Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние проблемы обеспечения безопасности эксплуатируемого автомобильного парка 12
1.1. Влияние технического состояния автотранспортных средств на безопасность их эксплуатации 12
1.2. Актуальность исследований методов обеспечения безопасности эксплуатируемых автотранспортных средств 26
1.3. Развитие научных методов обоснования и контроля безопасности эксплуатируемых автотранспортных средств 32
1.4. Постановка задачи исследования 42
2. Разработка методов обоснования требований к эксплуатационной безопасности автотранспортных средств 52
2,1. Защищенность от опасных неисправностей как эксплуатационное свойство безопасности автотранспортных средств 52
2.2.Специфика обоснования требований к эксплуатационной безопасности автотранспортных средств 72
2.3.Разработка метода обоснования состава агрегатов и систем, диагностируемых для обеспечения безопасности автотранспортных средств , 80
2 АРазработка метода формирования совокупностей диагностических параметров по агрегатам и системам автотранспортных средств 96
2.5.Разработка методов обоснования диагностических нормативов эксплуатационной безопасности автотранспортных средств 106
2.6.Разработка алгоритма принятия решений по результатам контроля работоспособности составных частей автотранспортного средства 112
3. Исследования развития нормативной базы требований к эксплуатационной безопасности автотранспортных средств 119
3.1. Структурное представление системы требований к эксплуатационной безопасности автотранспортных средств 119
3.2. Анализ тенденций развития системы требований к эксплуатационной безопасности автотранспортных средств 123
3.3. Формирование эксплуатационной нормативной базы требований безопасности 129
3.4. Перспективы развития эксплуатационной нормативной базы требований безопасности 140
4. Теоретические и экспериментальные исследования методов диагностированиия для подтверждения безопасности автотранспортных средств 148
4.1. Ограничения применимости методов диагностирования для подтверждения безопасности автотранспортных средств 148
4.2. Совершенствование методов диагностирования эффективности торможения автотранспортных средств 161
4.3. Совершенствование методов диагностирования устойчивости автотранспортных средств при торможении 175
4.4. Разработка методов диагностирования стояночной тормозной системы 194
4.5. Разработка методов оценки и нормирования износа роликов стендов для диагностирования тормозных систем 211
4.6. Разработка методов диагностирования пневматического тормозного привода 221
4.7. Совершенствование методов диагностирования антиолокировочных тормозных систем для подтверждения безопасности автотранспортных средств 226
5. Разработка технологического обеспечения диагностирования для подтверждения безопасности автотранспортных средств 235
5.1. Разработка технологических принципов и требований к технологиям диагностирования 23 5
5.2. Разработка требований к кадровому обеспечению работ диагностирования 244
5.3. Разработка регламентации производственно-технической базы диагностирования 250
5.4. Разработка регламентации оборудования, необходимого для диагностирования 258
5.5. Методика технологического расчета производственной программы работ, численности персонала, числа и специализации рабочих постов
и поточных линий для выполнения работ диагностирования 269
5.6. Разработка методики подготовки планировочных решений производственных помещений для выполнения работ диагностирования 283
5.7. Разработка критериев оценки качества проектных технологических решений производственно-технической базы диагностирования 295
6. Перспективы развития и методы оценки эффективности применения диагностирования для обеспечения безопасности автотранспортных средств 302
6.1. Предложения по расширению применения диагностирования для обеспечения безопасности автотранспортных средств 302
6.2. Перспективы развития диагностирования при государственном техническом осмотре 323
6.3. Оценка социально-экономического эффекта от применения диагностирования для оценки эксплуатационной безопасности автотранспортных средств 331
Выводы и рекомендации 347
Список литературы
- Влияние технического состояния автотранспортных средств на безопасность их эксплуатации
- Защищенность от опасных неисправностей как эксплуатационное свойство безопасности автотранспортных средств
- Структурное представление системы требований к эксплуатационной безопасности автотранспортных средств
- Ограничения применимости методов диагностирования для подтверждения безопасности автотранспортных средств
Введение к работе
Замедление модернизации и одновременное старение российского автомобильного парка совпали с ухудшением возможностей контроля и восстановления его работоспособности. Численность эксплуатируемого парка превысила 35 млн. ед., но 35,5 % из них не получают допуск к дорожному движению. Сокращение национального производства и ввоз подержанных автотранспортных- средств (далее АТС) из-за рубежа замедлили обновление парка и уже более 50% АТС в его составе эксплуатируются свыше 10 лет. Под АТС в соответствии с устоявшейся на автомобильном транспорте терминологией далее понимается широкий класс колесных транспортных средств или, согласно ГОСТ Р 52051-2003, механических транспортных средств и прицепов.
