автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Повышение транспортно-эксплуатационных качествлесовозных автомобильных дорог

На правах рукописи

Морковин Владимир Александрович

Повышение транспортно-эксплуатационных качеств лесовозных автомобильных дорог

05.21.01. Технология и машины лесного хозяйства и лесозаготовок

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидат технических наук

Воронеж — 1998

Работа выполнена на кафедре транспорта леса и инженерной геодезии Воронежской государственной лесотехнической академии (ВГЛТА).

Научный руководитель: Действительный член Российской Академии

естественных наук и жилищно-коммунальной академии РФ, доктор технических наук, профессор Курьянов В.К.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, Почетный академик РАЕН, профессор Станчев Д.И. кандидат технических наук Сушков С.И.

Ведущая организация: Воронежское управление лесами

Защита диссертации состоится "24 " апреля 1998 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д064.06.01 в Воронежской государственно? лесотехнической академии (394613, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8, зал заседания — ауд. 118).

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ВГЛТА

Автореферат разослан "_/0 " марта 1998 г.

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

Курьянов В.К

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Опыт эксплуатации лесовозных дорог (ЛАД) показывает, что, несмотря на формальное соблюдение проектировщиками требований технических условий, на этих дорогах имеется много участков условия движения на которых в значительной степени осложняется вследствие самых разнообразных факторов.

При малой интенсивности движения основное влияние на изменение скоростей оказывают элементы плана, продольного профиля и транспортно-эксплуатационные качества ЛАД.

Эффективность работы ЛАД в значительной степени определяется транспортно-эксплуатационными качествами (ТЭК), их приспособленностью к перевозке лесных грузов, к определенным условиям эксплуатации лесовозного автомобильного транспорта.

Проблема повышения ТЭК ЛАД, безопасности движения и профилактики дорожно-транспортных происшествий (ДТП) является чрезвычайно актуальной и для предприятий лесного комплекса в связи со значительным увеличением за последние годы парка лесовозного автомобильного подвижного состава и перспективы вывозки древесины по дорогам общего пользования.

Траиспортцо-эксплуатационные качества ЛАД формируются при проектировании их и автопоездов, организации вывозки древесины, определяют качество проектных решений, уровень эффективности капитальных вложений в строительство и реконструкцию ЛАД, повышение комфортности и безопасности движения.

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

Тема диссертации посвящена проблеме повышения ТЭК ЛАД и способствует разработке ресурсосберегающей и экологически перспективной технологии вывозки древесины.

Цель работы. Целыо работы является повышение ТЭК ЛАД на стадии принятия проектных решений в процессе реконеггрукции, ремонтов и технического содержания на основе анализа и моделирования процессов функционирования ЛАД и лесовозного автомобильного транспорта.

Объекты и методы исследований. Объектами исследований являлись: лесотранспортшый процесс; автомобильные дороги и автопоезда предприятий лесного комплекса, а также нормативная и техническая документация на ЛАД и автопоезда.

При решении поставленных задач применялись следующие основные методы: комплексная оценка условий функционирования ЛАД; математическое моделирование движения автопоездов с применением ЭВМ.

Новизна исследований и научные результаты заключается в развитии теории формирования процесса функционирования лесовозных автомобильных дорог, включающей разработанные математические модели и методы формируемых показателей транспортно- эксплуатационных качеств ЛАД, позволяющие на стадии проектирования и организации вывозки древесины оптимизировать параметры ЛАД, что дает возможность повысить эффективность лесотранспортного процесса.

Значимость для теории и практики. Разработанные математические модели и методы оценки формируемых транспортно-эксплуатационных показателей ЛАД позволяют: оценивать и корректировать процесс функционирования ЛАД для гибкой технологии вывозки древесины на стадии их создания; оценить динамику торможения лесовозных автопоездов в различных эксплуатационных условиях и повысить показатели активной и пассивной безопасности движения.

Научные положения, выносимые на защиту.

1. Математические модели надежности оценки водителем режима движения.

2. Методы оценки показателей скоростей движения на участках с ограниченной видимостью.

3. Математические модели динамики торможения лесовозных автопоездов в различных эксплуатационных условиях.

