Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние проблемы, цели и задачи исследования 7
1.1. Анализ дорожно-транспортной аварийности на автомобильном транспорте в Российской Федерации 7
1.2. Особенности конструкции тормозных систем автомобилей категории Ml, оборудованных АБС 10
1.3. Требования, предъявляемые техническим регламентом к рабочей тормозной системе автомобилей категории Ml, оборудованных АБС 14
1.4. Требования, предъявляемые правилами ЕЭК ООН к испытаниям и характеристикам рабочей тормозной системы
легковых автомобилей 16
1.4.1 Общие предписания 17
1.4.2 Особые предписания, касающиеся механических транспортных средств 1 j
1.4.3 Дополнительные проверки
1.5. Современное состояние изучаемой проблемы 20
1.6. Выводы по главе 1 28
1.7. Цель, задачи и общая методика исследования 29
ГЛАВА 2. Теоретические исследования процесса торможения автомобиля, оборудованного АБС 31
2.1. Автоколебания и вынужденные колебания в процессе торможения автомобиля 31
2.2. Физические основы процесса торможения автомобиля 34
2.3. Основы математического моделирования движения колеса по дорожному покрытию 36
2.4. Кинематическая модель вращения колеса с жесткой шиной 38
2.5.Мод ель деформационного проскальзывания колеса с упругой шиной по твердому дорожному покрытию 40
2.6. Процесс изменения проскальзывания колеса при экстренном торможении автомобиля, оборудованного АБС 44
2.7. Аналитическое исследование процесса торможения автомобиля 50
2.8. Методика бесконтактной регистрации параметров торможения и обработка дискретных данных 56
2.9. Выводы по главе 2
ГЛАВА 3. Разработка методики и средств оценки работоспособности тормозной системы 63
3.1. Методика оценки работоспособности тормозной системы автомобилей категории Ml, оборудованных АБС, в дорожныхусловиях 63
3.1.1. Определение геометрических размеров испытательной площадки 68
3.1.2. Определение погрешности средств измерений 69
3.2. Разработка датчика для измерения скорости автомобиля 72
3.3. Разработка устройства для измерения угловой скорости колеса 75
3.4. Разработка датчика для измерения давления в приводе тормозов без разгерметизации SO
3.5. Выводы по главе 3 84
ГЛАВА 4. Экспериментальные исследования 85
4.1. Выработка критериев оценки эффективности торможения и устойчивости ТС при дорожных испытаниях 85
4.2. Программно-аппаратный комплекс для оценки работоспособности тормозной системы автомобилей категории
Ml, оборудованных АБС 87
4.2.1. Программа обработки экспериментальных данных 90
4.3. Результаты обработки экспериментальных данных, полученных при испытаниях автомобиля «Ford Fusion» 105
4.4. Результаты обработки экспериментальных данных, полученных при испытаниях автомобиля «Great Wall СС646КМ25» 108
4.5. Выводы по главе 4 114
Основные выводы и результаты 115
Основные условные обозначения и сокращения 117
Библиографический список
- Требования, предъявляемые техническим регламентом к рабочей тормозной системе автомобилей категории Ml, оборудованных АБС
- Основы математического моделирования движения колеса по дорожному покрытию
- Определение геометрических размеров испытательной площадки
- Результаты обработки экспериментальных данных, полученных при испытаниях автомобиля «Great Wall СС646КМ25»
Введение к работе
Актуальность темы. Обеспечение безопасности дорожного движения является одной из важнейших проблем эксплуатации автомобильного транспорта . Каждый год на дорогах России погибают десятки тысяч человек, сотни тысяч получают повреждения и увечья, страна несет многомиллиардные экономические потери. Согласно статистическим данным ГИБДД за 2012 год произошло 203597 ДТП, в которых погибло 27991 человек и пострадало 258618 человек.
Порядка 15% ДТП в РФ происходит из-за эксплуатации технически неисправных транспортных средств, из которых около 40% составляют автомобили с неисправной тормозной системой. Причем аварии по причине отказа тормозной системы имеют наиболее тяжелые последствия.
По данным Европейской комиссии министров транспорта доля ДТП из-за технических неисправностей АТС в общем их количестве составляет: в Германии 13-21%; в США 17-27%; во Франции 21-22%; в Венгрии 19-21%.
