автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.03, диссертация на тему:Повышение эксплуатационной эффективности большегрузных автомобилей в горных регионах Кыргызстана

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЫРГЫЗСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

кыргызский архитектурно-строительный

рг 6 ОД институт

- ') лЧТ «лп;

ущ ицл На права* рукописи

МАТКЕРИМОВ Таалайбек Ысманалиевич

УДК 629.113.012.001:57

ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ

ЭФФЕКТИВНОСТИ БОЛЬШЕГРУЗНЫХ АВТОМОБИЛЕЙ В ГОРНЫХ РЕГИОНАХ КЫРГЫЗСТАНА

Специальность 05.05.03 — Автомобили и тракторы

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

БИШКЕК 1995

Министерство образования и науки Кыргызской Республики Кыргызский архитектурно-строительный институт

На правах рукописи

Ыаткеримов Таалайбек Ысманалиевич

УДК 629.113.012.00157

ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАВДОННОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ БОЛЬШЕГРУЗНЫХ АВТОМОБИЛЕЙ В ГОРНЫХ РЕГИОНАХ КЫРШЗСТАНА

Специальность 05.05.03 - Автомобили и трактора

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Бишкек 1995

Работа выполнена на кафедре "Тракторы и автомобили" Кыргызского Ордена "Знак Почета" сельскохозяйственного института

км. К.И.Скрябина

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор технических наук, профессор, академик Международной академии наук высшей школы Нусупов Э.С._

доктор технических наук, профессор Г^эчевский A.A.

кандидат технических наук

Ирсалиев А.О.

научно-производственное объединение "Кыргыэдортранстехника" г. Бишкек

Защита состоится 1995 г. в 14 часов

на заседании специализированного совета К 053.93.26 при Кыргызском архитектурно-строительном институте по адресу: 720023, Кыргызская Республика, г. Бишкек, ул. .Малдыбаева 34 "Б" корпус I, ауд.1/309.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью учреждения, просим направлять в адрес специализированного совета.

Автореферат разослан " ¿> " С^/^ДХ^ 1995 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук доцент

7

Яклкычиев А.И.

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Эксплуатация автомобилей в горных регионах Кыргызстана во многом отличается от эксплуатации в равнинной и холмистой местностях по ряду причин, основными из которых являются возмущающие воздействия дорожных, высотных, транспортных и природно-климатических условий на мощност-ные и экономические показатели автомобилей.

Комплексное воздействие вышеназванных факторов горных условий на автомобиль приводит к значительному снижению тягово-ско-ростных, производительных свойств автомобилей, повышенно себестоимости перевозок, снижению их эффективности.

В Кыргызстане автомобильные дороги проложены по ущельям гор, берегам бурных горных рек, в полках крутых косогоров и через многочисленные высокогорные перевалы с отметками 3000...4800 и над < уровнем моря (например, перевалы Торугарт, Чон-Ашуу, Суек, Барс-каун, Туя-Ашуу, Долон, Ала-Бель, Ак-Таш, Кызарт и т.д.). Большой Памирский тракт протяженностью 728 км, соединяющий областные центры Оп и Хорог, является самой высокогорной в мире автотрассой. . , На перевале Ак-Байтал высота достигает 4800 ы над уровнем моря, где среднее барометрическое давление равно 430 км рт. ст., т.е. составляет всего 56,5 % от нормального.

В Кыргызской Республике, по предварительным данным, в 1995 году доля автомобильных перевозок составила около 97,8 % грузов, 99,6 % пассажиров, причем по горным и высокогорным дорогам - более 68 % всего грузооборота; таким образом,'проблема повышения эксплуатационной эффективности автотранспортных средств в горных условиях имеет как научное, так и прикладное значение, способствует выбору рационального состава парка изменяющегося типажа автотранспортных средств (АТС), совершенствовании я созданию высокоэффективных, надежных модификаций базовых и перспективных моделей автомобилей, максимально приспособленных к горным условиям эксплуатации. •

Цельв работы является разработка теоретических основ комплексной оценки дорожных, природно-климатических условий горных'и высокогорных регионов Кыргызстана на основе научного анализа действительных режимов движения, многокритериальная оценка эксплуатационной эффективности автомобилей на основе сравнитель-

кого анализа производительных показателей, уровня реализации эксплуатационных свойств в горных и высокогорных условиях.

Основная иде'я исследования заклочается в той, что эксплуатационная эффективность АТС в горных условиях оценива-етсд исходя из комплекса его технико-эксплуатационных свойств с учетом воздействия внешних доронно-климатических факторов горных регионов. Для этого при выборе или анализе количественных и качественных взаимосвязей базовых конструктивных параметров проверя-втся показатели потенциальной эффективности АТС на горных и высокогорных маршрутах Кыргызстана.

Таким образом, исследование проблемы повышения эксплуатационной эффективности АТС в горных и высокогорных условиях связана с созданием методологии оценки дорояко-климатических факторов, влияющих на уровень реализации эксплуатационных свойств серийных автомобилей, и разработкой рекомендаций по оптимизации основных параметров двигателя и трансмиссии.

В диссертации на защиту выносятся: . •

- методы выбора количественных показателей и признаков для оценки влияния дорожно-клиыатических факторов горных регионов на эффективность автомобилей, типизация и классификация дорожной се-.-ти Кыргызстана по Еыбранным признакам;

- методология проведения экспериментальных исследований и создание комплекса измерительной и регистрирующей аппаратуры;

- методы выбора, сравнительного анализа различных критериев оценки эффективности автомобилей, оптимизация конструктивных параметров моделированием на ЭВМ движения автомобилей в горных условиях, обоснование выбора состава регионального парка;

- математическая модель движения автомобиля в горньгх условиях с учетом дорожно-кдиматических факторов.

