17], В.И. Приходько [18], Е. Феррино [19] и др. В данных исследованиях отмечается, что при неустановившемся повороте траектории звеньев автопоезда не совпадают. При этом установлена следующая закономерность: в автопоезде с системой прямого управления траектория движения полуприцепа смещается по отношению к основной траектории тягача на входе в поворот - во внешнюю сторону (отрицательный сдвиг), а на выходе из поворота - во внутреннюю (положительный сдвиг). В противоположность этому в автопоезде с системой обратного управления смещение траектории движения на входе в поворот - к центру поворота (положительный сдвиг), на выходе из поворота - во внешнюю сторону (отрицательный сдвиг) [6] (рис 1.1). Эти смещения траекторий движения полуприцепа приводят к заметному увеличению ГПД. Так, для автопоезда с системой прямого управления (база полуприцепа 20 м) полоса движения на повороте радиуса 20 м увеличивается по сравнению с прямолинейным участком более чем в 3,5 раза [20]. Полоса движения автопоезда на повороте, зависящая от величины смещения звеньев автопоезда друг относительно друга, может быть определена графическим, аналитическим и другими методами.
В основу графического метода положена известная теорема Шаля о перемещении плоской фигуры [21]. Этот метод использован в ранних работах З.Ш. Блоха, М.П. Раевского, Г.Ф. Терскова и др. Многие исследователи отмечают, что метод довольно громоздок и не позволяет проанализировать влияние отдельных параметров автопоезда на траекторию движения ведомого звена, так как каждое построение отвечает лишь вполне конкретному соотношению принятых величин. В целом данный метод обладает невысокой точностью из-за набегания погрешностей в процессе построения. Кроме того, результаты в значительной степени зависят от масштаба построения и навыков исполнителя [22, 23].
Графо-аналитический метод, использованный в работах С.М. Григорьева [24], Я.X. Закина [44] и др., основан на том, что траектория тягача задается с учетом режимного коэффициента поворота. Это позволяет получить более реальные значения отклонений траектории ведомого звена относительно ведущего, однако, и этот метод имеет те же недостатки, что и графический.
В работах [23-27 и др.] применялся аналитический метод определения траектории ведомого звена, а в [28] на основании предварительно проведенных расчетов даны графики, обеспечивающие построение траектории ведомого звена. Отдельные рекомендации по определению траекторий звеньев автопоезда приведены в работах [29]. Однако, как отмечается в [1,2,28 и др.], отрицательный сдвиг траектории движения (наружное смещение), характерный для управляемых полуприцепов, не поддается аналитическому расчету. По этой причине рядом
Общие положения, касающиеся разработки математической модели
Анализируя рассмотренные системы управления, отметим, что в приводе управления элементы передачи задающих параметров исполнительному механизму (тросы, тяги, трубопроводы и т.д.) должны располагаться по всей длине полуприцепа: от седельно-сцепного устройства автомобиля-тягача до тележки полуприцепа. Это делает привод громоздким, тяжеловесным, усложняет или порой исключает возможность его эксплуатации (например, для прицепа-роспусков трубоплетевозов, лесовозов). Указанных недостатков лишены приводы управления, реализующие обратную управляющую связь, при которой поворота управляемых осей (колес) тележки полуприцепа определяется вторым углом складывания автопоезда. Это значит, что вращающий механизм или устройство должны располагаться рядом с ручкой сцепки остова полуприцепа и его тележки, а элементы передачи задающих параметров к исполнительному механизму могут быть скомпонованы на тележке полуприцепа.
