Полный текст статьи
Печать

Аннотация. Статья посвящена вопросам организации и обеспечения безопасного движения транспортного средства на сложных участках дороги. Авторами выполнен анализ сил, действующих на транспортное средство, а также влияния центра масс груженого автомобиля на смещение его положения на подъемах, спусках и уклонам дороги.
Ключевые слов: безопасность, транспортные процессы, профиль дороги, центр масс, координаты центра масс.

Обеспечение качества и безопасности транспортных процессов требует анализа факторов и условий их обеспечения. Статистический анализ причин потери качества транспортных процессов и снижения безопасности показал, что наибольшее число случаев ДТП происходит на участках дороги со сложным профилем. Причиной, как устанавливает экспертиза ДТП, является нарушение скоростного режима. Однако анализ результатов замеров показателей скорости с помощью приборов внешнего контроля, показал, что нет прямой связи между причиной ДТП и скоростью движения транспортного средства. Потеря его курсовой устойчивости происходит при радиальном смещении или опрокидывания.  В связи с этим выполнен анализ влияния из центра масс на курсовую устойчивость транспортного средства и выбор безопасной скорости движения грузового автомобиля при перевозке грузов по дороге с подъемами, спусками и поперечными уклонами.                   

На рис.1(а) представлена схема определения координат точки приложения центра масс грузового автомобиля, порожнего АТС и оснащенного грузом. На рис 1(б) приведена схема расчета координат точек приложения центра масс. Точка приложения центра масс зависит от компоновки автомобиля, профиля дороги, а также от характеристик и схемы размещения груза и, следовательно, может изменяться при движении транспортного средства.

 

 

Рисунок 1 - Расчетная схема

 

В процессе движения транспортного средства точка приложения центра масс, изменяясь, приводит к его радиальному или угловому смещению. Задача определения допустимого смещения центра масс при заданном движении транспортного средства на сложных участках дороги и зависит от угла уклона дороги в продольном и поперечном направлении.  Определение координат центра масс выполнено на примере двухосного грузового автомобиля, используя массовую характеристику груза и паспортные данные транспортного средства. [2]

При определении координаты центра масс выполнен анализ при изменении: собственной снаряженной массы (m), полной массы транспортного средства, статического радиуса колеса, а также базы транспортного средства в соответствии с паспортными данными транспортного средства (рис.1).

Ордината центра масс определена в зависимости от статического радиуса колеса rk: 

h0=1,5∙rk,(1)

Абсциссу центра массы порожнего автомобиля хо определяем из уравнения моментов, составленного относительно цента О, (рис.1б)

(mо2∙L-mo∙xo) ∙g=0                                        

где, mo2=mo – mo1, mo2 - масса, действующая на ось 2, g – ускорение свободного падения

Используя значения полной массы автомобиля, распределенной по осям 1 и 2, определены координаты положения абсциссы центра масс груженого автомобиля в системе прямоугольных координат xoy:

xa=ma2∙L/ma                                                                                            

Из условия равновесия автомобиля относительно центра О следует:

ma∙xa=mo∙mг∙хг,                                            

Тогда абсцисса центра масс с учетом груза, равна

xг=L(ma2∙mo2)/mг, (2)

Ординату центра масс определяем соответственно по формулам:

уa= (уo∙mo∙уг∙mг)/(mo∙mг), (3)

где ордината центра масс определена графически;

   По полученным значениям построена схема расположения центров масс АТС. В рассматриваемом варианте нагружения общий центр масс находится на расстоянии хг  от передней оси автомобиля. Распределение массы груза mг  по осям АТС, определяется зависимостями:
mг2 = mг∙хг/L,(4)                                         

mг1 = mг-mг2                                                                                       

Неравномерность распределения груза приводит к перегрузке осей и радиальному осевому смещению транспортного средства. При условии  (mo1mг1)>ma1 или (mo2mг2)>ma2 происходит неравномерность нагрузки на оси, что приводит появление плеча приложения центра масс относительно нуля. Перевозка груза недопустима ввиду перегруза ходовых осей транспортного средства. Для неделимого груза следует выбрать другое транспортное средство, для делимого – уменьшить количество штучного груза и изменить схему его размещения. Если рассчитанная осевая нагрузка удовлетворяет условию проверки, мероприятия по перераспределению груза проводить нет необходимости.   Для определения нормальных реакций дороги Rz, действующих на автомобиль, выполнен анализ взаимодействия транспортного средства с дорогой.  Для этого использованы уже известные данные о распределении массы по ходовым осям. В частности, нормальные реакции, действующие на порожний автомобиль, будут равны:
Rz1=mo1∙g (5)            

Rz2=mo2∙g                                                 

Нормальная реакция по осям, действующая на груженый автомобиль по осям 1 и 2:

Rzг1=m01*g (6)

Rzг2=m02*g

При изменении углов наклона в горизонтальной и вертикальной плоскости происходит дополнительное смещение центра масс. Это приводит к радиальному смещению транспортного средства, и, следовательно, к уменьшению бокового зазора безопасности.

Результаты анализа изменения координат точки приложения центра масс позволяют определить безопасную скорость движения транспортного средства на сложных участках дороги и снизить опасность опрокидывания или заноса автомобиля.

Ссылки на источники

  1. Басков В.Н., Кожуховская Л.Я. «Обеспечение качества и надежности транспортных процессов путем создания управляемого ядра» // Вестник СГТУ 2013
  2. Басков В.Н., Кожуховская Л.Я. Методология организации транспортных процессов на основе создания управляемого инвариантного ядра// Научное обозрение, 2013.- С 52-59