В эксплуатацию поступают преимущественно АТС устаревших конструкций, в том числе, ввезенные из-за рубежа со значительной выработкой ресурса. Безопасность конструкций и безотказность абсолютного большинства вновь вводимых в эксплуатацию АТС как российских конструкций, так и ввезенных в Россию, за последние 15 лет заметного увеличения не достигли.
Замедлена была также и модернизация производственно-технической базы автотранспорта. С появлением сотен тысяч новых юридических лиц и индивидуальных предпринимателей, эксплуатирующих и осуществляющих технический сервис АТС, нарушение предписаний изготовителей АТС по выполнению технического обслуживания (далее ТО) стало обыденным. Снизились качество контроля технического состояния и культура эксплуатации автотранспорта. Государственные органы власти уже не отслеживают объемы и качество выполнения работ ТО, своевременность списания или капитального ремонта АТС. Техническое состояние эксплуатируемого парка АТС с началом рыночных преобразований ухудшалось.
На этом фоне растет число отказов, в том числе и узлов, от работоспособности которых зависит безопасность эксплуатации, повышается дорожно-транспортная аварийность и вредное воздействие автотранспорта на окружаю- щую среду, снижаются провозные возможности парка. Проблема обеспечения безопасности эксплуатируемых АТС приобретает общенациональное значение, потери от дорожно-транспортной аварийности неуклонно растут и становятся все более угрожающими. Число погибших в дорожно-транспортных происшествиях (далее ДТП) превысило 34 тыс. человек в год. Годовой социально-экономический ущерб от дорожно-транспортной аварийности в Российской Федерации к 2003 г. превысил 321,6 млрд. руб./год (или 2,4% валового национального продукта), в том числе от гибели людей - 172,3 млрд. руб., от ранения -36,0 млрд. руб., повреждения транспортных средств - 68,3 млрд. руб., порчи груза и упущенной выгоды - 2,0 млрд. руб. Отказы автомобильной техники приводят к наиболее тяжелым по своим последствиям ДТП, на которые согласно статистике Госавтоинспекции МВД России приходится более 2% аварийности и годовой ущерб свыше 7 млрд. руб. в год. Однако данные исследований свидетельствуют о занижении статистикой уровня таких ДТП в 5-7 раз. . - Повышение безопасности конструкций АТС замедлено по времени, ограничено инвестиционными и социально-экономическими процессами в экономике и не в состоянии сдержать дальнейший рост дорожно-транспортной аварийности. Автомобильный транспорт вынужден компенсировать ее недостаточность доступными для эксплуатационников ресурсами. Апробированным во всем мире действенным средством такой компенсации служит развитие систем контроля безопасности АТС при их допуске к дорожному движению. Оно базируется на законодательных нормах и осуществляется государственными органами власти во взаимодействии с изготовителями потребляемой автотранспортом продукции, эксплуатирующими и сервисными предприятиями в сфере эксплуатации. Допуск АТС к дорожному движению посредством государственного технического осмотра (далее ГТО) производит Госавтоинспекция МВД России, а у юридических лиц - еще и при выборочном предвыездном контроле. Юридические лица и предприниматели организуют системы допуска АТС к дорожному движению при выпуске из ТО и ремонта, а также при выпуске АТС на линию.
Вне зависимости от результатов промышленной деятельности, перед автомобильным транспортом России и других стран стоит важнейшая социально-экономическая проблема обеспечения безопасности эксплуатируемых АТС. Главным направлением концентрации ресурсов на этом направлении служит применение методов диагностирования в системах допуска при ГТО, при ТО и ремонте. Качество восстановления безопасности АТС обеспечено технологиями ТО и ремонта и зависит прежде всего от возможностей ее контроля. Исполнители работ по ТО и ремонту оказались практически свободны от ответственности за безопасность АТС и не развивали системы допуска АТС к дорожному движению при выпуске из ТО и ремонта. Обеспечение безопасности эксплуатируемых АТС требует развития технологических возможностей для ее проверки и корректив законодательной основы разграничения ответственности за нее.
Однако диагностика автомобилей располагала лишь методами поиска и распознавания неисправностей. Они применялись в технологических процессах ТО и ремонта при диагностировании для обеспечения экономичности эксплуатации и при использовании диагностической информации в управлении этими процессами. Создание этих методов опирается на основополагающие разработки российских и зарубежных ученых, в числе которых Ф.Н. Авдонькин, И.Н.Аринин, М.Д. Безбородько, А.П. Болдин, В.М. Власов, Н.Я. Говорущенко, В.В. Демидов, Я.Х. Закин, П.А. Кравченко, А.А., Малкжов, Л.В. Мирошников, В.М. Михлин, В.Н. Прокопьев, А.С. Проников, К. Rompe, А.Г Сергеев, А.В. Серов, Р.В. Сидоренко, Д.А Соцков, А.А. Филимонов, О. Flamisch, В.Е. Ютт, и др.
