автореферат диссертации по транспорту, 05.22.10, диссертация на тему:Активная безопасность автотранспортных средств в условиях эксплуатации

ЛфСКОЗСКИЙ

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕКИ АВТОМСБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи АХМЕДОВ ГЕЙБАТУЛЛА МАЕ7Д ОГШ

АКТИВНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ АЗГОТРАНСПОРГНЫХ СРЕДСТВ В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Специальность 05.22.10 - Эксплуатация автомобильного

транспорта

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соисканнэ ученой степени доктора технических наук

МОСКВА 1592

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного Знамени автомобильно-дорожнс.м институте.

Научный консультатнт: доктор технических наук, профессор А.И.Рябчшский.

Официальные оппоненты: академик Академии транспорта РФ, доктор технических наук, профессор И.М.Юрковский;

академик Академии транспорта РФ, доктор технических наук, профессор В.В.Сильянов;

доктор технических наук, профессор Я.С.Агейкин. Ведущая организация - Минтранс РФ.

Защита диссертации состоится "У " МЛ(Н10/ 1992 г. в 10 часов на заседании Специализированного Совета Д 053.30.02 при Московском ордена Трудового Красного Знамени автсмобильно-дорожном институте по адресу: 125829, г.Москва, ГСП-47, Ленинградский проспект, 64, ауд. 42.

С диссертацией мояно ознакомиться в библиотеке Московского автомобильно-дорожного института. Телефон для справок: 155-03-2«.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный гербовой печатью, просим направлять по указанному выые адрасу.

Автореферат разослан п оС6 " ¿ИсТМрЬх?/ 1992 года

Ученый секретарь Специализированного Совета Д 053.30.02

к.т.н., доцент Н.Н.Митрохин

??-■•. "Г ,•;'».*ч." лег Г ¡Ь'^1'

I .. . 5 «

",МБЙЙЧ0Т5КА ' 0БЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Одной из причин высокой аварийности на автомобильном транспорте является несоответствие конст-рукрий автотранспортных средств (АТС) условиям их эксплуатации, которые непрерывно ухудшаются вследствие роста автомобильного парка, интенсивности движения и плотности транспортных потоков.

Одно из направлений решения проблемы снижения аварийности - повышение активной безопасности (АБ) конструкций АТС, т.д.

совокупности свойств, обуславливающих способность АТС предупреждать или снижать вероятность возникновения дорожно-транспортных происшествий (ДТП) • Активная безопасность АТС зависит от его динамических (тягово-скоростных и тормозных), свойств, устойчивости, управляемости и информативности.

Несмотря на значительное количество выполненных исследований отдельных свойств АБ, оценить влияние недостатков конструкций АТС на вероятность возникновения ДТП в настоящее время крайне затруднительно из-за отсутствия необходимых методов и средств контроля показателей в АТП. Кроме этого в ходе регистрации происшествий в учетных карточках,'ДТП сведения^ необходи-•ше для этого,не фиксируются.

Нет определенной ясности в вопросе влияния уровня показателей тягово-скоростных свойств АТС, находящихся в эксплуатации, на вероятность возникновения ДТП; слабо исследовался вопрос снижения уровня этих показателей в условиях'эксплуатации. Достаточно не изучался, особенно в комплексе, процесс обгона с учетом технического состояния обгоняемых и обгоняющих авто-!мобилей, а_также .влияние совокупности других эксплутационных ■и конструктивных факторов.

Поэтому вполне очевидна необходимость проведения исследований по разработке методов, позволявших оценить влияние отдельных свойств АБ АТС на аварийность, средств их контроля в АТП и мероприятий по повышению безопасности движения с учетом реализации потенциальных возможностей АТС в условиях эксплуатации.

Научные исследования и разработки,, положенные в основу диссертационной работы, выполнены по координационным планам решения проблемы 02.Н4.Г (за 1985...1990 и 1990...1991'гг.)

Госкомитета по науке и технике, а также в соответствии с планом экономического и социального развития республики Азербайджан.

Целью т>абота является разработка методов и средств оценки и повышения АБ АТС, а также мероприятий по улучшению и контролю динамических (тягово-скоростных и тормозных) свойств в условиях эксплуатации для снижения аварийности на автотранспорте.

Задачи исследования следующие:

1) разработка методических основ оценки влияния конструкции АТС на вероятность возникновения ДТП;

2) разработка методов и определение допустимого уровня снижения динамических свойств АТС в условиях эксплуатации;

3) исследование эффективности экстренного торможения рабочим тормоз ом совместно с двигателем; ■

4) исследование тягово-скоростных свойств АТС при обгонах с математическим описанием различных вариантов обгонов и моделированием и составлением алгоритма расчета параметров обгона;

5) определение взаимосвязей показателей динамических свойств АТС с аварийностью;

6) формализация связей между эффективной мощностью двигателя и показателями динамических свойств АТС;

7) разработка технологии контроля динамических свойств АТС с одновременным определением в АТП эффективных показателей автомобильных двигателей бестормозным методом (по эффективному расходу топлива);

8) разработка методов оценки эффективности мероприятий по улучшению АБ АТС (на примере динамических свойств).

Методы исследования. Для решения поставленных задач применялись экспериментальные и теоретические методы исследования, в основу которых был положен прийцип системности. В работе были использованы математическое моделирование изучаемых явлений с применением ЭВМ, социологический' опрос и экспериментальные исследования, в т.ч. полномасштабные испытания в дорожных условиях на различных моделях современных автомобилей.

Научная новизна.. Разработаны новые методические подходы для возможности оценки влияния конструкций АТС на аварийность, мероприятия по реализации отдельных свойств АБ>(с учетом изменения их показателей в условиях эксплуатации) в целях снижения аварийности, определены взаимосвязи показателей динами-

ческих свойств АТС с аварийностью.

Достоверность основных научных положений, выводов и рекомендаций подтверждена результатами теоретических исследований, экспериментальными данными по определении уровня отдельных показателей динамических свойств АТС в условиях эксплуатации, а также данными статистики ДТП.

На защиту выносятся следующие разработки, объединяемые общей идеей системной оценки АБ АТС в условиях эксплуатации:

методологические основы оценки влияния конструкции АТС на вероятность возникновения ДТП;

математическое описание процесса системной оценки влияния уровня АБ (его отдельных свойств) в условиях эксплуатации на аварийность;

методы сравнительного анализа уровня отдельных свойств ДБ различных моделей АТС сопоставлением основных показателей аварийности с показателями уровня снижения динамических свойств и надежности их элементов и узлов в условиях эксплуатации;

метод сравнительной технико-экономической оценки влияния эффективности отдельных свойств АБ различных моделей АТС на аварийность;

способ корректироьки -значений тормозного пути (при экстренном торможении без отключения двигателя) и времени разгона введением поправочных коэффициентов, учитывающих степень влияния различных технических неисправностей АТС в эксплуатации и конструктивных различий двигателей, а также разработанные и внедренные .руководство и инструкция (рекомендации для АТП и водителей) по безопасному осуществлению различных вариантов обгона;

метод определения-эффективных показателей двигателей (максимальной эффективной мощности и удельного расхода топлива);

методика определения показателей динамических свойств с использованием разработанного универсального цифрового измерителя тяговых и тормозных показателей (УЩТПц) в условиях эксплуатации;

технология контроля динамических свойств АТС с одновременным определением в АТП эффективных показателей автомобильных двигателей бестормозным методом (по эффективному расходу топлива ).

Практическая ценность работы заключается:

в обеспечении возможности оценки влияния на аварийность конструкции АТС и эффективности функционирования в условиях эксплуатации узлоЕ. и систем, определяющих уровень АБ;

в прогнозировании влияния технических неисправностей элементов и узлов, определяющих отдельные свойства АБ в условиях эксплуатации на аварийность;

в повышении безопасности движения за счет реализации потенциальных возможностей тягово-скоростных свойств АТС, находящихся в эксплуатации, при осуществлении обгонов и в условиях экстренного торможения;

в обеспечении возможностей контроля динамических свойств АТС с одновременным определением в АТП эффективных показателей двигателей бестормозным методом по эффективному расходу топлива.

Основные результаты данной работы могут быть также применены при комплексной технико-экономической оценке эффективности внедрения мероприятий по повышению безопасности АТС и тем самым будут способствовать внедрению й производство безопасных конструкций автомобилей.

Реализация "работы. Разработанная технология внедрена в' 1387...1992 гг. на автотранспортных предприятиях Министерства автомобильного транспорта республики Азербайджан,на автобазе треста "Азтрубопроводстрой" главюжтрубопроводстроя Миннефте-газстроя. Суммарный годовой экономический эффект от применений технологии составил 1,43 млн.рублей (го ценам до 1990 г.). Результаты исследований приняты за основу при оценке эффективности применения на легковых автомобилях ант'иблокировочных систем (АБС), выполненных по ваказу'Минавтосельхозмаша СССР в 1991 году.

