автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Повышение эксплуатационно-экологического уровня лесовозного автомобильного транспорта

4 ' МИНИСТЕРСТВО НЛУКИ, ВЫСШЕЙ школы

. И. ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

^.мэтс.чл

МОСКОВСКИЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

КУРЬЯНОВ Виктор Кузьмич

ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННО-ЭКОЛОГИЧЕСКОГО УРОВНЯ ЛЕСОВОЗНОГО АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА

05.21.01 —Технология и машины лесного хозяйства и лесозаготовок

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

МОСКВА 1993

Работа выполнена в Воронежском ордена Дружбы народов лесотехническом институте (ВЛТИ).

Официальные оппоненты:

заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Алябьев В. И. ((МЛТИ);

доктор технических наук Лебедев Ю. В. (институт леса АН РФ);

академик транспортной Академии, доктор технических наук,'профессор Сильянов В. В. (МАДИ).

Ведущая организация — Кавказский филиал Всероссийского научно-производственного объединения лесной промышленности (КФ ВНПОлеспром).

Защита диссертации состоится на заседании специализированного совета Д 053.31.01 при Московском лесотехническом институте « » Л^с?1993 г., в /¿7 час.,

в ауд. Зет/г ¿сгседс/кгу^/,

Просим Ваши отзывы по автореферату обязательно в двух экземплярах с заверенными подписями направлять по адресу: 141001, г. Мытищи-1 Московской области. Московский лесотехнический институт. Ученому секретарю.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЛТИ.

Автореферат разослан « ^ » А?¿^<7/7?^ 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета д. т. н., профессор

Ю. П. Семенов

ОБЩЛЛ ХАРЛ1СГЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Лесовозный автомобильный транспорт (ЛАТ) представляет собой важную фазу производственного процесса лесозаготовок. На его долю приходится 87,5$ объема вывозшой древесины, его трудоемкость в цикле производственных, операций лесозаготовок составляет 7,5%, а доля в себестоимости лесопродукции - 27% и более в зависимости от расстояния вывозки древесины,-которое растет с темпом I...I.5 км в год и составляет tío предприятиям лесного комплекса 56 км.

Эффективность работы ЛАТ в значительной степени определяется эксплуатационно-экологическим уровнем (ЭЭУ), его приспособленностью к перевозкам лесных грузов, к определенным условиям эксплуатации.

Проблема повышения ЭЭУ ЛАТ, безопасности движения и профилактики тяжелых последствий дорожно-транспортных происшествий ШП) является чрезвычайно актуальной и для предприятий лесного комплекса в связи со значительным увеличением за последние' годы парка лесовозного автомобильного подвижного состава, а также в связи со сложными условиями движения и состоянием лесовозных автомобильных дорог (ЛАД) в неблагоприятные периоды года.

Эксплуатационно-экологические характеристики (ЭЭХ) формируются при проектировании МД,- лесовозных автопоездов- и организации вывозки древесины,' определяют качество проекта решений, уровень' эффективности капитальных вложений в строительство и реконструкцию ЛАД, повышение комфортности и безопасности движения.

Разработанные нормы ЭЭУ ЛАТ относятся, в основном к показателям активной и пассивной безопасности, частично эргономическим свойствам, весовым и размерным параметрам. Общей же системы требований к показателям основных эксплуатационно-экологических свойств (ЭЭС) не создано ни в России, ни за рубежом. Многие из нормированных показателей ЭЭС ЛАТ взаимно не связаны, а иногда носят частный и случайный-характер.

Указанное выдвигает'рассматриваемую проблему в число важнейших народнохозяйственных и социальных задач, подчеркивая ее актуальность. '

Тема диссертации посвящена проблеме повышение ЭЭУ ЛАТ и способствует разработке ресурсосберегающей технологии вывозки древесины. Разработка рассматриваемой проблемы,- метода и способы решения входящих в нее задач' даеют межотраслевой характер, так как ' '

о

результаты исследований могут быть использованы не только при интенсификации лесотранспортннх работ, но и для совершенствования работы автомобильного транспорта в других отраслях.

Цель работы и задачи исследований. Целью работы является повышение ЭЗУ ЛАТ на стадии принятия проектных решений в процессах реконструкции, ремонтов и технического содержания на основе анализа и математического моделирования процессов функционирования ЛАТ и дороги, вскрытых закономерностей взаимодействия транспортных объектов со смежными технологическими процессами лесозаготовок между собой в системе "водитель+автопоезд-дорога-при-родная среда" (ВАДС).

В соответствии с целью работы, значимостью и состоянием проблемы перед исследованием были поставлены следующие,- основные задачи:

анализ транспортно-технологических бхем освоения лесных мае сивов, особенностей и условий использования лесовозных автопоездов;

анализ взаимодействия Э5У ЛАТ с природно-производственными условиями основных лесозаготовительных районов;

формирование и оценка системы показателей ЭЭУ ЛАТ; исследование безопасности"движения на ЛАД во взаимосвязи с эксплуатационными условиями;

исследование влияния эксплуатационных качеств ЛАД на конструктивные элементы лесовозных автопоездов;

исследование вертикальной динамики лесовозных автопоездов (с учетш дисбаланса колес) и плавности их хода, обуславливающих эксплуатационный уровень движения и комфортность водителя;

исследование.свойств лесовозных автопоездов в их связи с эксплуатационными качествами .ЛАД;

разработка экономико-математического обоснования стадийного повышения ЭЭУ ЛАД. • ■

Решенио этих задач проводилось в соответствии с координационным планом комплексной научно-технической программы "Человек и окружающая среда" и планом научно-исследовательских работ ВЛИ с 1972 по 1992 г.г. (номера государственной регистрации тем 01822012704 и 3.14.020). Автор диссертации являлся научным руководителем и исполнителем этих тем.

Объекты и методы исследований. Объектами исследования явля-шсв: транспортно-технологические схемы вывозки древесины; лесо-рранспортный процесс; лесовозные автомобильные дороги и лесовоз-ше автопоезда предприятий лесного комплекса, а также техническая документация на ЛАД и лесовозные автопоезда.

При решении поставленных задач применялись следующие основ-ше методы: комплексная оценка условий эксплуатации лесовозных автопоездов в системе ВЛДС; математическое моделирование движения автопоездов, основанное на математическом моделировании вертикальной динамики в системах подвески г рулевого управления методом линеаризации основного уровця движения системы.

Новизна исследований и научных результатов. Научная новизна исследований заключается в решении комплекса теоретических задач но повышению ЭЗУ ЛАТ по результатам математического моделирования процесса функционирования ЛАД, с определением технико-окон омических, энергетических, экологических показателей. Взаимодействия основных факторов детерминированных и случайных процессов в комплексе ВАДС определены системами дифференциальных уравнений движения автопоездов, дифференциально-вероятностными уравнениями движения лесотрэнспортных потоков. Проведена типизация частных разновидностей дорожных условий в более общие группы по типу опорных поверхностей движения автопоездов, по сцеплению с ними колес, по видам неровностей и препятствий; по условной удельной производительности ЛАТ; по характеру транспортних воздействий; выявлены социально-гигиенические особенности условий труда водителей лесовозных автопоездов; обоснован метод определения коэффициентов приведения для ЛАТ, определяющих их влияние на стесненность лесотранспортного потока. Обоснована стратегия стадийного Повышения ЭЭУ ЛАДНа защиту выносятся следующие основные научные положения: концепция комплексной оценки ЭЭУ ЛАТ, рассматривающая ЗЭХ ЛАТ о учетом всех существенных компонентов объекта исследования и взаимосвязей между ними в системе ВАДС;

новые и модифицированный алгоритмические прогремите методы исследования основных ЭЭХ ЛАТ, взшлшощих техншсо-эконсмиче-ские, энергетические и экологические показателя;

математические модели вертикальной дшшшш лесовозных автопоездов (с учетом дисбаланса колес) и плавности их хода, обуславливая? их ЭЭУ .движения и комфортность водителя;

экономико-математическое обоснование стадийного повышения. ЭЭУ ЛАД.

Достоверность выводов и результатов исследований. Достоверность полученных результатов обеспечена:

проведением системного анализа проблемы и применением математических, теоретических и экспериментальных методов исследований;

применением методов математической статистики при обосновании числа экспериментов и обработке их результатов;

установлением структуры и окончательных видов расчетных фор-цул путем использования метода обобщенных переменных систематических (имитационных) экспериментов;

малой погрешностью опытных измерений, не превышающей 3...5%; широкой экспериментальной и практической проверкой многих теоретических положений.

Практическая ценность и реализация работы. Разработан математический айпарат, позволяющий научно обосновывать и устанавливать наиболее перспективные направления по повышению ЭЭУ ЛАТ. Полученные в работе результаты могут быть использованы при решении следующих практических вопросов: улучшение качества проектных решений ЛАД и'конструкций ЛАТ, обеспеченным разработкой и внедрением в системе автоматизированного проектирования (САПР) ЛАД и ЛАТ алгоритмов и программ моделирования процессов функционирования дороги; возможностей анализа и улучшения'проектных решений по экологическим показателям, ' что обеспечивается детальным расчета.! эмиссий токсичных веществ, как функции проектируемых дореж-ных условий; классификации ЛАД по типу.опорных поверхностей, по особенностям транспортных выбросов, по условной удельной производительности ЛАТ.