Предъявление требований и диагностирование в системах допуска АТС к дорожному движению было изучено слабо, не получало развития и применялось менее, чем к 4% автомобильного парка. Обоснование требований к безопасности эксплуатируемых АТС, создание соответствующих методов диагностирования и их технологического обеспечения представляет крупную научно-техническую проблему. Ее решение требовалось найти в отсутствие теории обоснования экс- плуатационных требований к безопасности наиболее сложных технических объектов массового производства.
Ранее требования к безопасности эксплуатируемых АТС устанавливали субъективно. Составные части АТС - объекты предъявления указанных требований и совокупности их диагностических параметров отбирались без научных обоснований, сопоставления вариантов и широкой апробации. Результаты отбора, .включавшиеся в нормативные документы, предусматривали излишние, неэффективные и даже невыполнимые требования, в том числе, и направленные на поиск неисправностей. Методы, условия и режимы диагностирования устанавливалась нерационально. Отдельные предписания были невыполнимы в принципе, или недоступны для реализации в условиях эксплуатации. Нормативные документы, содержавшие эти требования и методы, были неработоспособны, а проверки безопасности АТС оказались лишены нормативной базы.
Диагностические параметры и нормативы строились на прямолинейной аналогии с применяемыми при испытаниях. Но методы испытаний недоступны при эксплуатационных проверках безопасности АТС. Для эксплуатации необходимы более приемлемые требования и методы, обеспечивающие выполнимость периодических проверок всего автомобильного парка АТС.
Лишь после введения в 1998 г. диагностирования в ГТО была поставлена задача пересмотра нормативных требований. Однако препятствием стало отсутствие методов их научного обоснования. В арсенале диагностики автомобилей отсутствовали методы формирования системы требований к безопасности эксплуатируемых АТС. Предложения к.т.н. Суковицина В.И. по предъявлению требований в зависимости от условных вероятностей ДТП при появлении каждой из неисправностей конкретной составной части АТС не были реализуемы. Расчету вероятностей препятствует не только отсутствие исходных данных, но и сравнительно редкий характер и затруднения в экспертизе ДТП по причине неудовлетворительного технического состояния. Таким образом, серьезную научную проблему представляет создание теоретической концепции и методического аппарата обоснования требований к эксплуатационной безопасности, а также методов подтверждения соответствия АТС этим требованиям. Отсутствие системы нормативов и методик подтверждения эксплуатационной безопасности АТС требовало и соответствующего развития технологического обеспечения диагностирования. Под эксплуатационной безопасностью будем понимать совокупность установленных нормативными документами параметров, подверженных изменениям в процессе эксплуатации и определяющих безопасность использования АТС по назначению.
Методы диагностирования, установленные действовавшими ранее нормативными документами, не годились для оценки безопасности эксплуатируемых АТС. Наибольшие пробелы содержала регламентация диагностических параметров и методов диагностирования тормозного управления АТС, которое отличают наибольшая степень влияния на аварийность, конструктивная сложность и недоступность для органолептического контроля. До 50% ДТП по причине неудовлетворительного технического состояния связано с неисправностями тормозного управления. Его диагностирование наиболее трудоемко и затруднено сочетанием обязательного конструктивного резервирования и наличием резерва по эффективности тормозных систем, наибольшей зависимостью достоверности результатов от внешних условий, состава и состояния производственно-технической базы диагностирования.
Выполнение при ТО диагностирования узлов, от технического состояния которых зависит безопасность АТС, предложено полвека назад. Но идею предъявления одной и той же по регламенту и методам проверки системы требований при ГТО и на выпуске АТС из ТО и ремонта ранее не выдвигали.
Неэффективность комплекса действующих нормативов технического состояния АТС и методов его обобщенной оценки в сочетании с отсутствием методологии их обоснования привело к проблемной ситуации на российском автотранспорте, в которой системы допуска АТС к дорожному движению не обеспечивали сокращения аварийности, необходимого в условиях ухудшения контроля состояния стареющего автомобильного парка невысокого технического уровня.
Противоречия между необходимостью снижения аварийности по причине неудовлетворительного технического состояния АТС и неполной реализацией возможностей диагностирования в системах допуска АТС к дорожному движению, отсутствием научно обоснованных требований к безопасности АТС и методам диагностирования, определили выбор темы данного исследования.
Цель исследования - повышение эксплуатационной безопасности автомобильного парка методами диагностирования, предназначенными для применения в системах допуска АТС к дорожному движению.
Предмет и объект исследования. Предметом исследования является комплекс требований к эксплуатационной безопасности АТС, технологической и производственно-технической базе государственного технического осмотра (далее ГТО)иТО.
Объектом исследования является техническая эксплуатация автомобильного транспорта.