Отдельные элементы.выполненных работ использованы в учебном процессе на кафедре "Организация и безопасность движения" МАЛИ.

Разработанный универсальный цифровой измеритель тяговых и тормозных показателей используется в учебном процессе при выполнении лабораторных работ по дисциплинам-"Организаций и безопасность дорожного движения" и "Теория и расчет автомобилей" в Азербайджанском техническом университете.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждалась на кафедре "Организация и безопасность движения" МАД1 в 1989...1992 гг., на 49 и 50 научно-методических и научно-исследовательских конференциях МАДИ в 1991 и 1992 хт., на научно-технических-конференциях Азербайджанского политехничес-го Института иы.Ч.Ильдрыма в 1982...1987 гг., на республиканской научно-технической конференции "Пути повышения эффективности использования подвижного состава" в Баку в 1986 г., на ХХП научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава втузов Закавказья г.Тбилиси в 1984 г. и на расширенном заседании УГАИ МВД Азербайджанской республики.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 35 работ, в тем числе получено 3 авторских свидетельства и один патент на изобретение. Результаты исследований, выполненных под научным руководством и при непосредственном участии соискателя, представлены в 5 депонированных отчетах о научно-исследовательской работе.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав и заключения, списка литературы и приложений. Диссертация содержит 304 страницы основного машинописного текста, .65 рисунков, 44 таблицы, список литературы (134 литературных источника).

Содержание работы.

I. В первой главе рассмотрены состояния проблемы, цель и задачи исследований; проведен анализ влияния конструкции и технического состояния АТС в условиях эксплуатации на аварийность; проведен обзор существующих методов оценки влияния уровня отдельных свойств АБ АТС на вероятность возникновения ДТП; рассмотрены нормативные оценочные показатели отдельных свойств АТС,, изменения свойств АБ АТС в условиях эксплуатации и их влияние на аварийность; сфорцлулированы цель и задачи диссертационной работы.

Установлено, что удельные показатели аварийности на автотранспорте в государствах СНГ заметно выше, чем в странах с развитой автомобилизацией. Непрерывный рост интенсивности движения транспортных средств и потерь общества от ДТП вызывает необходимость предусматривать ггри создании и эксплуатации транспортных средств Мероприятия, обеспечивакше^ повы-

шение функционального уровня отдельных свойств АБ л тем самым в целом безопасность АТС.

В исследованиях отдельных аспектов и свойств АБ конструкци! АТС принимали участие отечественные и зарубежные ученые Е.А.Чу-даков, М.П.Александров, Н.А.Бухарин, Б.С.Фалькевич, Д.П.Великанов, Б.В.Гольд, А.Б.Гредескул, А.К.Фрумкин, Б.Б.Генбом, Я.Е.Фаробин, А.С.Литвинов, В.И.Илларионов, В.М.Геслер, Г.И.Клин-ковштейн, Г.М.Косолапов, Н.Ф.Метлюк, П.Л.Браилчук, А.Г.Агабабов В.П.Варлаткин, А.А.Токарев, Ю.М.Сытников, Р.В.Белов, А.С.Доб-рин, В.Г.Михайлов, 0.В.Майбород£,Л.Л.Дашкевич, Н.М.Левитин, Б.А.Райтман, А.И.Рябчинский, В.И.Коноплянко, В.Н.Иванов, и.с.джонс, А.янте, А/?-^б>£ М., , 3 ^¿/¿ег,

л/./, ^¿¿г/?, //.ёасагеУ с&а.

Анализом литературных источников установлено, что в ряде работ частично рассматриваются причины возникновения ДТП из-за различных неисправностей элементов и узлов, определяющих уровень свойств АБ АТС, однако во всех работах практически нет методологии системной оценки влияния уровня АБ на вероятность возникновения ДТП. Фактически в большинстве работ изучались изменения показателей, определяющих свойства АБ АТС, но не ставилась задача изучения взаимосвязи между этими изменениями, их причинами и вероятностью возникновения ДТП.

В работах отечественных и зарубежных авторов отмечается, что конструкция и техническое состояние АТС оказывает существе ное влияние на аварийность и 10...25$ всех ДТП происходит по причинам, связанным с конструкцией автомобиля. По данным НИЦ БД, доля ДТП по причине отказов элементов и узлов автомобиля составляет

Однако, на наш взгляд, количество ДТП по причинам технических неисправностей автомобилей значительно выше. Разницу, в оценке можно объяснить двумя причинами. Во-первых, сложност! а зачастую и невозможностью определений неисправностей на месте ДТП из-за значительной деформации кузова, повреждений и ра: рушения деталей тормозной системы, рулевого управления и ходо вой части. Во-вторых, практическим отсутствием специальных приборов для оперативного диагностирования АТС, что не дает возможности получить достоверную оценку влияния технических или иных.неисправностей на вероятность возникновения ДТП,

определить фактическую долю таких ДТП. В результате в подавляющем большинстве случаев на месте ДТП фиксируются только явные неисправности, поХомки и отказы систем и узлов, наличие выхода из строя которых возможно определить без инструментальной проверки.

• Ограниченный объем фиксированных данных в отношении конструкции и технического состояния АТС в реквизитах существующей карточки учета ДТП по линии ГАИ не позволяет в полной мере оценить влияние конструкции и технического состояния конкретных моделей АТС на вероятность возникновения ДТП как при осмотре места происшествия, так и при дальнейших следственных действиях.

Такая оценка могла бы регулярнопровояиться на базе специального углубленного анализа ДТП.

Литературный анализ показывает, что на значительный рост ДТП по причине технических неисправностей элементов и узлов, определяющих отдельные свойства АБ АТС, оказывает влияние комплекс причин (ухудшение снабжения запчастями, снижение производственной дисциплины, уровня техобслуживания и ремонта, старение автомобильного парка и др.), а также социальные и технические факторы. В этом аспекте немаловажную роль оказывает .уровень надежности АТС и отдельных его элементов.

Исследованиями установлено неизбежное изменение технического состояния элементов и узлов, определяющих отдельные свойства АБ в условиях эксплуатации. Однако уровень изменения оценочных показателей данных свойств в эксплуатации слабо контролируется. По этой причине отсутствуют обоснованные зависимости влияния изменения этих свойств на вероятность возникнове-йия ДТП. Необходимые достоверные оценочное показатели отдельных свойств АБ до сих пор не установлены._Не проводится технико-экономическая оценка эффективности мероприятий по улучшению технического состояния элементов и узлов, определяющих отдельные свойства АБ, ¿з-^эа бтсутствия соответствующих объективных методов,

Кентроль оценочных показателей тормозных свойств в условиях эксплуатации, при изучении причин возникновения ДТП, осуществляется торможением с отключением двигателей от трансмиссии (по ГОСТ 25478-82, новая редакция). В критических же ситуациях водители прибегают к экстренному торможению рабочим тормозом

без отключения двигателя. Поэтому важным является изучение этого приема торможения в условиях эксплуатации,

Обоснована необходимость определения влияния различных технических неисправностей АТС, особенно двигателя, на тягово-скоростные свойства с позиций ухудшения безопасности движения в процессе осуществления различных вариантов обгона.

2. Во-второй главе изложены методические основы анализа свойств, определяющих АБ АТС в условиях эксплуатации; обоснован выбор показателей для системной оценки эффективности отдельных свойств,определяющих АБ АТС; разработаны методы количественного определения влияния свойств АБ на аварийность и методы оценки эффективности мероприятий по улучшению АБ в условиях эксплуатации; исследованы динамические свойства АТС в условиях эксплуатации в аспекте их влияния на аварийность-

При решении данных вопросов использован системный подход, который является наиболее приемлемой методологической основой эффективного решения комплексной и сложной проблемы обеспечения АБ АТС. Для возможности учета влияния рассматриваемых отдельных свойств АБ на аварийность признано целесообразным рассматривать АБ АТС как комплекс свойств, образующих сложную систему обеспечения активной безопасности, включающую подсистемы 1-го и 2-го уровня.

Для системной оценки влияния отдельных свойств АБ на аварийность выбраны и обоснованы следующие Еыходные оценочные показатели:

тягово-скоростных свойств - вре1^я разгона в заданном ли пазоне скоростей движения АТС;

тормозных свойств - тормозной путь. Анализом механизмов возникновения ДТП,установлено, что существующий подход к"определению причин ДТП как при осмотру места происшествия, так и при дальнейших следственных действиях не позволяет е полной мере оценивать влияние конструкции и технического состояния конкретных моделей АТС на безопасности дорожного движения (БДД). Для оценки влияния отдельных элементов и узлов на вероятность возникновения ДТП необходима специальная методика. В качестве основных соображений построения такой методики приняты следующие:

2.1..Влияние уровня безопасности конструкции АТС на ава-

ть может быть определено сравнительным анализом ДТП' и их

последствий для отдельных, типов АТС, обладающих различными характеристиками качеств.

