автореферат диссертации по транспорту, 05.22.10, диссертация на тему:Разработка методики управления техническим состоянием систем автомобиля, влияющих на безопасность движения

ДЕНИСОВ ИВАН ВЛАДИМИРОВИЧ

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИМ СОСТОЯНИЕМ СИСТЕМ АВТОМОБИЛЯ, ВЛИЯЮЩИХ НА БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ

Специальность 05.22.10 - Эксплуатация автомобильного транспорта

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

-1 ДЕК 2011

Владимир 2011

005004416

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых» (ВлГУ) на кафедре «Автомобильный транспорт»

Научный руководитель

кандидат технических наук, профессор Баженов Ю.В.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники РФ Сергеев А.Г.

кандидат технических наук Юдин В. А.

Ведущая организация ООО «Владимиравтосервис»

Защита диссертации состоится «13» декабря 2011 г. в 14 ч. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.025.02 ВАК РФ во Владимирском государственном университете по адресу: 600000, г. Владимир, ул. Горького, 87, ауд. 211.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Владимирского государственного университета по адресу: 600000, г. Владимир, ул. Горького, 87.

Автореферат разослан ноября 2011 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с подписью, заверенной печатью организации, просим направлять по адресу диссертационного совета университета: 600000, г. Владимир, ул. Горького, 87, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.025.02.

Ученый секретарь ^ , *

диссертационного совета ¿'¿./--т-'с Ю. В. Баженов

к.т.н., профессор 0

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Транспорт является важнейшей отраслью народного хозяйства, обеспечивая население и хозяйствующие субъекты в перевозках. Несмотря на мировой финансово-экономический кризис, затронувший экономику России, высокая потребность в автомобильных перевозках сохраняется и вызвана ежегодным увеличением грузо- и пассажирооборота. Однако автомобилизации страны сопутствуют большие потери трудовых и материальных ресурсов, вызванные высоким уровнем дорожно-транспортной аварийности, которые сдерживают социально-экономическое развитие России.

По материалам мировой статистики основными причинами дорожно-транспортных происшествий (ДТП) являются: неправильные действия водителей, несоответствующие требованиям безопасности дороги, сложные дорожные условия, а так же технические неисправности транспортных средств. При этом около 15 % случаев ДТП от общего их числа происходят вследствие эксплуатации транспортных средств с неисправностями систем, влияющих на их активную безопасность.

Согласно статистическим данным ГИБДД по аварийности более 70% всех ДТП, возникающих по причине неисправностей автомобилей, приходятся на отказы тормозной системы (ТС), рулевого управления (РУ) и передней подвески (ПП). Предотказное состояние этих систем, характеризуемое граничными значениями параметров их технического состояния, зачастую приводит к потере устойчивости и управляемости автомобиля. Эксплуатация таких машин сопряжена с высоким риском возникновения ДТП, поэтому поддержание данных систем в технически исправном состоянии в течение всего периода эксплуатации автотранспортных средств (АТС) - одно из важнейших условий снижения аварийности.

Разработка эффективной системы оценки работоспособности транспортных средств, базирующейся на комплексном подходе к диагностированию систем безопасности автомобиля, представляется весьма актуальной задачей, так как позволит контролировать их фактическое техническое состояние и прогнозировать оставшуюся безопасную наработку.

Цель работы - разработка эффективной системы обеспечения работоспособного состояния ПП, РУ и ТС автомобилей на основе диагностической информации.

Основные задачи исследования:

- произвести выбор и обоснование комплекса диагностических параметров (ДП), используемых для оценки технического состояния РУ, ПП и ТС автомобиля;

- разработать математическую модель влияния параметров технического состояния каждой из систем безопасности автомобиля на величину комплексного показателя безотказности (КПБ);

- исследовать эксплуатационную надежность элементов систем автомобиля, влияющих на БДД;

- определить взаимосвязь выбранных ДП, используемых для оценки технического состояния РУ, ПП и ТС с вероятностью их безотказной работы в зависимости от наработки автомобиля;

- сформировать алгоритмы поиска неисправностей в РУ, ГШ и ТС при отклонении показателей их безотказности от допустимых значений и обосновать стратегию формирования комплекса технических воздействий при обнаружении технических неисправностей в рассматриваемых системах;

- разработать методику управления техническим состоянием РУ, ПП и ТС автомобиля с возможностью прогнозирования остаточной наработки транспортного средства по условиям безопасности.

Методы исследования базировались на теории вероятности и математической статистике, экспериментальных данных по эксплуатационной надёжности ПП, РУ и ТС, стендовых испытаниях с использованием диагностического оборудования.

Предметом исследования является система обеспечения работоспособного состояния РУ, ПП и ТС в процессе эксплуатации на примере легкового автомобиля ВАЗ-21703-01-018.

Объектом исследования является РУ, ПП и ТС автомобилей.

Научная новизна работы:

- предложен КПБ, используемый для оценки технического состояния РУ, ПП и ТС транспортных средств и определения возможности их допуска к эксплуатации;

- разработана вероятностная модель предотказного состояния АТС, позволяющая определить КПБ и учитывающая конструктивные особенности, условия эксплуатации и технологические возможности станции технического обслуживания автомобилей (СТОА);

- обоснован комплекс ДП, используемых при оценке технического состояния РУ, ПП и ТС автомобилей и предложена методика их углубленного диагностирования с расчетом КПБ, позволяющая дать объективную оценку их технического состояния;

- получены математические зависимости, отражающие влияние параметров технического состояния РУ, ПП и ТС автомобилей ВАЗ-21703-01-018 на КПБ;

- разработана система обеспечения работоспособности РУ, ПП и ТС автомобилей на основе диагностической информации с применением информационных технологий.