Результаты исследований изложены в учебных пособиях "Проектирование автомобильных дорог лесозаготовительных предприятий" CS982 г.), "Лесотехнологйческиа особенности лесовозных дорог" (1985 г.), в монографии "Транспортные качества лесовозных автомобильных дорог" (1988 г.).

Они используются в учебном процессе лесотехнических вузов Российской Федерации (РФ).

Разработаны рекомендации по оценка эффективности мероприятий по повышению безопьОности дороашого движения (1990 *г.) и стадийного повышения ЭЭУ ЛАД (1991 г.).

Апробация работы. Основные научные положения и результаты исследований по этапам докладывались, обсуждались и были одобрены на ежегодных научно-технических конференциях ВЛТИ (1972... 1992 гг.); совещании в ЦПШШ по координационным планам научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ Минлесбумпрома СССР (1984 г.); научно-технической конференции кафедр сухопутного транспорта леса высших учебных заведений и лесотрапспоргных лабораторий научно-исследовательских и проектных институтов (;.ШТИ, 1985 г.); выездном заседании НТС Лпнлесарома £ССР (ЛЛГЛ, 1982 г., ВЛТИ, 1987 г.); 3-й Всесоюзной конференции ло автодорожной медицине (Горышй, 1989 г.); Всероссийской научно-практической конференции "Автомобиль-дорога-природная среда" (Санкт-Петербург, 1992 г.); Международной научно-технической конференции ПАП-ФОР 92 (Санкт-Петербург, 1992 г.).

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в монографии,, двух учебных пособиях, 33 статьях общим объемом 48,5 п.л.

Результаты исследований отражены в 10 научно-технических отчетах ВЛТИ (550 стр.машинописи).

Объем работы и построение. Диссертация состоит из введения, 8 разделов, основных выводов'и рекомендаций, списка использованных источников и приложений. Основное содержание диссертации изложено на .363 страницах машинописного текста, иллюстрировано 68 табл. и 71 рис. Список использованных источников включает 206 наименований, в том числе 29 на иностранных языках. Приложение включает блок-схемы алгоритмов, таблицы, справки, акты, решений ученых Советов и др. материалы по теме диссертации.

СОДЕРЖАНИЕ > РАБОТЫ

Введение. В виде щэаткой аннотации изложено содержание работы, показана актуальность и научная новизна выполненных исследований, их практическая значимость и основные результаты внедрения, а также сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

I. Состояние проблемы повышения эксплуатационно-экологического уровня лесовозного автомобильного транспорта

Проведенный в разделе анализ литературы показывает, что в настоящее время ЛАТ вступил в новый этап, его.исследований и развития. В соответствии с этим и были- сформулированы основные направления исследований; продиктованные необходимостью развития

методов оценки ЭЭУ ЛАТ и определен перечень решаемых в диссертации научных задач.

2. Анализ взаимодействия эксплуатационно-экологического уровня лесовозного автомобильного транспорта с природно-производственными условиями основных лесозаготовительных районов

Лесной фонд СНГ как самостоятельная система представлен семью лесозаготовительными районами. Все районы включают определенное число как бы "типичных" лесоэксплуатационных площадей, качественная и количественная оценка которых характеризуется следующими взаимозависимыми факторами: крутизной склонов; состоянием почвенно-грунтовых условий; породным составом древостсл; его крупнсмерностью и запасом на I га. 0

Каждый фактор имеет ряд уровней. Крутизна склонов дана для трех: к первому отнесены склоны, крутизна которых не превышает 10°, где для размещения лесотранспортных путей нет существенных ограничений; ко второму - склоны крутизной от II до 20°, на которых возможна работа лесовозных автопоездов с режимом движения совместное торможение и к третьему - склоны, крутизна которых превышает 20°.

При дифференцировании лесных площадей по несущей способности грунтов приняты такие уровни лесных.площадей, которые носят постоянный характер и в то же время позволяют приближенно оценить возможность работы на них погрузочно-транспортных машин. К первой категории почвенно-грунтовых условий отнесены древостой, произрастающие на песчаных, супесчаных, сухих и свежих почвах; ко второй - суглинистые и глинистые влажные почвы и к третьей - торфянисто-болотные сырые и мокрые почвы. Применительно к проходимости существующих погрузочно-транспортных машин принятое деление лесного фонда означает, что в первой категории почвенно-грунтовых условий "'нет ограничений по применению трех транспортно-техно-логических схем, исключая периоды весенней и осенней распутицы; во второй - летсм могут применяться с некоторыми ограничениями, и в третьей - в летний период не.может применяться сеть низших

категорий„дорожной сети.__

Установлены закономерности изменения природно-климатических факторов в основных районах лесозаготовок с выделением трех кли-

матических зон но температуре июля и января, что позволяет использовать их при разработке эксплуатационно-технической документации по повышению ЭЭУ ЛАТ.

Оценку ЭЭУ проектных решений ЛАД предложено определять как по интегральным критериям (тэп эффективности капитальных вложений, общий расход, топлива при вывозке1 древесины, суммарные выбросы в атмосферу токсичных веществ отработавших газов ЛАТ и т.п.), так и по дифференциальным (отнесенным к пикету, километру) показателям (эшора.м скорости, расхода топлива, траенпортной составляющей себестоимости вывозки древесины и т.п.).

Предложен обобщенный показатель ЭЭУ ЛАТ ( ^^ - условная удельная производительность), который, являясь чисто техническим показателем, тесно связан с экономическими и экологическими интегральными показателями работы ЛАТ.

Применение такого обобщенного показателя делает оценку ЭЭУ ЛАТ более объективной и целенаправленной, чем при оценка по отдельным, не связанным между собой, техническими параметрами, так как обеспечивает оценку качественных изменений конструкции, совокупную, обобщенную оценку тенденций развития выходных показателей основных ЭЭС ЛАТ - производительности, скорости вывозки древесины, безопасности, комфортабельности, с уменьшением потерь общества из-за социально вредных свойств - расходования топлив-но-экономических, трудовое и пр. ресурсов, вибрации, шума, выброса вредных веществ в придорожную полосу.

3. Формирование и оценка системы показателей эксплуатационно-экологического уровня лесовозного автомобильного транспорта.

„Разработаны методы и алгоритмы решения задач эксплуатаци-' онно-экологического воздействия ЛАД на природную среду во взаимосвязи с режимом движения лесовозных автопоездов, чем обеспечивается автоматизация проведения на ЭВМ многовариантных расчетов при анализе выбора водителем режима движения автопоездов.

Способ стохастического моделирования ЛАД-, разработанный в диссертации, позволяет их синтезировать по .профилю-уклону и ровности пощ>ытия и оценивать режимы движения лесовозных авто-

поездов доя условий, характерных для данной местности климатической зоны.

Алгоритм моделирования ЛАД, реализован в программе использующей подпрограммы из библиотеки научных прог-

рамм душ эв 1: \/оакр , Роем, с/ц/яя, в /г а г.

Предложена методика построения статистических характеристик распределения геометрических элементов ЛАД и установлены функции плотности их распределения.

Анализ движения на ЛАД, статистические характеристики вероятностных их моделей показывают, что схема выбора режимов движения в разрезе дорожно-транспортной сети влияет на суммарный объем выбросов вредных веществ в природу. В среднем на I ил расчетной протяженности ЛАД в год движущимися автопоездами выделяется 48 т твердых продуктов, в т.ч. на магистралях - 59 т, ветках - 50 т, усах - 35 т.

При распределении выбросов по ЛАД выявилась нелинейная зависимость их от грузооборота. Близкая к прямой связь между анализируемыми признаками характерна для определенного режима работы ЛАТ.

При использовании в качестве показателя воздействия выбросов вредных веществ на единицу расчетной протяженности обозначились 3 груши ЛАД с нагрузкой более 50 т/км (4,3 балла), 25-50 т/т (2 балла) и менее 25-т/нл (I балл).

Обследовани гигиенические особенности условий труда водителей по 3 климатическим зонам, гигиенические характеристики загрязненности воздушной среды кабины..

В основу квалиметрических моделей оценки надежности водителей ЛАТ положена эргатическая система ВАДС и закономерности ее изменения во времени.

Установлен ЭЭУ надежности водителей лесовозных автопоездов в пределах каждого из полей восприятия

У/?у ^Кээн/о.73, (3.1)

а

где Кэзн - показатель эксплуатационно-экологической надежности водителей; - пороговое значение восприятия.

В каздш из полей восприятия дана модальная оценка ЗЗУ надежности водителей лесовозных автопоездов, который для ЛАД 7 района лесозаготовок неудовлетворительный.