Одним из путей решения задачи по снижению аварийности дорожного движения является повышение активной безопасности транспортных средств в эксплуатации. Активная безопасность современного колесного транспортного средства в период торможения достигается с помощью автоматизированных систем управления параметрами его движения. Оснащение автомобилей антиблокировочной тормозной системой (АБС) позволяет улучшить показатели торможения при движении автомобиля.
Если по какой-либо причине АБС теряет работоспособность, а это не редкость ввиду сложности системы и условий эксплуатации, в экстренной ситуации транспортное средство теряет устойчивость, тем самым усугубляя тяжесть последствий. Поэтому необходимо систематически контролировать техническое состояние тормозной системы, оборудованной АБС, с использованием современных средств диагностики и при обнаружении каких-либо неисправностей проводить соответствующие технические воздействия.
Однако, на данный момент, не разработаны методика и средства оценки работоспособности тормозной системы автомобилей категории М1 с АБС в эксплуатации.
Степень разработанности темы исследования. Теоретические основы, связанные с решением проблемы повышения активной безопасности транспортных средств в эксплуатации, заложены в работах И.Н. Аринина, Н.А. Бухарина, Л.В. Гуревича, П.А. Кравченко, Р.А. Меломуда, М.А. Петрова, А.Г. Сергеева, Д.А. Соцкова, А.И. Федотова, А.К. Фрумкина Е.А. Чудакова и других ученых.
В результате литературного обзора установлено, что системой, оказывающей наибольшее влияние на безопасность дорожного движения, является рабочая тормозная система ТС.
Цель и задачи исследования.
Цель исследования разработка методики и средств оценки работоспособности тормозной системы автомобилей категории М1, оборудованных АБС, для повышения их активной безопасности в эксплуатации.
Объект исследования является рабочая тормозная система транспортных средств категории М1.
Предметом исследования является процесс экстренного торможения автомобилей категории М1, оборудованных АБС, в дорожных условиях.
Задачи исследования:
-
Разработать модель процесса торможения колеса автомобиля, оборудованного АБС.
-
Исследовать процесс проскальзывания колеса при экстренном торможении автомобиля.
-
Создать методику оценки работоспособности тормозной системы автомобилей категории М1, оборудованных АБС, в дорожных условиях.
-
Разработать технические средства для измерения скорости автомобиля и угловых скоростей его колес с заданной точностью.
-
Создать программно-аппаратный комплекс, который позволит определять значения скорости колес, скорости автомобиля и усилия на органе управления рабочей тормозной системой в процессе дорожных испытаний.
-
Провести с помощью разработанного программно-аппаратного комплекса оценку работоспособности тормозной системы автомобилей категории М1, находящихся в эксплуатации.
Методы исследования базируются на аналитическом исследовании процесса торможения и проведении дорожных испытаний ТС с использованием разработанных датчиков скоростей колеса и автомобиля и применения математической обработки экспериментальных данных на базе программного пакета «MATLAB».
Область исследования соответствует требованиям паспорта научной специальности ВАК: 05.22.10 – Эксплуатация автомобильного транспорта: содержанию специальности, каковым являются обеспечение безопасности дорожного движения и работоспособности автомобильного транспорта, а также следующим основным направлениям: п.5 «Обеспечение дорожной безопасности автотранспортного комплекса», п. 13 «Методы диагностики технического состояния автомобилей».
Научная новизна исследования заключается в следующем:
-
Разработана модель деформационного проскальзывания колеса с упругой шиной по твердому дорожному покрытию.
-
Разработана методика и средства оценки работоспособности тормозной системы автомобилей категории М1, оборудованных АБС.
-
Создан и апробирован программно-аппаратный комплекс оценки работоспособности тормозной системы автомобилей категории М1, оборудованных АБС.
Практическая ценность и реализация результатов исследований:
1. Разработан комплекс диагностической аппаратуры для оценки работоспособности тормозной системы автомобилей категории М1, оборудованных АБС.
2. Создано устройство для измерения угловой скорости колеса. Получен патент на полезную модель устройства.
3. Разработан датчик для измерения скорости автомобиля. На полезную модель устройства получен патент.
4. Создана программа для обработки экспериментальных данных, получаемых от диагностического комплекса. Получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.