Практическую ценность представляет разработанная система обеспечения безотказности РУ, ПП и ТС автомобилей в эксплуатации с программным комплексом, внедрение которой в производство повышает надежность АТС, сокращает затраты на поддержание их в технически исправном состоянии, а так же способствует снижению дорожно-транспортной аварийности.

Реализация результатов работы. Результаты диссертации использованы в учебном процессе кафедры «Автомобильный транспорт» при изучении дисциплин «Техническая эксплуатация автомобилей», «Основы работоспособности технических систем» и «Основы теории надёжности и диагностика». Разработанная систем?, управления техническим состоянием РУ, ПП и ТС передне-

приводных автомобилей ВАЗ внедрена в производство на СТОА Авто-Тракт ООО «М-Авто» и «Автоцентр-Владимир» ООО «Успех-Авто».

Основные положения, выносимые на защиту:

- вероятностная модель предотказного состояния систем автомобиля, непосредственно влияющих на безопасность движения, с использованием результатов диагностирования их технического состояния;

- результаты исследований надёжности основных элементов РУ, ПП и РУ автомобилей ВАЗ-21703-01-018 в процессе эксплуатации;

- математические зависимости, отражающие влияние параметров технического состояния РУ, ПП и ТС автомобиля ВАЗ-21703-01-018 наКПБ;

- методика углубленного диагностирования ПП, РУ и ТС автомобиля с расчетом КПБ, позволяющая дать объективную оценку их технического состояния и спрогнозировать остаточную наработку АТС до очередного диагностирования (Д) и технического воздействия (ТВ);

- программный комплекс системы обеспечения безотказности РУ, ПП и ТС автомобилей в эксплуатации.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на международных научно-практических и научно-технических конференциях: «Актуальные проблемы эксплуатации автотранспортных средств» (Владимир, 2007-2009), «Перспективы развития автосервиса, посвященной 50 - летию ВлГУ» (Владимир, 2008), «Фундаментальные и прикладные проблемы совершенствования двигателей» (Владимир, 2008 — 2010), «Проблемы эксплуатации и обслуживания транспортно-технологических машин» (Тюмень, 2009), «ЕКОВАРНА' 2010» (Болгария, Варна, 2010), научно-методических семинарах кафедры «Автомобильного транспорта» Владимирского государственного университета (2006-20011 гг.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 научных работ, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК и 1 статья в международном сборнике докладов.

Структура н объём работы. Диссертация содержит 189 страниц основного текста с 81 иллюстрацией и 50 таблицами, состоит из введения, четырех глав, общих выводов, библиографического списка литературы, включающего 155 источников и 5 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, излагаются цель, задачи и методы исследования, приведено научное и практическое значение работы.

В первой главе выполнена оценка дорожно-транспортной аварийности в РФ, в результате которой выявлены основные причины ДТП. Установлен рост числа ДТП, возникающих вследствие отказов систем автомобиля, непосредственно влияющих на БДД. Своевременный вывод из эксплуатации АТС с техническими неисправностями систем, влияющих на активную безопасность, снижает уровень дорожно-транспортной аварийности.

Теоретические основы, связанные с решением проблемы повышения безотказности систем автомобиля, влияющих на БДЦ, заложены в работах В.А. Абрамова, И.Н. Аринина, А.П. Болдина, Н.Я. Говорущенко, Е.С. Кузнецова, Л.В. Мирошникова, В.З. Русакова, А.Г. Сергеева, Д.А. Соцкова и других ученых. В результате литературного обзора установлено, что задача повышения активной безопасности эксплуатируемых АТС требует, прежде всего, обеспечения работоспособного состояния РУ, ГШ и ТС.

На работоспособность автомобилей влияет достаточно большое число факторов. Из них наибольший интерес представляют управляемые факторы, непосредственно связанные с техническим состоянием АТС. Воздействуя на них можно управлять работоспособностью автомобилей, повысив их безотказность и сократив затраты на поддержание их в исправном состоянии.

Существенное влияние на обеспечение требуемого уровня безотказности транспортных средств в эксплуатации оказывает организация их технического обслуживания (ТО) и ремонта. В последнее время на современных СТОА используют рациональную и эффективную систему обслуживания и ремонта по «фактическому состоянию». Однако ее внедрение в настоящее время затруднено из-за отсутствия достаточно обоснованных нормативов управления техническим состоянием РУ, ГШ и ТС автомобилей, выбранных в качестве объекта исследования, методик поиска их конкретных неисправностей, рекомендаций по автоматизации процессов управления.

К системам, оказывающим влияние на устойчивость и управляемость переднеприводных автомобилей BA3-21703-01-018 относят, прежде всего, РУ с электроусилителем (ЭУР), рулевым механизмом (РМ) и приводом (РП); ходовая часть с передней и задней подвесками, кузовом и колесами; ТС с приводом (ТП) и тормозными механизмами (ТМ). Техническое состояние этих систем оценивают комплексом ДП, в который входят суммарный люфт в РУ, углы установки управляемых колес, непараллельность передней и задней осей, удельная тормозная сила и их неравномерность на колесах одной оси и другие.