■ 4. Исследование безопасности.движения на лесовозных автомобильных дорогах Во взаимосвязи с эксплуата- ' ционными условиями

На основе анализа распределения йидимой угловой скорости и психофизиологических особенностей зрительного аппарата водителя выдвинута гипотеза о том, что водитель контролирует скорость центральным зрением путем сравнения видимого движения областей пространства (полей восприятия) в поле зрения. Пш^геза основывается на тш, что водитель воспринимает линейную скорость через угловую и количественно оценить линейную скорость из-за многофакторной зависимости ее распределения можно лишь по сопоставлению полей восприятия. Подобное сопоставление впсоде отвечает оптимальным условиям работы глаз - постоянной смене точек фиксации.

В количественном выражении сравнение'.сопоставляемых полей восприятия можно выразить следующим образом.

Видимая угловая скорость перемещения объектов относительно глаз водителя есть.функция нескольких независимых переменных .

/г, \зс,у)г (4.1)

где V - скорость движения автопоезда, м/с; - высота расположения глаз водителя над поверхностью дороги, м; к? - радиус траектории движения автопоезда, м; х , у ~ линейные координаты положения границ искомых зон.

Зависимость изменения угловой скорости от изменения V , 2 , /? , X , у может быть выражена через полный дифференциал

т.е. этот процесс описывается непрерывной'функцией и.мажет быть • представлен в форме суперпозиций частных производных. 0

Процесс зрительного восприятия подчиняется закону Вебера-Фехнера и последовательное сопоставление сравниваемых областей количественно можно выразить числам.пороговых единиц этого изменения

&П—

__ I аи)[ду

04 0,(2

*¥, . ' ' (4.3)

где 0,12 - пороговая величина восприятия водителем относительного изменения скорости.■ Применение данной' формулы для анализа психофизического про' о

цесса корректно тогда, когда все входящие в нее функции линейны, Но в силу того, что есть нелинейная функция у , формула (4.3) дает правильную оценку только в малой окрестности произвольной точки у . Поэтому при оценке водителем скоростного режима необходим перенос взгляда из точки у, а точку Уг . Количественное выражение этого процесса можно получить через интеграл от (4.3).

0,(2

——-• (4-4)

Физический смысл формулы (4.4) состоит в том, что она позволяет' выразить количественно информацию о скорости, воспринятую водителем при последовательном переносе взгляда с одной области.на другую, тем самым, получить относительную точность оценки скорости.

Анализ дистанций между однотипными Автопоездами с .точки зрения выбора безопасной дистанции в потоке в разрезе трех тран-спортно-технологических схем показывает' несоответствие расчетных и фактических дистанций между автопоездами в потоке, выявлена тенденция "занижения" дистанции. .

Для определения коэффициента приведадяя лесовозных автопоездов использовано уравнение динамической теории, учитывающей разницу между остановочным путем лесовозного автопоезда и тормозным путем автопоезда лидера.

С учетом величины установившихся замедлений (по ЕЭК ООН), . формула для определения коэффициента приведения будет иметь вид

_1Га + о,о53бг£ ■+ ев

пр~гга * 0,02471Ги +4,073 ■> (4.5)

где ¿а - скорость автопоезда,, м/с; 6а - габаритная длина лесовозного автопоезда, м; 4.073 - длина расчетного авто. мобшш^ и

Анализируя формулу (4.5) в разрезе дорожно-транспортной структуры по трем транспортно-техяологическим схемам видим, что при малых скоростях движения наибольшее влияние на величину коэффициента приведения оказывает длина транспортных средств, кроме того, для подкатегорий автопоездов, с одинаковыми показателями эффективности тормозных систем, имеется минимум величины коэффициента-приведения, который по мере увеличения длины автрпо-

ззда, смещается в область более высоких скоростей движения.

Анализ аварийности на ЛАД в зависимости от ширины земляного юлотна показывает, что с увеличением ширины земляного полотна знижается аварийность (справедливо дои ширины земляного полотна ¡10 9 м). При с;ирше земляного полотна меньше 9 м ущрение проез-кей части ведет к уменьшению обочин, что резко увеличивает ДТП на I млн.авт.гал пробега.

Проведенные натурные наблюдения и их результаты показали, что на показатели аварийности и ЭЭХ ширина проезжей части и обочин ЛАД (7 район лесозаготовок) оказывает совместное влияние и увеличение одного из названных элементов поперечного профиля за счет другого элемента не гарантирует улучшение условий безопасности движения и рост реализуемых скоростей движения.

Зазор безопасности (расстояние от кромки покрытия до наружной грани колес автопоезда) возрастает с увеличением ширины проезжей части прямой вставки между круговыми кривыми, причем, эта закономерность проявляется более интенсивно при отсутствии помех со стороны встречного транспорта.

Анализ условий движения на извилистых участках ЛАД позволяет сделать вывод о необходимости увеличения ширины проезжей части на длине прямых вставок между круговыми кривыми и внесения соответствующих уточнений в ВСН 01-82.

о

5. Исследование влияния эксплуатационных-качеств лесовозных автомобильных дорог на конструктивные элементы лесовозных автопоездов'

На ЛАТ .значительные резервы улучшения ЭЭС и, прежде всего, повышения производительности и эффективности использования зависят от качества лесовозных автопоездов, совершенства их функциональных систем,. приспособленности к надежной работе в реальных дорожных и клшатпческих условиях эксплуатации.

К настоящему времени получены значительные знания в области исследований оценки"надежности и ¡прогнозирования автотранспортных средств, в том числе и лесовсмых автопоездов. Большая рабо-' та по исследованию эксплуатационной надежности за последние 1015 лет проведена коллективом наушшх работников под руководством

A.Н.Островцева, Г.в'.КрамаренкА, а.М.ШейЬкна, Б.А.Горбачевского,

B.П.Немцова.

Влияние условий эксплуатации на эксплуатационные качества автомобильных конструкций и деоязвозшх автопоездов отражены в

трудах Д.П.Великанова, А.В.Жукова, Р.В.Кугеля, Г.В.Крамаренко, Н.Я.Говорущенко, А.М.Шейнина, В.С.Кузнецова, В.П.Немцова, Ю.Д.Силукова и др.

Б работах перечисленных авторов рассмотрены вопросы влияния эксплуатационных условий на отдельные свойства автомобилей. Однако, в них мало уделено внимания количественной оценке условий эксплуатации.

Знание количественных характеристик условий эксплуатации дает возможность оценить нагрузочные режимы и правильно задать расчетные нормативы при конструировании, научно регламентщювать такие важные нормативы, как межремонтный пробег, расход запасных частей и ГС!Л, режимы технического' обслужившпл и др.

В работе определен принцип классификации эксплуатационных качеств по оценке их влияния на показатели ЭЭУ ЛАТ, а также разработаны структурные схемы формирования показателей качества лесовозных автопоездов под воздействием природной .среды и взаимосвязи критериев состояния природной среды и юс измерителей с параметрами их формирующих.

В качестве критерия, оценивающего ЛАД с точки зрения формирования нагруженности ходовой части и рулевого управления лесовозного автопоезда, принята приведенная извилистость ЛАД ¿п .

х, (5.1)

где - суммарный путь, проходимый лесовозным автопоездом по

кривой, м; - приведенный радиус, и; £ло = __ ,—- ■ у Ус^сСпоо

* - длина участка пути, км;

•Я^/мГ сумма всех углов поворота на данном участке,0.

Исследовано влияние ¿ъ на среднюю техническую скорость лесовозного автопоезда. Для 7 района лесозаготовок она находится в зависимости

Мер —42,0 - f,5Jn. (5(2)

Определены численные значения переходных коэффициентов приведения для оценки сложности ЛАД в плане.

Разработана структурная схема влияния природной среды на ЭЭХ лесовозного автопоезда, определяющие производительность; . .

Кривые изменения крутящего момента двигателя ( Мен .), полученные для разных высот над уровнем,моря достаточно точно описываются полиномом второй степени'

I 0 Мем-т,*т2п-т^п2, (5,3)

где т, , тг , - коэффициенты, изменяющиеся с высотой, характеризуют протекание кривой момента; п - частота вращения двигателя, об/мин.

Теоретический анализ влияния выходных эксплуатационных качеств на обобщенный показатель ЭЭУ ЛАТ показал, что увеличение грузоподъемности при неизменной полной массе лесовозного автопоезда, т.о. снижение коэффициента тары приводит к значительному увеличению ^а $ . _

Для выявления степени этого влияния определен Коэффициент эластичности функции , которая показывает, на сколь-

ко процентов увеличивается значение функции при возрастании аргумента на 1%.

где частная производная по £ ;

~ коэффициент эластичности этой функции по , %. Интенсивность влияния показателей надежности на обобщенный показатель 337 ЛАТ.зависит как от уровня надежности, так и средней их скорости, условий движения.

' Чем выше надежность, т.е. чем меньше удельная трудоемкость работ на ТО и ремонт $г<хр >. тем шие степень влияния Т0 р на • -Поэтому повышение надежности ЛАТ позволит в большей

степени увеличить их условную удельную производительность.

Анализ уровня надежности автопоездов производился не только по эксплуатационно-экологическим, но и по экономическим критериям (коэффициент поддержания надежности).