Методической основой исследования является системный подход, выступающий во взаимосвязи АТС и горных условий эксплуатации. В работе применены аналитические и экспериментальные методы исследования, использованы математические методы теории вероятности и математической статистики, математическое планирование эксперимента, элементы теории выборки исследования операций.

Научная новизна результатов исследовашя заключается в разработке нового систешюго подхода к дорозныи и природно-климатическим факторам и создании математической модели дзинения для решения проблемы опти,ильного выбора типа и конструктивных параметров грузовых автомобилей, работающих в горных условиях, оценке эксплуатационной эффективности. Данный метод содер-яит: типизации и методологию классификации дорокных, природно-климатических условий горных регионов; обоснование, методологию оценки эффективности автомобилей в горных условиях, оптимизацию ' параметров кодифицированного состава парка. Такой подход позволил синтезированные Системные представления о количественном влиянии комплекса дородно-климатических условий на эксплуатационную эффективность грузовых автомобилей з горных условиях Кыргызстана.

Совокупность разработанных теоретических положений является существенным вкладом в развитие перспективного направления в области изучения соответствия автомобиля к условиям эксплуатации. Эго направление обеспечивает создание косой концепции формирования, оценяй эффективности автомобиля, раскрывает роль адаптивности, как одного из важнейших сеойств автомобилей. При этом четко разграничивается составляющие я причины изменения эксплуатационной эффективности автомобилей, что позволяет болеэ целенаправленно управлять их эксплуатацией з горных условиях, находить оптимальные пути повышения эффективности авгоиобияей.

Достоверность научных положегий, выводов и рекомендаций обоснована адекватностью оценки эффективности.грузовых автомобилей с комплексными критерия!« условий эксплуатации! и дакныга расчетов математического моделирования двигешя в горных условиях.

Практическуо ценность работы составляют: качественные и количественные характеристики доро:хно-клина^ичесяих условий гор:ж регионов, типизация к классификация Ей со ко горных автомобильных дорог i рекомендации по оптимизации конструктивных параметров двигателя главной передачи, рационального подвижного состава автомобильного парка; изтодояогия комплексной сценки эффективности АТС в горных условиях по различным критериям, общая методология определения эффективности автомобилей моделированием на ЭВМ движения автомобиля с учетом дорогко-кликатичеекмх факторов горных и высокогорных, регионоз йыргызета-на.

Реализация работы. Внедрение результатов выполненного исследования проводилось на протяжении 1992-1995 гг. совместно с автотранспортными предприятиями 1кного, Северного производственных транспортных объединений Кыргызстана. Общий расчетный экономический эффект от внедрения разработок н рекомендаций автора по автотранспортным предприятиям Ошской области составил 1,45 млн. сом. Результаты исследований использованы на научно-производственном объединении "Кыршздортранстехника" Министерства транспорта Кыргызстана при разработке нормативных документов по техническому обслуживанию, ремонту и эксплуатации грузовых автомобилей в горных условиях.

Разработанные метода классификации и типизации горных автомобильных дорог, определения основных эксплуатационных показателей автомобилей с учетом высотных и дорожных факторов использу-ится в учебном процессе в Кыргызском сельскохозяйственном институте.

Апробация работы. Осносные положения диссертации докладывались на научно-технических конференциях и семинарах профилирующих кафедр Кыргызского технического университета в 1990-1994 гг., Ошского высшего технологического колледжа в 19891993 гг., на кафедре "Тракторы и автомобили" Кыргызского сельскохозяйственного института в 1995 г.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано пять статей.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы и приложения. Общий объем работы 243 страницы машинописного текста, в том числе 28 таблиц и 59 рисунков. Библиография включает 201 наименование.

Приложение к диссертации содержит акты о внедрении результатов работы в акционерной компании "Ошавтотранс", акционерном обществе "Ошпирим", в Ошском отделе НПО "Кыршздортранстехника" и акт внедрения материалов диссертации в учебном процессе Кырг. СХИ.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи диссертационной работы, изложены основные научные положения, выносимые на защиту.

Первая глава, посвящена анализу исследований влияния специфических особенностей горных регионов на работу агрегатов, систем автомобилей, состояния горно-дорожной сети Кыргызстана, приспособленности и эффективности серийных автомобилей к условиям эксплуатации, современного состояния путей повышения и методологии критериальной оценки эффективности АТС.

Современный уровень конструирования подвижного состава в значительной степени зависит от достоверности и количества исходной технико-экономической информации! развития автоматизированных средств для прогнозирования и комплексной оценки его эксплуатационной эффективности в реальных условиях..

В связи с этим в настоящее время получило развитие новое научное направление в области изучения соответствия автомобиля условиям эксплуатации, которые исследуют его адаптивность.

Это направление обеспечило создание новой концепции формирования эффективности автомобилей, раскрывающей роль адаптивности (приспособленности) как одного из важнейших свойств автотранспортных средств. При этом четко разграничиваются составляющие и причины изменения эффективности автомобилей, что позволяет более целенаправленно управлять их эксплуатацией в различных условиях внешней среды, находить оптимальные пути повышения эффективности автомобиля.