Гипотеза исследования - аварийность по причине неудовлетворительного технического состояния АТС может быть снижена за счет применения научно обоснованных требований к безопасности эксплуатируемых АТС, разработки и внедрения методов диагностирования и их технологического обеспечения.
Допущения и ограничения. Возможность сокращения аварийности по причине неудовлетворительного технического состояния АТС допускается без воздействий на дисциплину и подготовленность водителей, за счет мер эксплуатации автомобильного транспорта, вне зависимости от темпов повышения конструктивной безопасности автомобильного парка.
Задачи исследования: разработка методов выбора составных частей АТС для диагностирования в целях обеспечения безопасности эксплуатируемых АТС; разработка методов формирования совокупностей диагностических параметров и принятия решений по результатам их контроля; . обоснование выбора и разработка необходимых методов диагностирования на примере тормозного управления АТС; разработка регламентации производственно-технологического обеспечения диагностирования для подтверждения безопасности АТС; обоснование предложений по расширению и совершенствованию применения диагностирования для обеспечения безопасности АТС.
Методологической основой исследования служило использование системного анализа в сочетании с применением математических аппаратов теории множеств, теории вероятностей и математической статистики.
Научная новизна. Разработан понятийный аппарат и теоретическое обоснование методов обеспечения безопасности эксплуатируемых АТС, в том числе, методов формирования требований к эксплуатационной безопасности АТС на основе доступных исходных данных.
Впервые определен состав нормативной базы требований к эксплуатационной безопасности АТС.
Обоснованы новые формы, режимы, условия измерения и нормативы диагностических параметров тормозного управления АТС, требования к технологическому и производственно-техническому обеспечению их контроля.
Предложены новые направления применения диагностирования для подтверждения безопасности АТС.
Практическая ценность. На основе исследований разработана методическая основа обоснования требований к эксплуатационной безопасности АТС, диагностическому и производственно-технологическому обеспечению проверки соответствия АТС этим требованиям. На ее основе пересмотрено содержание нормативной базы треований и методов проверки эксплуатационной безопасности АТС при внедрении диагностирования в ГТО.
Реализация результатов работы. В Российской Федерации применяются нормативные документы, разработанные на основе выполненных исследований: ГОСТ Р 51709-2001 «Автотранспортные средства. Требования безопасности к техническому состоянию и методы проверки», «Требования к технологии работ по проверке технического состояния транспортных средств при государственном техническом осмотре с использованием средств технического диагностирования», «Требования к производственно-технической базе выполнения работ по проверке технического состояния транспортных средств при государственном техническом осмотре с использованием средств технического диагностирования», ГОСТ Р 51151-98 «Оборудование гаражное. Требования безопасности и методы контроля», ПОТ Р М-027-2003 Межотраслевые правила по охране труда на. автомобильном транспорте и др. Результаты исследований реализованы в предложениях Российской Федерации к проекту Предписания № 2 ЕЭК ООН, программах подготовки контролеров технического состояния транспортных средств и применяются в учебном процессе.
На защиту выносятся: понятийный аппарат и теоретическое обоснование эксплуатационного свойства защищенности АТС от опасных неисправностей; методы обоснования выбора составных частей АТС, к которым следует предъявлять требования для обеспечения безопасности эксплуатации; методы формирования совокупностей диагностических параметров и обобщения результатов их контроля для оценки безопасности эксплуатируемых АТС; регламентация действующей нормативной базы требований к безопасности эксплуатируемых АТС и предложения по ее развитию; методики оценки эффективности торможения и устойчивости при торможении АТС, работоспособности стояночных и антиблокировочных тормозных систем, степени герметичности пневматического тормозного привода, коэффициента сцепления рабочих поверхностей рабочих поверхностей роликов эксплуатируемых стендов для проверки тормозных систем; требования к технологическому и производственно-техническому обеспечению диагностирования для подтверждения безопасности АТС.
Влияние технического состояния автотранспортных средств на безопасность их эксплуатации
Во всем мире обеспечение безопасности эксплуатируемых АТС имеет важнейшее значение. Для российского автомобильного транспорта эта проблема особенно актуальна. Именно безопасность дорожного движения стала объектом первой законодательной нормы, регулирующей деятельность автотранспорта [ 1 ]. Отставание в техническом уровне и снижение качества изготовления АТС российских конструкций сопровождаются последовательным старением автомобильного парка [ 2 ] и сокращением возможностей контроля безопасности эксплуатируемых АТС (рис. 1).
При изначально невысоком уровне безопасности и качестве изготовления АТС российских конструкций [4] многократно выросло число владельцев АТС, а объемы и качество ТО не повышались, соответствующие предписания изготовителей часто не соблюдаются. Влияние эксплуатационного износа и старения на важнейшие потребительские свойства АТС способно радикально ухудшить их при экс плуатации. Вместе они привели к масштабному снижению технического состояния, а с ним - и безопасности эксплуатируемых АТС.