Анализ существующих методов и средств контроля технического состояния РУ, ПП и ТС автомобилей показал, что значительный экономический эффект в системе ТО и ремонта АТС может быть получен при использовании научно обоснованных методов и современных средств диагностирования систем, обеспечивающих безопасность движения.

На основании выполненного анализа сформулированы цель, задачи и общая методика исследования.

Во второй главе разработана вероятностная модель предотказного состояния автомобиля, проведены теоретические исследования структурной надежности РУ, ПП и ТС АТС и причин возникновения отказов и неисправностей, обоснован комплекс ДП при оценке их технического состояния, а так же установлены взаимосвязи ДП с вероятностью безотказной работы рассматриваемых систем.

Одним из путей решения задачи повышения безопасности транспортных средств в эксплуатации является ужесточение требований к техническому состоянию систем автомобиля, непосредственно влияющих на БДЦ, за счет науч-

но обоснованного сужения областей предельных и допустимых значений ДП. Поэтому настоящая работа и направлена на разработку методик и нормативов управления техническим состоянием РУ, ПП и ТС автомобилей, учитывающих совместное влияние рассматриваемых систем на их активную безопасность.

Дня совокупной оценки технического состояния исследуемых систем предложен комплексный показатель их безотказности (КПБ) - Р5, базирующийся на оценке вероятностей безотказной работы ПП, РУ и ТС автомобилей, которые, в свою очередь, функционально взаимосвязаны с ДП. В том случае, если ДП рассматриваемых систем выходит за область предельных значений, то вероятность их безотказной работы принимает нулевое значение:

= = = (1) где О и Д^,, - фактическое и предельное значения ДП систем безопасности автомобиля; Р, - вероятность безотказной работы (ВБР) и отказа (ВО) соответственно.

Для практического использования методики комплексной оценки безотказности АТС, потребовалось разработать модель вероятностных состояний ПП, РУ и ТС. Совокупность исследуемых узлов (РУ, ТС и ПП) АТС рассматривалась как физическая система 5, в которой протекает случайный процесс с дискретными состояниями: Я,, ... ... 5,„ число которых конечно.

На рис. 1 представлен граф возможных состояний восстанавливаемой системы (автомобиля), на котором каждое из состояний изображено в виде кружка, а возможные переходы из состояния в состояние — стрелками.

ЗД-исправное состояние; S2(l)- неисправно РУ; S}(t)- неисправна ТС; &(/)-неисправна ПП; S5(0- неисправны ТС и РУ; S(,(t)- неисправны РУ и ПП; S7(t)- неисправны ТС и ПП; S8(0- неисправны ТС, ПП и РУ; со,, - параметр потока отказов и - интенсивность восстановления

Разработанный граф состояний позволил составить систему дифференциальных уравнений Колмогорова, решив которую, можно определить искомые вероятности:

.К

т= т=

т=

т=

а

а(0)2,+ю2й+(02в+Л21У

а^л-со^а}^^)'

_щА)_

«(^46 +<»47 +<«48 +Аи)

А)

^¡1

б)25+й)26+а)2&+Л2] а35+со„+(оп+Л}1

°>г<Рхг

/ \

кФ25+0)26+0)2,+Л21 0)^+0)^+0), 8+Д41

а(фп ) V ^35 +0}37 +^38 +¿3, +Й>47 +®48 +Л|

-+0),.

<У,

I 5' •(-

<¡>25^12

й>46+©47+й)4!+Д4| со^+ш^+а^+Л,,

Л) Л) л) т т

«¡5+«37+^«+4

й>46+сэ47+Ш48+Я41

®7 «35+«37+®38+4

+<у17).

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

где а - переменная, определяемая по формуле:

¿У35+й)3,+й>38+/13, <у4(.+<у„+<у4а+Л41 й>25+<у26+а>г8+/121

Я —Л,

+<у12 +©„ +<у14+«>„ +<У,6 +й>17 +<У18 +Л, + "

й>5,+Л51 \

(о2!+со26+б}2,+Л21 <У33+&>37+гУ38+А3,

~ й>„

-<у„

V

<у7„+Л„

й)35+(Уз7+<а3,+Я31 <а46+й>47+й>48+Л41

—СУ.

Система безопасности, отказ которой характерен для конкретного состояния, является лимитирующей при определении КПБ АТС. Например, при нахождении автомобиля в состоянии Sg формула для расчета КПБ примет следующий вид:

(И)

где Рру, Рт Лш - ВБР РУ, ТС и ПП автомобиля.

Для комплексной оценки безотказности рассматриваемых систем были разработаны структурные схемы надежности РУ, ПП и ТС на примере автомобиля BA3-21703-01-018. На их основе были сформированы математические модели вероятностей безотказной работы исследуемых систем. В качестве примера на рис.2 представлена структурная схема РУ с электроусилителем руля (ЭУР).