2.2. Уровень АБ конкретной модели АТС в условиях адекватного влияния прочих сопутствующих факторов определяется заложенными при её проектировании особенностями конструкции и степе-нью'снижения эффективности функционирования (работоспособности) отдельных элементов и узлов, определяющих уровень АБ в эксплуатации. В итоге различие в уровнях безопасности отдельных моделей АТС должно отражаться на количестве ДТП, приходящихся на каадое транспортное средство с учетом его среднегодового пробега.

2.3. В совокупности конфликтных ситуаций, приводящих к ДТП, в разной степени проявляются отдельные свойства АБ АТС.

2.4. Значение основного достоверного оценочного показателя отдельного свойства АБ АТС, в наибольшей степени оценивающее влияние на аварийность, и его изменение в условиях эксплуатации количественно определяют свойства АБ АТС, реализуемые для предотвращения ДТП.

2.5. При сравнении количества и тяжести основных видов ДТП, участниками которых были сравниваете модели АТС, возможно получение количественных.значений, характеризующих влияние отдельных свойств АБ АТС с позиций и функциональных характеристик и надежности в эксплуатации.

Предлагаемый способ реализации данной концепции, на примере оценки влияния тормозных свойств на аварийн-ость, представлен на рис.1 ■(способ защищен патентом на изобретение). Составленные алгоритмы дают принципиальную возможность разработки методики технико-экпномическпй оценки мероприятий по обеспечению безопасности ва счет динамических свойств АТС.

На основе результатов исследований составлена математическая модель и разработан алгоритм реализации упомянутой выше методики.

• Для реализации основных методических цоложений разработаны:

методика определения количества ДТП и их последствий в регионе;

методика оценки эффективности функционирования отдельных свойств АБ АТС;

Рис.1. Елок-схема оценки влияния тормозных свойств АТС на аварийность'

методика оценки эффективности мероприятий по улучшению АБ АТС (на примере динамических свойств).

Необходимые для реализации методических положений углубленные данные о ДТП - количество различных видов ДТП и их последствий, количество раненых и погибших, функционально связанные с отдельными свойствами АБ и моделями АТС в выбранном регионе1," можно получить на базе анализа данных ГАИ и специальных исследований. Для повышения достоверности информации при проведении специальных исследований первичных данных предлагается использовать принятые, в ГАИ протоколы осмотра места ДТП, а также разработанные карточки анализа ДТП. Набор статистических данных при специальных исследованиях должен осуществляться в виде сплошной выборки в течение года в каждом выбранном регионе.

Эти данные можно также получить -из архивных материалов судебной автотехнической экспертизы за определенный период. При этом за основу берется банк данных одной из лабораторий технической экспертизы. Для обработки данных используется специальная первичная фор,га, в которой фиксируется: виды ДТП и их последствия (с учетом влияния отдельных свойств АБ АТС на возникновение и процессы ДТП), модель АТС и выявление неисправности по отдельным системам и узлам, которое могли быть причинами ДТП, а также' дорожно-климатнческие условия, время суток (светлое или темное в момент ДТП) п др. данные.

Достоверность получаемой информации во многом зависит от того, насколько отработанные статистические данные точно отображают реальные процессы в структурах и динамике аварийности. Для более достоверного учета состояния аварийности всего парка АТС на базе сделанной выборки, число подконтрольных объек-' тов для каждой модели АТС'может быть определено по принятым в-теории надежности закономерностям. Для получения достоверных данных о влиянии технического состояния отдельных систем •и узлов автомобиля на аварийность необходимо провести изучение -не менее 2000 автотехнических экспертиз (например,уголовных дел).

С учетом выше изложенного проведена обработка массива .статистических данных автотехнических экспертиз- за последние 4 года (совместно с сотрудниками ЕНИИСЭ); результаты анализа этих данных изложены в 4 главе.

На основе статистических материалов автотехнической экспертизы и использования предложенных методических рекомендаций обеспечивается возможность определения доли ДТП,возникающих из-за недостаточно эффективного функционирования определенных систем и узлов.АТС, влияющих на отдельные свойства АБ.

На примере тормозных свойств эта оценка осуществляется следующим образш.

Определяем средние удельные потери по причине наличия увеличенного тормозного пути автомобилей:

/2. ) ' и / \ (I)

^ * /оо ' ' гь/с .аЛг.к**./

ГД0 ~ среднее значение i -ой.разницы потерь по авто-

мобилям данного типа (руб.тыс.авт.км); /7 - количество сравниваемых вариантов; - удельное количество ДТП, связанных с недостаточной для предотвращения ДТП эффективностью торможения {%);

Определяем удельное количество ДТП из-за недостаточной эффективности тормозной системы'

- ^ ^. (2).

где ^сус - среднее значение потерь от ДТП с автомобилями рассматриваемого типа.

По предложенному подходу установлена доля ДТП из-за недостаточно эффективного функционирования отдельных узлов и механизмов/определяющих динамические свойства АТС.

Используя предложенные автором обобщенные оценочные показатели, можно установить доли ДТП из-за недостаточно эффективного функционирования элементов и узлов автомобиля. С учетом существующих в настоящее время реальных технических возможностей разработана методика оценки эффективности мероприятий по повышению тормозных и тягово-скоростных свойств АТС, находящихся в эскплуатации;

Для снижения влияния уровня тягово-скоростных свойств вновь проектируемых автомобилей на аварийность целесообразно регламентировать их показатели в пределах безопасных скоростей движения на Ъ% уклонах и возможности развития максимальных скоростей в процессе наиболее типичных и более сложных вариантов обгона. 14

Для оперативного расчета пути и времени обгона при нормировании показателей тягово-скоростных свойств вновь проектируемых автомобилей по времени разгона в заданном . диапазоне скоростей движения рекомендовано использовать предложенную в работе многофакторную регрессионную линейную модель полиномиального типа.

В работе обоснованы минимальные скорости движения на затяжных подъемах с уклоном Ъ% и максимальные скорости движения для выполнения безопасных обгонов. Отмечено, что в процессе эксплуатации АТС ухудшается их техническое состояние, в результате создаются на дорогах опасные ситуации. Основной причиной снижения их тягово-скоростных свойств является ухудшение мощност-ных характеристик двигателей. Это создает помехи в транспортном потоке, особенно на дорогах в пересеченной местности. Одним из способов борьбы с этим недостатком мог бы служить жесткий контроль в эксплуатации максимальной мощности двигателя, а это равноценно контролю показателей тягово-скоростных свойств АТС, влияющих на уровень безопасности. Решение этой задачи потребовало разработки достоверного и малотрудоемкого оперативного метода определения мошдости двигателя без снятия его с ■автомобиля.

Кроме того для АТС, находящихся в эксплуатации, необходимо определять значения показателей тягово-скоростных свойств с позиции обеспечения безопасности при обгонах в различных диапазонах скоростей и в более сложных условиях "(ситуациях). Признано целесообразным учитывать также характер эксплуатации автомобилей, категорию и состояние дорог, наличие и величины уклонов, коэффициент сцепления шин с дорогой.

Представляют интере'с ситуации, когда обгон происходит с-наличием помехи обгону со^стороны обгоняемого автрмобиля, а также ситуации в процессе незавершенного обгона.

Используй результаты математического описания' указанных режимов обгона, составлена математическая модель и разработан алгоритм аналитического' определения показателей обгона, схема его представлена на рис.2.

При незавершенных обгонах и других опасных ситуациях обычно торможение осуществляется рабочим тормозом совместно с двигателем (РТД). Этот способ торможения является наиболее

эффективным и имеет ряд преимуществ перед другими приемами торможения. Установлено, что при оценке тормозных свойств АТС при способе торможения РГД, как и для оценки тягово-скорост-ных свойств АТС, необходимо учитывать влияние технического состояния и конструктивных различий двигателей. Для оценки РТД по величине тормозного пути величину последнего

можно определить по следующим зависимостям:

для автомобилей с карбюраторным двигателем

Рг - -Эг КА < ё . " >

для автомобилей с дизелем со свободным впуском

ГА = ' (4)

для автомобилей с дизелем с газотурбинным наддувом (ГТН) и с охлаждением наддувочного воздуха.

А ; ^ ' (5)

где , ¿А, ^ - поправочные коэффициенты • Сё^^^м,. ]

I I л/е.^,^

9 - коэффициент эффективности торможения;

V* - коэффициент продольного сцепления шин с дорогой; "^г, - коэффициенты, зависящие от технического

состояния двигателей; ^¿Р" ;

у- _ Су . X' - ^ ^ .