Снижение технического состояния эксплуатируемых АТС усугубляет две фундаментальные проблемы автомобильного транспорта - безопасность дорожного движения и вредное воздействие на природу [3, 4]. Сложившуюся проблемную ситуацию адекватно характеризовал "Государственный доклад по безопасности дорожного движения" за 2001 г. [5], указывая, что «большой удельный вес транспортных средств, не отвечающих в полном объеме международным требованиям по техническому уровню и безопасности конструкции, имеющих длительные сроки эксплуатации, в том числе за пределами установленного моторесурса, и низкую техническую надежность». Доклад констатирует: «несовершенство конструкции значительной доли автопарка и длительные сроки эксплуатации оказывают негативное влияние на его техническое состояние. Из общего количества автомобилей, автобусов и мототранспорта 6,4 млн. ед., или 20,4% не были представлены на государственный технический осмотр (далее ГТО); признаны исправными 84,7% от числа осмотренных. Из каждых 100 осмотренных легковых автомобилей были неисправными 12; из 100 грузовых автомобилей - 15, из 100 автобусов- 13,из 100 мотоциклов-28.»
При относительно скромных размерах эксплуатируемого парка АТС аварийность на автотранспорте России несоразмерно велика [6]. Относительные показатели аварийности в расчете на 100 тыс. населения и на 10 тыс. единиц автомобильного парка в России существенно хуже, чем в странах с развитой автомобилизацией [7, 8, 218 - 220]. Одно ДТП со смертельным исходом приходится в России примерно на 1000 единиц парка, тогда как в Германии, например, на 6600. Еще выше тяжесть последствий ДТП в России по сравнению с другими странами. Так, число погибших на 100 пострадавших в ДТП у нас в семь раз выше, чем в той же Германии. И это притом, что в статистику Госавтоинспекции включаются только происшествия, в которых были погибшие или раненые.
Наибольшую проблему для российского автотранспорта в последнее десятилетие представляет прекращение положительной динамики общего сокращения аварийности. С началом рыночных преобразований и расширением автомобилизации удельный показатель числа погибших в ДТП на 10 тыс. АТС сократился втрое за семь лет. Эта тенденция совпадает с наблюдаемой во всех других странах Европы, Азии и Африки в периоды буной автомобилизации. Графики на рис. 4, построенные по статистическим данным ООН, отчетливо иллюстрируют эту тенденцию применительно к Хорватии (по окончании военных действий в ее регионе), Турции и Марокко.
Но, судя по данному едва ли не самому объективному относительному показателю, в России тенденция сокращения аварийности в последние 8 лет отсутствует. По сравнению же с такими автомобилизированными странами, как Швеция и США, где с 1990 г. на протяжении 15 лет было достигнуто последовательное монотонное снижение аварийности, общая ситуация в обеспечении безопасности российского автотранспорта представляется особенно тревожной.
Проблемы безопасности автотранспорта в той или иной мере затрагивают интересы практически всех граждан страны и без преувеличения должны рассматриваться как национальные [9].
Несмотря на эволюционное совершенствование конструкций АТС, связанное прежде всего с их назначением [10], безопасность эксплуатации автомобильной техники остается проблемой [4]. Согласно статистике Госавтоинспекции МВД России, неудовлетворительное техническое состояние АТС уже ряд лет служит причиной сравнительно небольшой доли (в разные годы от 1,4 % до 4 %) ДТП. Однако в масштабах Российской Федерации этим цифрам соответствуют социально значимые невосполнимые людские потери [6, 7].
Для правильной оценки аварийности по причине неудовлетворительного технического состояния АТС нужно учесть особенно высокую тяжесть происшествий этой категории. Так, если в среднем по России на 100 ДТП в 2000 г. приходилось около 18 погибших, то в ДТП из-за неудовлетворительного технического состояния - более 24 погибших [8,11].
По мере эволюции автомобильной техники и ее эксплуатации на протяжении десятилетий имеет место регистрируемая статистикой аварийности тенденция медленного не всегда монотонного снижения численности ДТП по техническому состоянию. В 1985 г., например, зафиксировано 6322 ДТП (2,6% от общего числа), связанных с неисправностями колесных транспортных средств, в которых погибли 1361 и ранены 7000 человек.
Защищенность от опасных неисправностей как эксплуатационное свойство безопасности автотранспортных средств
К конструкциям АТС предъявляют как обязательные, так и необязательные требования, именуемые «конструкционными». Объектами предъявлении этих требований служат параметры функционирования и эксплуатационных свойств составных частей АТС, подверженных и не подверженных ухудшению в процессе эксплуатации.