5. Осуществлена (в соответствии с нормативными документами) опытная проверка разработанной системы на серийных автомобилях, находящихся в эксплуатации.
Достоверность научной гипотезы, выводов и рекомендаций обеспечивается: современными средствами научных исследований; применением общепринятых методов обработки экспериментальных данных; использованием фундаментальных положений физики и математики; применением современных математических методов планирования экспериментов и обработки результатов; удовлетворительной сходимостью результатов аналитических расчетов с данными, полученными при дорожных испытаниях.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на международных практических конференциях: «Актуальные проблемы эксплуатации автотранспортных средств» (Владимир, 2011), «Инновационные технологии сервиса транспортных средств» (Новосибирск, 2011) и на научно-методических семинарах кафедры «Технической эксплуатации транспортных средств» Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета (2013 г.).
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 13 печатных работах, общим объемом 4,15 п.л., лично автором – 2,55 п.л., в том числе 4 работы опубликованы в изданиях, входящих в перечень ведущих рецензируемых научных журналов, утвержденный ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав с выводами по каждой из них, общих выводов. Диссертация содержит 135 страниц машинописного текста, 5 таблиц, 40 рисунков, 4 приложения и список использованной литературы из 143 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.
Требования, предъявляемые техническим регламентом к рабочей тормозной системе автомобилей категории Ml, оборудованных АБС
При использовании силы сцепления в антиблокировочной системе учитывается фактическое возрастание тормозного пути по сравнению с его минимальной теоретической величиной. Антиблокировочная система считается удовлетворяющей требованиям, если выполняется условие є 0,75, где є -реализуемое сцепление.
Коэффициент реализуемого сцепления є должен измеряться при начальной скорости 50 км/ч на дорожном покрытии, имеющем коэффициент сцепления в пределах от не более 0,3, (при отсутствии такого испытательного покрытия, по усмотрению технических служб, могут использоваться шины с предельным износом и более высокий - до 0,4 - коэффициент сцепления, полученные фактические величины, тип шин и характеристики покрытия регистрируются) до приблизительно 0,8 (сухая дорога). Для устранения влияния перепадов температур в тормозной системе рекомендуется сначала определять величину коэффициента торможения транспортного средства с включенной антиблокировочной системой ZAL, а затем коэффициент сцепления шин с дорогой к. Процедура испытания для определения коэффициента сцепления (к) и формулы расчета реализуемой силы сцепления (є) должны соответствовать процедуре и формулам, содержащимся в приложении ЕЭК ООН 13.
Соблюдение условий є 0,75 проверяется с использованием транспортного средства как в груженом, так и в порожнем состоянии.
Испытание транспортного средства в груженом состоянии на поверхности с высоким коэффициентом сцепления может не проводиться, если предписанное усилие, прилагаемое к органу управления тормозной системы, не позволяет обеспечить полное срабатывание антиблокировочной системы.
Дополнительные проверки проводятся при отключенном двигателе груженого и порожнего транспортного средства. Колеса, непосредственно управляемые антиблокировочной системой, не должны блокироваться, когда на дорогах с покрытием, имеющим коэффициент сцепления в пределах от не более 0,3 до приблизительно 0,8, при начальной скорости 40 км/ч и при высокой начальной скорости 0,8 Vmax 120 км/ч, к педали тормозной системы резко прилагается максимальное усилие.
Если происходит переход оси от поверхности с высоким сцеплением (кн) К поверхности с низким сцеплением (kL) при кн 0,5 и kH/kL 2 и если при этом к органу управления прилагается максимальное усилие, то блокировки непосредственно управляемых колес не допускается. Скорость движения и момент приведения в действие тормоза рассчитываются таким образом, чтобы при полностью включенной антиблокировочной системе на поверхности с высоким сцеплением переход от одной поверхности к другой происходил в условиях, определенных в предыдущем абзаце.
Если происходит переход транспортного средства от поверхности с низким сцеплением (kL) к поверхности с высоким сцеплением (кн) при кн 0,5 и кн/кь 2 и если к органу управления прилагается максимальное усилие, то коэффициент замедления транспортного средства должен увеличиваться до соответствующего высокого значения в течение разумного периода времени, а транспортное средство не должно отклоняться от своей первоначальной траектории. Скорость движения и момент приведения в действие тормоза рассчитываются таким образом, чтобы при полностью включенной антиблокировочной системе на поверхности с низким сцеплением переход от одной поверхности к другой происходил на скорости около 50 км/ч.