Ме - максимальная мощность двигателя; <3\ и?' показатели граничных значений зави-

симости ^ -у^ ; ^ " / "Л;

ч ¿Г* - координатные показатели, характеризующие интенсивность изменения зависимостей (Леупа,/Учетах У* Значения указанных коэффициентов определены экспериментально при помощи многофакторных экспериментов, а также путем аналитического моделирования.

Таким образом, оценка тормозных свойств при экстренном торможении рабочим тормозом совместно с двигателем требует

учета влияния технического состояния и конструктивных различий двигателей, используя значения их эффективной мощности.

Установлено, чтЬ указанное влияние при разгонном режиме и торможении АТС рабочим тормазом совместно с двигателем с ГТН проявляется более заметно, отрицательно влияет на тягово-ско-робтные свойства при разгоне и в тоже время оказывает положительное влияние при экстренном торможении рабочим тормозом совместно с двигателем. Это объясняется наличием турбопроцес-сора и его инерциональности при кратковременном разгоне и экстренном торможении с использованием тормозного эффекта двигателя.

Анализ результатов многочисленных испытаний автотракторных двигателей, проведенных в условиях типичной эксплуатации, а также на государственных машиноиспытательных станциях и на моторных заводах, позволил выявить следующую закономерность. При построении регуляторных характеристик для двигателей одной и той же марки зависимости расхода топлива в функции мощности'имеют характер протекания, близкий к эквидистантному, ■ Эта закономерность обосновала теоретически и подтверждена лабораторными исследованиями. л п/

Отмечено, что изменение кривой Ь-т=j:\fVe.) практически мало зависит от технического'состояния двигателя и может быть аппроксимировано в интересующем нас диапазоне распределения максимальной эффективной мощности единой функцией

£ , .. 1/. С-., <6)

где ¿^ - значение расхода топлива при максимальной подаче топливного насоса (максимальной мощности); - значение'

расхода топлива при работе двигателя вхолостую; с/ - безразмерный эмпирический коэффициент (показатель степени), характеризующий форму кривизны зависимости ) > V/ ~ эмпирический коэффициент, характеризующий интенсивность изменения расуода топлива в функции-мощности двигателя (наклон кривой.6гт /).

Функция обратная (6) представляет собой зависимость для определения эффективной максимальной мощности по разности расходов топлива л = ¿г> - ¿С

// -УФ)'/« С7)

Данный метод, касающийся дизельных двигателей со свободным впуском, защищен авторским свидетельством и широко применяется в условиях эксплуатации. Основы аналогичного метода применительно к карбюраторным двигателям и дизелям с ГТН изложены в главе 4. Характер изменения расходов топлива в функции мощности представлен на рис.3.

Известно, что при установке на дизель .турбокомпрессора повышается литровая мощность и понижается удельный расход топлива. При ухудшении работы турбокомпрессора - в условиях эксплуатации мощность снижается, а удельный расход топлива возрастает. Так как эти изменения происходят при больших нагрузках, то, очевидно, они могут заметно отразиться на характере протекания кривой часового расхода в функции мощности. Это означает, что давление наддува может оказывать существенное влияние на результаты определения мощности по эффективному расходу топлива; при понижениям давлении наддува полученная мощность будет выше фактической, что снижает точность определения мощности. Если при определении мощности дизеля с ГТН пользоваться формулой (7), то при изменении давления наддува в пределах, который наблвдается в условиях эксплуатации, максимальная погрешность определения мощности дизелей с ГТН может составить примерно 11%, При неисправности систем питания эта погрешность окажется еще большей. Обосновано, что для уменьшения погрешности при определении мощности дизеля с ГТН необходимо учитывать давление наддува при работе дизеля вхолостую в виде поправочных коэффициентов (способ защищен авторским свидетельством).

Одним из существенных недостатков определения мощности бестормозным методом определения показателей' экономичности является трудность поддержания необходимого теплового состояния испытываемого двигателя дажЪ при закрытом радиаторе.

■При определении мощности по эффективному расходу топлива' во время имитации нагрузки дросселированием воздуха на впуске по причине чрезмерного снижения коэффициента наполнения, дизель работает неустойчиво, вследствие чего происходит колебание мгновенного расхода топлива и снижается точность его измерения. Если при одновременном дросселировании воздуха на впуске осуществить утилизацию тепла отработавших газов по

( КОНЕц"^

Рис.2. Алгоритм расчета параметров обгона

(О

Рис.3. Характер изменения расходов топлива в функции мощности двигателей с представлением случайных составляющих зависимости £т=/ (Л/е) : &ТИ % - соответственно часовой и удельный е расходы топлива^

1 - при пониженном давлении наддува

и повышенном расходе топлива;

2 - при номинальном давлении наддува

и повышенном расходе топлива

сравнению с температурой и давлением поступающего в цилиндры воздуха, улучшается процесс сгорания, повышается противодавление в цилиндрах и это способствует более устойчивой работе дизеля, в результате чего повышается точность определения мощности по эффективному расходу топлива и сокращается Еремя прогрева двигателя (способ защищен авторским свидетельатвом).

З.В третьей главе даны методики экспериментальных исследований динамических-свойств АТС. При экспериментальных исследованиях динамических свойств АТС поставлены следующие задачи.

3.1. Определение степени влигчия основных неисправностей автомобиля на показатели тягово-скоростных и тормозных свойств при различных весовых состояниях, дорокно-климатических условиях и приемах торможения;

3.2. Установление зависимости меащу часовым расходом топлива и мощностью двигателя.

3.3. Установление взаимосвязи между мощностью двигателя и показателями тягово-скоростных и тормозных свойств при экстренном торможении рабочим тормозом совместно с двигателем.

Влияние различных неисправностей на изменение мощности и экономичности дизеля выявлялось определением этих показателей при различных регулировках топливной аппаратуры, характерных неисправностях турбокомпрессора дизелей с ГТН,разной степени износа механизма газораспределения и цилиндро-пор-шневой группы.

Кроме того, оценивалось влияние на тормозной путь (замедление) при экстренном торможении рабочим тормозом совместно с двигателем и время разгона автомобиля,, свободного и полного хода педали сцепления, износа и замасливания ^фрикционных накладок ведомого диска сцепления, а также температуры тормозных накладок при двух выше указанных приемах торможения.

Для оценки значимости структурных параметров, раздельно влияющих-на взаимосвязи расхода топлива, мощности, двигателя, времени разгона и тормозного пути (замедления) автомобилей, проводился однофакторный эксперимент с последующим ранжированием и выделением наиболее существенных факторов. Чтобы_ лучше воспроизвести реальные эксплутационные"условия, каждый фактор был варьирован на трех уровнях: основной, верхний и нижний. Каждый фактор имеет свой интервал варьирования.

Для изучения изменения показателей динамических свойств автомобилей при различных неисправностях, агрегатов, механизмов и приемах торможения приводился многофакторный эксперимент (МФЭ) с имитацией наиболее часто встречающихся неисправностей и различных сочетаниях их (они были приняты по априорной информации на основе данных об изменении технического состояния автотракторных двигателей и других агрегатов и механизмов в условиях эксплуатации) с применением статистического метода планирования, учитывающего" одновременное варьирование независимых переменных так, чтобы каждый эффект оценивался по всей совокупности опытов. Это резко повысило эффективность экспериментов при решении задач с большим числом независимых переменных.

Количество и сочетание факторов при проведении МФЭ принимались таким образом, чтобы при установлении влияния факторов на эффективные показатели двигателей и показатели динамических свойств АТС можно было наиболее объективно определить взаимное влияние факторов друг на друга. Результаты эксперимента сравнивались с нормативными значениями показателей динамических свойств и расхода топлива, полученными при номинальных значениях параметров технического срстояния агрегатов, механизмов и узлов автомобилей.

Для выполнения экспериментальных исследований в дорожных условиях объекты выбраны с учетом численности и распространенности £ народном хозяйстве моделей автомобилей, перспективности использования данных типов автомобилей и возможности перенесения изучаемых явлений на другие марки, модели и модификации грузовых, легковых автомобилей и автобусов с карбюраторными и дизельными д&игатёлями.

Экспериментальные исследования проводились с использованием следующих моделей автомобилей: ВАЗ-2106,-2107; ГА'З-24-10; ЗИЛ-130; ЛИАЗ-695Е; КамАЗ-5510; МАЗ-500А и КрАЗ - 260. Все модели автомобилей в начале экспериментов имели нормальное техническое состояние, параметры всех агрегатов и механизмов имели .номинальное значение.

Программы проведения дорожных испытаний автомобилей предусматривают согласованность методик их проведения с требованиями правил ЕЭК ООН, отечественных стандартов и ЩЩ.