К обязательным относятся только требования безопасности, предъявляемые к эксплуатационным свойствам и параметрам функционирования составных частей АТС [65 - 68]. Оценки, полученные по результатам предъявления обязательных конструкционных требований, характеризуют степень безопасности конструкций АТС, адекватные только перед началом их эксплуатации. Методами подтверждения соответствия конструкций АТС "конструкционным" требованиям безопасности служат полномасштабные испытания в условиях автополигонов [78], всесторонне регламентируемые нормативными документами конструкционного характера, и прежде всего - Правилами ЕЭК ООН (стандартами России серии 41),
Большинство эксплуатационных свойств, в том числе и характеризующих безопасность АТС, значительно снижаются по мере выработки ресурса, а оценка конструктивной безопасности при эксплуатации уже не адекватна. Классическим составом эксплуатационных свойств [79 - 84] невозможно оценивать эксплуатационные изменения безопасности АТС. Интегральное свойство безопасности АТС, объединяющее базовые свойства тормозной динамичности, управляемости, устойчивости и др. [60, 83] и специфические свойства информативности, пассивной, послеаварийной, экологической безопасности и др. [64], предлагается дополнить частным свойством [85] защищенности от опасных неисправностей (рис. 9).
Приведенная структура эксплуатационных свойств автомобиля не претендует на полноту, поскольку построена по указанным наиболее известным и авторитетным, но давним публикациям. Она призвана лишь проиллюстрировать ряд частных свойств безопасности, который предлагается дополнить. В приведенной структуре, например, отсутствуют такие немаловажные свойства безопасности автомобиля, как пожаро- и взрывобезопасность,
Свойство защищенности от опасных неисправностей отражает совокупность частных свойств АТС, обеспечивающих предупреждение развития, предотвращение катастрофических последствий и выявляемость опасных неисправностей. Эти свойства достигаются конструкционными мерами автомобилестроения и организационными мероприятиями эксплуатации автотранспорта. Соотношение угрозы от потока опасных неисправностей и эффективности мер противодействия этой угрозе в конкретных условиях эксплуатации предлагается характеризовать свойством защищенности АТС от опасных неисправностей (рис. 10).
Согласно ГОСТ 27.002-89 [86] несоответствие параметра любого свойства технических объектов хотя бы одному из требований нормативных документов именуется неисправностью. Под неисправностями будем понимать повреждения, постепенные и внезапные отказы, нарушения регулировок и работоспособности составных частей или свойств АТС.
Неисправности современных АТС не влекут ДТП в качестве неизбежного следствия. В числе причин ДТП наряду с неудовлетворительным техническим со стоянием АТС почти всегда присутствуют и другие факторы..Но вероятность подобных ДТП существенно зависит от характера неисправности. До настоящего времени неисправности классифицировались в зависимости от их физической природы, причин и места их возникновения, частоты, характера развития и технологий устранения [85].
Введем понятие «опасная неисправность». К опасным отнесем неисправности, признанные за установленный период в числе причин по меньшей мере одного ДТП с ранением или гибелью человека. Такое определение согласуется с современным подходом к этому вопросу органов государственной власти. Только такие ДТП учитываются статистикой Госавтоинспекции и дорожной полиции ряда стран. Абсолютное большинство неисправностей, представляющих опасность ввиду повышения ими вероятности вовлечения АТС в ДТП, либо усугубления последствий ДТП, произошедших по другим причинам, лишь частично снижает базовые либо частные эксплуатационные свойства безопасности АТС. Подобное частичное снижение опасно только при сравнительно маловероятном стечении обстоятельств, режимов, условий дорожного движения и эксплуатации. К числу опасных следует отнести, например, неисправности 2,5 - 3 тыс. составных частей современных АТС категории Mi (легковые автомобили с числом мест не более 8). Для углубления возможностей оценки классифицируем опасные неисправности АТС по следующим четырем признакам (рис. 11).
Классификация позволяет выделить из числа опасных сравнительно немногочисленные особо опасные неисправности. Наличие этих неисправностей значительно повышает вероятность вовлечения АТС в ДТП, или утяжеления последствий ДТП. Именно особо опасные неисправности статистика чаще всего фиксирует в качестве главной причины ДТП. Для АТС категории Мь например, к особо опасным относятся неисправности не более 200 составных частей. Они вызывают грубое снижение (в ряде условий эксплуатации и режимов работы АТС - почти до нуля) того или иного базового или частного свойства безопасности АТС (устойчивости, управляемости, тормозной динамичности, обзорности, пожаробе зопасности и др.). При эксплуатации это очень опасно, поскольку с высокой вероятностью ведет к ДТП или тяжелым последствиям уже произошедшего ДТП.
В частности, угрозу представляет ступенчатое, скрытое либо некомпенси-руемое для водителя развитие неисправности. Риск от его продолжения при дальнейшем продолжении эксплуатации часто превышает риск от факта явного, частичного, постепенного или компенсируемого водителем текущего сгіижения (или ограничения) эксплуатационных свойств (при условии отсутствия на АТС встроенных средств для автоматического контроля неисправности). Но наибольшую угрозу представляют неисправности, несущие одновременно два и более указанных признаков особо опасных неисправностей.