Апробация работы. Основные научные положения диссертационной работы доложены и одобрены на отчетных научно-технических конференциях ВГЛТА (1995, 1996, 1997 гг.), на молодежном симпозиуме (1996, ВГТА, Воронеж) по проблеме "Молодежь и проблемы информационного и экологического мониторинга", а также включены в научно-исследовательские отчеты кафедры транспорта леса и инженерной геодезии ВГЛТА.

Реализация работы. Основные результаты внедрены в учебный процесс кафедры транспорта леса и инженерной геодезии ВГЛТА, а рекомендации переданы в центр Дорожно-мостового проектирования ТОО "ЛТЛ".

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 15 статьях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, основных выводов и рекомендаций, списка используемых источников и приложений. Основное содержание работы изложено на^^ стр. машинописного текста, иллюстрировано 72 рис. и 37 табл.

Содержание работы Во введении показана актуальность темы диссертационной работы,

сформулированы ее цель, научная новизна и основные положения, выносимые на защиту.

1. Состояние проблемы и задачи исследований. В разделе отражены существующие технологии лесотранспортных работ и применяемые средства их механизации. Показано, что лесовозный автомобильный транспорт (ЛАТ) представляет собой важную фазу производственного процесса лесозаготовок. На его долю приходится 87,5% обгема вывозимой 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, которая растет с темпом 1 ... 1,5 км в год и составляет по предприятиям лесного комплекса свыше 70 км. Исследования в направлении разработки научных основ создания ресурсосберегающих и экологически перспективных технологий эксплуатации ЛАТ посвящен ряд научных работ. К ним относятся научные труды докторов технических наук В.И. Алябьева, Г.М. Аниснмова, И М. Бартенева, Б.Г. Гастева, В.А. Горбачевского, Ю.Я. Дмитриева, Ю.А. Добрынина, A.B. Жукова, В.М. Котикова, В.В. Коробова, В.К. Курьянова, В.Н. Меньшикова, В.П. Немцова, И.И. Леоновича, В.И. Патякина, Ю.Д, Силукова, Д.И. Станчева и других, которые внесли существенный вклад в развитие лесозаготовительной промышленности и лесного хозяйства.

Прогнозные исследования отечественных и зарубежных ученых в области развития лесозаготовок в России свидетельствуют о том, что технология с вывозкой хлыстов и деревьев останется доминирующей и в будущем. А это требует самого серьезного внимания к повышению транспортно-эксплуатационных качеств лесовозных автомобильных дорог. Тягачи в лесной промышленности используются, как правило, в составе большегрузных автопоездов в сложных дорожных условиях. В настоящее время при вывозке с лесосек деревьев, хлыстов, сортиментов и щепы лесовозные автопоезда эксплуатируются на ведомственных дорогах различного технического уровня. Перевозка сортиментов и другой продукции переработки леса с нижних складов потребителю, как правило, осуществляется на дорогах различного функционального, административного и народнохозяйственного значения разных категорий.

Исследования в других областях производства с целью повышения транспортно-эксплуатационных качеств автомобильных дорог в системе "водитель - автомобиль - дорога - природная среда" (ВАДС) представлены в научных трудах В.Ф. Бабкова, Д.В Великанова, Н.Я. Говорущенко, Я.А. Калужского, Г.В. Крамаренко, B.C. Кузнецова, Е.М. Лобанова, А.Н. Островце-ва, В.В. Сильянова, Е.А. Чудакова, A.M. Шейнина и других исследователей,

которые нашли широкое применение в производстве и используются в качестве опыта исследований. Однако целиком переносить используемые критерии и показатели эффективности эксплуатации автомобилей и автомобильных дорог не всегда представляется возможным ввиду специфики условий эксплуатации лесовозных автопоездов в системе ВАДС.

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

• анализ особенностей и условий функционирования лесовозных автомобильных дорог и автомобильного транспорта;

• формирование и оценка системы показателей транспортно-эксплуатационных качеств лесовозных дорог:

• разработка методики расчета допустимых скоростей движения автопоездов на участках с ограниченной видимостью;

• исследование динамики торможения лесовозных автопоездов в различных эксплуатационных условиях.