- РВ

г МС

ЭУР

РШ - РТсРШ(л) - РТсРШ(п) - ПРиШШН(л) - ПРиШШН(п) -

Рис.2. Структурная схема надежности РУ ВАЭ-21703-01-018 с электроусилителем руля (ЭУР): РВ - рулевой вал с колесом в сборе; МС - механическая связь; ЭУР - электроусилитель руля, в конструкцию которого входят электронный блок управления, датчики крутящего момента, скорости автомобиля, угловой скорости электродвигателя и исполнительный электродвигатель; РШ - рейка-шестерня РМ; РТсРШ(л), РТсРШ(п) - левая и правая рулевые тяги с резинометаллическими шарнирами соответственно; ПРиШШЩл), ПРиШШН(п) - левый и правый поворотные рычаги и шаровые шарниры наконечников

Общая вероятность безотказной работы РУ составит: р _/> .(l-il-P Xl-P ft? Р Р Р Р

общ * рв V. V .«с / \ Э)Р // рш ртя pnui * пр.ч пр»

где Ррв, Рнс, Р

эур

J" р

1 1 р

(12)

Ррта , Рт , Рпрт , Р«рП - ВБР рулевого вала с колесом в

сборе, механической связи, ЭУР, узла рейка-шестерня РМ, рулевых тяг с резинометаллическими наконечниками и поворотных рычагов с шаровыми шарнирами наконечников.

Общая вероятность безотказной работы тормозной системы:

xll_р .р .р .р .РМ) ^

I' 1 ЭБУ ВН 1 ЭМК 1 ЭВН 1 т I г

где

Ру, Рщ, Рти. Ръ, Рзеу, Рви, Рэмк, РэвИ: Рд/~ ВБР органа управления (педали), механической связи, усилителя, главного тормозного цилиндра, тормозного привода колеса (рабочий цилиндр с трубопроводом), тормозного механизма, электронного блока управления, возвратного насоса, электромагнитных клапанов, электродвигателя возвратного насоса и датчиков скорости вращения колеса.

Общая вероятность безотказной работы системы передней подвески:

Р -Р -Р -Р -Р Р •Р Р ■Р Р ■Р Р Р Р Р (14)

общ от опп сл сп нкл пкп стл анп шшл шит нрл нрп рмл рмп> 4

ГДе Р0пт Лшп, Рсл» Рсп> Рпкл» Рвш>Рстл» Ясгл, Ршшл» Рщт, /'нрл, Рнрп» Ррмл» Ррмп " ВБР ЛеВОГО и правого опорных подшипников, телескопических стоек в сборе, поворотных кулаков, ступиц в сборе с подшипником, шаровых шарниров рычага подвески, нижних рычагов подвески и резинометаллических шарниров.

Важным звеном при оценке технического состояния ПП, РУ и ТС является обоснованный выбор ДП, которые в конечном итоге являются управляющими элементами разрабатываемой системы обеспечения безотказности рассматриваемых узлов. Выбор ДП определялся на основе анализа их взаимосвязей со структурными параметрами. В результате был сформирован комплекс ДП, который наиболее полно оценивает техническое состояние данных систем автомобилей:

а — величина суммарного люфта в РУ (CJIPK), град;

S - угол развала управляемых колес (УРУК), град;

у - удельная тормозная сила на колесах АТС (УТС).

Для целей настоящего исследования потребовалось установить связи выбранных ДП для оценки технического состояния ПП, РУ и ТС автомобиля с вероятностями их безотказной работы. На рис. 3 представлена блок-схема проведения исследований по установлению искомых взаимосвязей.

В третьей главе были проведены экспериментальные исследования, в результате которых получены сведения об эксплуатационной надежности систем безопасности автомобиля, позволяющие оценить степень влияния различных факторов на диагностические параметры ПП, РУ и ТС АТС и определить их допустимые значения по условию безотказной работы систем.

В результате анализа статистических данных по эксплуатационной надежности ПП BA3-21703-01-018 установлено, что наибольшая доля отказов наблюдается у подшипника верхней опоры телескопической стойки (26,5%). Нарушение работоспособности телескопической стойки и шарового шарнира нижнего рычага подвески составляют 46% всех причин неисправностей ПП автомобилей.

Доля отказов шаровых шарниров РП BA3-21703-01-018 составляет 37,3%. Неисправности РМ (23,1%) являются второй по значимости причиной потери работоспособности системы. ЭУР отказывал у 18 автомобилей из ста. На отказы резинометаллических шарниров приходиться 17% всех отказов.

Рис.З. Блок- схема проведения исследований по установлению взаимосвязей ДП систем автомобиля, влияющих на безопасность, с вероятностями их безотказной работы

Неисправности ТС автомобилей BA3-21703-01-018 связаны в основном с отказами ТМ, доля которых составляет 96,3%. В некоторых случаях (всего около 3,7%) в эксплуатации наблюдалась потеря герметичности тормозного привода и отказы колесных датчиков скорости системы ABS.

По результатам обработки эксплуатационных испытаний определены законы распределения наработок элементов ПП, РУ и ТС BA3-21703-01-018 (табл. 1), установлены корреляционные связи между значениями ДП и вероятностями безотказной работы исследуемых систем.