Удельные затраты учитывались коэффициентом полного поддержания надежности ■ ' .

'^ГТ-ТТТГ , ' «5.5)

Спи + Со Сп н + Сд+ Саг '

где спн - затраты на устранение дефекта или -затраты на под-■ держание надежности за ресурс,руб; со- постоянные затра-• ты на ресурс,'связанные с моечными и. другими видами работ, руб.; Саз- стоимость автопоезда, руб. . . '• Для выявления закономерности, изменения удельных переменных затрат на поддержание.надежности агрегатов и сис?ем автопоезда в условиях эксплуатации, в функции общего пробега приняты зависимости . .• ' • ■

Спн (X) = оо X п ( руб/тыс.км (5.6)

С * =——и)¿¿п руб/тыс.км (5.7)

ГАН Г1+Г > 3

где /г - показатели степени удельных переменных затрат на поддержание надежности лесовозного автопоезда; с*) - угловой коэффициент переменных удельных затрат. Дашше по показателям и п. позволили определить ресурс агрегатов и систем по экономическому критерию

» п,

т» /

Саз. (5.8)

пси

Уровень надежности автопоездов, эксплуатируемых в различных условиях, по объему выполненных работ за оптимальный ресурс,определен по уравнению г

(5.9)

где £ - коэффициент использования пробега; - средняя

величина воза, перевозимого автопоезде;.; за одну поездку.м3; - оптиглальный ресурс автопоезда, тел.

По результатам эксплуатационных испытаний составлены карты надежности лесовозных автопоездов, 96,2^ отказов по всему лесовозному автопоезду на базе ШЗ-509Л зафиксированы у 7 агрегатов и систем, 75,8$ отказов (для автопоезда на базе КрЛЗ-255Л) у 5 агрегатов и систем.

Разработаны рекомендации по уточнению режимов на предупреждение отказов автопоездов на линии, в тш числе_отказов, влияющих на безопасность движения.

Установлены траничные условия автопоездов на базе-ЗИЛ к МАЗ-509 по реализации сцепного веса (по условиям трогания с места) и составлены дифференциальные уравнения соответственно для каждого участка процесса их трогания.

На основе проведенных исследований сделан ряд предложений, направленных на повышение производительности, надежности и экономической эффективности работы лесовозных автопоездов.

6. Исследование вертикальной динамики лесовозных

автопоездов (с учетом дисбаланса колес) и плавности их хода, обуславливающих эксплуатационный уровень движения и комфортность водителей

При движении лесовозних автопоездов-по ЛАД могут.возникать

от случайных единичных возмущений автоколебания управляемых колес, а также вынужденные колебания колес., вызванные их дисбалансом. Эти колебания снижают комфортабельность езда водителей, уменьшают пробег шин и долговечность рулевого управления и подвески, а в некоторых случаях ммут привести к потере управляемости лесовозного автопоезда.

Среди научных работ, посвященных борьбе с колебанием управляемых колес,' можно выделить исследования отечественных ученых Б.А.Глуха, К.С.Колесникова, М.В.Келдыш, Г.В. Ароновича, Л. Л.Гшщ-бурга, Ю.И.Неймарка, В .П.Невдова, И.И.Леоновича, А.В.Жукова, Ю.Д.Силукова, а газоне зарубежных ученых.Г.Веккера, Г.Фрома, Г.Маруна, Д.Рокара, Г.Пасежка и др.

Поскольку системы подвески и рулевого управления с колесами, снабженными пневматическими шинами, тлеют кинематические и гироскопические связи, число г' обобщенных координат, которыми можно описать колебательный процесс в этих системах, как правило, больше двух.

! Кроме того, вследствие деформаций шин, возникающих при взаимодействиях автопоезда с дорогой, появляются дополнительные степени свободы, учет которых существенно усложняет математическое описание колебательного процесса. Многие элементы колебательной системы обладают существенными нелинейноетями.

Шесте с тем, отдельные' вопросы, связанные с появлением вынужденных колебаний управляемых колес от их дисбаланса, могут с достаточным для инженерной практики приближением решаться на упрощенной математической'модели, получаемой путем гармонической линеаризации основного уравнения движения системы, а также путем пренебрежения связями между колебаниями по отдельным обобщенным координатам, ослабленным в отдельных диапазонах скоростей движения автопоезда вследствие существенного отличия частот колебания.

Вынужденные колебания колеса можно описать неоднородным дифференциальным уравнением 2-го порядка

где - приведенная масса колеса; 3- - вертикальное пере-

мещение колеса от положения статического равновесия; Ьа - коэффициент линейного сопротивления- амортизатора;

- жесткость подвески колеса; - центробежная _сила

и ее вертикальная и горизонтальная составляющие: Рц5-

& - углевая скорость вращения колеса.

Преобразуем уравнение (6.1) с учетом, что ,

Тогда получим ■ {6_2)

Общее решение неоднородного дифференциального уравнения (6.2) найдем как сумму общего решения усеченного уравнения (без правой части) и частного решения с правой частью.■

После необходимых преобразований получш общий ицтеграл уравнения (6.3) .

-л*.

" Г Л с /,- У- -- ^

где & - основание натуральных логарифмов; 2„ - начальное перемещение колеса на подвеске (в момент времени ■£■ = 0);

- начальная вертикальная скорость колеса (в момент времени ^ = 0); А - амплитуда вынужденных колебаний; ^ -угол сдвига фазы колебания по сравнению с фазой возмущающей силы. После затухания свободных и свободных сопровождающих колебаний (первые два,слагаемых выражения (6.3) ) система будет совершать колебания чисто вынужденные согласно выражению

(6.4)

где .А = 7. Н -- , цл •

Р определяется по формуле •

= 2 ли>/к2-а)2. (6.6)

Анализ расчетов "интенсивности вынужденных колебаний колес по «выражениям-(6.4) и (6.6) показывает, что. прижатие колеса к дороге и отрыв его от дороги в зависимости от. скорости .движения соответствует различна.! положениям неуравновешенной массы ("тяжелой" точки колеса). Это означает, что износ протектора шины колеса, вследствие наличия вынужденных колебаний макет наблюдаться в различных-ее местах. ■ . (

Последовательноесупрощение .математической модели, без существенного снижения ее точности при решении поставленной задачи

(влияние дисбаланса на колебания управляемых колес вокруг осей

шкворней)., дает следующую систему дифференциальных уравнений движения

в+Ъё+Еевл/Л-ХуьРе^соМ*} (6.7)

Л*У?+У0 = 0} (6.8)

<г+сг+слг/л+в-+с^г/рв=0> (6.9)

где & - угол поворота колес вокруг шкворвдй (обобщенная координата); Л - боковая деформация шины (дополнительная координата) ; V - угловая деформация шины (дополнительная координата); £в, М, Я, Лэ > Л»А СГ, сл, ~ постоянные коэффициента, определенные через параметры колебательной системы; -5? - угловая скорость (круговая частота) вращения колес; у~ - скорость движения. Проведено исследование устойчивости решения математической модели и выявлено влияние на область устойчивости характеристики шин, представленных в уравнениях движения коэффициентами ¿У и Сл и скорости движения (рис.6Л, 6.2)...

Анализ результатов позволял сделать выводы: . 1 область автоколебаний управляемых колес при уменьшении Сл расширяется;

область автоколебаний управляемых колес при .уменьшении с<р сунается;-

с увеличением величины угла продольного наклона шкворня р-резонансная скорость движения возрастает;

при отрицательных значениях амплитуда резонансных колебаний резко падает;.

повышение жесткости рулевого управления ( ) отодвигает резонансную скорость за пределы эксплуатационных скоростей и повышает плавность хода автопоезда. °

Составлена схема колебаний двухосного роспуска, которая описывается системой дифференциальных уравнений

*2Й(3 ф) +2Ср (Э-¿а)* =¿7; .

+ : (6.10)

Рис. 6.1. Зоны устойчивого движения при различном демпфировании в зависшости от скорости движения ( V ) и значения.кинематического коэффициента Сд

15-

Ю

£-

1

ъ ■ к

С _

/О

20

30

при

Устойчиво

40 -5 0 гГ,м/с

Рис. 6.2. Зоны устойчивого движения при р;ш;;1чно!л Д'Л/датировании в зависимости от скорости двв?.эшш ( ) и значения кинематического ' , ко;\1ф1Циснта Су-.

где •? - перемещения подрессорной массы роспуска; Ja и -перемещения передней и задней осей роспуска; да и §r¿ - перемещения переднее и задних колес роспуска,вызванные не-равномерностями дороги. Просуммировав два последних уравнения системы (6.10) и подставив значения

1 J = +jt)/2, С?«

получим новую систему уравнений в виде

мз * A ñp (z + a cfi a -J) = о, (2т tm ') У + V * У + Cs-?) - (6 Л1) ~АСр (з - У) = 2ñs, g + ¿> g.

В уравнениях (6.11) $ 3 °>7oSсоИ Vt+cosr sincJ¿.