В данной работе ийпользовая план эксперимента первого по-

редка с варьированием независимых переменных на двух уровнях, для чего был реализован план факторного эксперимента с трехкратным повторением в каждой точке факторного пространства.

При проведении экспериментальных исследований использованы контрольно-измерительные приборы и оборудование отечественного производства. Для проведения части экспериментальных исследований использовала йьоригинальная измерительная аппаратура, разработанная с участием автора работы.

Разработанный и изготовленный универсальный цифровой измеритель тяговых и тормозных показателей (УИТТПц) был аттестован Госстандартом и получил разрешение для использования в исследовательских целях. Остальные измерительные приборы подвергались динамической градуировке перед-началом испытаний АТС. Измерительная аппаратура не нарушала нормального протекания процессов в агрегатах и механизмах автомобилей.

Для уменьшения случайных ошибок, измерения величин проводились-одними и теми же испытателями с использованием одних и тех же приборов.

Возможные погрешности при опредблении основных измеряемых величин находились на уровне допускаемых значений, предусмотренных ГОСТом и применяемых в практике исследований.

Для установления взаимосвязи между расходом топлива, мощностью двигателя и временем разгона, а также тормозным путем автомобиля разработаны специальные методики измерения расхода топлива, определения эффективной мощности двигателя, измерения скорости движения, тормозного пути и времени разгона', ускорения и замедления автомобиля, а также температуры тормозных накладок.

Основной целью исследования телйгературы тормозных накладок автомобилей является изучение физики и характера протекания процессов при экстренном торможении рабочим тормозом совместно с-двигателем и без него при нагретом и холодном состояниях тормозных накладок.

Разработанные методики позволили всесторонне, изучить эти процессы и получить более достоверные данные, необходимые для объективной оценки значимости факторов, влияющих на вышеуказанную взаимосвязь и на основе их по разработанной методологии определить влияние конструкционны* параметров АТС на аварий-2§ость.

Глава 4. В четвертой главе проведен анализ эффективности и надежности функционирования элементов и узлов АТС, определяющих уровень их АБ в условиях эксплуатации; выявлено влияние технического состояния механизмов и узлов, определяющих уровень динамических свойств.АТС, на аварийность и обработку статистических и. экспериментальных данных, необходимых для реализации методов опрелеленияэффективных показателей двигателей.

Для оценки эффективности мероприятий по совершенствованию конструкций АТС и влияния их на аварийность необходимы исходные данные, характеризующие неисправности и недостатки элементов и узлов, определявших отдельные свойства АБ АТС и их надежность.

Из-за несовершенства системы учета и анализа причин аварийности по линии ГАИ., а также из-за малого объема выборки в лабораториях ВНИИСЭ по отношению к объему количества ДТП достоверно определить, такие исходные данные существующими способами получить крайне затруднительно.

Наиболее приемлемым признано установление перечня неис-'правностей-и недостатков,влияющих на вероятность возникновения ДТП, специальным опросом водителей различных моделей АТС и руководителей ремонтных и эксплутационных служб АТП, используя для этого специальные опросные листы.

Для обеспечения достоверности результатов исследования определено по принятым в теории надежности закономерностям необходимое минимальное общее количество опросных листов. Для расширения географии исследуемых регионов респондентами являлись водители гг.Москвы, Минска, Бресткой, Московской и Ростовской областей, Приморского края, Удмуртской ССР, республики Молдовы, Северо-Осетинской АССР в период 1989...1990 гг. Во всех регионах водители АТП, имеющие в данном регионе (по сведениям ГАИ) наиболее оснащенную ремонтную базу, парк диагностического оборудования, высокую квалификацию водительских кадров и ремонтных рабочих.

Результаты опроса позволили установить перечень, основных неисправностей и недостатков элементов, узлов и приборов легковых, грузовых автомобилей и автобусов, которые определяет отдельные свойства АБ АТС и влияют на вероятность возникно-

вения ДТП. В карточке учета ДТП расширен перечень регистрируемых технических неисправностей АТС, способствующих возникновению ДТП. Совместно с сотрудниками НИЦ БД проведен анализ результатов технических осмотров за 1989...1990 гг. на диагностических станциях (ДС) ГАИ гг.Москвы, Минска. Это позволило установить количество (доли) выявленных недостатков и неисправностей элементов и узлов различных моделей АТС.

Результаты сравнительного анализа уровня технического состояния рассматриваемых систем основных моделей легковых, грузовых автомобилей и автобусов, на основе результатов их осмотра на ДС ГАИ Москвы и Минска, приведены на рис 4- (а,б).

Проведенная оценка технического состояния АТС различных типов и моделей позволяет сделать заключение, что в эксплуатации находится значительное количество АТС с технически неисправными системами, узлами и приборами и их число растет, что оказывает существенное отрицательное влияние на общее состояние аварийности.

Отмечено, однако, что при правильной организации ТО и ремонта это влияние может быть значительно снижено.

Оценка надежности систем, узлов и приборов отдельных моделей АТС проводилась при адекватном воздействии таких факторов, как качество изготовления, обслуживания и ремонта, условия эксплуатации, квалификация водителя. Решение поставленной задачи осуществлялось с использованием теории надежности. Для эксперимента выбрана группа однотипных АТС, имеющих одинаковые условия для поддержания их на определенном уровне технической готовности. В качестве такой экспериментальной группы были использованы грузовые автомобили и автобусы различных моделей, эксплуатируемые в одном АТП на схожих маршрутах движения водителями высокой- квалификации. Обслуживание ? ремонт этих АТС осуществлялись на одной <5азе и с одинаковым качеством.

. Исследование проведено по первичной документации .12 автобусных, 4 таксомоторных парков, 6 црузовых предприятий Строй-транса г.Москвы и 56 АТП Минавтодора БССР. При обработке информации использовался метод разового обследования с использованием вычислительной техники по разработанным в МАДИ программам. Полученная информация дешифровывалась, наносилась на магнитный носитель-и поступала в обработку в ЭВМ. В резуль-

0

%

Рис.4. Распределение неисправностей узлов и агрегатов, характеризунцих отдельные свойства АБ АТС:

а) по данным ДС ГАИ г.Москвы;

б).по данным ДС ГАИ г.Минска

тате обработки отказы и соответствующе им наработки автомобилей разных моделей суммировались по 30-тысячным интервалам пробега с начала эксплуатации и до списания подвижного соста-•ьа. По указанным интервалам рассчитана наработка на отказ по автомобилям в целом и их элементам и узлам, определящим АБ АТС. Кроме того, изучена вероятность безотказной работы элементов и узлов различных моделей АТС после выполнения ТР и ТО-2.

Анализ результатов исследований показал, что наработка на отказ при пробеге автомобилей от 50 до 350 тыс.км. уменьшается в 4...6 раз, а по агрегатам и узлам,обеспечивающим АБ, в 2...4 раза. Средняя наработка на отказ исследуемых систем в большинстве случаев ниже, чем при пробеге между ТО-2. Оценка вероятности безотказной работы автомобилей в целом при пробеге между двумя ТО-2 показывает, что к середине пробега неисправных автомобилей остается до 50%, а к концу пробега не более 40$. Аналогичные показатели характерны и для систем и узлов, обеспечивающих уровень отдельных свойств АБ.

Низкий уровень вероятности безотказной работы свидетельствует, с одной стороны, о низкой конструктивной надежности автомобилей (его агрегатов и узлов) и с другой - о недостаточном техническом уровне выполнения ТО-2, сводящемуся, в основном к текущему ремонту за счет уменьшения объема профилактических работ.

В результате получены данные,характеризующие надежность основных моделей современных автомобилей, находящихся в эксплуатации.

Для оценки влияния динамических свойств АТС на вероятность возникновения ДТП необходимо было установить влияние на аварийность технического состояния механизмов и узлов, определяющих тягово-скоростные и томозные свойства АТС.

С этой целью экспериментальным путем были определены уровень снижения этих свойств в условиях эксплуатации. Оценка уровня тягово-скоростных свойств АТС, находящихся в эксплуатации, проводилась. в два этапа. На первом осуществлялись в 1987...1989 гг. в г.Баку проверки АТС в различных АТП, допущенных к эксплуатации. При этом .определялось время разгона в среднем по 16...20 АТС каждой модели..Общее количество проверенных автомобилей 884. Проверка проводилась по методике, описанной

в главе 3 при строгом соблюдении ГОСТ 22576-90 по контрольным испытаниям АТС. В ходе исследований в соответствии с программами и методиками, измерялись расход топлива и определялась • максимальная эффективная мощность двигателя АТС с помощью разработанного с участием автора бестормозного метода по эффективному расходу топлива. На втором этапе изме|длось время разгона "tр и одновременно тормозные показатели АТС при экстренном торможении способами РТД и РТ (только рабочий тормоз). Для испытаний использовался универсальный многофункциональный прибо УИТТПц. Эксперименты проводились на автомобилях BA3-2I06, ГАЗ-24-IO, 2ИЛ-130, МАЗ-500, КамАЗ-5510 и КрАЗ-260 с записью на самописец Н-338 пути и времени разгона. При организации экспериментов использовались методы планирования одно- и многофакторных экспериментов, а результаты обрабатывались методом регрессионного анализа. .