В работах [120-122] представлены результаты экспериментальных исследований модели, а также натурного образца - автопоезда с различными типами обратного привода (рычажного, кулисного, шестеренчатого) и механической системой управления тележки полуприцепа. В рычажном приводе управления оси тележки, имея возможность вращаться относительно рамы тележки, шарнирно соединены с остовом полуприцепа так, что при возникновении второго угла складывания поворачиваются в противоположные стороны, обеспечивая возможность движения тележки полуприцепа по криволинейной траектории. В кулисном приводе рычаг-вилка, будучи жестко связанной с поворотной осью тележки, контактирует с пальцем остова полуприцепа. В свою очередь, передняя ось с помощью тяги шарнирно соединена с задней поворотной осью так, что при повороте автопоезда появление второго угла складывания вызывает поворот осей в противоположные стороны. Подобный привод по типу управляющей связи описан также в работе [123].
Несмотря на сравнительную простоту конструкции различных систем обратного управления, они, как и системы прямого управления обладают рядом недостатков. Во-первых, для своего функционирования механические системы прямого и обратного управлений используют силы сцепления управляемых колес автомобиля-тягача с дороги и поэтому при неблагоприятных дорожных условиях (грязные мокрые дороги, гололед и др.) управление автопоездом становится невозможным. Во-вторых, при увеличении грузоподъемности или базы прицепного звена в передающих органах возникают большие усилия, что значительно усложняет конструкцию. В-третьих, системы имеют практически неизменную зависимость между задающими и управляемыми параметрами (постоянство передаточных отношений привода), что не является оптимальным с точки зрения маневренности. Многочисленными исследованиями [1,14,119,122 и др.]. Установлено, что для улучшения маневренности передаточное отношение системы управления поворотом полуприцепа должно быть переменным. С этой целью в устройствах управления прицепными звеньями широко используются всевозможные кулисы, копиры переменного профиля, кулачки, дополнительные лепестки, ограничители [119,124,125 и др.], модернизированный «обратный» привод [126 и др.], а также «двойной» привод [127,128]. «Двойной» привод управления, реализующий прямую и обратную управляющие связи предложен А.П. Колпаковым и детально рассмотрен в кандидатской работе А.С. Курочкина [128]. В частности, в этой работе установлено, что «двойной» привод управления значительно улучшает показатели маневренности длиннобазных автопоездов. Однако и эти конструктивные решения не могут полностью решить проблему улучшения маневренности. Поскольку передаточное отношение привода управления является, по крайней мере, функцией двух переменных - радиуса поворота автопоезда и скорости его движения, то механическая и гидростатическая системы непосредственного воздействия лишь уменьшает сдвиг траектории движения прицепного звена, не обеспечивая следования колес прицепного звена по колее тягача. Для преодоления этого препятствия необходим другой уровень системы управления поворотом полуприцепа.
Такой уровень представляют системы управления непрямого действия: электрические, электромеханические и электрогидравлические.
Характерными примерами электрических и электромеханических систем управления непрямого действия являются конструкции, описываемые в работах [119,122].
В соответствии с требованиями времени появились разработки систем управления с бортовой ЭВМ, осуществляющей на основе входНЫХ параметров, выработку управляющего сигнала [129,130].
В системах непрямого действия весьма важной проблемой является выбор источника энергии для исполнительного устройства системы управления. Для обеспечения энергией можно использовать установленные на прицепном звене электрические аккумуляторы, снижающую с вала отбора мощности энергию двигателя и др. подобные им движения.
Более выгодным является оборудование прицепного звена устройствами, обеспечивающими отбор мощности от колес его тележки. Имеется ряд разработок в этом направлении [131 и др.] Именно они состоят из большого числа элементов, поэтому усложняют конструкцию прицепного звена. Для реализации этого способа необходимо найти более простое техническое решение.
Условия и методики проведения экспериментальных исследований
1. На основе современных положений теории движения автомобиля разработана математическая модель, которая позволяет прогнозировать характеристики криволинейного движения автопоезда в составе автомобиля-тягача с колесной формулой 8x8 и прицепного звена. Особенностью предложенной модели является возможность учета различных законов управления поворотом колес тягача и прицепа, направленных на повышение маневренности и обеспечения попадания в заданный коридор движения, а также различных тяговых сочетаний звеньев, схем трансмиссии и характеристик сцепных устройств.