Решение этих задач проводилось в соответствии с планом работы Российской академии естественных наук и планом научно-исследовательских работ в ВГЛТА по направлению "Разработка ресурсосберегающих и экологически перспективных технологий эксплуатации лесовозного автомобильного транспорта".

2. Оценка надежности водителем режима движения с помощью средств организации. На основе анатиза распределения видимой 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. Гипотеза основывается на том, 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 вполне отвечает оптимальным условиям работы глаз и 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

(а = [(у,г,11,х,у), (2.1)

где v — скорость движения автопоезда, м/с; Z — высота расположения глаз водителя над поверхностью дороги, м; Я — радиус траектории движения автопоезда, м; х, у —линейные координаты положения границ искомых зон.

Зависимость изменения угловой скорости от изменения v, 2, Я, х, у может быть выражена через полный дифференциал

¡(1(01 =

ды да «о до) , до) . | —<сК'+—<12 + —сШ + —<1х + —с!у1, (2.2)

¿V о1 сК сх су I

т.е. этот процесс описывается непрерывной функцией и может быть представлен в форме суперпозиций частных производных.

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

(1(0 I А-

ап =

0.12 -и!

(1у, (2.3)

где 0.12 — пороговая величина восприятия водителем относительного изменения скорости.

Применение данной формулы для анализа психофизиологического процесса корректна тогда, когда все входящие в нее функции линейны. Но в силу того, что со есть нелинейная функция У, формула (2.3) дает правильную оценку только в малой окрестности произвольной точки у. Поэтому при оценке водителем скоростного режима перенос взгляда из точки У) в точку Уг количественное выражение этого процесса можно получить через интеграл от (2.3)

"ЧУ;!

. ' ,0.12-о 0.12

Физический смысл формулы (2.4) состоит в том, что она позволяет выразить количественно информацию о скорости, воспринимаемую водителем, при последовательном переносе взгляда с одной области на другую, тем самым, получить относительную точность оценки скорости.

Основными объектами восприятия, попадающими в зону видимости водителя при движении по дороге, являются ширина проезжей части, "фасады" движущихся автомобилей и сооружения обустройства дороги (ландшафт предполагается гармонично связанным с дорогой ландшафтным проектированием). Их зрительное сопоставление позволяет при проектировании сооружений обустройства, в частности при их ггропорционировании, использовать отношения размеров "усредненных автомобилей", повторять членение формы, подобные прямоугол ьники и другие геометрические элементы формы.

На основе исследований разработаны рекомендации для акцентирова-

ния внимания водителя перед опасными участками, уточнены нормативные требования при движении по кривым. Из применяемых в настоящее время кривых наиболее подходящими по удобству зрительного восприятия водителями являются клотоиды. При этом были уточнены их минимальные параметры.

3. Разработка методов организации движения автомобилей на участках лесовозных автомобильных дорог с необеспеченной видимостью. Анализ дорожно-транспортных происшествий указывает на несоответствие фактических скоростей движения автопоездов на участках вертикальных и горизонтальных кривых их геометрическим параметрам, в частности, расстояния видимости. Возникает необходимость в разработке четких средств организации движения, позволяющих информировать водителей о режимах движения на участках с необеспеченной видимостью. Допустимая скорость движения на участке с криволинейной траекторией выбрана исходя из требований остановки автопоезда в пределах зоны видимости без потери устойчивости. При расчете введены допущения: в процессе торможения движение остается управляемым, радиус поворота на всем участке торможения остается постоянным; величины угловой скорости поворота управляемых колес мала; водитель осуществляет процесс движения таким образом, что полностью используются тормозные свойства наименее нагруженных колес; коэффициент сопротивления уводу шин мало зависит от изменения нагрузок на шину; сопротивление качению мало.

Разработана программа — расчет тормозного пути на IBM -5x86. Установлены значения предельных скоростей, превышение которых, согласно теоретическим расчетам, может привести к потере устойчивости автопоезда (рис. 3.1,3.2,3.3).