Исследованиям взаимосвязей рациональных параметров конструкции с эффективностью использования автомобилей при учете свойств перевозимого груза, дорогих и природно-климатических условий, технологического процесса транспортировки посвящены работы В.А.Бодрова, Д.П.Великанова, Н.Я.Говорущенко, Е.С.Кузнецова, А.Н.Островцева, Л.Л.Афанасьева, А.А.Чеботаева, я.Е.Фаробина, А.Б. Гредескула, Р.Р.Двали, В.В.Махалдиани, Р.М.Парцхаладзе, А.К.Фрумкина, В.В.Рудзинского, Л.Г.Резника, В.А.ИЛарионова, А.АЯЪ-карева, Г.Р.Лейашвили, А.И.Гришкевича, М. С."Высоцкого, В.Ф.Платонова, Н.Ф.Кошарного, Г.Б.Безбородовой, П.В.Аксенова, А.Н.Мучаид-зе, А.Ф.Нефедова, Д.Р.Кульмухамедова, Э.С.Нусупова, П.Л.Браиль-чука, Е.А.Миронова, А.А.Юрчевского.

Обеспечение научно-технического прогресса на автомобильном транспорте в горзялх условиях неразрывно связано с необходимостью повышения уровня эксплуатационных свойств АТС и эффективности их эксплуатации. Таким образом постоянно существует общая, фундамен-

тельная проблем повышения качества и эффективности АТС, включающая в себя две основные группы вопросов.

Одна из них направлена на повышение эффективное?;: научно-исследовательских, опытно-конструкторских работ при соадакии горных модификаций АТС, которые по своим техническим параметрам и эксплуатационным' качествам отвечали бы действующим н формируемым в настоящее время требованиям с учетом реальных горим условий эксплуатации.

Другая группа задач связана с разработкой научных основ и практических методов повышения, учета и реализации, комплексной оценки эффективности автотранспортных средств с учетом воздействия внешних факторов горных условий.

В результате проведенных исследований решен ряд фундаментальных' вопросов проблемы. Накоплен, систематизирован и обработал большой фактический материал о степени реализации потенциальных возможностей АТС в горных условиях. Обобщенные статистические данные и результаты научно-исследовательских работ позволили решить ряд организационных, оптимизационных мероприятий по повышению эксплуатационной эффективности АТС в горных условиях, совершенствованию управления ТО -и ремонта.

Вместе с тем, до настоящего времени не полностью решены вопросы системы выбора, нормирования и оценки эффективности работа АТС в горных условиях, не сделаны теоретические основы расчета и проектирования горных модификаций автомобилей, методология, принципы классификации, систематизации и типизации дорожной сети горных I! высокогорных районов Кыргызстана.

Много нерешенных задач по управлению технической эксплуатацией АТС, технико-экономической оценки эффективности работы, определению оптимальной структуры и состава парка с учетом комплексного воздействия внешних факторов горных и особенно высокогорных условий.

Системное представление такого слоеного явления, как оценка эффективности, исследование и обоснование параметров конструкции АТС для горных условий заключается в рассмотрении его системных объектов по различным критериям воздействия внешней среды, т.е. высокогорной местности.

Из большого многообразия факторов, влияющих на эксплуатаци-оннув эффективность АТС в горных условиях, можно выделить три группы.. Анализ этих трех групп факторов, влияющих на эффектив-

ность автомобилей, позволяет определить следующие в&тшейшие направления конструктивных и организационно-технических мероприятий по ее повышению в горных условиях:

- обеспечение наиболее полного соответствия параметров автомобильного подвижного состава природно-климатическим и дорожно-эксплуатационным условиям движения в горной местности;

- установление наиболее рациональных значений и конструктивных параметров двигателя и трансмиссии АТС, обеспечивающих более полную реализацию эксплуатационных свойств автонобилей в горных и высокогорных условиях эксплуатации;

- оптимизация параметров эксплуатационных нормативов, главным образом, рациональное нормирование скоростных и нагрузочных режимов работы подвижного состава в характерных горно-дорожных условиях;

- формирование и оптимизация структуры автомобильного парка с учетом конструктивных особенностей автомобилей, условий их эксплуатация на горных автомобильных дорогах.

Исследования, посвященные этим направлениям, рассмотрены и проанализированы с целью определения комплекса конкретных вопросов, решение которых обеспечивает необходимое повышение эксплуатационной эффективности АТС в горных условиях.

На рис.1 представлена разработанная блок-схема влияния условий работы на формирование эффективных показателей автомобиля с учетом многообразия дороуло-климатических факторов горных, высокогорных регионов Кыргызстана. - •.

Во второй глазе - приведены методология составления и математическая модель движения автомобилей 'в горных условиях, результаты расчета по исследовании эффективности существующих моделей грузовых автомобилей в горных регионах. Анализ исследований позволил составить поля рациональных конструктивных и эксплуатационных параметров автомобилей разной грузоподъемности для реального диапазона нормируемых скоростей движения, а также рекомендован перечень предпочтительных моделей эксплуатируемых в горных и высокогорных дорогах Кыргызстана, выбраны исходные жданные для ввода в ЭВМ.