В случае транспортных средств, оборудованных антиблокировочными системами категории 1 или 2, когда правое и левое колеса транспортного средства находятся на поверхностях с различным коэффициентом сцепления (кн и kL) при кн 0,5 и кн/кі 2, блокировки непосредственно управляемых колес не допускается, когда при скорости 50 км/ч к органу управления резко прилагается максимальное усилие. Допускается коррекция движения с помощью рулевого управления при условии, что угол поворота рулевого колеса не превышает 120 в течение первых 2 секунд и не превышает 240 в целом. Кроме того, в начале этих испытаний продольное среднее сечение транспортного средства должно проходить через границу между поверхностями с высоким и низким сцеплением, а в ходе испытания ни одна (наружная) часть шин не должна пересекать эту границу.
Однако при проведении испытаний, описанных выше, допускается кратковременная блокировка колес. Кроме того, блокировка колес допускается в том случае, если скорость транспортного средства ниже 15 км/ч; аналогичным образом, допускается блокировка косвенно управляемых колес при любой скорости, но устойчивость и управляемость транспортного средства при этом не должны нарушаться и транспортное средство не должно откланяться от прямолинейного движения более чем на 15 либо выходить за рамки полосы движения шириной 3,5 м.
Основы математического моделирования движения колеса по дорожному покрытию
Таким образом, в первом случае в процессе торможения колесо будет неуправляемо, а во втором случае, сцепление колеса с дорожным покрытием будет использоваться не в полном объеме и колесо будет недотормаживать.
Однако, даже в случае двухрежимной работы колеса в процессе экстренного торможения, установка АБС на такую систему не лишена смысла, поскольку хоть и происходит увеличение тормозного пути, колесо становиться частично управляемым.
Обоснуем, при отсутствии АБС в процессе экстренного торможения колесо движется в режиме, описанном формулами 2.6, т.е. колесо не управляемо, а тормозной путь минимален. А при наличии АБС режимы работы колеса в процессе экстренного торможения периодически меняются, колесо недотормаживает, но становиться частично управляемым. Практика показывает, что для минимизации последствий экстренных ситуаций, в которых срабатывает АБС, управляемость приоритетней эффективности торможения. Можно сказать, что у первых АБС работа колеса в процессе торможения была близка к кинематической модели вращения колеса, описанной выше. Поскольку частота их работы была низкой и движение колеса в переходном режиме, речь о котором пойдет далее, занимало малый процент времени и соответственно не оказывало значительного влияния на параметры торможения. Поэтому, первые АБС, заведомо увеличивая тормозной путь, повышали управляемость и устойчивость (в случае торможения на повороте или дороге с поперечным наклоном) и, тем самым, повышали активную безопасность транспортных средств. Современные технологии позволяют создать такую АБС, которая на твердом покрытии, не жертвуя эффективностью торможения, повышает управляемость и устойчивость транспортного средства.
Реальные колеса имеют шины с определенной жесткостью, как в поперечном, так и в продольном направлениях. Влияние поперечной жесткости на работу шины выходит за рамки настоящей работы. Поэтому далее рассмотрим влияние продольной жесткости на работу автомобильного колеса.
При приложении к колесу момента, создаваемого тормозным механизмом, шина испытывает деформацию растяжения, параметры самой шины существенно влияют на это явление.
При торможении автомобиля величина момента, создаваемого тормозным механизмом, является регулируемой величиной и может изменяться от 0 до некоторого максимального значения, при котором его становится достаточно, чтобы он вызывал скольжение шины по дорожному полотну. При приближении к блокированию колеса, электронный блок АБС дает команду к снижению давления в тормозной магистрали и, соответственно, снижению момента тормозного механизма.
Вопрос анализа вращения колеса при торможении автомобиля, оборудованного АБС, возник после получения экспериментальных данных. По результатам экспериментальных данных выходило, что путь пройденный колесом примерно на 5% меньше пути пройденного автомобилем, т.е. при тормозном пути ТС равном 8м., тормозной путь колеса, рассчитанный по датчику угловой скорости колеса, примерно равен 7,6м. Все логично, АБС регулирует проскальзывание, поэтому путь, пройденный колесом, меньше пути пройденного автомобилем: X = Sa Sk (2.8) sa где: А-проскальзывание; Sa-nyib, пройденный автомобилем; /S -путь, пройденный колесом.