Анализ проведенных исследований показывает: скорости движения легковых автомобилей выше, чем грузовых, что объясняется большей эффективностью тормозных систем легковых автомобилей; при движении по дороге с ограниченной видимостью фактические скорости основной массы автомобилей совпадают с расчетными, что свидетельствует о правильности методики расчета; при движении по дорогам с пониженным сцеплением расчетная скорость оказалась- несколько выше, чем фактически наблюдаемые. Это можно объяснить тем, что в расчетные зависимости коэффициента сцепления от скорости, подставлялись численные значения, найденные для дорог с хорошим коэффициентом сцепления. На скользком покрытии относительное уменьшение коэффициента сцепления происходит более интенсивно, чем на покрытиях с хорошим сцеплением.

100 ■ 150 200 250 В Я Д И м о с т ь,м

Рис. ЗД. Зависимость скоросги движения автомобиля от расстояния видимости по данным теоретических и экспериментальных исследований на кривых в плане (11=200 м) при коэффициенте сцепления 0.8, 0.6 и 0.3 соответственно

120

100

.с

« 80

о о Рк о

« 40

о

60

20

¥

У 1-

! & - пневмопривод грузовых автомобилей о - гидропривод грузовых авто юбилей п- автобусы ж- логаовие автоюбили

100

600

200 300 400 501 видимость, M Рис. 3.2. Зависимость скорости движения автомобиля от расстояния видимости ко данным теоретических: и экспериментальных исследований на кривых в плане(К=1000 м) при коэффи-центе сцепления 0.7

Несоответствие скоростей, регламентируемых СНиП и рассчитанных по предлагаемой методике, вызвано, очевидно, упрощением в первом случае теоретической модели определения длимы тормозного нуги. Принятые при этом допущения о том, что шины всех колес заторможенного автомобиля одновременно полностью используют сцепление с дорогой и, что величина коэффициента сцепления сохраняется во время торможения постоянной, не соответствует действительности. Поэтому при определении допускаемых скоростей движения, особенно в области их высоких значений, необходимо учитывать зависимость коэффициента сцепления от скорости.

6н о

о р*

о

«

о

100

80

60

40

20

_

X ¡Ьгп 2

и X X -- X <

® д - пневмопривод грузовых автомобилей о - гидропривод грузовых автомобилей о,- автобус« х - легковые автоюбили

40 03 120 160 200 видимость,

240 280 320

м

Рис. 3.3. Зависимость скорости движения автомобиля от расстояния видимости по данным теоретических и экспериментальных исследований при коэффициенте сцепления 0.6 и 0.2 соответственно

4. Исследование влияния транспортно-экснлуатационных качеств лесовозных автомобильных дорог на режим движения автопоездов. Режим движения автомобильного поезда отличается от режима движения одинокого грузового автомобиля. Конструктивные параметры, приводящие к колебаниям прицепов и полуприцепов, к изменению их тягово-динамических характеристик предъявляют свои требования к назначению элементов плана ЛАД. Анализ существующих критериев устойчивости автомобиля, применяемых при проектировании ЛАД показывает, что наиболее целесообразно использовать критерий Е.А. Чудакова, который позволяет оценить параметр!,I кривой при заданной интенсивности торможения, сцепных свойств покрытия и конструкции расчетного автомобиля без проскальзывания или пробуксовывания

и

внутреннего разгруженного колеса задней оси.

Движение по кривой рассматривается с позиции устойчивости против заноса, возникающего при неодинаковой загруженности колес задней ведущей оси. Причем оценка параметров, характеризующих устойчивость против заноса, показывает, что в режиме 'торможения требования к назначению элементов кривых должны быть более жесткие, чем при условии установившегося движения.