Для теоретического исследования формирования показателей эффективности изучены закономерности вероятного изменения параметров внешних условий горных и высокогорных автомобильных дорог,

Условия работы тракторов и автомобили Р в Кыргызской Республике

<£> Р, Св

а о о х с о

КОШ

3 & ^

и

0

1 р. о к о

т

т

а> св

§ й

ей

с* ей

- Л

Л <и

5! « 0)

£3 § /С/-/г

Г

т

л 01

ш К л

и X 01

И Г) <и

о -__<■ с>

о О

В! « т

п к а) •Я

о ш X а

X о о

о ч <1> *

м о ш т

о >. »

А о о<

с; а> ь* г>

а> о § а> ч ю >>

Сх

8

Е*

О

О

Я

т

К

К

О) >Ж

** 03

Я

к

X

(В

я

о

И

®

к

и,

. а>

К

Р.

X

<п

т

о

р»

р<

о

Режимы движения тракторов, автомобилей по передачам по различным дорогам и бездорожью (грунт, пахота, целина, песок)

Нагружен-ность агрегатов и систем, деталей, узлов

Средняя скорость движения как характеристика процесса транспортировки и формирования производительных показа.. телей

Производительные качества

(Т, Ткм/ час)

Прогнозирование (ресурсы, агрегаты систем, деталей, узлов тракторов и автомобилей. Оптимизация ■ ТО и ТР

Корректировка

норм выработки ТЭП машин

Показатели экономичности транспортного процесса (расход топлива на 100 км пути, на выполнение работы, удельный расход топлива)

Экономические показатели , С ом/Т, .Т кы

Корректировка

норм расхода топливо-смазочных -материалов

д

о о к га я

к

о >6«

сз

0}

Вк:. I. Схема влияния условий работы на

формирование эффективности тракторов и автомобилей

л- = ^ 17 ш

л4

составлена математическая модель движения автомобиля в тяговом и " тормозном режиме. Величина тягово-тормозного динамического фактора определена из выражения

-КРУГ Ри

где - тормозное усилие, соответствующее скорости Ус .

В качестве связи между максимальной мощностью и средней скоростью АТС использовано известное уравнение

/Г* УсМе+Ап*- -ШН & _:_ (?)

где - относительное открытие дроссельной заслонки или положения рейки ТНВД; VI - средняя скорость АТС; f(fi¿ - значение /^(коэффициент слозкности горкой дороги), соответствующая скорости Ус . ; Текущее значение скорости V/ связано вероятностным соотношением с текущими"значениями Кл[ условием

Ус (3)

Таким образом, исходной посылкой для определения А//лах является равенство плотности распределения задаваемого нами интервала скорости Уср и суммарного сопротивления движению .

Анализ математической модели движений АТС позволил установить, что на горных и высокогорных дорогах наибольшее влияние на эксплуатационную эффективность из состава конструктивных факторов играют мощность двигателя, передаточные числа трансмиссии и главной передачи. Перечень исходных параметров АТС для ввода в программу расчетов составляют 35 пунктов.

В третьей главе изложена методология экспериментальных исследований эффективности автомобилей в горных районах, приведены принципиальные схемы работы измерительных и регистрирующих блоков. Исходя из постановки задачи, экспериментальные исследования сгруппированы в три группы, существенно различающиеся между собой.

Первую группу составляют экспериментальные исследования по изучению дорояных, природно-климатических и транспортных условий работы АТС в горных районах Центральной Алии, вторую - исследова-

ния влияния конструктивных факторов (Же , ¿о ) на эффективность АТС моделированием движения в горных■условиях на ЭВМ, третьи -дорокные испытания АТС в горных условиях по изучении количественных характеристик режимов движения. . .

Существенно различаются и методики проведения этих экспериментов. В частности, изучение дорожных, природно-климатических, транспортных и других факторов горных условий преследует задачу обоснования распределения статических характеристик предложенного в работе критерия оценки степени сложности условий эксплуатации

Методика проведения замеров основана на фиксации скоростного режима движения АТС и последующего определения величины реализуемого динамического фактора расчетно-аналитическим путем, используя известное расчетное уравнение суммарного коэффициента дорожного сопротивления

1 1&Ме£кП1 т< '

Для расчета использована подпрограмма п. '3.4. Для проведения экспериментальных исследований по предложенной методике разработан комплекс измерительной и записывающей аппаратуры, включающий в себя помимо стандартного оборудования и специально разработанные для дорожных исследований датчики, приборы и оборудование.

При исследовании статических характеристик горных автомобильных дорог неровности микро- и макропрофилей, имеющие случайный характер распределения по длине, рассмотрены как стационарная, эргодически случайная функция, имеющая нормальный закон распределения. Суммарные коэффициенты эксплуатационной эффективности АТС, которые приведены в табл. I, свидетельствуют о резком увеличении эксплуатационных затрат в высокогорных условиях, особенно у автопоездов (нет целесообразности в использовании серийных автомобилей и тягачей из-за чрезмерно низких технико-экономических показателей)

В четвертой главе изложены вопросы классификации и типизации условий эксплуатации автомобилей в горных регионах.