2. На основе подхода, принятого при создании математической модели движения двухзвенного автопоезда, разработан метод математического моделирования движения многозвенных колесных транспортных комплексов по недеформируемым опорным поверхностям с учетом особенностей конструкций сцепных устройств. Особенность метода заключается в возможности изменения числа звеньев системы без существенных доработок исходной математической модели движения, а также учет конструктивных особенностей узлов сочленения.
3. Разработанные математическая модель движения двухзвенного автопоезда и метод математического моделирования движения многозвенных колесных транспортных комплексов являются составляющими достижения цели диссертационного исследования при прогнозировании характеристик криволинейного движения на этапе проектирования автопоездов, а также при оценке безопасности перевозок по заданным маршрутам.
Целью проведения экспериментальных исследований является определение характеристик криволинейного движения двухзвенного автопоезда в составе автомобиля-тягача с колесной формулой 88 и формулой рулевого управления 12-00 и шестиосного пассивного прицепного звена с всеколес-ным рулевым управлением. В цели исследований также входит сравнение результатов, полученных в ходе натурных испытаний, с данными имитационного моделирования для оценки адекватности разработанной математической модели криволинейного движения автопоезда по недеформируемому ровном опорному основанию и определения её точности.
В качестве объекта исследований выбрано двухзвенное транспортное средство, состоящее из автомобиля-тягача марки МАЗ - 7310 и прицепного модуля ЧМЗАП - 83881. Исследуемый автопоезд является действующим, и эксплуатируется предприятием ООО «ОКБ «Спецтяжпроект», входящим в группу компаний «Спецтяжавтотранс», при перевозке специальных грузов различного назначения.
Общие виды исследуемого автопоезда перед началом экспериментальных заездов представлены на рис. 3.1. Прицеп ЧМЗАМ-83881 (рис. 3.3) предназначен для перевозки негабаритных тяжеловесных неделимых грузов и транспортных средств по дорогам с твердым покрытием. Допускается стыковка до шести модулей (два по ширине, три – в длину). На торцевой части каждого модуля установлен пульт ручного управления колесами (этот режим управления не является штатным, а выбирается по необходимости).
Прицеп имеет следующие особенности конструкции: - подвеска – рычажная, гидробалансирная; - тормоза: рабочий – барабанный, на все колеса, с пневмоприводом; стояночный – с пружинными энергоаккумуляторами, объединенными с тормозными камерами; - колеса всех осей управляемые от дышла.
Непосредственно перед проведением натурных испытаний автопоездом выполнялась транспортная задача по перевозке оборудования для ОАО «Загорская ГАЭС-2» (г. Сергиев Посад) ОАО «РусГидро». В рамках этих работ для прицепа была выбрана схема рулевого управления, при которой колеса двух крайних задних осей заблокированы от поворота в обе стороны (угол поворота всегда равен нулю), а колеса первых четырех осей организованы при повороте в рулевую трапецию, при этом полюс рулевого управления находится на последней оси прицепа. Колеса левого и правого борта соответствующей оси поворачиваются на одинаковые углы за счет складывания дышла. При проведении экспериментальных исследований схема рулевого управления прицепа изменениям не подвергалась.