Табл.1. Результаты эксплуатационных испытаний по выявлению деталей,

лимитирующих надежность ПП, РУ и ТС BA3-2Í703-01-018

Элемент системы автомобиля Средняя наработка на(до) отказ(а) X, т.км. Среднее квадра-тическое откло- Закон распределения случайной

нение сг, т.км. величины

Шаровой шарнир рычага 38.35 10,63

Телескопической стойки 69,6! 16,44 Нормальный

Подшипник верхней опоры 45,82 10,66

Подшипник ступицы 71,69 9,21 Лог. нормальное

Резинометаллический шарнир 91,19 12,44 Нормальный

Шаровой шарнир РП 30,58 7,28

о. Рулевой механизм 86,43 23,37

ЭУР 36,51 13,83 Вейбулла

Колодки дискового ТМ 27,78 6,81

и Тормозной диск 44,63 11,28 Нормальный

í— Колодки барабанного 'ГМ 55,24 11,45

Тормозной барабан 78,35 17,69

Нахождение корреляционных связей величин СЛРК, УРУК и УТС на колесах АТС с общей вероятностью безотказной работы осуществлялось в среде Math LAB 7.0. На рис. 4 представлены графические зависимости вероятностей безотказной работы элементов ПП, РУ и ТС автомобилей по наработке, а в табл.2 искомые математические зависимости, проверенные на адекватность с использованием F - критерия Фишера.

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 50 55 70 75

Наработка, тыс.км.

Верояиность безотказной работы ТС «■»- Вероятность безотказной работы ПП

* Вероятность безотказной работы РУ <ЕЯвмвКомплексный показатель безотказности

Заданный уровень вероятности безотказной работы

Рис.4. Динамика изменения вероятностей безотказной работы ПП, РУ, ТС ВАЗ-21703-01-018 по наработке

По результатам моделирования определено допустимое значение УРУК ПП, которое составляет 0 град, и 23 мин. Предельное значение угла развала для ВАЗ-2703-01-018 согласно рекомендациям завода изготовителя установлено в О град, и 30 мин. Допустимое значение СЛРК равно 3,4 град., при предельном, рекомендованном заводом-изготовителем для ВАЗ-21703-01-018 в 5 град. Предельное значение УТС на колесах переднеприводных автомобилей ВАЗ согласно ГОСТ Р 51709-2001 должно быть не менее 0,53. Однако, допустимое значение данного ДП, установленное по результатам экспериментальных исследований, составляет 0,58.

Табл.2. Корреляционные связи значений СЛРК, УРУК и УТС на колесах АТС с общей вероятностью безотказной работы исследуемых систем_

Система автомобиля Интервал наработки, тыс.км. Математические зависимости/ интенсивность изменения ДП Оценка точности

1 2 3 4

ПП 0-40 5=0,0014Ьг-0,0174/. +0,3279/ 6<=0,0425 град./ЮОО км. г|=0,99, 6=1,33%

Рпп=-0,294564+1,489353-2,458152+0.88б45+0.8968 г) =0,99, е=0,08%

ПП 42,5-70 5=0,0034I2-0,30841, +7,3802/ 5>0,0425 град./1000 км. П=0,99, Е=0,01%

/>пп=0,239254-1,377653+2)897952-2,95645+1,5908 т)=0,99, 6=0,01%

РУ 0-32,5 а=0,0001£3-0,0048/,2+0,11701 +1,3868/ а<=0,063 градЛООО км. 4=0,95, 8=3,01%

Рг у=0,4043а5-4,3526а"+18,0947а3-36.5344а2+35,9710а+12,8645 11=0,99, е=0,59%

32,5-65 а=-0,0027£2+0,34621 -6,7164/ 0,063 град./ЮОО км. <«<=0,089 град./ЮОО км. т)=0,99, £=0,29%

РРу=-0,1077а°+1,8613а5-13,2057а4+49,1496а3-101,0597сс2+108,7057а-46,7594 г) =0,98, 6=7,25%

65-85 а=-0,0037Х2+0,72181, -28,392/ а>0,089 град./1000 км. 1=0,98, Е=0,25%

Рру=-0,0074а3+0,0583а2-0,2178а+1,0962 г|=0,98, Е=0,25%

тс 0-27,5 у=-0,00и2-0,001 М +0,6328/ -0,00473/1000 км.<= у < 0 11=0,9735 и е=0,82%

Ръ=-1,1Шуг+1,5327у+0,459 11=0,99, 6=0,006%

27,5-45 у=-0,008£+0,852/ -0,008/1000 км.<= у < -0,00473/1000 км. 11=0,95, 6=0,002%

Ртс=0,1069^+0,57037+0,5720 г)=0,99, 6=0,008%

45-55 у =-0,0078^+0,934/ у <-0,008/1000 км. 11=0,87, с=0,08%

/>тс=20,5714у2-19,927у+5,652 11=0,97, е=0.006%

В четвёртой главе разработана система управления техническим состоянием систем автомобиля, непосредственно влияющих на БДД (рис.5), и приведены результаты ее практического применения.

Принципиальное отличие предлагаемой системы управления заключается в том, что решение по выполнению каких-либо операций связанных с углубленным диагностированием и проведением необходимых ТВ принимается на основании расчета КПБ при прохождении регламентного контроля рассматриваемых систем автомобиля. При его отклонении за допустимые пределы проводятся необходимые операции поиска, уточнения и устранения возникших неисправностей.

Для упрощения процесса поиска и устранения неисправностей в ПП, РУ и ТС было разработано программное обеспечение, представляющее собой систему управления базой данных (БД), в которой находятся все сведения о результатах проверки, назначенных и выполненных ТВ по каждому автомобилю.