Для комплексного учета всех значимых составляющих дорожных факторов требуется учет и расширенная классификация воздействия высотных и дорожных условий в различных регионах Кыргызстана с

Таблица I

Изменение показателей эффективности АТС в горных и высокогорных условиях по принятой классификации автомобильных дорог Кыргызстана

)> | - Принятая Высота .Извилис- ¡Средне- ¡Скорость Показатель эффективности Alii -Кз

дороги над уровнем моря, u дороги темпера- ¡автоио-(число, ¡тура воз-;биля, поворот>ов|Духа, . { км/ч на I ки) } °с I I 1 ! легковые автомобили грузовые автомобили с 'кар-бюр.двигателем грузовые авто-автомо- поезда били с .(боль-дизель- !ше-ным дви- груз-гателем ¡ные)

I Равнинные (долинные) до 1000 до 5 пов. ^<60 м + 17 Утах 1,00 1,00 1,00 1,00

2 Слабохолмис-тие 1000-1500 5-10 пов. R< 65 м + 15 0,8-0,9 У max 1,15*1,18 1,20*1,30 1,10*1,15 1,25* 1,35

3 Холмистые 1500-2000 10-15 пов. м + 10 0,бт0,а Углах 1,15*1,20 1,20*1,40 1,15*1,30 1,30* 1,60

4 Гористые 2000-2500 10-20 пов, Я< 30 м - 10 0,5*0,6 Углах 1,25*1,40 1,40*1,60 1,35*1,45 1,60* 1,90

5 Горные 2600-3000 20-30 пов. R< 20 и - 15 0,4*0,5 . Vmax I,40*I,b0 1,60*1,Ь0 1,45*1,86 1,90* 2,30

6. Высокогорные (перевал ыше) свыше 3000 свыше 40 пов. /?<Ю м • - 20 0,2*0,4 Ушах свыше 1,Ь0 свыше 2,30 . свыше '2,40 свыше 2,60

учетом широкого спектра календарного времени работы ТС.

Общепринято, что дорожные покрытая имеют шесть групп 27/ -Не , что в условиях Кыргызской Республики включение всей системы и сети дорог вполне вписывается в эти интервалы: 27/ - цементобетон, асфальтобетон, брусчатка, мозаика; Мл - щебень иги гравий, обработанные битумом; Д} - щебень, гравий без обработки битумом; 27^ -булыжник, грунт, малопрочный камень, обработанные связующими материалами; 1?5 - грунт, укрепленный местными материалами, бревенчатые покрытия; Не - естественные грунтовые покрытия, временные внутрикарьерные, сельскохозяйственные дороги, подъездные пути, не имеющие твердого покрытия.

Для удобства пользования и инженерных расчетов по суммарному сопротивлению дороги и типы рельефа местности, которые определяются высотой над уровнем моря, также подразделены на шесть групп Р/ - Рв : Р,-- равнинный (до 1000 м); Рг - слабохолмистый (1000-1500 м); Рз - холмистый (1500-2000 м); Р^ - гористый (20002500 ы); Рг - горный (2500-3000 м)',Ре~ высокогорий (свыше ЗОООм!

Методология разработки комплексных показателей сложности факторов внешней среды посвящена теоретическим исследованиям и разработке количественных интегральных показателей дорожных, транспортных и климатических условий.

Б соответствии с задачами исследования для устранения отмеченных недостатков и соблюдения требований к межотраслевой системе учета и оценки ВВФ согласно выдвинутой рабочей гипотезе создан алгоритм разработки комплексных измерителей эксплуатационные факторов.

Алгоритм предусматривает последовательную реализацию ряда операционных уровн' й, направленных на снижение размерности факторного пространства.

Сначала на основе анализа литературных источников сформулировано многомерное факторное пространство р , в рамках которого выделены характерные Группы факторов А[ дорокных, транспортных, и климатических условий.

Затем каждое подмножество А1 размерностью ИГ/ преобразовано в подмножество ¡¡1 размерностью Я/ (при Лг < Л7 ) на основе оценки значимости ВВФ. Оценка значимости осуществлялась по прямым и косвенным признакам в аналитических зависимостях и при анализе одно- и многофакторных моделей.

- Далее /г^ -мерное факторное пространство, каждого подмножества Вс преобразовано в ^¡¿-мерное (■<ле- ) на основе группирования однородных значимых факторов в подгруппы на основе выделения группирующих критериев, определяющих механизм воздействия ВВФ конкретной подгруппы на потенциальные свойства АТС, и установления общих измерителей 'U.¿j каждого группирующего критерия. При этом каждый общий измеритель 2L¿j должен операционно Еыражаться через измерители однородных ВВФ и представлять собой ряд действительных чисел.

Ключевым элементом систематизации является типологический анализ дорожных, транспортных и климатических факторов, в основу которого положен метод метрического шкалирования. Целью анализа является упорядочение и снижение размерности признакового пространства ВВФ при соблюдении принципа адекватности преобразования. При этом осуществляется отображение Щ -мерного пространства ВВФ подмножества Щ однопараметрической шкалой на основе установления типов по каждой подгруппе , систематизации типов и комплексной количественной оценки системных звеньев.

Процедура типологического анализа предусматривает формирование типологизирующей переменной Ту , которая должна быть определенной и непрерывной в области определения общего измерителя а также иметь максимальную кривизну (максимальную по абсолютной величине производной (¿Ту /Ж Ну ) в любой точке общего измерителя Щу . Множество анализируемых свойств может быть ограничено использованием обобщающих закономерностей Уз • Закономерности нормализуются Ъ = У$/Узт1л * где % (Уялил )• текущее (минимальное) значение измерителя рассматриваемой закономерности в области определения /[^¿j ; 3 = - индекс обобщающей закономерности.