Рис. 4.1. Схема сил, действующих на звенья прицепного автопоезда Особенно важно дня автомобильных поездов, у которых в режиме торможения возникают силы и реакции сжатия в сцепке, понижающие устойчивость автопоезда, что не характерно при режиме установившегося движения, тогда тягач и прицепные звенья находятся в растянутом или нейтральном положении (рис. 4.1). В диссертации приводится расчет для прицепного автопоезда, представляющий общий случай решения да я наиболее массового типа автопоездов и перспективного для сортнментной вывозки древесины. Уравнения равновесия для тягача будут иметь следующий вид:

2,1.,-Pj.il, - С,Ь,-011=0'

г2ьг + р.гь, -с;та, +(311=0

Р* = Р, + Р, - 0

(4.1)

Для прицепа:

= 0 (4-2)

Р*=Рз + Р<+0

После преобразований уравнений (4.1) и (4.2) получим уравнение для определения нормативных реакций на осях автопоезда:

г, --С'Г-

7, =(г>. —

я-

17 7Г

-[Рр-Ь- -0(/>- -А)] [ррх + 0{Н. - Л)]

= (¡у.

(4.3)

где у , — коэффициент распределения веса автопоезда на тягач;

7„ — коэффициент распределения веса на прицеп;

(3|, Р„ — коэффициенты распределения обшей тормозной силы соответственно на тягач и прицеп.

На рис. 4.1 приведены силы, реакции и параметры тягача и прицепа.

Ъ\, ¿2, 24 — нормальные опорные реакции тягача и прицепа (Н);

в — общий вес автопоезда (Н);

Ст, в,, — общий вес тягача и прицепа (Н);

Р — общая тормозная сила автопоезда (Н);

Р\, Рг, Р?, Рл — тормозные усилия на осях тягача и прицепа (Н);

Ря, Р|Г, — силы инерции тягача и прицепа Ш);

О — усилие в сцепном устройстве (Н);

Ь„ Ь„ —расстояние между осями тягача и прицепа (м);

ат, а,, — расстояние от передней оси до центра тяжести тягача или прицепа (м);

Ь,, Ь„ — расстояние от задней оси до центра тяжести тягача или прицепа (м);

1чЬм — высота центра тяжести тягача и прицепа (м);

11 — высота сцепного устройства (м).

Составлено дифференциальное уравнение движения звеньев автопоезда при условии набегания прицела на тягач (в сцепном устройстве возникает усилие сжатия О).

ш, • х, - р, +д

т • х„ = -Р, -Р - О После преобразования эта система уравнений будет иметь вид:

(4.4)

х, = —А, - ь —х,

1П

= ---х,.

(4.5)

Для получения дифференциального уравнения относительного перемещения звеньев автопоезда используем кинематическую зависимость между звеньями автопоезда (рис. 4.1)

х, " хп - и х, (4.6)

Хг

: х„- х,;

Откуда получим:

Х| = х„- хг, где т,, т,, — массы тягача и прицепа (кг).

(4.7)

т =-

С.,

1П , = -

б.

g— ускорение свободно падающего тела (м/с2);

хг, х„ —величины относительного перемещения тягача и прицепа на данном этапе,

А,, А„ — величины темпа нарастания замедления соответственно тягача и прицепа:

Л,,'1''71--т

А =1к±^=хп; т

П1. Лг, Лл, ']4 —коэффициенты пропорциональности величин усилий Р), Р2, Ря и Р4 времени Ь;

Р, Р:, Р, Р,

4 О 10 * О ^ О

^ — время нарастания тормозного пути усилия (с) передней оси тягача; с — жесткость пружины в сцепном устройстве (Н). Установлена критическая скорость Укр, при которой начавшийся занос задней оси тягача автоматически прекращается:

] С, аг

При отсутствии усилия Ып - критическая скорость Укр получается очень малой. Усилия растяжения К, и <5„ несколько увеличивают, а усилие сжатия — уменьшают значения этой критической скорости.

Для предотвращения заноса любой из осей тягача при появлении нормальной составляющей усилия в сцепном устройстве автопоезда необходимо, чтобы на колесах тягача были приложены тормозные усилия, несколько меньше предельных по сцеплению.

Исходя из условий равновесия системы сил прицепа по отношению к вертикальной оси, проходящей через центр тяжести С),,, составлено дифференциальное уравнение для определения углового ускорения.

ско

^ а; + р;,

Уг-ф-8-ш;, -ф _ау;

ОД, Ж

(4.9)

Так как в момент начала бокового скольжения задней оси прицепа ускорение —- всегда положительно, то согласно уравнению (4.9) угловое \с-<11 '

с!со

корение — прицепа оудет уменьшаться.