Алгоритм автоматизированного программного комплекса системы управления безотказностью ПП, РУ и ТС автомобиля ВАЗ-21703-01-018 представлен на рис. 6.

Блоки 2, 3, 4, 5, 6, 8 алгоритма отвечают за поиск сведений об автомобиле в базе данных (БД). Ввод данных по результатам диагностирования ПП, РУ и ТС АТС осуществляется в блоке 10. Если значения выбранных ДП не выходят за пределы нормативных значений, то переходят к расчету ВБР каждой системы (блок 14), используя методику комплексной оценки надежности системы безопасности автомобиля, алгоритмы которой представлены в главе 4.

Если расчетные значения вероятностей превышают допустимое (0,95), выполнение каких-либо ТВ по РУ, ПП и ТС не требуется. В этом случае методика позволяет дать прогнозную оценку безопасной наработки по конкретной системе и автомобилю в целом. В противном случае, для систем, находящихся в пре-дотказном состоянии, назначают комплекс ТВ.

Корректирование наработки до очередного диагностирования автомобиля осуществляют по следующей формуле (блок 23):

Рис.5. Модель управления техническим состоянием ПП, РУ и ТС АТС в эксплуатации

1

^о-(Т5,727-10-3-Р^6-10"3)-Л/5,727-Ю'3-0,857-6-10'3)) [тыс. км.] (15)

где ¿а - наработка до очередного диагностирования исследуемых систем безопасности автомобиля; Рц - комплексный показатель безотказности автомобиля.

После проведенных расчетов все полученные значения сохраняются в БД (блок 25).

Рис.6. Алгоритм автоматизированного программного комплекса системы управления техническим состоянием ПП, РУ и ТС ВАЗ-21703-01-018, на основе комплексной оценки их безотказности

Таким образом, для каждого конкретного автомобиля по результатам диагностирования, рассчитываются интенсивности изменения ДП, на основании которых подбираются индивидуальные расчетные формулы, представленные в табл.2, для определения КПБ.

На основании представленного алгоритма написана компьютерная программа, которая позволяет автоматизировать выше описанный процесс расчета КПБ и наработки до очередного диагностирования автомобиля.

Использование современных автоматизированных систем управления техническим состоянием систем, влияющих на БДД, позволяет более эффективно решать практические задачи по обнаружению АТС находящихся в предотказ-ном состоянии и обеспечения их безотказности в эксплуатации.

Предложенная система управления техническим состоянием внедрена на СТОА ООО «М-Авто». При оценке экономической эффективности внедрения сравнивались два варианта: за основной взят вариант с внедрением системы управления техническим состоянием ПП, РУ и ТС на основе диагностической информации, а за альтернативный - вариант организации ТО и ремонта в соответствии с нормативно-технической документацией завода-изготовителя автомобилей.

За счет повышения эффективности контрольно-диагностических операций, увеличения загрузки линии диагностирования автомобилей и зоны ТР, а так же автоматического формирования требуемого комплекса технических воздействий, направленного на предупреждение отказов систем РУ, ПП и ТС и устранения причин неисправностей, удалось получить средний годовой экономический эффект от внедрения разработанной системы в производственный процесс СТОА ООО «М-Авто» - 321,12 тыс.руб.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1.Решена задача обеспечения безотказности ПП, РУ и ТС АТС в эксплуатации за счет внедрения системы управления режимами ТО и ремонта автомобилей, учитывающая их фактическое техническое состояние.

2.На основе разработанной модели структурно-следственных связей в ПП, РУ и ТС сформирован комплекс диагностических параметров для оценки технического состояния этих систем: суммарный люфт РУ, угол развала передних управляемых колес, удельная тормозная сила. В качестве оценочного параметра, характеризующего надежность АТС и позволяющего допустить его к эксплуатации, предложен комплексный показатель безотказности.

3.Разработана вероятностная модель предотказного состояния систем автомобиля, непосредственно влияющих на безопасность движения. Ее использование позволяет исключить пропуск неисправностей (ошибку второго рода) при использовании методики комплексной оценки безотказности 1111, РУ и ТС автотранспортных средств.

4.Предпожена методика комплексной оценки безотказности АТС, позволяющая выявить потенциально опасные автомобили, эксплуатируемые в период предотказного состояния. Решение о допуске транспортных средств к эксплуатации осуществляется по результатам диагностирования и расчета ком-

плексного показателя безотказности. Для обеспечения безаварийной эксплуатации автотранспортных средств комплексный показатель безотказности рулевого, тормозного управлений и передней подвески автомобиля ВАЭ-21703-01-018 должен быть не ниже 0,857.

5.Выполненные на базе ООО «М-Авто» и ООО «Успех-Авто» исследования работоспособности ПП, РУ и ТС автомобиля ВАЗ-21703-01-018 выявили номенклатуру деталей и узлов, лимитирующих их надежность, и позволили установить связи между ДП для оценки технического состояния рассматриваемых систем (суммарный люфт, угол развала колес, удельная тормозная сила) и общей вероятностью их безотказной работы. Полученные модели позволяют прогнозировать остаточную наработку автомобиля до отказа, а, следовательно, оперативно корректировать периодичность технических воздействий по условию безотказности. Проверка моделей с помощью Р - критерия Фишера подтвердила их адекватность.