Результаты первого этапа исследования в допускаемом контролируемом диапазоне изменения мощности двигателя сравнивались с результатами второго этапа, что позволило выявить определенную корреляцию результатов. Эти результаты с определенной достоверностью согласуются между собой и располагаются в близком интервале (рис.5.).

По результатам данных исследований построены гистограммы усредненных значений зависимостей = f ( tp ) и уста-

новлены значения поправочных коэффициентов, учитывающих влияние технического состояния и конструктивных различий двигателей на изменение тягово-скоростных свойств АТС в условиях "эксплуатации. Результаты проведенных экспериментов показали, что автомобили, снабженные дизелями с ГТН,имеют значительно худшие показатели разгона из-за инерционности турбокомпрессора. ■

По материалам технической экспертизы были выявлены различные виды ДГП (их последствия), связанные с обгонами АТС, а так-ie в ряде частгах случаев (ситуаций) те ДТП, которые были связаны с недостаточным уровнем тягово-скоростных свойств АТС или произошли из-за непосредственной неисправности двигателя. По причине внезапной остановки автомобиля из-за технических неисправностей элементов и узлов происходит до 1,3% ДТП.

Полученные данные дали возможность сопоставить уровни сни-

жения тягово-скоростных свойств различных моделей АТС и их надежность с количеством причинно-связанных с ними ЛТП и их последствиями (рис.5 и 6). С целью разработки рекомендаций для 'АТП и водителей по контролю тягово-скоростных свойств АТС, за основу принят установленный уровень их снижения в условиях эксплуатации. Расчетным путем с использованием разработанной математической модели изучены показатели (время и путь) различных вариантов обгона в определенном интервале скоростей, с учетом эксплутационных и конструктивных факторов, влияющих на бег зопасность выполнения обгона. Чтобы сформулировать требования к тягово-скоростным свойствам автомобилей с позиции обеспечения БДД рассматривались варианты обгона на максимальных подъемах, принимая за критерий минимальное расстояние видимости. Расчет проводился при различных сочетаниях типов обгоняемого и обгоняющего АТС на горизонтальной дороге, а также на дороге с различными продольными уклонами. В качества типичных выбраны дороги 2-ой , 3-ей и 4-ой технических категорий. Рас-счеты параметров безопасного обгона проводились при постоянной и изменяемой скорости обгоняемого автомобиля (в качестве помехи дяя обгоняющего автомобиля) и незавершенном- обгоне.

Анализ результатов расчета показал, что на горизонтальном участке дороги обгон грузовыми автомобилями безопасен щи видимости более 500 м, при скорости обгоняемого автомобиля не более 45 км/ч. При увеличении последней необходимое расстояние видимости резко возрастает и обгон становится опасным. На горизонтальном участке дороги при увеличении скорости обгоняемого автомобиля после начала обгона обгоняющим грузовым автомобилем расстояние видимости увеличивается на 100...150 и и. достигает 600 м и тоже создает опасность для выполнения обгона. На подъемах малой кривизны (с продольным уклоном 4%), обгон грузовыми автомобилями безопасен при скорости обгоняемого . автомобиля до 30 км/ч. На подъемах с продольным уклоном свыше 4% обгон сопряжен с риском во всем диапазоне скоростей движения обгоняемого АТС, так как минимальное расстояние видимости на таких дорогах меньше необходимого для обгона. На основании полученных результатов составлены и утверждены руководство по оптимальному распределению автомобилей по маршрутам движения с учетом технического, состояния их двигателей и инструкция для

Симжснме уроеня ТЯ го ао-скоростных сюйств по отношению к но»ым АТС Д' > £

М 1см:г£

Аом Щ ешлжых са емнжши-Ем тяпло-счхюстньа яойст» » I келлмтмцш

т:%

Аалл пост»АДЛ»ШКХ » АТТ1 ю-и ошжгния уго»-ня тягово-екоюстных

емйя» П'. "/.

Рис.5. Гистограмма сравнения показателей тягово-скоростных свойств АТС с данными статистики ДТП, произошедших при обгонах.

ВЕРОЯТНОСТЬ БЕЗОТКАЗНОЙ п»£опгы ДВИГАТЕЛЯ (МЕЖДУ ТО-2)

ДОЛЯ ДТП,СВЯЗАННЫХ СО СНИЖЕНИЕМ ТЯГО-ВО СКОРОСТНЫХ свойств В ЭСПЛУАТАЦИИ

ДОЛЯ ПОСТРАДАВШИХ в ДТП ИЗ-ЗА СНИЖЕНИЯ УРОВНЯ тягово- СКОРОСТНЫХ свойств

п.%

1СМ'1*/о

Рис.6. Гистограмма показателей надежности с данными статистики ДТП, произошедших при обгонах по причине технических неисправностей двигателей

водителей грузовых автомобилей по обеспечению безопасных режимов обгона.

При исследовании влияния тормозных свойств на аварийность 'экспериментальным путем определены уровни снижения тормозных свойств АТС, находящихся в эксплуатации. Исходя из того, что торможение автомобиля по способу РТД с целью ОБД является наиболее эффективным,- подробно изучен процесс экстренного торможения указанным способом в ходе экспериментальных исследований.

В связи с тем, что этот способ торможения до настоящего • времени изучен недостаточно, было определено влияние технического состояния и конструктивных различий двигателей на эффективность торможения, а также установлены значения поправочных коэффициентов с целью корректировки значений тормозного пути (или установившегося замедления).

Установлено, что у АТС, оснащенных дизелями, при экстренном торможении по способу РТД, степень улучшения тормозной эффективности больше, чем у АТС, снабженных карбюраторными двигателями. Наличие турбокомпрессора в дизелях с ГГН играет демпфирующую роль, увеличивает насосные потери, инерцию вращения (работает как маховик) и в конечном счете улучшает тормозную эффективность при указанном способе торможения по сравнению с дизелями со свободным впуском.

По результатам обработки экспериментальных данных по различным моделям автомобилей построены графики для определения значений поправочных коэффициентов, необходимых для расчета тормозного пути при способе торможения РТД (рис.7 ). Эти графики представляют собой зависимость относительного тормозного пути { ¿¡^ / ), полученного по способу торможения РТД, от относительной мощности двигателя ^е^/^етп^,}'

Для оценки влияния технических неисправностей, -элементов и узлов, на вероятность<возникновения различных видов ДТП, был- проведен причинно-следственный анализ материалов технической экспертизы за 1987...1990 гг. Установлено, что в среднем 12,65? ДТП имеют место технеисправности АТС, из которых 7,7% относятся к элементам и узлам, которые находятся в причинной связи с ДТП. 48/5 из них связаны с тормозными свойствами АТС (табл. ).

Полученные данные технической экспертизы были сопоставле-

0,70

ЭтН ЗНАЧЕНИЯ ^РМОЗНОГО ПНТЦ ПРИ ЭНСТРШОМ ТОРМОХЕНМН РАБОЧИМ ТОРМСЮМ ■ И СОВМЕСТНО С ЛЫ1ГАТЕАЕМ. СООТВЕТСТВЕННО

Меив И Не«жсГМАКСММАМНЫЕ ЗНАЧЕНИИ МОЩНОСТЕЙ 1ВМГАТЕАЕЙ НОВЫХ И ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ АВТОМОБИЛЕЙ, СООТВЕТСТВЕННО

0,85 0,90

0,95

1,00

1,05

1,10 Ы /М

Рпгазхс.

Рис.7. Зависимость относительного пути от относительной мощности двигателя для различных типов АТС •в условиях эксплуатации

ны с уровнем снижения тормозных свойств различных моделей АТС и их надежностью. На основе такого сравнительного анализа •был разработан вероятностный метод оценки влияния динамических свойств АТС на их аварийность.

В связи с тем, что для оценки динамических свойств и установления влияния технического состояния и конструктивных различий двигателей необходимо определять эффективную мощность двигателей, проведена обработка данных для реализации бестормозного метода определения мощности йо эффективному расходу топлива. Обработка способом наименьших квадратов данных журналов тормозных испытаний автотракторных двигателей на*государственных машиноиспытательных станциях и на моторных заводах показала, что закономерности изменения расхода топлива в функции мощности у однотипных двигателей мало зависит от их технического состояния. Расчетом на.ЭВМ (для различных моделей

двигателей) получены значения эмпирических коэффициентов & и V . необходимых для реализации бестормозного метода определения эффективной мощности двигателя и построения на этой бснове номограммы поправочных коэффициентов для практического использования.