Установлены масштабные коэффициенты для удобства обращения с моделью, пригодные для изу^ния колебаний лесовозного роспуска ГКБ-9383. Обоснован выбор основных параметров и расчета упругих элементов подвески лесовозного роспуска из условий обеспечения необходимой плавности хода и устойчивости движения.

7. Исследование свойств потоков лесовозных автопоездов в их. связи с эксплуатационными качествами лесовозных автомобильных дорог

Основой теоретической схемы исследования движения лесотран-спортных потоков и отдельных лесовозных автопоездов в потоке при-'нята модель движения автопоезда по одной полосе. Так как на ЛАД лесотранспортный поток состоит из скоростных групп более двух, -. теоретический и практический интерес представляет система дифференциальных уравнений для 3 скоростных групп

р - Р, (Х)а.,0 +Рг (сс)*го < Р'(х)~-Р,(х)Ы/0 +р>2(Х)и2; ; рг (х) = (иго-оСг1)}

(7.1)

где

(7.2)

Используя метод математической индукции, получаем систему

Решение этой системы дифференциальных уравнений позволяет получить вероятность исследуемого автопоезда типа с любой скоростью, т.е. со скоростью Щ > ... 1Гп,

Такое решение будет наиболее полным, но и громоздким. Заменяя громоздкий метод исследования автопоездов в потоке моделью, которая основана на методе процессов Маркова, можно получить достаточно 'простые уравнения для вычисления полной величины без решения системы (7.3), состоящей из уравнений.

Лесотранспортный поток поделим на достаточно большое число скоростных групп с интервалом скорости Выберем исследуемый

автопоезд, который принадлежит к ^ -ой скоростной группе и имеет скорость в пределах ', * л V . В некоторой точке -х ЛАД вследствие ограничения обгонов автопоезд мсскет иметь скорость в пределах + ¿V.

В соответствш с терминологией процессов Маркова.можно определить, что автопоезд типа в точке х находится в состоянии = 1,2,3...., т.е. в точке о: автопоезд типа j .имеет скорость в пределах V*, У+АгГ.-

Введем состояниеО/т? , которое обозначает ситуацию обгона. Возможные переходы из состояния в состояние представлены на

п

р/с*)=£ р.гхи^ - р, сх)оС10 j

¿с/

(7.3)

р'„ сх) ~-рп с^з £

¿9 Л

рис. 7.1.

состояние I, 2 ... ^"-11

Вероятность перехода на участке лг до х+дх из со-

стояния £ в состояние г согласно теории процессов Маркова определяется уравнением .

' ? (7-4)

где ъ - плотность перехода из состояния в состояние г.

Плотности переходов зависят от условий движения автопоезда в потоке. Величина, обратная плотности перехода, это средний путь, пройденный автопоездом, в ожидании перехода из состояния £ в состояние г . В Марковских процессах; Дг - параметр . простейшего потока, обладающего свойствами стационарности, отсутствия последствия и ординарности.

Потоки событий, показанные на графике переходов (рис.7.1), достаточно близки к простейшим Пуассоновским потокам, а предложенная вероятностная модель может быть описана Марковским случайныеI процессом.

Дня решения задачи составлено уравнение дая состояний j и

т .

¿, • (7-5)

Я « <>

Дня практических расчетов при непрерывном распределении скорости преобразуем систему (7.5) следующим образ ал.

В качестве исследуемого автопоезда выберем автопоезд, скорость свободного движения которого попадает в интервал 2Л" ( У + аУ . Такой автопоезд будем называть автолоезд типа ,что соответствует типу у' . Аналогично РСУ) и ЖО") соответствуют н/>л. '

Перейдем в системе (7.5) от суммы 21 Л'к ——— к ин-

к-1

тограду, принимая "

Л'к-хг ¿(ггк)&у (7.6)

•Л-П

где' /(Ук) - плотность вероятностей скорости свободного движения; ^/л'г, - средняя величина свободного расстояния между' автопоездами при плотности Лп

(7.7)

¿о - средняя величина динамического интервала при плотности потока ; ^ - фиктивная плотность Г Поэтому

V

V

где /-Си)ии. (7<9)

Второе преобразцеание заключается в замене в уравнении системы (7.3) суммы ^ Р* на

Тогда, опуская индексы и переходя к непрерывному распределению скорости, уравнение (7.5) мсино переписать в виде

йг+о к-/ и; > ^'

^=- Шю ***WC'-W mr)l + (7.I0)

+je„(cc)B(¿r)?Pc¿>-).

Таким образом, применение процессов Маркова для моделирования существенно упрощает методику составления дифференциальных уравнений, описывающих вероятностные характеристики отдельного лесовозного автопоезда в потоке. При различных дорожных условиях изменяются начальные условия спстомн (7.10) и тем самым определяются различные рэжиш потокоп.

Разработанный метод составления дифференциальных уравнений движения лесовозных автопоездов в потоке позволяет выделить основные уравнения (7.10), решение которых обеспечит получение вероятности РС1Г) и плотностей fC^), fyfV) и VCV).

8. Экономико-математическое обоснование стадийного повышения эксплуатационно-экологического уровня ' лесовозных автомобильных дорог

Разработана структурная модель оптиглоащш стадийного повышения ЗЭУ ДАД от пропускной способности Р , как функции от плана трассы, продольного уклона, прнро^ю-глнматнчсс'ких факторов и по провозной способности Q , К'-iK ;г/НЕ1Щ11 от типа покрытия дорожной одежды и ео прочности. Процесс решения заключается б назначении такой схемы развития-ЛАД :шл последовательности изменения эксплуатацнонно-экологических состояний (ЗЭС) ее на отрезке времени (О, Т), при которой достигается минимум 'суммарных. приведенных затрат Cmtr¡ (5.1)

С?г, '-Эр, К2 у Эг,-*Эг2

с = к> TFTTjr, + ctTEpS-f;, (!+£)*> * , . .

где Kf - капитальные затраты на строительство ЛЛД, соответствующие первому ЭЭС; ^ ■•' ^ - капитальные затраты, связанные с перехода; из первого ЭЭС во второе, из второго в третье и так далее до /г.-го ОЭС; ' •• • ^ - год

перехода, из предыдущего ЗСС в. последующее;

3П) , Эг2 , , ... Зтп> Эдп - транспортные и дорожные . затраты, соответствующие определенному ЭЭС; £ - коэффициент приведения разновременных затрат ( £ = 0,08-0,12). Для реализации принятой экономико-математической модели разработана методика определения исходных данных.

Применение стадийного принципа в решении задачи повышения ЭЭУ ЛАД увеличивает эффективность использования капитальных, вложений л позволяет управлять процессом развития дороги во времени.

Учет в модели скорости движения, зависимости скорости, движения от обобщенных показателей ЭЭУ ЛАД,делает ее более совершенной..

Использование данных разработок позволит поддерживать оптимальное ЭЭС ЛАД в процессе ее службы со своевременным повышением ЭЭУ.

Предложен метод стадийного повышения ЭЭУ ЛАД, который основан на принципах динамического программирования и реализуется графоаналитическим методом с использованием сетки "состояние- -" время".

Метод базируется на условии

£* = С(зг)1 (8.2)

где Е* - нормативный коэффициент эффективности, = 0,12;

- капитальные затраты на переход из ¿' в у' состояние; С9т)I, - эксплуатационные затраты в год ^ для состояния £ и

На основе формулы (8.2) разработан способ определения оптимального срока перехода из одного ЭЭС в другое

= (8.3)

где ¿¿о - ежегодная экономия на текущих эксплуатационных, расходах, отнесенная к исхода ему году. Разработана блок-схем^ алгоритма стратегии развития ЛАД. .

. Алгоритм реализован, в программе "Стратегия", составленной для ЭШ.

При составлении программы дая расчетов на ЭВМ использованы зависимости, позволяющие более детально вычислять значения скорости движения и себестоимости вывозки древесины за счет введения более полных исходных данных.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОД! И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Ког.шлекс выполненных исследований представляет собой теоретическое обобщение и решение научной проблемы повышения эксплуатационно-экологического уровня лесовозного автомобильного транспорта, ' имеющей важное народнохозяйственное значение.

2. На основе анализа эксплуатационно-экологического уровня лесовозного автомобильного транспорта установлены свойства и критерии оценки и их вэаимодействия с природно-производственными условиями основных районов лесозаготовок, предложен обобщенный показатель уровня, которые могут быть использованы для единой количественной оценки эксплуатационно-экологического уровня как дорог, тазе и автомобильного .транспорта, а'также для оценки степени приспособленности лесовозного автомобильного транспорта к конкретным

, условиям эксплуатации.