Но при этом отсутствовали следы блокирования колеса на дорожном покрытии, наличие которых, по техническому регламенту являются признаком неисправности АБС. Поскольку тормозной путь автомобиля, рассчитывался относительно статических элементов, значит ошибка допущена при расчете тормозного пути колеса. Путь, пройденный колесом, определялся с помощью устройства для измерения угловой скорости колеса по формуле 2.9: Sk = ІП7ТГ ; (2.9) где: «-число оборотов колеса; г-радиус колеса. Число оборотов определяется по результатам, полученным с запатентованного датчика угловой скорости колеса. Датчик не требует тарировки, поскольку производит прямые измерения, а не косвенные.
Значит, в процессе торможения в пятне контакта шины с дорогой она находится в деформированном растянутом состоянии. Тогда путь, пройденный автомобилем, будет равен пути, пройденному шиной в пятне контакта, и она не оставит следов блокирования на дорожном покрытии. А при расчетах, при увеличении эффективного периметра колеса, мы получим меньшее число оборотов. Поэтому путь, пройденный колесом, будет меньше пути, пройденного автомобилем. Описанное выше стало причиной создания модели деформационного проскальзывания колеса по твердому дорожному покрытию.
На рисунке 2.2 проиллюстрирована модель деформационного проскальзывания колеса с упругой шиной по твердому дорожному покрытию. Представленная модель имеет ряд допущений: процесс описан качественно, учитывается только продольная деформация колеса, дорожная поверхность является гладкой, ровной, однородной, горизонтальной, количество условных секторов шины, испытывающих растяжение, находящихся в деформированном состоянии и возвращающихся в исходное состояние равны, растяжение шины происходит линейно. Процессы, происходящие с шиной: - в зоне АсгА5 происходит растяжение материала шины за счет разнонаправленности силы инерции и торможения. - в зоне А5-В5 материал шины остается деформированным, поскольку он прижат к дорожному покрытию нормальной силой. Рис. 2.2. Схема деформационного проскальзывания колеса с упругой шиной по твердому дорожному покрытию - в зоне Вз -С5 происходит релаксация шины и в точке С5 материал шины возвращается в исходное состояние.
Определение геометрических размеров испытательной площадки
Для оценки работоспособности тормозной системы автомобилей категории Ml, используются следующие средства измерения: устройство для измерения скорости автомобиля (определение установившегося замедления), датчик угловой скорости колеса (измерение скорости колес) и стандартная динамометрическая педаль (определение усилия на органе управления).
По ГОСТу [26] погрешность измерения установившегося замедления не должна превышать ±4%. Определим, удовлетворяет- данному требованию разработанное устройство для измерения скорости автомобиля или нет. Для вычисления замедления необходимо измерить 2 расстояния между 3 реперами и время прохождения автомобиля параллельно этим 3 реперам: j=Vl V2 = І- 2 h-h (3.2) At t,3 Время записывается с помощью тензостанции А17-Т8, предел допускаемой относительной погрешности которой равен ±0,1%. Расстояние между реперами равное 50 см (0,5м) выставляется при помощи измерительного прибора с ценой деления равной 1 см (0,01м). Относительная погрешность измерения расстояния между реперами будет рассчитываться по формуле [96]: 8,=—100% = 2%, (3.3) где J-абсолютная погрешность; х-измеряемая величина. .
Также при определении относительной погрешности измерения замедления ТС необходимо учесть то, что в процессе дорожных испытаний траектория движения транспортного средства может проходить не параллельно выставленным реперам, за счет увода автомобиля при торможении. Причем погрешность измерения будет зависеть от половины разности ширины транспортного средства и коридора движения (поскольку траектория ограничена коридором движения Зм) и длинны тормозного пути, поскольку они являются катетами ограничивающими траекторию движения ТС.
Половина разности ширины транспортного средства и коридора движения составит 0,6м, поскольку средняя ширина транспортных средств категории Ml составляет примерно 1,8м.