Затем все значения обобщающих закономерно те? аппроксимируются уравнением полинома второй степени вида

Ч$ = ао+СцЩ -^йzU¿J . - (5)

Указанный вид аппроксимирующей модели (I) позволяет, на следующем операционном уровне осуществлять анализ производных нормализованных закономерностей по общему измерителю 21 у . При этом аналитическое выражение каждой из С производных будет иметь вид

-^г - « + . Сб)

т.е. производная будет описываться уравнением прямой в области определения 11ц . Однако динамика изменения переменной 11 ц в диапазоне общего измерителя определяется уровнем абсолютной величины (модуля) ее производной, поэтому в дальнейшем следует опираться на абсолютные величины производных У/О1 /¿Мц . Графический анализ уравнений вида

I

Щ

' (7)

позволяет разбить всю область определения Ну на Р интервалов, границы которых {А -Е ) являются кР + /) опорными точками типо-логизирующей переменной ^¿j . Опорные точки (Л —В ) аппроксимируются полиномом Л-ой степени вида

= ¿0+ Щ+6гиу + ...+8п21ц , ■ (в)

решение которого дает

Ту ~Со + С{Иу + ... + СпЧу ^Са-цЧу . (9) =

Для получешя эффективной и удобной в практическом смысле типизации введена мера компактности аТц к допустимый уровень внутриткповой вариации А Жу . Предусмотрена возможность обеспечения достоверности оценки А Ту и различимости типов. Введение меры компактности ЛТу позволяет разбить область определения ти-пологизирующей переменкой T¿j на X диапазонов длиной ,

каждый из которых определяет соответствующий тип на шкале общего измерителя Ну •

* ТЦтах ~ ТцтШ „ (1СП

~ " . 2аТЦ где Тцтах ¡ ТутШ - граниш области определения 7у" .

Таким образом, осуществлена проверка пригодности априорно существующих типов и внедрение их для одной или ряда подгрупп однородных значимых факторов. В результате проверки обосновано применение технических категорий дорог (ТКД), типов рельефа местности (равнинный, слабохолмистый, холмистый, гористый, горный, высокогорный), состояния покрытия по степени ровности (ровное, малоухабистое, среднеухабистое, ухабистое) и погодному признаку (сухое, мокрое, покрытое снегом). Все объективно существующие типы

прономерованы, что необходимо, для последующего составления м кодирования системных звеньев.

По климатическим особенностям в Кыргызстане выделены четыре района, различие между которыми зависит от условий циркуляции атмосферы и показателей рельефа. Согласно исследованиям климатологов выделены следующие регионы:

1) северный и северо-западный;

2) юго-западный;

3) северо-восточный (Иссык-Кульсяая котловина);

4) внутренний Тянь-Шань.

Для более точного районирования по климату выделенные' зоны можно разбить.на несколько подрайонов по более мелким коэффициентам увлажнения, интервалам изменения температуры воздуха, почвы и т.д. На основании количества зимних осадков к району 2 отнесены Ферганская долина, ез горное-обрамление, Аяайскед, Чаткальская долины, а также Кетмен-Тпбинсяая долина.

Поэтому при исследования влияния (температуры) климата на показатели эффективности использования автомобилей и следует расширить интервал температурных изменений с учетом их абсолютных значений по данным многолетних наблюдений. Принимая интервал (диапазон) температурных изменений - 40=£се «»40, математическую формализация коэффициента приведения эффективности температуры моззю записать следующим образом

Къ = /,3255 + 0,0Ч21Ие *2, СП)

где t - среднеинтервальная температура воздуха, °С;

¿е ~ ± (Ё -Л^)^ + бсг ; 6% - интервальная дисперсия;

Л¿ - температурный эффект охлаждения воздуха, °С.

Рассмотрим графики средних месячных темп, ратур июля и января (рис. 2, 3), отражающие распределение летних и зимних температур. Сравнивая температуры на одинаковых высотах, видим, что наиболее высокая температура июля наблюдается з юго-западном районе Кыргызстана и во Внутреннем" Тянь-Шане, наиболее низкая температу-. ра июля в Сусамырсхой, Таласской, Чон-Кеминской долинах к в Ис-сык-Кульской котловине.

В качестве основных исследуемых параметров автомобилей приняты следующие технические параметры: техническая (транспортная) скорость движения ТС (транспортных средств) - Ут »

удслъно© чкс—

Рис.2. Средняя месячная температура июля: I - горные обрамления Ферганской

ёолины;

нутренний Тянь-Шань и впадину Юго-Западного Кыргызстана (Чаткальская, Алайская, Алайку)

3 - Чуйская долина и северний склон

Кыргызского хребта;

4 - Чон-Кеминская, Таласская,

Сусамырская, Кочкорская долины и Иссык-Кульскал котловина

Средние месячные температуры января в зависимости от высоты:

1 - Чуйская долина;

2 - Таласская и Чон-Кеминская долины;

3 - восточное побережье и склоны

Иссык-Кульской котловины;

4 - Внутренний Тянь-Ьань, долины 1Г горные

склоны к северу от Средне-Нарынской впадины;

5 - Внутренний Тянь-Шань, Средне-Нарынская

впадина и сырты;

6 - впадины Внутреннего Тянь-Шаня: Суса-

мырская, Тогуз-Тороуская, Арпинская и Ак-Сайская;

7 - впадины Юго-западной Киргизии: Чаткаль-

ская, Кетмен-Тюбинская, Алайку и Алай-ская;

В - горное обрамление Ферганской долины:

равнины и впадины; 9 - горное обрамление Ферганской долины: горные склоны и побережье -Иссык-Куля

ло оборотов коленчатого вала "/г" расхода топлива "9" л/100, кг/чйс; условная удельная производительность " \Ма средний ресурс деталей агрегатов ТС, тыс.км; удельная работа двигателя

Ключевым элементом систематизации климатических факторов является типологический анализ температурных и других показателей атмосферы (влажность, %; давление, мм рт. ст.) в характерных диапазонах изменения по данным многолетних наблюдений гидрометеорологических станций, расположенных в разных регионах республики.