3. Использованием в диссертации методов моделирования дифференциальными уравнениями процессов взаимодействия Дороги и лесо-

■ возного автопоезда, их типовых режимов движения, дифференциально-аероятностннми уравнениями движения автопоездов в потоке, составленными с применением теории Марковских процессов, достигнута высокая точность и достоверность'формирования и оценки системы показателей эксплуатационно-экологического уровня лесовозного автомобильного транспорта. Это позволяет улучшать соответствие проектируемых на перспективу лесовозных автомобильных дорог с перспективами развития лесовозного автомобильного транспорта, использовать для оценки проектных и конструкторских решений характеристик как стационарных,- так и переходных режимов движения автопоездов и их потоков, учитывать нестабильность погодно-клйматических и дорожных условий при прогнозировании эксплуатационно-экологических качеств лесовозных автомобильных дорог- и в. целом эксплуатационно-экологического уровня'лесовозного автомобильного транспорта.

4. Трудовая деятельность водителей лесовозных автопоездов имеет существенные- гигиенические и психо-физиалогические особенности: значительное нервно-психическое напряжение, неблагоприятные условия и режим труда.

Труд водителей лесовозных автопоездов сопровождается воздействием на их организм сложного сочетания неблагоприятных профессионально-производственных .факторов -. повышенных концентраций окиси углерода в воздухе кабин, интенсивного шума, а также температуры воздуха в теплый и холодный периоды года.

Данные сравнительной гигиенической оценки кабин лесовозных автопоездов различных типов свидетельствуют о превышении нормативного уровня по срлу, концентрации вредных веществ и вибронагружен-ности, что следует объяснить гигиеническим несовершенством конструкции кабин и лесотехнодогическими особенностями эксплуатации лесовозных автопоездов.

В диссертации разработаны мероприятия по повышению эффективности эксплуатации лесовозных автопоездов (стабильность параметров управляемости и зазора мелзду коником и рамой хруженого роспуска; прочность натяжения канатов крестообразной сцепки и конструкции крепления электро- п пневмоприводов к дышлу и др.) и даны рекомендации по доработке их конструкции' по гигиеническому критерию (снижение шукности, вибронагруженности сидения, усшпш на рулевсгл колесе, концентрации вредных веществ до нормативных значений и др.).

5. Проведенными теоретическими и экспериментальными исследованиями выявлены фактора, влияющие на режш и безопасность движения, разработана схема формирования критерия безопасности движения от воздействия природной среды, структурная схема оценки скорости движения водителем.

Получена зависимость, позволяющая выразить количественно ин- . формацию о скорости, воспринятую водителем при последовательна! переносе взгляда с одного объекта на другой, тем самым, получить относительную точность- оценки скорости.

Б. Качество лесовозных автомобильных дорог является штег-ральной характеристикой и определяется частными показателями; назначения, эргономического, эксплуатационно-экологических характеристик ц др.

Зксплуатаццонно-эксщогцческие качества лесовозных автомобильных дорог оцениваются по результатам проверки степени их соответствия требованиям водителей. За критерий их соответствия принимается признак нормального функционирования механизмов адап-т^ии организма водителя к условиям деятельности. При этом степень соответствия определяется отношением предельно допустимой скорости движения по показателям состояния водителя к максимально возможной скорости по техническим характеристикам лесовозных автопоездов.

Эксплуатационно-экологический уровень проектируемой лесовозной автомобильной дороги оценивается системой единичных характеристик, таких как зрительная плавность, информационная емкость дорожной обстановки а ее соответствие одному из гармонических ря-

дов чисел. Выполнение лесовозной автомобильной дорогой возложенных на нее функций оценивается с помощью показателей назначения, при этом единичными характеристиками являются отношения скоростей и фактических интенсивностей движения к их базовым значениям. Последние установлены для лесовозных автомобильных дорог разных категорий применительно к тип овил условиям движения.

Оценены типичные дорожные условия и определены статистические характеристики их вероятностных моделей.

7. На основании анализа ДГП и дефектов обследуемж лесовозных автомобильных дорог, а также отклонений от установленных СНиП (ВСН 01-82) норматив, разработаны рекомендация по организации вывозки древесины а реконструкции участков лесовозных автомобильных дорог с неудовлетворительными эксплуатационно-экологическими качествами.

Получены зависимости, характеризующие относительную аварийность прямых вставок между круговыми кривили на лесовозных автомобильных дорогах, даны рекомендации по уточнения норм проектирования в части обоснования ширины проезжей части и оптимальной длины прямых вставок на извилистых участках дорог, устройства уширения на закруглениях. Существующая методика оценки безопасности движения на лесовозных автомобильных дорогах дополнена коэффициентом, учитывающим влияние сложности условий движения.

Характер зависимости ДТП от скорости показывает, что аварийность начинает резко возрастать после достижения дисперсии скорости ( ) определенной величины (5-7 км/ч). Ото значение можно считать критическим, превышать которое нежелательно.

8. Показатели качества лесовозных автопоездов в значительной степени зависят от дорожных и климатических условий, в которых они эксплуатируются. В этом отношении 7 район лесозаготовок (Кавказ) занимает особое место, как по сложности дородной трассы, так и по высоте над уровнем моря. Большое значение в сп>?зи с этим приобрел вопрос обеспечения качества лесовозных автопоездов как с позиции повышения безопасности движения, так и повышения эффективности ¡ос использования.

Скорости движения лесовозных автопоездов в потоке на лесовозных автомобильных 'дорогах в указанном районе в сродном на 25-30% ниже, а минимально безопасные интервалы ¡•ччглу лосороэны-ми автопоездами в среднем на 15% больше, чем на дорогах в I и 2 районах лесозаготовок.

В диссертации разработан метод определения коэффициентов приведения для лесовозных автопоездов, определяющий его влияние на стесненность лесотранспортного потока. Степень влияния.каждого типа лесовозных автопоездов на стесненность транспортного потока, определяющая■эквивалент для приведения к условной единице, зависит от широкого комплекса факторов системы ВАШ и скоростного режима потока. Наиболее существенное влияние на величину коэффициентов приведения оказывают различия в тормозных свойствах и длинах лесовозных автопоездов. При'малых скоростях движения наибольшее влияние на величину коэффициента приведения оказывает длина автопоезда с одинаковыми показателями эффективности тормозных систем, имеется минимум величины коэффициента приведения, который, по мере увеличения длины автопоезда, смещается в -область более высоких скоростей движения. - г

Наиболее значимыми объективными-факторами, влияющими на коэффициент приведения являются габариты,"тормозная и .тяговая динамика лесовозного автопоезда, поэтому целесообразно нормирование этих коэффициентов приведения и унифицирование'.их с отрчест-г венными и международными документами, определяющими- эффективность торможения. - •

9. Исследования эксплуатационных качеств,лесовозных автопоездов позволили установить степень влияния условий эксплуатации на диапазон потенциальных их свойств, определяющий их производительность; сделать заключение о.том, в какой мере этот диапазон отвечает, требованиям дорожных и климатических условий и,- по оценке предельного состояния конструкций, выявить зоны граничных условий.

Предложенные измерители и коэффициенты приведения для ряда критериев дорожных и-климатических, условий и примеры практического их применения подтверждают целесообразность такого подхода к оценке эксплуатационных условий. ' .

Результаты исследований-.эксплуатационной надежности лесо- ■ возного ав'Лпоезда на базе МАЗ-509А и КрЛЗ-255Л, работающих в 7 районе лесозаготовок, показали, что 9в,2% отказов автопоездов на базе МАЗ-509А, зафиксировано у двигателя,' тормозной системы, заднего моста, кабины, системы электрооборудования, коробки передач с двигателем. У автопоезда на базе КрАЗ-255Л 75,8$ отказы имели место у двигателя.со сцеплением, заднего и среднего мостов, тормозной.системы и.задней подвески.

Разработаны-рекомендации-.по'уточнению режимов движения на

предупреждение отказов автопоездов на линю.

'10. Анализ влияния выходных эксплуатационных свойств на обобщенный показатель эксплуатационно-экологического уровня лесовозного автомобильного транспорта ( ) позволил установить: интенсивность влияния грузоподъемности лесовозных автопоездов на всегда меньше единицы и зависит как от параметров характеризующих особенности-конструкции автопоезда ( £Ср, ¿пр , ^то.р , ), так и параметров организации вывозки древесины и погрузочно-разгрузочных работ (А, €ср, Тн,

снижение коэффициента тары лесовозных автопоездов на 1% способствует повышению удельной условной производительности \л/в на 0,3-0,5$;

интенсивность влияния средней скорости движения ( ) зависит в основной от особенностей конструкции, определяющих на; дежность работы лесовозного автопоезда

снижение расхода топлива на 1% позволит увеличить обобщен. ный показатель на 1%;.

снижение путевого расхода топлива наряду с повышением

грузоподъемности % является самым интенсивным путем повышения ! эксплуатационно-экологического уровня лесовозного автшобильного транспорта, на него необходимо обратить внимание разработчиков лесовозных автопоездов.

11. В диссертации ргйработаны основные принципы построения математических моделей лесовозного автопоезда, позволяющие исследовать его вертикальную динамику при различных скоростях движения и плавность хода автопоезда, обуславливающих эксплуатационный уровень движения и комфортность водителя. Это приближает расчеты к реальным процессам вертикальной динамики перспективных автопоездов, исходя из допустимого динамического воздействия как на дорогу, так и на водителя, а также дать конкретные рекомендации разработчикам по доработке конструкции автопоезда на стадии проектных работ.