Рассчитаем минимальную длину тормозного пути, поскольку при минимальном тормозном пути, погрешность измерения замедления автомобиля будет максимальна. Предельное замедления, равное произведению коэффициента сцепления (0,75 ровный сухой горизонтальный асфальтобетон) транспортного средства составит на ускорение свободного падения, составит 7,35м/с . Тогда минимальный тормозной путь, рассчитанный по формулам 3.1 будет равен 8,3м, а относительная погрешность измерения, связанная с уводом ТС (фор. 3.3) составит 0,26%. Тогда погрешность измерения замедления будет равна [96]: 5а = ±ЛХ = ±ps;+35f+d2y = ±2,8%, (3.4) где /-относительная погрешность измерения расстояния; 5г-относительная погрешность измерения времени, -относительная погрешность, связанная с уводом ТС в процессе торможения.
Рассчитанная погрешность ускорения меньше погрешности заданной ГОСТом (2,8% 4%), значит устройство для измерения скорости автомобиля позволяет измерить замедление ТС с заданной точностью.
Согласно ГОСТу [26] погрешность измерения скорости не должна превышать ±1км/ч в начале торможения. При начальной скорости торможения 40км/ч [112], относительная погрешность измерения должна быть не более ±2,5% (фор. 3.3).
Определим относительную погрешность устройства для измерения угловой скорости колеса. Для вычисления скорости колеса необходимо 2 раза измерить угол поворота диска, 2 раза - время перехода с сектора на сектор и радиус колеса. Угол между секторами равный 10, задается с помощью транспортира, цена деления которого составляет 5 . Относительная погрешность измерения угла равна 0,83% (фор. 3.3). Время записывается с помощью тензостанции А17-Т8, характеристики которой даны выше. Наибольшая погрешность измерения радиуса колеса будет при наименьшем его значении. Минимальный радиус колеса автомобилей категории Ml 261мм [44]. Относительная погрешность измерения радиуса колеса при помощи измерительного прибора с ценой деления 1мм равна 0,38% (фор. 3.3). Погрешность измерения скорости колеса, согласно формуле 3.4, будет равна ±1,4%. Поскольку расчетное значение относительной погрешности измерения скорости меньше нормативного (1,4% 2,5%), значит датчик для измерения угловой скорости колеса отвечает метрологическим требованиям.
Для измерения усилия на органе управления тормозной системой используется стандартная динамометрическая педаль. Предельная допустимая относительная погрешность которой равна ±4%, при нормативном значении погрешности ±7% [26].
По техническому регламенту рабочую тормозную .систему проверяют по показателям эффективности торможения и устойчивости транспортного средства при торможении. Рабочая тормозная система транспортного средства должна обеспечивать выполнение нормативов эффективности торможения на стендах, либо в дорожных условиях. Начальная скорость торможения в дорожных условиях - 40 км/ч [112].
Для определения скорости движения автомобиля, установившегося замедления, тормозного пути разработан датчик измерения скорости автомобиля. На полезную модель датчика получен патент (Приложение 1).
Датчик для измерения скорости движения автомобиля (рис. 3.3) включает в себя фотоприемник 2, поле зрения которого сформировано растром 3. Данные полученные с фотоприемника проводным путем 5 передаются на регистрирующую аппаратуру. Датчик крепиться к кузову автомобиля при помощи присоски 4
Результаты обработки экспериментальных данных, полученных при испытаниях автомобиля «Great Wall СС646КМ25»
Время срабатывания тормозной системы - интервал времени от начала торможения до момента времени, в который замедление АТС принимает установившегося значения при проверках в дорожных условий [26]. Имея данные с датчика педали и зная точку окончания периода нарастания замедления, можно определить время срабатывания тормозной системы. Причем при определении эффективности усилие на органе управления не должно превышать, в случае испытаний автомобилей категории Ml 490 Н, что легко проследить по динамометрической педали.
Устойчивость транспортного средства, оборудованного АБС, как уже говорилось выше, определяют по не выходу автомобиля за пределы коридора движения и отсутствию блокирования. Если определить не выход автомобиля за пределы коридора движения достаточно просто, нарисовав две параллельные линии на расстоянии 3 м. на покрытии испытательной площадки, то отсутствие блокирования колес определить сложнее.