В соответствии с задачами исследования природно-климатичес-ских условий районов Кыргызстана и комплексной, количественной оценкой воздействия внешних факторов климата на эффективность транспортных средств создан алгоритм разработки комплексных измерителей эксплуатационных факторов.

Сначала на основе анализа обширных литературных источников сформулировано общее многомерное факторное пространство "С, характеризующее условия работы транспортных средств в различных регионах республики в рамках выполняемой кафедрой "Тракторы-и автомобили" Кырг. СХИ научно-исследовательской работы по_ классификации и' типизации эксплуатационных условий автомобилей.

Результаты расчетов моделей коэффициентов приведения, значения информационного банка данных, количественные интегральные показатели сведены в табл. 3.

. Принципы .кодирования, принятые в диссертации, позволяют организовать информационное обеспечение решаемых задач практически на любом языке программирования.

В пятой главе приведены результаты анализа расчета математической модели транспортной потребности, изложены рекомендации по формирование структуры грузового автомобильного парка горных регионов Кыргызской Республики.

Статистический анализ многолетних данных гехкико-эконсмиче-ских показателей большегрузных автопоездов, выполняющих перевозки по горным дорогам, а также результаты отдельных стендовых и дорожных испытаний и графо-аналитических расчетов по оптимизации показывают, что выбор состава и полной массы АТС в горных условиях необходим только на основе' многокритериальной оптимизации с учетом расхода топлива, ресурса основных агрегатов и показателей производительности. Предложенная Я.Е.Фаробиньш и др. метода-

Таблица 2

Подели расчета коэффициента приведения

Группа свойств (показатели классификации) Общие измерители подгрупп, однородных значимых Не- Математическая формализация коэффициентов приведения

Температура эффективная температура воздуха, 1,3255-0,04222 • ¿е +10,43-.10-4-Аг ; (-40«= ¿ей? 40). Ю=0,9283-0,0Ш6'4+7,37-Ю

Давление Среднее атмосферное давление В, ш рт. ст. К^ 4,0125-4,51-Ю3.В/ + ,2,45« •10б

Блааность Средняя атмосферная влажность воздуха у , % с К = 0,9367+ 3,78.10-°- % +24,55-

Таблица 3

Систематизация значений КИЛ климатических условий

Типы ■ климатических Факторов 1

По эффективной температуре воздуха, íe » с По относительной влажности У» % По атмосферному давлении В, км рт.ст.!

690 575 690 430 575 430 480 90 430

+ 5... +25 До 70 1,00 1,14 1,32 1,50 1,70

Свыше 70 .1,13 1,29 1,49 1,70 1,94

+ 25...Ч 35 + 5 ... - 5 До 70' 1,32 1,50 1,74 1,98 2,18

Свь-ле 70 1,49 1,70 1,97 2,24 2,45

Свыше + 35 - 5 ... -15 До 70 1,85 2,11 2,44 2,78 2,96

Свыше 70 2,09 2,38 2,76 3,14 3,36

-15... -25 До 70 2,59 2,95 3,42 3,89 4,21

Свыше 70 2,93 3,34 3,67 ' 4,40 4,68 ■

— . • — Зэ • До 70 3,53 4,02 4,66 5,30 5,53

■Свыше 70 3,99. 4,55 5,27 5,99 6,17

1Ьше - 35. До 70 4,68 5,34 6,16 7,02 .7,24

Свыше.70 5,29 6,03 6,98 7,94 8,19

ка оптимизации полной массы АТС по удельной производительности с учетом предложенных нами коэффициентов изменения показателей долговечности агрегатов и эффективности использования АТС, в горных условиях может быть использована при планировании и расчете технико-экономических показателей АТС, при определении эффективности использования автопоездов.

Предложенный метод определения показателей эффективности АТС получил производственное подтверждение его работоспособности, а накопленные расчетные материалы позволили создать основу для разработки рекомендаций по оптимизации типажа грузовых автомобилей в горных районах. •

Отметим, .что для высокоэффективной работы а горных районах наиболее рациональным является типа1! автопоезда грузоподъемностью 8-10 т, оснащенных дизельным двигателем пониженной мощнос-ги (не нилсе 200 кВт). Показано, что существенно улучшить использование серийных автомобилей и автопоездов в горных условиях :воевременным налаживанием выпуска автомобильными заводами се-нейстЕЗ горных модификаций базовых моделей с учетом рекомендуемых значений параметров трансмиссии, использованием предлагаемого метода комплексной технико-экономической оценки эффективности АТС.

Основные результаты и выводы

1. На основе сравнительного анализа-технико-экономических юказателей различных видов транспорта в горных районах Кыргыз-:кой Республики выявлена исключительная значимость автомобиль-юго транспорта для народного хозяйства горных и высокогорных зегионов.

Большую транспортную нагрузку несут высокогорные дороги /.еигосударственного и государственного значений, по которым осуществляется 75-80 2 объема грузовых, 97% пассажирских перевозок, i рост объема перевозок значительно опережает тегяш роста' протяженности автомобильных дорог.

2. Специфика высотных, дорожных, транспортных и природно-слиматических условий горных и высокогорных дорог предопредедя-ít низкие показатели эффективности использования АТС по сравнено с равнинными: по производительности на 35-45%, расходу топ-[ива на 25-45%, износу шин на 25-35 %, по общим затратам и се-¡естоимости перевозок на 25-40%.