6.Научно обоснованы нормативные значения диагностических параметров для оценки технического состояния ПП, РУ и ТС автомобиля. Нормирование осуществлялось по методике, учитывающей закономерности изменения параметров по наработке при вероятности отказа 5%. Допустимые значения составляют: суммарный люфт - 3,4 град., угол развала колес - 0 град. ±23 мин., удельная тормозная сила - 0,58.

7.Сформирован комплекс технических воздействий, направленных на обеспечение безотказности ПП, РУ и ТС автотранспортных средств, и разработаны алгоритмы поиска, локализации и устранения неисправностей, обеспечивающий проведение диагностических и ремонтно-регулировочных операций с наименьшим коэффициентом повторяемости.

8. Разработан и внедрен в производство программный комплекс управления техническим состоянием ПП, РУ и ТС автомобилей ВАЭ-21703-01-018 в эксплуатации, который позволяет формализовать процесс принятия решений по контролю и восстановлению при необходимости их работоспособного состояния.

9. С учетом выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработана система обеспечения безотказности ПП, РУ и ТС в эксплуатации. В результате опытного внедрения системы в производственный процесс ООО «М-Авто» в 2010 г. был получен экономический эффект в размере 321,12 тыс. руб., что подтверждает целесообразность использования системы на других СТОА.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

В изданиях из перечня ВАК

1. Денисов, Ив. В. Вероятностная модель предотказного состояния автомобиля / Ив. В. Денисов, Ил. В. Денисов, Ю. В. Баженов // Бюллетень транспортной информации. - 2010. — №9 (183). - С. 35 - 38.

2. Денисов, Ив. В. Оценка структурной надежности рулевых управлений с гидро- и электроусилителями / Ив. В. Денисов, Ю. В. Баженов // Автотранспортное предприятие. - 2010. — №11. - С. 40 - 42.

3. Денисов, Ив. В. Разработка методики управления работоспособностью рулевого управления по техническому состоянию / Ив. В. Денисов, Ил. В. Денисов, Ю. В. Баженов // Бюллетень транспортной информации. - 2011. - №9 (195).-С. 32-35.

В других изданиях

4. Денисов, Ив. В. К вопросу оценки технического состояния автотранспортных средств / Ив. В. Денисов, Ю. В. Баженов // Перспективы развития автосервиса : материалы Междунар. науч.-практ. конф. / В ладим, гос. ун-т. - Владимир: Изд-во Владим. гос. ун - т, 2008. - С.25 -28. - ISBN 978-5-89368-8955.

5. Денисов, Ив. В. Комплексный показатель оценки надежности систем автомобиля, влияющих на безопасность движения / Ив. В. Денисов, Ил. В. Денисов // Перспективы развития автосервиса : материалы Междунар. науч.-практ. конф. / Владим. гос. ун-т. - Владимир: Изд-во Владим. гос. уи - т, 2008. - С.36 -39. - ISBN 978-5-89368-895-5.

6. Денисов, Ив. В. Теоретическая оценка безотказности рулевого управления автомобиля BA3-21703 / Ив. В. Денисов, Ю. В. Баженов // Актуальные проблемы эксплуатации автотранспортных средств: материалы XIII Междунар. науч.-практ. конф. / Владим. гос. ун-т. - Владимир : Изд - во Владим. гос. ун -т, 2009. - С.36 - 41. - ISBN 978-5-89368-969-3.

7. Денисов, Ив. В. Разработка блок-схемы структурно-следственных связей систем безопасности автомобиля BA3-21703 / Ив. В. Денисов, Ю. В. Баженов // Актуальные проблемы эксплуатации автотранспортных средств: материалы XIII Междунар. науч.-практ. конф. / Владим. гос. ун-т. - Владимир : Изд -во Владим. гос. ун - т, 2009. - С.41 - 45. - ISBN 978-5-89368-969-3.

8. Денисов, Ив. В. О сферах применения методики комплексной оценки надежности автомобильной техники / Ив. В. Денисов, Ил. В. Денисов // Актуальные проблемы эксплуатации автотранспортных средств: материалы XIII Междунар. науч.-практ. конф. / Владим. гос. ун-т. - Владимир : Изд - во Владим. гос. ун - т, 2009. - С.62 - 65. - ISBN 978-5-89368-969-3.

9. Денисов, Ив. В. Методика расчета комплексного показателя безотказности автомобиля / Ив. В. Денисов, Ил. В. Денисов // Актуальные проблемы эксплуатации автотранспортных средств: материалы XIII Междунар. науч.-практ. конф. / Владим. гос. ун-т. - Владимир : Изд - во Владим. гос. ун - т, 2009. - С.65 - 68. - ISBN 978-5-89368-969-3.

10. Денисов, Ив. В. К вопросу о связи показателей работоспособности систем безопасности автомобиля с вероятностью их безотказной работы / Ив.

B. Денисов, Ил. В. Денисов // Проблемы эксплуатации и обслуживания транс-портно-технологических машин : материалы Междунар. науч.-техн. конф. / Тюмен. гос. нефт. ун-т. - Тюмень: Изд - во Тюмен. гос. нёфт. ун-т., 2009. -

C.110-113.

11. Денисов, Ив. В. Анализ технических неисправностей систем автомобиля, влияющих на безопасность движения / Ив. В. Денисов, Ю. В. Баженов // Проблемы эксплуатации и обслуживания транспортно-технологических машин

: материалы Междунар. науч.-техн. конф. / Тюмен. гос. нефт. ун-т. - Тюмень: Изд- во Тюмен. гос. нефт. ун-т., 2009. - С. 102 - 106.