Дело в том, что блокированием колеса, считается прекращение качения колеса при его перемещении по опорной поверхности. Однако теория и практика показывает, что даже при не заблокированном колесе автомобиль может быть не устойчивым. Российские и зарубежные исследователи считают, что устойчивым является диапазон проскальзывания от 0 до 20% [109,133,134]. То есть допускаемый регламентом диапазон от 20% до 100% (100% блокирование колеса) исследователи считают не устойчивым. Но если представить себе, что на скорости торможения автомобиля равной 100 км/ч колесо будет двигаться со скоростью 5-10 км/ч оно будет оставлять следы блокирования на дорожном покрытии, хотя скорость колеса не будет равна нулю, и соответственно оно не будет заблокировано. Получается что технический регламент противоречит сам себе. Поэтому в качестве нормативного параметра, предлагается использовать проскальзывание. Согласно российской и иностранной литературе допустимый диапазон проскальзывания рекомендуется принять от 0 до 20%. Проскальзывание может превышать 20% когда скорость автомобиля станет ниже 15 км/ч, согласно техническому регламенту.
Главная задача комплекса повышение активной безопасности транспортных средств, находящихся в эксплуатации, путем выявления автомобилей с неисправной рабочей тормозной системой, оборудованной АБС. Внедрение комплекса позволит снизить затраты на эксплуатацию транспортных средств за счет снижения аварийности, а также позволит производить диагностирование и инструментальный контроль рабочей тормозной системы в рамках автотранспортного предприятия.
Условно комплекс можно разделить на три составные части: методика проведения дорожных испытаний, включающая в себя последовательность проведения диагностирования автомобилей и рекомендацию критериев оценки технического состояния ТС; аппаратная часть диагностического комплекса; программное обеспечение комплекса, позволяющее быстро обработать экспериментальные данные и оценить состояние рабочей тормозной системы транспортного средства.
Методика проведения дорожных испытаний включает в себя алгоритмы проведения испытаний, проект экспериментальной площадки и рекомендацию в качестве комплексного параметра оценки технического состояния рабочей тормозной системы - проскальзывания колес ТС. Проскальзывание колес транспортного средства рекомендуется в качестве комплексного параметра потому, что зная его можно оценить эффективность торможения, устойчивость и управляемость автомобиля в процессе торможения.
Диагностический комплекс представлен на рис 4.1. Он включает в себя четыре датчика измерения угловой скорости колеса 1,2,8,9; портативный компьютер 3, как устройство для записи и обработки данных; преобразователь напряжения 4, как устройство питания шестиканального аналого-цифрового преобразователя 6; динамометрическую педаль 5 для оценки усилия оператора на органе управления ТС и датчик для измерения скорости автомобиля 7, как устройство для определения эффективности торможения ТС.
Функциональная схема комплекса для диагностирования рабочей тормозной системы автомобилей с АБС Программный продукт включает в себя алгоритмы для обработки, оценки и визуализации данных, полученных экспериментальным путем. Очевидно, что в реальных условиях диагностирование тормозной системы (например, при инструментальном контроле или при экспертизе) должна происходить в минимально возможные сроки. Поэтому для обработки и анализа данных, поступающих с датчиков, необходимо применение средств вычислительной техники с соответствующим программным обеспечением.
Разработано программное приложение, извлекающее всю необходимую для анализа работы АБС информацию. При этом возникает ряд проблем, которые оно решает. Основные из них: шумы различной природы, присутствующие в экспериментальных данных; наличие отличающихся на порядки частотных составляющих в сигналах с датчиков измерения скорости вращения колёс и скорости автомобиля; выявление признаков блокирования колёс и определение условий на допустимую погрешность значений соответствующих кинематических или иных характеристик.
Перечисленные вопросы предполагается решать на основе интеграции методов теории вероятностей и теории измерений, теории информации и цифровой обработки сигналов, аналитической геометрии и гармонического анализа. Разработаны и реализованы оригинальные алгоритмы, учитывающие особенности аппаратной части создаваемого комплекса. В то же время предусмотрены возможности эффективной и малозатратной модификации программного обеспечения под возможные иные варианты измерительной аппаратуры.
В настоящий момент созданный опытный образец комплекса, имеет достаточный задел не только в направлении проектирования и апробации аппаратной части комплекса, но и по разработке программного обеспечения. Предложены и реализованы основные алгоритмы обработки экспериментальных данных, созданы средства графической визуализации результатов расчёта. Получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2012614442