В значительной степени низкий уровень эффективности АТС в горных и высокогорных условиях эксплуатации определяется несоответствием, неприспособленностью их конструкции к дорожно-клима-тическкм условиям. Проводимые в настоящей время в Кыргызском СХИ научно-исследовательские работы, экспериментально-дорожные испъь. сания, направленные ;на повышение эксплуатационной эффективности АТС в горных условиях, имеют большое научное и прикладное значение. \

3. Анализ выполненных исследований позволил определить основные пути повышения эксплуатационной эффективности АТС в горных и высокогорных условиях:

- совершенствование конструкции АТС с учетом комплексного ВВФ высокогорных дорог, действующих на уровень реализации потенциальных эксплуатационных свойств, формирование основных требований и создание горной модификации базовых моделей перспективных автомобилей;

- разработка организационно-технических, оптимизационных мероприятий по повышению эффективности АТС с учетом ВВФ;

- выбор рациональной структуры подвижного состава с учетом типизации и классификации общей дорожной сети горных районов согласно комплексных критериев оценки эффективности АТС.

4. Предложенная методология качественной и количественной оценки ВВФ горных и высокогорных автомобильных дорог, их классификация и типизация по принятым признакам позволяет значительно повысить уровень и полноту реализации эксплуатационных свойств АТС. Наряду с развитием производства автомобилей, специализирован ных по видам грузов, необходимо освоение выпуска автомобилей, спе циализированных по природно-климатическим условиям высокогорных автомобильных дорог.

5. Разработана математическая модель и проведено имитационное моделирование на ЭВМ движения автомобиля по параметрам обследованных высокогорных дорог, установлены основные закономерности изменения средних скоростей, расходов топлива, режимов работы трансмиссии в зависимости от различных значений номинальной мощности двигателя и передаточного числа главной передачи на пример« перспективных моделей автомобилей КамАЭ-5320, 1143-53352.

6. Для экспериментального исследования параметров и режимов движенчя, а также для получения статистической информации по на-груженности элементов АТС разработаны:

- комплекс измерительного оборудования для оценки статисти-

ческих характеристик горных дорог;

комплекс измерительной и регистрирующей аппаратуры для' дорожных эксплуатационных испытаний АТС.

Созданная на базе разработанного измерительного комплекса передвижная лаборатория позволяет решать широкий круг задач и может быть рекомендована в качестве типовой для различных'дорожных испытаний и исследований.

7. Доказано, что для обеспечения максимального соответствия условиям реального движения процесс формирования режимов использования автомобиля должен быть рассмотрен в вероятных условиях движения при наложении статистически определенных ограничений по вибронагруженности, тягово-сцепным свойствам, безопасности движения и параметрам транспортного потока с учетом работы двигателя в режиме частичных нагрузок.

В ходе математического моделирования движения автомобиля установлено, что основными факторами, влияющими на производительность автомобиля в горной местности являются энергозатраты на движение при учете указанных ограничений.

Проведенные экспериментальные исследования подтвердили целесообразность дифференцирования передаточных отношений главной передачи автомобиля применительно' к условиям горного региона. Установлено, что для наиболее характерных условий Кыргызстана наиболее предпочтительными являются передаточные отношения, например, для ЗИЛ-130 - 6,85; для КамАЭ-5320 - 6,65.

9. Разработана методика и обоснованы предложения по оптимизации структуры и состава парка подвижного состава АТС для горных регионов Кыргызстана с использованием критерия "эффективность-стоимость" и с учетом ограничений по ресурсам. Их полное внедрение только в системе автомобильного транспорта общего пользования республики обеспечивает значительное повышение производительности труда и снижение стоимости транспортной работы.

Предложенная классификация дорожно-климатических условий является наиболее дифференцированной. Важным ее достоинством явля-" ется объединение разных по физической природе высотных, дорожных, климатических факторов в категорию информационного банка данных, что позволило все многообразие горных условий эксплуатации разместить по шести кодированным классам, тем самым значительно упростить механизм учета, корректирования норм и нормативов.

Основные лоложения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Нусупов Э.С,, Маткеримов Т.Н. Оценка эффективности исполь зования автопоездов на горных автомобильных дорогах. Бишкек, Кыр-гызНИИНШ, 1993, Информационный тдист * 60(6008). 5 с.

2. Нусупов Э.С., Маткеримов Т.Н. Метод оценки эксплуатационной эффективности ATiJ моделированием на ЭВМ условий движения по горным дорогам. Бишкек, КыргызШИНТИ, 1993, Информационный лист

» 69(6009). 5 с.

3. Нусупов Э.С., Маткеримов Т.Ы. Влияние продольного профиля горных дорог на расход топлива и скорость движения автомобилей Бишкек, КыргызНШНТИ, 1994, Информационный лист № 7(7014). 5 с.

4. Нусупов Э.С., Маткеримов Т.Ы., Абдурахманов С.К. Выбор метода оценки эффективности автомобилей. Бишкек, КыргызНИИНГИ, 1994, Информационный лист * 38(7045). 5с.'

5. Нусупов Э.С., Маткеримов Т.Ы., Абдурахманов С.К., Ыажи-нов К.К. Классификация условий эксплуатации тракторов, автомобилей и сельскохозяйственной техники в Кьфгызской Республике. Бишкек: СХИ, 1995. 32 с.

Подписи Печать

г. Бишкек, ул. Медерова, 68. Типография КСХИ