Этот метод дает достаточно точные результаты при испытании карбюраторных двигателей и дизелей со свободным впуском. У дизелей с ГШ закономерность изменения расхода топлива в функции мощности не имеет четкой закономерности независимо от его технического состояния, что объясняется влиянием на характер протекания кривой &т ) давления наддува

и величины подачи топлива. В силу этих причин погрешность определения мощности данным способом может быть достаточно большой.

При испытании дизелей с ГТН бестормозным методом по эффективному расходу топлива погрешность определения мощности можно уменьшить путем корректировки значений мощности ^&мах по давлению наддува и величине подачи (максимальному расходу топлива) при помощи поправочного коэффициента:

^л - & ' ^Л* , (8)

„/ ' '4 Г

где = / —— / ; - разница расходов топлива,

приведенная к стандартным атмосферным условиям; -/¡{^./р^ поправочный коэффициент определяется по номограмме; Рнхо - давление наддува на холостим хо^пу, приведенное к стандартным атмосферным условиям; РН/> = ///¿-г*,)- расчетное значение давления наддува; и ¿гт*/* ^-номинальное и максимальное значения расходов топлива соответственно.

Если во время измерения расхода топлива при испытаниях выявляется, что (?тЫо то в формулу (8) вводят дополз

нительный поправочный коэффициент расхода топлива. При этом фактическое значение мощности определяют по формуле:

^ = (9)

где И /з.' //¿-г^, ^ - дополнительный поправочный коэффициент (определяется по номограмме). Описанный выше способ защищен авторским свидетельством. 32

Таблица

Распределение ДТП и их последствий по системам АТС, имевшим технеисправнпсти

Системы АТС

Всего в том числе с ДТП неисправностями,

находящимися в причинной связи с ДТП '

Последствия''ДТП

убитые

раненые всего пострадавших

ел ед еп в % ек в % ед В % ед в %

Тормозные 498 системы 273 48 266 46 357 47 623 46

Рулевое 424 управление 158 28 179 30 255 34 434 32

Двигатель ходовая пасть 76 (кроме шин).трансмиссия 49 9 49 8 40 5 89 7

Электрооборудование, сретоные пшбопы Ю 9 2 7 I 9 I 16 I

Прочие* 24 Итого 1112 21 563 4 100 15 588 3 100 II 753 2 100 36 1341 2 1000

и и

х1 Под "прочими" имеются в виду Енпаления пассажиров, груза, а такте ДТП, связанные с нарушением техники безопасности и др.

Результаты этих исследований позволяют с меньшей погрешностью оценивать влияние двигателя на процесс экстренного торможения способом РГД, а также использовать предложенный способ корректировки при оценке тягово-скоростных свойств АТС, находящихся в эксплуатации.

5. В пятой главе изложена технология контроля' динамических (тягово-скоростных и тормозных) свойств АБ АТС с одновременг ным определением в АТП эффективных показателей двигателей бестормозным методом (по эффективному расходу топлива) с целью . выявления в условиях эксплуатации автомобилей с низкими динамическими свойствами, повышающими вероятность возникновения ■ ДТП. Последнее во много зависит от своевременного и качественного проведения ТО и ТР в АТП.

Предложенная технология контроля показателей динамических свойств АТС предназначена для снижения вероятности ДТП. На 1-ом этапе целесообразно определить эффективные показатели двигателей, включавдие в себя часовой расход топлива, максимальную эффективную мощность и удельный расход топлива. В основу определения этих показателей положен разработанный автором (а.с. № 939978, 939979, 896464) бестормозной метод определения мощности по эффективному расходу топлива. На втором этапе осуществляется оценка тягово-скоростных и тормозных свойств АБ АТС.

Технология разрабатывалась с учетом возможности её выполнения с помощью простейших приборов и приспособлений стационарного типа поста диагностирования или ТО автомобиля в АТП при Т0-2 и ТР в пунктах технической диагностик, а также при заявочном диагностировании.

Предусматривается следующий технологический порядок контроля. При ТО и ТР определяется эффективная мощность и оценивается топливная экономичнпстьАТС по 'эффективному расходу топлива .-.При заявочном диагностировании кроме указанных параметров контролируются тягово-сксзростные и тормозные свойства АТС.

При бестормозных испытаниях двигателя, в основу которых положено определение эффективного расхода топлива, соответствующее максимальному значенир мощности двигателя при нагружении последнего любым нагрузочным устройством с тем

расчетом, чтобы нагрузочный режим соответствовал максимальному расходу топлива.

Нагрузку для дизеля возможно имитировать дросселированием воздуха на впуске (при снятом фильтре грубой очистки воздуха) или отработавших газов на выпуске с помощью имитатора нагрузки, разработанного с участием автора!

У дизелей с ГТН для имитации нагрузки рекомендуется дроо-селирование только воздуха на впуске. При этом во избежание выхода : из строя турбины,увеличивать доступ воздуха во впускную систему следует плавно, предварительно снизив скоростной режим с помощью педали управления подачи топлива.

При_отсутствии -нагрузочных устройств (например, силового стенда с беговыми барабанами, снабженного нагрузочным устройством) имитацию нагрузки карбюраторных двигателей осуществляют дросселированием отработавших газов на выпуске.

Необходимый нагрузочный режим определяют по максимальному расходу топлиеэ, измеренному расходомером непрерывного действия (например, КИ-8940-ГосШТИ, Ш-Я955-Г0СНИТИ).

В случае определения расхода топлива весовым способом двигатель сначала нагружают до момента резкого снижения частоты вращения, а затем плэено разгрузив до возрастания частоты вращения, проводят измерения.

При измерении расхода топлива соединяется двигатель от трансмиссии путем нажатия педали сцепления. Рычаг управления каробки передач должен находиться в нейтральном положении.

При определении эффективных показателей двигателей, в частности расхода топлива, расходомер подключают: в дизелях между фильтром грубой очистки топлива и подкачивающем насосом, в карбюраторных двигателях - между фильтром-отстойником и бензонасосом.

При имитации ~ нагрузки дизелей дросселированием воздуха на впуске полученное значение расхода топлива &ты необходимо умножить на поправочный коэффициент Ньр =0,98. Причиной завышенного расхода топлива при дросселировании является снижение противодавления при впрыске топлива, обусловленное пониженным давлением газов в цилиндре в процессе горения.

Учитывая слабую оснащенность ряда АТП контрольно-диагностическим оборудованием рекомендуется осуществлять контроль

динамических свойств на горизонтальном мерном участке дороги с асфальто-бетонным покрытием и с использованием простейших приборов и оборудования, предусмотренных в картах данной технологии .

6. В главе шестой описана практическая реализация выполненных технических1 исследовании, разработанных методологических основ на примере технико-экономической оценки мероприятий по улучшению тормозных свойств АТС за счет применения антиблокировочных систем (АБС). При использовании АБС повышается эффектив ность тормозных свойств автомобилей за счет снижения тормозного пути и обеспечения устойчивости автомобиля при торможении.

Необходимо было выявить как это скажется на снижении аварийности. Для этого разработан и реализован способ оценки эффективности данного мероприятия.

Для количественной оценки эффективности применения мероприятий по улучшению тормозных свойств использованы два варианта её расчета. По первому варианту определялась доля ДТП вследствие увеличенного тормозного пути при экстренной остановке АТС. Для этого использовался способ последовательного исключения долей ДТП, вызванных другими причинами (занос, поломки, неисправности и т.п.).

По второму варианту определяется доля потерь в определенном регионе,вызванных недостатками тормозных систем (занос при торможении и др.), и снижение' этих потерь за счет уменьшения тормозного пути при использовании АБС. Оценка ведется по стоимости одного метра снижения тормозного пути, способ определения которой рассмотрен во 2-ой главе.

С целью оценки эффективности пременения АБС на основе этт двух вариантов расчета необходимо располагать показателями аварийности в определенном регионе за определенный период, чтобы рассчитать потери от ДТП. Для этого использован банк данных о ДТП и их последствий (количества раненых и погибших), имевших место за 1988 гг. по бывшему.СССР я Московской области. Эти данные обработаны по видам ДТП для основных моделей АТС -участников ДТП с использованием ЭВМ и специальной методики. Были использованы данные о помодельном количестве автомобиль ного парка в указанных регионах и. о среднегодовом пробеге отечественных автомобилей Значения удельных потерь по указанным

регионам по видам ДТП и моделям АТС в расчете на 100

тыс.авт.гол определялись по общепринятым методикам. Используя данные технической экспертизы получены показатели, характеризующие удельное количество ДТП, связанных с недостаточной эффективностью торможения (29,6$); определена доля ДТП из-за недостаточной эффективности. функционирования конструкции отдельных узлов и механизмов двигателя, определяющих тягово-скоростные (I,3%) и тормозные (5,6$) свойства АТС.