Анализ рассчитанных схем позволяет сделать следующие выводы: блокировка задних колес тягача может привести к складыванию автопоезда; при заносе заблокированных колес передней оси тягача и передней и задней осей прицепа, автопоезд будет устойчивым; блокирование колес передней оси тягача приводит к потере управляемости автопоезда.

Проведенный анализ подтверждает, чго величина и направление усилия в сцепном устройстве оказывает влияние на устойчивость затормаживаемого автопоезда. Растягивающее усилие ослабляет, а сжимающее — усиливает занос колес той или иной оси тягача и передней оси прицепа. Идеальное решение, с точки зрения разгрузки сцепного устройства и сохранения устойчивости автопоезда, будет при полной синхронности затормаживания и одинаковой интенсивности торможения всех звеньев автопоезда. При этих условиях усилие в сцепке равно нулю.

Предложенный метод оценки динамического взаимодействия между звеньями автопоезда позволяет рассчитать вертикальные и горизонтальные реакции на колесах автопоезда, в режиме экстренного и служебного торможения. Такой расчет позволяет оценить, соответствуют ли нормативные требования к движению поездов.

Составлены предложения по назначению элементов плана и продоль-

ного профиля ЛАД на участках горизонтальных, кривых, по оценке влияния скорости на зазоры безопасности, по оценке ровности на динамический габарит автопоезда.

5.Моделироиание динамики торможения лесовозных автопоездов в различных эксплуатационных условиях. Для комплексной оценки влияния профиля ЛАД и реальных эксплуатационных условий на эффективность и устойчивость лесовозного автопоезда при торможении разработана расчетная схема трехосного тягача с балансирнсй задней тележкой как многомассовой системы, состоящей из подрессоренных и неподрессоренных частей.- С учетом допущений тягач можно рассматривать как голономную систему, подчиненную реоломным, удерживающим, идеальным связям.

Для вывода уравнения движения использовано уравнение Лагранжа V рода в виде:

где Т — кинематическая энергия системы; П — потенциальная энергия системы; Я — диссипативная функция; — обобщенная сила для неконсервативной системы сил; — обобщенная скорость; $ — обобщенная координата.

Установлены значения проекций абсолютных скоростей всех элементов трехосного тягача на оси подвижной системы координат С\, Х(, У„ Zi (табл. 1).

После соответствующих преобразований и, учитывая, что в выбранной системе координат \\' = (у, - оэу^ + (\'у + «>\'у)] + ZЛ, получена в диссертации система дифференциальных уравнений и установлены общие закономерности изменения вертикальных реакций:

% д&,

/

(5.1)

(5.2)

+ к„2(у -©V,)+г2(- 1)'"'(уу + мч )+с'т,в;;

м. +м, +м,

где к0. =—1----:

2Ь

_(М2 + М3)г1

ь

гь — радиус колеса.

4Ь

М,г

Таблица 1

Элементы автомобиля Ось X Ось У

Кузов тягача Ух+с1к-й Уу -ьКр-Ф г Справедливо для се дельного автопоезда и автомобиля-тягача

У.т. переднего левого колеса Ух +асо + Ь'к -ф

У.т. переднего правого колеса Ух-1т'К-а V, +3(0+ Ь'к -ф

У.т. среднего левого колеса

У.т. среднего правого колеса УХ~1ГК а V, -(ь-<0>о + ь; -ф 45

У.т. заднего левого колеса

У.т. заднего правого колеса Ух-1т'к-а ^.-(Ь-^о + ^-ф

Определив Ъ^, получаем в конечном итоге замкнутую систему уравнений, решение которой позволит получить значения силовых и кинематических параметров, присущих процессу торможения трехосного тягача, каь многомассовой системы на дороге с реальным профилем в реальных эксплуатационных условиях.

В разделе рассматриваются особенности движения лесовозных автопо ездов на кривых в плане ЛАД, анализируются методы расчета параметро: движения и предлагаются решения, позволяющие учитывать особенносп движения автопоездов при назначении плана и поперечного профиля. Приве дено обоснование элементов плана и поперечного профиля сравнением тех нико-экономических показателей вариантов: стоимости строительства, затра на содержание и строительство, себестоимости вывозки древесины, степен

г

безопасности даижения.