Структурное представление системы требований к эксплуатационной безопасности автотранспортных средств
Для._решения задач обоснования требований к эксплуатационной безопасности АТС помимо системных требований к отбору объектов диагностирования, диагностических параметров, обобщению результатов их контроля и формированию системы нормативных документов необходима отработка структуры, содержания и формы представления каждого из требований в нормативных документах. Ранее указанные правила формирования и представления каждого из «единичных» требований в нормативных документах не устанавливались. При подготовке нормативных документов данной направленности разработчики были свободны в выборе структуры и полноты представления каждого из требований, что не могло не снизить качество этих документов.
Для полноты оценки содержание требований должно охватывать все основные компоненты эксплуатационной безопасности АТС. Требования предъявляют не только к узлам, но и к устанавливаемому на АТС специальному оборудованию, его креплению и подсоединению к шасси, герметичности гидро- и пневмосистем, к параметрам рабочего функционирования.
Наряду с эксплуатационными требованиями, в нормативных документах приводят регламентацию методов контроля соответствия эксплуатационной безопасности АТС этим требованиям с использованием средств измерений и технического диагностирования, либо с помощью органов чувств человека. Без регламентации методов проверки, согласующейся с содержательной частью требований к эксплуатационной безопасности АТС, нормативные документы рассматриваемой направленности теряют свою применимость в качестве нормативно-методической базы подтверждения эксплуатационной безопасности АТС. При диагностировании используются настолько сложные и высокотехнологичные методы, что без жесткой регламентации и соблюдения предписанных условий, режимов и метрологических ограничений не удается получить достоверные результаты.
При этом даже при обоснованном выборе диагностических параметров должны быть рациональными и нормативы эксплуатационной безопасности, чтобы большая часть эксплуатируемого парка не оказалась забракована и был исключен допуск к дорожному движению АТС с опасными неисправностями.
При всем разнообразии конструкций составных частей АТС требования к их эксплуатационной безопасности сравнительно однородны по своей технической сущности и не отличаются так, как процессы функционирования или методы контроля составных частей. Как показывает разработанная классификация, к работоспособности каждой составной части АТС возможно в общем случае предъявление требований лишь четырех видов (рис. 25).
В зависимости от конкретной задачи диагностирования к большинству составных частей допустимо предъявление требований не всех разновидностей. Но при этом к конструктивно наиболее сложным, в наибольшей степени резервируемым и потенциально опасным в неработоспособном состоянии системам и агрегатам целесообразно предусматривать полный объем требований. Последнее условие реализуется, в частности, применительно к тормозному и рулевому управле- ниям АТС. Причем по структуре все предписания нормативных документов должны быть единообразны и содержать регламентацию однородных элементов требований.
Каждое требование нормативных документов к эксплуатационной безопасности АТС должно в общем виде регламентировать: 1. Объект контроля технического состояния (составные части АТС), 2. Диагностические параметры или признаки. 3.Диагностические нормативы или признаки работоспособности (неработоспособности) проверяемых составных частей. 4, Альтернативные диагностические параметры или признаки работоспособности и диагностические нормативы. Каждое требование нормативных документов к методам контроля эксплуатационной безопасности АТС должно в общем виде регламентировать: 1. Условия проведения контроля. 2. Режимы работы объекта при контроле. 3. Используемое оборудование и сооружения. 4. Допустимые погрешности измерений. 5. Последовательность операций контроля. 6. Альтернативные методы.
В регламентации количественных требований в нормативных документах задают оценочные (непосредственно измеряемые или диагностические) параметры, условия выполнения контроля, параметры режима работы проверяемого узла, агрегата или АТС и количественные нормативы (двусторонние либо односторонние, верхние или нижние предельные значения) этих параметров.
В технологическом отношении регламентация предписаний по органолеп-тическим методам контроля сравнительно проста, тогда как образы нормативов диагностических признаков, указанных в документах, должны формироваться в сознании контролеров технического состояния (диагностов) по мере накопления опыта. Причем по каждому признаку эксплуатационной безопасности АТС это часто не один, а система нормативов, индивидуальных для легковых и грузовых автомобилей отечественных и зарубежных конструкций.
В российских нормативных документах требования к эксплуатационной безопасности и методам контроля согласно российским правилам стандартизации структурно разнесены в отдельные пункты разных разделов или даже в разные нормативные документы. Поэтому пользователи вынуждены попеременно обращаться к каждому из этих пунктов или нормативных документов для восприятия регламентации одного предписания. Европейская же практика построения национальных и международных стандартов (в том числе, Правил ЕЭК ООН) придерживается совместной регламентации в каждом пункте документа содержания требования и метода проверки. Такая форма изложения минимизирует возможности неправильного понимания, неполного восприятия или ошибочной трактовки предписаний вследствие субъективных ошибок и невнимательности пользователей документов.