Проведен технико-экономический расчет для установления эффективности применения АБС на легковых автомобилях по предложенным в методике вариантам расчета. При этом адекватно учитывалась доля ДТП из-за технических неисправностей агрегатов и узлов тормозной системы.

Показано, что за счет снижения тормозного пути автомобиля на I метр потери при ДТП могут быть уменьшены на 30...40 руб. на 100 тыс.авт.км ' (по ценам 1989 года).

Установлено, что средний экономический эффект (без учета стоимости АБС)на 100 тыс.авт.км пробега в год составляет 80 руб. на один автомобиль (по ценам 1989 года). При этом количество ДТП снижается приблизительно на 2%.

Одним из направлений дальнейших исследований рекомендуется усовершенствование определения показателей аварийности с использованием специальных исследований по сбору углубленных достоверных данных в определенном регионе на основе разработанных в данной работе методических подходов. Это дает возможность более точно оценить эффект применения АБС с целью улучшения тормозных свойств АТС.

ОБЩЕ ВЫВОДЫ

Проведенный комплекс теоретических и экспериментальных исследований позволяет'.сделать следующие выводы:

I. Установлены основные причины повышенной аварийности в условиях эксплуатации автотранспорта в России и других*странах СНГ.- Среди них низкий уровень безопасности конструкции выпускаемых автомобилей, несовершенство методов инструментальной оценки -эффективности и надежности работы их агрегатов-, узлов и систем, недостаточная изученность путей повышения

безопасности, в частности за счет улучшения тягово-скоростных свойств автомобилей.

2. Разработаны методические рекомендации, алгоритм и программа расчета на ПЭВМ для количественной оценки влияния конструкции автомобиля на аварийность, способствующие снижению доли ДТП по причинам, связанным с автомобилем, как элементам комплекса "человек - автомобиль - дорога - среда ". Способ защищен патентом на изобретение.

3. Предложен способ индексирования ДТП по причинам техни-г ческих неисправностей автомобилей, позволяющий прогнозировать изменение аварийности от уровня надежности работы агрегатов

и систем автомобилей, оценивать эффективность мероприятий по повышению уровня активной безопасности их конструкции.

4. Исследование влияния на аварийность технического состояния механизмов и узлов, определяющих уровень динамических (тягово-скоростных и тормозных) свойств различных моделей АТС в условиях эксплуатации на основании проведенных по специальной методике экспериментальных исследований дали возможность учитывать уровень их снижения в условиях эксплуатации при оценке влияния этих свойств на аварийность. В результате использования разработанных методик было установлено, что доля ДТП

по причине недостаточной эффективности функционирования тягово-скоростных и тормозных свойств соответственно составляет 1,3 и 5,6$. С учетом ДТП из-за технических неисправностей ' элементов и узлов, определяющих эти свойства, доля ДГП по причине неудовлетворительных динамических свойств автомобиля составляет 10,7$.

Разработанные подходы могут быть использованы для определения влияния других свойств АБ АТС (управляемости, устойчивости, информативности, и др.) на аварийность. .

5. Разработанные алгоритм и математическая модель, учитывающие особенности конструкции автомобилей и условий их эксплуатации, позволяют определять соответствующие выходные параметры обгона и рекомендовать наиболее безопасные их варианты.

6. Установлено, что тормозной путь при экстренном торможении можно сокращать на 12...¥?% за счет использования тормозного эффекта двигателя в зависимости от его типа и конструкции. Это необходимо учитывать при проектировании АТС, технической

экспертизе ДТП и обучении водителей безопасным приемам вождения автомобиля.

7. Разработаны и практически апробированы методы и средства бестормозного контроля эффективных показателей двигателя по расходу топлива, позволяющие улучшить корректировку мощности дизелей с газотурбиншш наддувом введением поправочных коэф-фицентов, снизить погрешность оценки влияния двигателя на процесс торможения и улучшить контроль тягово-скоростных свойств автомобилей в условиях эксплуатации. Методы защищены авторскими свидетельствами. Разработанный универсальный цифровой^ измеритель тяговых и тормозных показателей используется в учебном процессе в Азербайджанском техническом университете.

8. Внедрнние мероприятий по повышению активной безопасности конструкций автомобилей обеспечивает улучшение безопасности дорожного движения .Испт^тит антиблокировочных систем только на лекговых автомобилях позволяет снизить число ДТП нз 2%.

Основное содержание диссертации отражено в 35 работах автора, в том числе:

I. Ахмедов Г.М., Байрамов М.И. Методика бестормозного метода определения "мощности двигателей с целью установления влияния их на безопасность движения автомобилей.//ХХП научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава втузов Закавказья, Тбилиси. - 1984. - с.43.

• 2. Ахмедов Г.М., Байрамов М.И., Эйюбов Ф.Ч. Автомобилизация и безопасность дорожного движения //Материалы республикан-.ской научно-технической конф. . "Пути повышения эффективности использования подвижного состава", Баку. - 1986.-с.26...30.

3. Ахмедов Г.М., Байрамов М.И. Оценки тормозных свойств автомобилей с учетом эффективной мощности двигателей//СоЕер-шенствование перевозочного процесса и повышение качества работы автомобильного транспорта в Азерб.ССР: Сб.науч.тр./АзПИ им.Ч.Ильдрыма, Баку. - 1986. - с.33...37.

4. Ахмедов Г.М.,'Вельских В.И., Чечет В.А. Способ испытания двигателя внутреннего сгорания.//Авторское свидетельство

№ 896464. Бюллетень № I от 07.01.82.

5. Вельских В.И., Ахмедов Г.М., Чечет В.А. Способ определения мощности дизельных двигателей/Авторское свидетельство

№ 939978. Бюллетень № 24 от 30.06.82.

6. Ахмедов Г.М., Вельских В.И., Чечет В.А. Способ определения эффективной мощности двигателя внутреннего сгорания. //Авторское свидетельство № 939979. Бюллетень Л 24 от 30.06.82,

7. Ахмедов Г.М., Байрамов М.И. Мощностнне параметры дизелей большегрузных автомобилей и юс .влияние на безопасность движения// Повышение эффективности работы автотранспорта общего пользования в Азерб.ССР. Сб.науч.тр./АзПИ им.Ч.Ильдрыма, Баку. - 1984. - с.35...40.

8. Ахмедов Г.М., Байрамов М.И., Эйюбов Ф.Ч. Влияние ос-> новных эксплуатационных факторов на экстренное торможение автомобилей совместно рабочим торлозом и двигателем./Дам же: Сб.научн.тр./АзПИ им.Ч.Ильдрыма, Баку. - 1988. - с.79...83*

9.. Ахмедов Г.М., Намазов Б.Ф. Изучение влияния моторного тормоза на процесс торможения автомобиля./Дам же: сб.науч.тр. /АзПИ им.Ч.Ильдрыма, Баку.-1989. - с.41...43.

10. Рябчинский А.И., Ахмедов Г.М., Иларионов В.А. и др. Разработка методов технико-экономической оценки мероприятий по повышению пассивной и активной безопасности легковых автомобилей. //Отчет о НИР, Гос.per.ДОГ910039213,инв.ДО2910038502 Мам, Москва. - 1990. - 153 с.

11. Ахмедов Г.М., Рябчинский А.И., Суворов Ю.Б. Дорожно-транспортные происшествия по причине технических неисправностей автотранспортных средств.//Деп. в "Информавтотрансе" РСФСР/.

- М.:1991. - 22 с.

12. Ахмедов Г.М. Универсальный измеритель тяговых и тормозных показателей транспортных средств.//Реф.сб.науч.-тех.

и опЫтно-конструкторских работ по программе ЩГГ СССР "Автомобильный транспорт" (1988...1990 гг.) /-Ы.:1991.-с.8...9.

13. Ахмедов Г.М.', Рябчинский А.И., Литвинова Т.А. Влияние уровня технического состояния автомобилей в эксплуатации на аварк .ность//Деп. в "Информтансе " РСФСР/. - М.:1991.-25с.

. 14. Ахмедов Г.М., Рябчинский А.И., Литвинова Т.А. Активная безошсность автомобилей и аварийность.//Деп. в "Информавтотрансе" РСФСР/. -М.: 1991. - 22 с.

15. Ахмедов Г.М,, Рябчинский А.И. Анализ методов оценки влияния активно! безопасности автотранспортных средств на аварийность.//Совершенствование технико-экономических показателей автомобильной техники: Сб.науч.тр./НАШ. - 1992.с.41..54