Осипшие выводы и рекомендации.

1. Проведенный анализ в системе ВАДС процесса зрительного восприятия позволяет 'отметить наличие определенной зоны, в которой водитель оценивает скорость движения. Пространственное положение данной зоны зависит от высям глаз водителя, линейной скорости и траектории движения, а ее границы етределяются пороговыми величинами видимой угловой скорости.

2. Обсвценный расчетный параметр, характеризующий возможности водителя по щенке скорости, может быть выражен отношением протяженности зоны оцепга скорости в реальных эксплуатационных условиях к ее величине при пршолинейном горизонтальном движении. Предельными значениями скорости движения, выше которой точность ее визуальной оценки начинает практически снижаться, являются для центрального зрения 80 - 90 км/ч, для периферического зрения 70 км/ч, что выше нормативных требований (ВСН 01-52).

Результаты исследований позволили установить, что из применяемых в настоящее щемя кривых наиболее подходящими по удобству зрительного восприятия ждителями являются клотоиды. При этом уточнены их минимальные пароиетры, которые в зависимости от радиуса должны иметь следующие значашя:

I

при Я от 30 до 100 м А = —^— Я0,9

Я■ +110 180

при Я от 100 до 600 м А =---— Я0'47

1 г41+ 1Ю

3. Установлено, что основной причиной ДТП на участках вертикальных и горизонтамых кривых является несоответствие выбираемой водителями скорости тршепортно-эксплуатационным характеристикам дороги, в частности, расстояния видимости.

4. Разрботан алгоритм, программа и методика расчета допустимых скоростей доижения на участках ЛАД с ограниченной видимостью в плане и профиле.

5. Проложен метод оценки динамического взаимодействия между звеньями лстиозного автопоезда, позволяющий рассматривать вертикальные и горизонтшьиые реакции на колесах автопоезда, в режиме экстренного и служебноготорможения. Такой расчет позволяет оценить соответствуют ли нормативнии требованиям ЛАД движению лесовозных автопоездов.

6. Дам опенка особенности движения лесовозных автопоездов на кривых в плапсЛАД, анализ методов расчета параметров движения и предлага-

ются решения, позволяющие учитывать особенности движения автопоездов при назначении элементов плана и поперечного профиля. Установлено, что на уширение полосы, занимаемой лесовозным автопоездом, влияет не только его геометрические параметры, но и величина динамического габарита, представляющая собой величину зазора безопасности "X". Последнее больше у автопоездов, чем у одиночных автомобилей в силу психологического влияния на водителей встречных транспортных средств и величины крена кузова, возрастающая с увеличением кузова полуприцепа.

7. На базе применения математической теории планирования многофакторного эксперимента разработаны уравнения регрессии Sr и Zp3fi, позволяющие описывать во времени процессы торможения транспортных средстЕ на криволинейных профилированных участках ЛАД. Получены значения силовых и кинематических параметров, присущих процессу торможения лесовозных автопоездов как многомассовой системы на ЛАД с реальным микро профилем в реальных эксплуатационных условиях. Установлены зависимосп показателей эффективности и устойчивости лесовозных автопоездов npi торможении в зависимости от начальной скорости торможения v0, времен) торможения Т, коэффициента сцепления <р, степени загрузки автопоездов геометрии ЛАД — продольного i и поперечного in уклонов ЛАД, радиус: кривизны дороги kR.

Использование данных разработок позволяет поддерживать транспорт но-оксплуатационное состояние ЛАД в процессе ее работы со своевремен ным повышением транспортно-эксплуатационных качеств, что по предвари тельным расчетам обеспечит экономический эффект до 30 - 40 млн. рубле на один километр ЛАД (в ценах 1996 г.).

Основное содержание диссертации опубликовано в статьях:

1.Курьянов В.К., Чубов Н.И., Морковин В.А., Стародубцева Т.Н. Pecyf сосберегающие и экологические чистые технологии эксплуатации лесовознс го автомобильного транспорта. Деп. в ВИНИТИ 19.04.95, № 1081-В95.