Ограничения применимости методов диагностирования для подтверждения безопасности автотранспортных средств
Для выполнения оценки эксплуатационной безопасности АТС необходимо специально для условий эксплуатации создавать соответствующие методы диагностирования и органолептического контроля.
Разработка совокупности этих методов, диагностических параметров и признаков для конкретного агрегата или системы АТС эквивалентна заданию модели технического состояния этого агрегата или системы как объекта диагностирования. При этом диагностические параметры и признаки, используемые каждым из методов диагностирования, моделируют не динамику безопасности объекта в процессе эксплуатации, а разграничивают допустимые и недопустимые сочетания показателей, измеренных в установленных режимах и условиях функционирования.
На базе выполненных исследований методологии обоснования эксплуатационной безопасности АТС разработана система требований к эксплуатируемым колесным транспортным средствам и, в том числе, к АТС. Для подтверждения соответствия эксплуатационной безопасности АТС этим требованиям необходима система диагностических параметров и нормативов, условий и режимов диагностирования, объединяемых термином «методы диагностирования».
От наличия нормативной регламентации указанных технологических элементов процедуры подтверждения безопасности АТС зависит возможность предъявления каждого из эксплуатационных требований. В этом смысле деление предписаний по безопасному состоянию технических объектов на требования и подтверждение соответствия (методы проверки или испытаний) носит условный характер и отражает российскую традицию стандартизации. В каждом из подразделов Правил ЕЭК ООН, например, требования и методы испытаний по каждому из объектов (составной части или параметру) объединены.
В данной главе на методическом уровне рассматривается апробация разработанных методов обоснования эксплуатационных требований безопасности на примере тормозного управления - наиболее ответственной и сложной для проверки составной части АТС. В процессе отбора составных частей АТС для диагностирования и при формировании рациональной совокупности диашостических параметров указанные технологические элементы подтверждения работоспособности тормозного управления АТС рассматривались как известные, пригодные к применению.
Однако в действительности абсолютное большинство методов диагностирования АТС создавалось не для подтверждения отсутствия неисправностей, а для их распознавания. Соответственно и диагностические параметры и нормативы, режимы и условия диагностирования, оборудование и технологии предназначались не для подтверждения безопасности АТС с максимальной достоверностью при минимизации затрат на выполнение проверки, а на поиск неисправных составных частей с максимальной локализацией. Поэтому для проверки эксплуатационной безопасности АТС оказалось необходимо предварительно выполнить разработки ряда диагностических параметров, нормативов, методов и технологического обеспечения диагностирования тормозного управления с целью выявления наличия его опасных неисправностей (рис. 30.).
Такие сочетания диагностических параметров, признаков и методов диагностирования, моделирующие оценку эксплуатационной безопасности АТС, в данных исследованиях разрабатывались теоретически, подвергались экспериментальной проверке и апробировались на практике. Отдельные диагностические параметры и методы диагностирования были разработаны вновь для полноценной реализации представленной методологии обоснования требований к эксплуатационной безопасности АТС, а другие были получены путем модификации применявшихся ранее диагностических параметров и методов из числа накопленных автомобильной диагностикой или заимствованных из сферы испытаний автомобильной техники.
Методы диагностирования отличаются возможностями контроля разных диагностических параметров и признаков, достоверностью получаемых с их помощью результатов и применимостью в условиях эксплуатации. Выбор методов диагностирования и дополняющих эти методы приемов органолептической оценки эксплуатационной безопасности АТС должен производиться с учетом указанных отличий. Рассмотрим основные ограничения применимости в условиях эксплуатации методов диагностирования и органолептического контроля эксплуатационной безопасности АТС.
Состав специфических эксплуатационных ограничений применимости методов диагностирования автотранспортных средств можно представить следующим образом.
1. На контроль единичного диагностического параметра (признака) должно приходиться не более 5-7% общей трудоемкости диагностирования АТС, или 2-4 чел. мин., а на проверяемый агрегат (систему, узел) - не более 20% общей трудоемкости диагностирования, или 7-12 чел. мин.
2. Выполнение диагностирования (контроля) допускается только с использованием сооружений, применяемых при эксплуатации АТС, без специальных сооружений автополигонов.
3. Средства измерений и технического диагностирования, гаражное и промышленное оборудование, необходимые для выполнения диагностирования, должны быть доступны при эксплуатации.
4. Диагностирование должно быть выполнимо без использования конструкторской документации изготовителя АТС.
5. Диагностирование должно быть выполнимо в доступных при эксплуатации состояниях загрузки АТС.