Методика и исходные данные для проведения вычислительных экспериментов
Угол складывания дышла относительно продольной оси прицепа (складі) по результатам проведенных исследований при выполнении маневра «Поворот» после остановки автопоезда составил . При теоретическом исследовании движения автопоезда при выполнении маневра «Переставка» в соответствии с методикой проведения эксперимента зафиксированы 2 показателя: В - ширина габаритного коридора движения L - длина коридора при перемене
Полученные в ходе эксперимента данные при криволинейном движении исследуемого автопоезда на ровном недеформируемом опорном основании имеют приемлемую сходимость с результатами расчётов для двух исследуемых видов маневров: «Поворот» и «Переставка». Расхождение по следующим основным показателям составляет: - по траектории движения базовой точки Тг (при выполнении манёвра «Поворот») - не превышает 6 % для всех фиксированных положений данной базовой точки; по траектории движения опорной точки Т2 (при выполнении манёвра «Поворот») - не превышает 7 % для всех фиксированных положений данной базовой точки; - по траектории движения опорной точки Т3 (при выполнении манёвра «Поворот») - не превышает 5 % для всех фиксированных положений данной базовой точки; - по траектории движения опорной точки Т4 (при выполнении манёвра «Поворот») - не превышает 6 % для всех фиксированных положений данной базовой точки; - по ширине коридора движения (по точкам Тг-Т4) (при выполнении манёвра «Переставка») - 11 %; - по углу складывания (&склад2 )дышла относительно продольной оси прицепа (при выполнении манёвра «Поворот») - 5 %; - по длине пути до полного перестроения в соседнюю полосу (по точ ке Т4) (при выполнении манёвра «Переставка») - 12 %.
Сравнение результатов, полученных в ходе экспериментальных и теоретических исследований в различных условиях, позволило сделать вывод об адекватности разработанной модели и пригодности её при прогнозировании характеристик криволинейного движения автопоездов на стадиях проектирования, а также при исследовании эффективности работы различных законов и алгоритмов для систем рулевого управления (как отдельно для колес прицепного звена (при штатной системе управления тягача), так и при совместных оригинальных системах рулевого управления автопоездов (например, при всеколесном рулевом управлении автомобиля-тягача или при автоматическом управлении поворотом колес прицепа). Результаты теоретических исследований криволинейного движения автопоезда при различных законах управления поворотом колес прицепной платформы Повышение безопасности движения большегрузных колесных транспортных систем при перевозке крупногабаритных неделимых грузов
Группа компаний «Спецтяжавтотранс» при осуществлении перевозок тяжелых крупногабаритных грузов постоянно сталкивается с проблемой обеспечения безопасности движения по критерию не выхода транспортной системы из заданного коридора движения. Зачастую при организации перевозки приходится решать проблему строительства дорожного полотна, причем в подавляющем большинстве случаев при проектировании расчеты ведутся, исходя из того, что дорожное полотно будет использованы разово только для данной перевозки. Очевидно, что для снижения финансовых затрат ширина создаваемой временной дороги должна быть сведена к минимуму. В то же время, стремление к уменьшению ширины дорожного полотна предъявляет высокие требования к квалификации водителя (или оператора) транспортной системы и повышает риск возникновения аварийной ситуации. Таким образом, задача прогнозирования характеристик маневренности автопоезда на стадии подготовки перевозки имеет очень важное практическое значение.
Предлагаемый метод повышения безопасности движения большегрузных колесных транспортных систем при перевозке крупногабаритных неделимых грузов основан на разработанной математической модели движения многозвенного автопоезда и состоит в следующем.
1. На этапе подготовки перевозки детально исследуются наиболее сложные участки трассы с минимальной шириной дорожного полотна, с максимальной кривизной траектории, которые необходимо преодолеть транспортной системе. Производится, так называемая оцифровка трассы.
2. На следующем этапе в созданных подпрограммах для визуализации движения автопоезда по результатам моделирования данные участки трассы в точности воспроизводятся в виде разметки траектории.
3. С помощью разработанной математической модели водитель (или оператор) подбирает такие схемы рулевого управления, а также управляющие воздействия на рулевое колесо (или непосредственно на управляемые колеса транспортной системы), которые позволяют с определенным запасом по «вписываемости» преодолевать заданный участок маршрута.
4. Наилучший вариант управления фиксируется и воспроизводится на реальном объекте при выполнении перевозки.
Таким образом, заранее на этапе подготовки перевозки на основе имитационного математического может быть подтверждена (или опровергнута) возможность маневрирования в заданных условиях тем самым, обеспечена и повышена безопасность, а также средняя скорость прохождения сложных участков маршрута.