2.Курьянов В.К., Чубов Н.И., Морковин В.А., Рябова О.В. Оценка эк( плуатационно-экологических характеристик сложных участков плана и пр< дольного профиля лесовозных автомобильных дорог. Деп. в ВИНИТ 20.12.95, № 3421-В95. •

3.Курьянов В.К., Чубов Н.И., Рябова О.В., Морковин В.А. Принцип оптимизации проектных решений лесовозных автомобильных дорог в САП Деп. в ВИНИТИ 20.12.95, № 3420-В95.

4.Курьянов В.К., Морковин В.А., Рябова О.В. Анализ характерней транспортных потоков. Деп. в ВИНИТИ 27.03.96, № 969-В96.

5.Курьянов В.К., Морковин В.А., Гоптарев С.М. Проблемы обустройс

ва лесовозных автомобильных дорог. Деп. в ВИНИТИ 16.07.96, № 2397-В96.

6.Афоннчев Д.Н., Асмолов В.Э., Морковин В.А. Перспективные направления совершенствования колейных покрытий лесовозных автомобильных дорог. Деп. в ВИНИТИ 28.02.96, № 654-В96.

7.Афоничсв Д.Н., Моркоиин В.А., Асмолов В.Э. Совершенствование проектных решений колейных покрытий лесовозных автомобильных дорог. (Тезисы доклада Всероссийской конференции. Воронеж, ВГЛТА, 1996.— с. 148-150).

8.Афоничев Д.Н., Рябова О.В., Морковин В.А. Критерии и анализ исследования эксплуатационно-экологического уровня автомобильных дорог. Сб. "Молодежь и проблемы информационного и экологического мониторинга". Матер, молодежного Российского научного симпозиума, ВГЛТА.— 1996, Кн. 2.-124 с. 202.

9.Поляков В.П., Морковин В.А. Упрощенный метод детальной разбивки кривой дорожной трассы. Воронеж, ЦНТИ, 1996. № 49-96,0.15 п.л.

Ш.Афоничев Д.Н., Морковин В.А., Слюсарев A.A. Алгоритм и программа расчета ширины полосы движения автодороги. Воронеж, ЦНТИ, №336-96,0.16 п.л.

И.Афоничев Д.Н., ТСурьянов В.К., Чубов Н.И., Морковин В.А., Попиков О.С. Пустотелые плиты для копейных автомобильных дорог (монография). Деп. в ВИНИТИ 11.11.96, №3309-В96.

12.Афоничев Д.Н., Морковин В.А, Обоснование ширины проезжей части однополоснсй автомобильной дороги. Деп. в ВИНИТИ 25.12.96, №3789-В96.

13.Афоничев Д.Н., Морковин В.А., Раскопова Т.Б. Оптимизация ширины проезжей части автомобильной дороги. Деп. в ВИНИТИ 25.12.96, № 3790-В96.

14.Курьяиов В.К., Чубов Н.И.. Афоничев Д.Н., Морковин В.А. Проблемы и перспективы оптимизации надежности функционирования лесовозного автомобильного транспорта. //Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления лесного комплекса: сб. науч. тр. ВГЛТА.~Воронеж:ВГЛТА,1997.-С.160-163.

15.Курьянов В.К., Чубов Н.И., Афоничев Д.Н., Морковин В.А. Экологические проблемы строительства и эксплуатации автомобильных дорог в условиях леса. // Экология и безопасность жизнедеятельности: меж. вуз. сб. научн. тр. — Воронеж: ВГЛТА, 1997.-— С.29 - 33.

Просим принять участие в работе диссертационного совета Д 064.06.01 или прислать Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями по адресу; 394613, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8, Воронежская государственная лесотехническая академия, ученому секретарю.

Морковин Владимир Александрович

Повышение транспортно-эксплуатационных качеств лесовозных автомобильных дорог

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

подписано к печати 27- с?. 9В тираж 100 экз.

заказ № объем 1 усл. п. л

УОП ВГЛТА. 394613, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8.