12. Колебания "колес лесовозного автопоезда при наличии их статического или динамического дисбаланса являются вынужденными колебаниями, обладающими той особенностью, что их круговая частота совпадает с угловой скоростью вращения колес, т.е. линейно зависят от. скорости движения лесовозных автопоездов, а величина возмущающего воздействия (центробежной силы или пары сил инерции) пропорциональная квадрату скорости движения.

Характер вынужденных колебаний колес, обусловленных их дяс-

балансом, определяется собственной частотой колебаний, колес на направляющем устройстве, скоростью движения, величиной дисбаланса и сопротивлением в колебательной системе I

Колебания управляемых колес вокруг осей шкворней и на под-веоке, как правило, имеют разные собственные частоты и могут рассматриваться независимо друг от друга. Следует при проектировании лесовозных автопоездов не допускать близости собственных частот, так как ото метет привести к существенному повышению чувствитель-' ности колебательной системы к дисбалансу колес и увеличению вибрации рабочего места водителя.

13. Допустимая величина дисбаланса ксяес зависит не столько от типоразмера шин, сколько от свойств колебательной системы, и должна определяться дифференциарованно дая каждой модели лесовозного автопоезда. При этом весьма существенным оказывается значение скорости движения, при которой наблюдается резонанс вынужденных колебаний. Чем выш~ резонансная скорость, тем опаснее вынужденные колебания, так как величина возмущающего воздействия пропорциональна квадрату скорости движения.

Износ шин лесовозного автопоезда, обусловленный наличием дисбаланса колес, может наблюдаться в том случае, если автопоезд, эксплуатируется в диапазоне скоростей движения," включая резонансную скорость его движения. При этсм зона износа зависит от сдви-, га фазы "тяжелой точки"' и фазы колебательного движения колеса. При резонансе "тяжелая точка" опережает колебательное движение на ^/г , поэтому вероятней всего в процессе эксплуатации смещение "тяжелой точки" вперед по направлению вращения колеса. Характер износа протектора определяется частотой, вынужденных колебаний колеса, которая равна частоте вращения колеса в единицу времени. Внешне износ малозаметен, т.к. он незначителен-и растянут на большой дуге окружности колеса.

14. Плавность хода существующих лесовозных безрессорных роспусков при перевозке жесткого груза (сортиментов или полухлыстов) значительно хуже плавности грузовых.автомобилей, в комплекте -с которыми они работают. Вертикальные ускорения рамы роспуска ГКБ-9383 в 1,4-1,5 раза превышает ускорения'рамы над задней осьа автомобиля МАЗ-509А.

Наличие балансирной связи между колесами существенно уменьшает ускорения лесовозных двухосных роспусков (в диапазоне скоростей двоения 1-19 м/ с - на 25-45$). Однако, несмотря на поло-«ательное влияние на плавность хода балансирной подвески, ускоре-

ния двухосного безрессорного роспуска все же значительно выше, чем одноосного с рессорной подвеской (на 65-80$ при жесткости подвески роспуска 1000 кг/см).

15..С целью повышения точности и достоверности повышения

эксплуатационно-экологического уровня лесовозных автомобильных

дорог при их проектировании и эксплуатации предложен принцип

.единого подхода к моделированию движения лесовозных автопоездов,

основанный на современных исследованиях в теории езтшобилей и

двигателей. '

п

Рассчитанные с учетом этого принципа такие показатели, как скорость движения, расход топлива, токсичность и п., существенно повышают эксплуатационно-экологический уровень лесовозных автомобильных дорог.

Тягово-скоростные свойства лесовозных автопоездов для целей эксплуатационно-экологического уровня лесовозных автомобильных дорог принято определять'с использованием единых относительных характеристик (по Д.П.Великанову). Аналитическое представление единых относительных частичных скоростных характеристик позволяет использовать их в уравнениях движения лесовозных автопоездов, • а также при выборе водителем режима движения в зависимости от дорожных условий. ,

Введение в уравнение движения лесовозного автопоезда показателей ровности дорожных покрытий позволяет при дальнейшем моделирования на ЭВМ анализировать дина1.гаку-эксплуатационно-экологического уровня лесовозных автомобильных дорог по показателя!.; движения лесовозных автопоездов при вариации межремонтных сроков покрытий и их типов.

Снижению энергоемкости вывозки древесины и улучшению экологических характеристик проектируемых и существующих лесовозных автшобильных дорог способствует метода«« расчета расхода топлива и эмиссии токсичных веществ, разработанная на основесобобще- • •ния современных исследований эксплуатационных свойств лесовозных автопоездов. -.'■.'

16. По разработанной математической модели действий водителя при выборе основных режимов движения лесовозных автопоездов в зависимости от дорожных условий-предложен••алгоритм .этого- моде-.лирования при расчете скорости на ЭЩ. При движении с использованием тягового усилия степень открытия дросселя "(поднятие топливной рейки) определяется как величиной продольного уклона, так и типом лесовозного автопоезда, его загрузкой. ■■

Режим наката или торможения (колесными тормозами, двигателем, совместного) и степень использования тормозов водитель выбирает в соответствии с типом лесовозного автопоезда, его загрузкой, величиной уклона и длиной спуска и дорожной обстановкой.

17. На повышение обобщенного показателя эксплуатационно-экологического уровня лесовозного автомобильного транспорта (производительность, себестоимость вывозки древесины, количество ДТП) существенно влияют не только средние значения скорости движения, но и ее дисперсии. С ростом дисперсии эти показатели ухудшаются.

Анализ статистических данных наблюдений скорости позволил описать их распределение или нормальным-законом, или гамма-распределением с некоторым преимуществом нормального закона и использовать эти распределения как исходную информацию для моделирования движения лесовозных автопоездов в потоке. г

18. Разработанный метод моделирования движения лесотран-слортиого потока, основанный на использовании процессов Маркова, отличается от известных методов и моделей потока следующими осо- ■ бенностями:

количество скоростных групп, характеристики движения которых исследуются не ограничено;

практически не ограничен диапазон вариации дорожных условий, определяющих режимы движения потоков;

исходной информацией для моделирования лесовозных автопоездов служат результаты моделирования свободного движения.

Основными характеристиками движения потока служат - плотность распределения скорости , отдельных типовых групп -плотность а отдельных лесовозных автопоездов - плотность V) и вероятность свободного движения Р(У). Указанные плотности скорости определяются выбираемой водителем скоростью свободного движения и дорожными условиями.

Режимы движения лесовозного автопоезда в потоке отражаются . вероятностью свободного две-'&ния этого автопоезда.

Применением метода процессов Маркова достигнут переход от малого числа скоростных групп к непрерывному распределению скорости. Тем самым'достигнута большая общность при формулировании основных положений модели.

Разработанный метод составления дифференциальных уравнений движения лесовозных автопоездов в потоке позволяет выделить основные уравнения (7.52), решение которых обеспечивает получение

зероятности Р(У) и плотностей , ЦСУ) и ¥(#■) ,

19. Разработанные в диссертации принципы направленного пояска вариантов повышения эксплуатационно-экологического уровня кесовозных автомобильных дорог обеспечивают оптимальность одновременного гармонического сочетания эксплуатационно-экологических характеристик'лесовозных автомобильных дорог по критерию и минимума приведенных затрат;.затраты на вывозку древесины и комплекс эксплуатационно-экологических характеристик определяются ю результатам моделирования процесса функционирования лесовоз-юй автомобильной дороги. На этой основе составлены рекомендации зо стадийному повышению эксплуатационно-экологического уровня лесовозных автомобильных дорог для условий седьмого района лесозаготовок.

Применение стадийного принципа в решении задачи повышения эксплуатационно-экологического уровня лесовозных автомобильных дорог увеличивает эффективность, использования капитальных вложений и позволяет управлять процесс ал развития дорог во времени, /чет в модели скорости движения лесотранспортного потока, зависимости скорости от обобщенных характеристик трассы дорог (ширина проезжен части и ее эксплуатационно-экологического состояния, интенсивность движения, модуль упругости, погодно-климатические воздействия и т.д.) делает ее более совершенной.

20. Исходными данныьй для определения оптимальных сроков повышения эксплуатационно-экологического уровня лесовозных автомобильных дорог являются информация об эксплуатационно-экологическом состоянии дороги, характере изменения интенсивности движения. Поэтому точность конечных результатов во многом зависит от достоверности исходного материала, что указывает на необходимость тщательного их анализа.

На основе исследований разработаны рекомендации по стадий-рому повышению эксплуатационно-экологического уровня лесовозных автомобильных дорог при ограниченном количестве эксплуатационно-экологических состояний и с -использованием сетки "состояние-время", при значительном их количестве. Разработана программа для ЭВМ.