12. Денисов, Ив. В. Разработка методики оценки технического состояния систем автомобиля, влияющих на безопасность движения / Ив. В. Денисов, Ил. В. Денисов, Ю. В. Баженов // Транспорт, экология - устойчивое развитие : материалы XVI Междунар. науч.-техн. конф. / Технический ун-т. - Варна - Болгария: Изд - во Технический ун-т. - Варна, 2010. - С.401 - 406. - ISBN 954-2000030.

13. Денисов, Ив. В. Математическое моделирование при оценке эксплуатационной надежности элементов автомобиля / Ив. В. Денисов, Ю. В. Баженов, В.А. Шахнин // Фундаментальные и прикладные проблемы совершенствования поршневых двигателей : материалы XII Междунар. науч.-практ. конф. / Владим. гос. ун-т. -Владимир : Изд-во Владим. гос. ун-т, 2010. -С.322 -324. - ISBN

978-5-9984-0079-7.

14. Денисов, Ив. В. Оценка структурной надежности системы передней подвески автомобиля BA3-21703 / Ив. В. Денисов, Ил. В. Денисов // Проблемы функционирования систем транспорта : материалы Междунар. науч.-практ. конф. / Тюмен. гос. нефт. ун-т. - Тюмень: Изд - во Тюмен. гос. нефт. ун-т., 2010. -С.88 - 90. - ISBN 978-5-9961-0277-8.

15. Денисов, Ив. В. Инновационный подход к обеспечению безопасной эксплуатации автотранспортных средств / Ив. В. Денисов, Ил. В. Денисов // Проблемы функционирования систем транспорта: материалы Междунар. науч.-практ. конф. / Тюмен. гос. нефт. ун-т. - Тюмень: Изд - во Тюмен. гос. нефт. унт., 2010. - С.85 - 87. - ISBN 978-5-9961-0277-8.

Личный вклад автора. В работах [1-15] автор принимал непосредственное участие в постановке задач исследований и выполнения экспериментов.

Подписано в печать 02.11.11. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1,16. Тираж 100 экз. Заказ 2.3У-Издательство Владимирского государственного университета 600000, Владимир, ул. Горького, 87.

61 12-5/1681

Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИМ СОСТОЯНИЕМ СИСТЕМ АВТОМОБИЛЯ, ВЛИЯЮЩИХ НА БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ

Специальность 05.22.10 - Эксплуатация автомобильного транспорта

УДК.629.113

ДЕНИСОВ ИВАН ВЛАДИМИРОВИЧ

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: кандидат технических наук, профессор Ю.В. Баженов

Владимир 2011

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 9

1.1. Анализ дорожно-транспортной аварийности на автомобильном транспорте в Российской Федерации 9

1.2. Влияние технического состояния систем автомобиля, определяющих активную безопасность, на его эксплуатационные

свойства 21

1.3. Методы управления надежностью машин в эксплуатации 25

1.4. Обзор методов и средств диагностирования технического состояния систем автомобиля 38

1.5. Выводы по первой главе 55

1.6. Цели, задачи и общая методика исследования 56 ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 59

2.1. Выбор и обоснование диагностических параметров при

оценки технического состояния систем отвечающих за безопасность 60

2.2. Оценка структурной надежности систем влияющих на безопасность дорожного движения 66

2.3. Расчет показателей надежности технических систем с использованием моделей случайных процессов 80

2.4. Многофакторная модель поиска неисправностей 87

2.5. Методика расчета комплексного показателя безотказности 94 автомобиля

2.6. Выводы по второй главе 98

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 99

3.1. Методика проведения исследования 100

3.2. Метрологическое обеспечение экспериментальных исследований 107

3.3. Анализ статистических данных по эксплуатационной надежности систем безопасности переднеприводных автомобилей

ВАЗ-21703 117

3.4. Математическая модель расчета параметров технического состояния систем безопасности автомобилей ВАЗ -21703 135

3.5. Выводы по третьей главе 144

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ УПРАВЛЕНИЯ

ТЕХНИЧЕСКИМ СОСТОЯНИЕМ СИСТЕМ АВТОМОБИЛЯ ВЛИЯЮЩИХ НА БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ 146

4.1. Проверка математической модели на адекватность 148

4.2. Разработка методики комплексной оценки безотказности систем рулевого и тормозного управлений, передней подвески автомобилей ВАЗ-21703-01-018 153

4.3. Разработка автоматизированного программного комплекса системы управления техническим состоянием РУ, ТС и ПП переднеприводных автомобилей ВАЗ-21703-01 -018 169

4.4. Оценка эффективности разработанной системы управления техническим состоянием рулевого управления, передней подвески и тормозной системы переднеприводных автомобилей ВАЗ-21703 174

4.5. О сферах применения методики оценки безотказности автомобильной техники 178

4.6. Инновационный подход к обеспечению безопасной эксплуатации автотранспортных средств 181

4.7. Выводы по четвертой главе 185

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ 187

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 189

ПРИЛОЖЕНИЯ 205

ВВЕДЕНИЕ

Транспорт является важнейшей отраслью народного хозяйства, обеспечивая население и хозяйствующие субъекты в перевозках. