Введение к работе
Актуальность темы определяется ее связью со вторым этапом Национальной стратегии повышения безопасности дорожного движения (на период с 2011 до 2020 года), в котором предусмотрено: повышение безопасности автомобилей и перевозок, совершенствование системы обучения водителей и инструкторов; совершенствование качества дорог.
В последнее время широкое распространение получили перевозки пассажиров автобусами малой и особо малой вместимости (микроавтобусами), Однако широкое распространение таких перевозок пассажиров привело к повышению аварийности. Причем до 8 % всех ДТП с микроавтобусами составляют такие тяжкие происшествия как опрокидывание. Из статистических данных выявлено, что это связано с превышением скорости движения выше критической, которая снижается с ухудшением поперечной устойчивости микроавтобуса в процессе эксплуатации вследствие действия различных факторов (несимметричное размещение пассажиров в салоне, неисправность подвески и шин, боковой ветер, уклон дороги, неровности дороги и угловая скорость вращения рулевого колеса). Однако водитель не имеет информации о поперечной устойчивости и критической скорости автобуса на повороте и полагается только на свой опыт и интуицию. Пассажиры не всегда пристегиваются ремнями безопасности, поэтому при крутом повороте вследствие действия центробежной силы инерции они могут перемещаться в салоне автобуса в сторону опрокидывания и дополнительно ухудшать его поперечную устойчивость в процессе поворота.
Известная система предотвращения опрокидывания ESC (электронный контроль устойчивости) и другие аналогичные системы не могут дать водителю информацию о возможном ухудшении поперечной устойчивости в процессе поворота автомобиля, что снижает эффективность их применения на автобусах.
Поэтому для снижения риска опрокидывания необходимо разработать принципы и алгоритмы функционирования системы предупреждения опрокидывания автобуса (СПОА) с учетом перемещения пассажиров. Она должна учитывать возможное ухудшение поперечной устойчивости в процессе маневра и информировать водителя о состоянии поперечной устойчивости, а также предупреждать его о моменте начала снижения скорости (с замедлением, комфортным для пассажиров) и величине безопасной скорости входа в поворот с учетом возможного перемещения пассажиров на поворотах. Предлагаемая СПОА более высокого уровня, при бездействии водителя должна сама снижать скорость автобуса до безопасного уровня, например, с помощью известных систем предупреждения об опасности столкновения, имеющих функцию автоматического торможения.
Правительство России приняло решение об обязательном использовании глобальной навигационной спутниковой системы (ГЛОНАСС) и наказании, за ее отсутствие. В связи с этим при разработке СПОА необходимо использовать широкие возможности системы ГЛОНАСС.
Автор выражает благодарность за научное консультирование д.т.н., профессору кафедры автомобильных перевозок ВолгГТУ Рябову И.М.
Объектами исследования являются способы формирования информации о поперечной устойчивости автобуса, процессы перемещения пассажиров в салоне и опрокидывания микроавтобуса под действием центробежной силы.
Целью диссертационной работы является снижение риска опрокидывания автобуса на основе разработки принципов и алгоритмов работы системы предупреждения опрокидывания с учетом возможного перемещения пассажиров на поворотах.
Научная новизна диссертации состоит в следующем:
проведен анализ возможностей различных способов формирования информации о поперечной устойчивости автобуса;
разработана методика оценки устойчивости пассажира на сидении, которая позволяет выявлять влияние параметров сиденья, посадки пассажира и крена кузова на устойчивость пассажира на сидении;
разработана методика расчета коэффициента поперечной устойчивости автобуса, учитывающая размещение и возможное перемещение незакрепленных пассажиров в салоне вследствие инерции;
выявлено влияние угловой скорости поворота управляемых колес на критическую скорость автобуса при повороте;
-разработана математическая модель для выявления влияния размещения пассажиров в салоне, параметров подвески и уклона дороги, на процесс опрокидывания автобуса под действием центробежной силы;
- разработаны принципы и алгоритмы работы СПОА различных уровней, в том
числе и с использованием системы ГЛОНАСС.
Практическая ценность работы.
-
Разработан способ формирования информации о поперечной устойчивости автобуса и ее возможном ухудшении вследствие перемещения пассажиров в салоне по инерции в целях повышения достоверности информации и снижения риска опрокидывания автобуса.
-
Разработанная методика расчета коэффициента поперечной устойчивости, учитывающая размещение и возможное перемещение пассажиров в салоне автобуса, позволяет достоверно рассчитать критическую скорость автобуса, необходимую для определения передаваемой водителю упреждающей информации о безопасной скорости входа в поворот, что снижает риск опрокидывания.
-
Разработанная методика расчета устойчивости пассажира на сидении позволяет подбирать параметры сиденья и посадки пассажира для обеспечения устойчивости автобуса при поворотах.
-
Установлены пределы влияния угловой скорости поворота управляемых колес на критическую скорость автобуса при повороте;
-
Разработанная математическая модель процесса опрокидывания автобуса под действием центробежной силы инерции позволяет выявлять влияние параметров автобуса на протекание процесса.
-
Разработанные принципы и алгоритмы работы СПОА различных уровней позволят повысить внутреннюю информативность автобусов и существенно снизить риск их опрокидывания.
Реализация работы. Результаты исследований переданы для использования в Махачкалинские пассажирские авто предприятия: а/к 1736, МПАТП - 1, МПАТП - 2, «Махачкалатранс », «Махачкалатранс - 1», что подтверждается актами внедрения, внедрены в учебный процесс МФ МАДГТУ и используются при подготовке инженеров по специальностям 190601 «Автомобили и автомобильное хозяйство», 190602 «Сервис транспортных и технологических машин и оборудования (Автомобильный транспорт), 190700 «Автомобильные перевозки», 190702 «Организация и безопасность движения».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и получили одобрение на научно-технических конференциях Волгоградского государственного технического университета (2009 - 2013 гг.), на международной конференции «Наземные транспортные системы - 2010 г.», на региональных, межвузовских научно-практических конференциях МФ МАДИ (2003 - 2013 гг.).
Публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы изложены в 9 публикациях, из них 5 входят в перечень изданий, рекомендуемых ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 127 страницах машинописного текста, содержит 35 рисунков и 7 таблиц. Список литературы составляет 136 наименований и 7 приложений.