21. Результаты расчетов по.рекомендуемой методике должны согласоваться с предприятиями лесного комплекса, которые планируют выделение необходимых ресурсов для повышения эксплуатационно-экологического уровня лесовозных автомобильных дорог, ¡{с-

пользование даншис разработок позволит поддерживать оптимальное эксплуатационно-экологическое состояние лесовозной автомобильной дороги в процессе ее работы со своевременным повышением эксплуатационно-экологического уровня, что по предварительным расчетам обеспечит экономический эффект до 3-4 тыс.руб. на один километр лесовозной автомобильной дороги (в ценах 1990 г.).

Задачей дальнейшего совершенствования методики стадийного повышения эксплуатационно-экологического уровня лесовозных автомобильных дорог является апробация ее на дорогах основных районов лесозаготовок, с составлением планов производства ремонтных мероприятий в процессе их работы.

ОСНОВНОЕ .СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО: в книгах

1. Курьянов В.К., Макеев В.Н. Проектирование автомобильных дорог лесозаготовительных предприятий. - Воронеж: Воронежский университет, 1982, 156 с.

2. Курьянов В.К. Лесотехнологические особенности лесовозных дорог. - Воронеж: Политехнический институт, 1985, 85 с.

.3. Курьянов В.К. Транспортные качества лесовозных дорог. -М., ВИНИТИ "Депонированные научные работы", 1988,9,0.124 ( 235с.)..

в статьях

4. Курьянов В.К.,:• Шибаршин A.B. О безопасности движения на лесных дорогах. - В кн.: Охрана труда в лесном хозяйстве, лесной и деревообрабатывающей промышленности, Воронеж, Воронежский университет, 1975, с.26-29. u

5. Курьянов В.К., Рыдченко Г.Д., Тарасов Н.М. Измерительная линейка для определения допускаемого тормозного пути автомобиля.- В кн: Охрана труда в лесном хозяйстве, лесной и деревообрабатывающей прсмышленности, Воронеж, Воронежский университет,1976, с .64-72.

6. Курьянов В.К., Солдатенков В.И. Некоторые статистические характеристики микршрсфилей волоков в лзсах.Коми АССР. - В кн.: Пути повышения эффективности лесохозяйственного производства и использования капитальных вложений в лесное хозяйство,-Воронеж, 1978, с.94-95. . ■ ! ,'

7. Курьянов В.К. Современные проблемы сухопутного'транспорта леса. Воронеж: ^ВД Упрполиграфиздат, 1981, C.I5--20. ,

8.'; Курьянов В.К.,°Рыдченко Т.Д. Условия эксплуатации лесо-

возних автопоездов и безопасность движения.- М.,ВИНИТИ "Депонированные научные рукописи", 1981, JF- II, с.83 (5 е.).

9. Курьянов В.К. Микроклимат в кабине водителей. - Лесная промышленность, 1983, JS 8, с.27.

10. Курьянов В.К., Макеев В.Н., Герасименко Ю.К. Лесохозяй-ственные дороги. - Воронеж: РИО Уприолиграфиздат, 1983, 37 с.

11. Курьянов В.К., Лозовой Л.Д., Сухорослов U.C. Влияние автомобильной дороги на элементы экологической среды. - Архангельск, Лесной журнал, 1984, J6 2, с.30-32.

12. Курьянов В.К., Мильцин А.Н. Условия движения и состояние дорог в неблагоприятные периоды года.- М..ВИНИТИ "Депонированные научные работы", .I98G, Jf 2, с.115 (29 е.).

13. Курьянов В.К., Мязина C.B. Проектирование лесовозных автомобильных дорог и охрана окружающей среды. - М.,ВИНИТИ "Депонированные научные рукописи",IS86, Jp 2, с. 115 (5 е.).

14. Курьянов В.К., Мязина C.B. Методика проектных данных при построении вероятностных моделей типичных лесовозных автомобильных дорог. - М.,ВИНИТИ "Депонированные научные работы",1986, № 4, с.116 (10 е.).

15. Курьянов В.К..Черников В .В.,Мильцин Л.Н. Технологическая и организационная структура вывозки леса. - М., ВИНИТИ "Депонированные научные работы", 1986, 1? 5, с.III (10 е.).

16. Курьянов В.К., Черников В.В., Мильцин А.Н. Социально-гигиенические особенности условий труда.водителей лесовозных автопоездов. - И., ВИНИТИ "Депонированные научные работы", 1986,

M 5, с.III (II е.).

17. .Курьянов В.К., Мильцин А.Н. Особенности распределения транспортных воздействий. - !Л.,ВИНИТИ "Депонированные научные работы", 1986, ]<! 5 (10 е.).

18. Курьянов В.К., Мязина C.B. Исследование влияния условий эксплуатации на эксплуатационные свойства, определяющие» производительность лесовозного автопоезда. - М.,ВИНИТИ "Депонированные научные работы", 1986, lí 6, с.120 (29 е.).

19. Курьянов В.К., Чубов Н.И., Мязина C.B. Прогнозирование вероятности проявления различных природно-климатических факторов. - М.,ВИНИТИ "Депонированные научные работы", 1987, Jí 4,

с.133 (10 с.).

20. Курьянов В.К., Чубов H.И.>Эффективностьвколейных автомобильных дорог. - М.,ВИНИТИ "Депонированные научше работы", 1987, Jí 4, с. 134 (20 е.).

21. Курьянов В.К., Кочегаров A.K. и др. Оценка воздействия лесовозных автопоездов на окружающую среду. - М..ВИНИТИ "Депонированные научные.работы", 1987, № 4, с.134 (29 е.).

22. Курьянов В.К., Чубов Н.И. Влияние дисперсии скоростей движения на эффективность работы лесовозного автомобильного транспорта.- М.,ВИНИТИ,"Депонированные научные работы", 1987, tè 9,

с.127 (8 е.).

23. Курьянов В.К.,'Чубов Н.И., РепринцеЕаО.Д. Оценка тран-спортно-эксплуатационных качеств лесовозных автомобильных дорог.-М.,ВИНИТИ,"Депонированные научные работы",1988, № 10,с.130 (18с)

24. Курьянов В.К.,Чубов Н.И., Анкани Огюст Бертен. Оценка транспортно-эксплуатационных качеств лесовозных автомобильных дорог (на примере Олешшского леспромхоза). - М.,ВИНИТИ,"Депонированные научные работы", 1989, № 3, с.105 (25 е.). г

25. Курьянов В.К., Чубов Н.И. и др. Лесовозный автопоезд с активным прицепсы.- М.,ВИНИТИ, "Депонированные научные работы",-1989, )5 5, с.115 (9 е.).

26. Курьянов В.К., Чубова Г.Н. Теоретические предпосылки оптимизации параметров дорожных условий лесовозных автомобильных дорог.- М.,ВИНИТИ "Депонированные научные работы", 1989, й 9,

с.118 (20 с.). -

27. Курьянов Б.К. Особенности условий труда водителей лесовозных автопоездов.- В кн.: 3-я Всесоюзная конференция по автодорожной медицине, Горький, 1989 г., с.33. "

28. Курьянов В.К., ГДязина C.B. и-др. Ландшафтное проектирование автодорог и охрана окружающей среды.- М.,ВИНИТИ "Депонированные научные работы", 1990, Уг 6, с.101 (25 е.).

29. Курьянов В.К., Чубов Н.И, и др. Оценка тяговой динамики лесовозного автопоезда с активным прицепом. -М.,ВИНИТИ "Депонированные научные работы", 1990, № 6, с. 101 (10 е.).

30. Бурьянов В.К., Мязина C.B., Чубов Н.И., Ова Роже. Тран-спортно-эксплуатационные показатели лесовозного автомобильного транспорта.^ М..ВИНИТИ "Депонированные научные работы", 1990,

Я 12, с.93 (28 е.).

31. Курьянов В.К., Черников В.В. Оптимизация дорожных условий на существующей сети лесовозных автомобильных дорог.- М., ВИНИТИ "Депонированные научные работы", 1990, 12, ;с.94 (5 с.).

32. Курьянов В.К. Санитарно-экологические требования к лесовозным автомобильным дорога;/. - В кн.: Научно-технический про-

гресс в лесной отрасли Центрального Черноземья, Воронеж, 1990, с.68-70.

33. Курьянов В.К., Анкани Огюст Бертен. Вероятностные характеристики движения отдельного лесовозного автопоезда и'потока. -М., ВИНИТИ "Депонированные научные работы", 1991, К 12, с.54

(48 е.).

34. Курьянов В.К., Чубов Н.Й,, Мильцин А.Н. Оценка окружающей среды при прохождении лесовозной автомобильной дороги через населенные пункты. - М., ВИНИТИ "Депонированные научные работы", 1991, № 12, с.54 (8с.).'

35. Курьянов-В.К., Мязина С.В. и др. Шумовое загрязнение окружающей среды транспортным шумом на лесовозных дорогах и борьба с ними на предприятиях лесного комплекса.- М.,ВИНИТИ "Депонированные научные работы", 1992, № I,' с.48 ( 25 е.).

36. Курьянов В.К., Чубов Н.Й., Гоптарев С.М. ТранспОртно-эксплуатационные качества горных лесовозных автомобильных дорог.-(Л.-, ВИПГГИ "Депонированные научные работы", 1992, № 6, с.50

(15 е.).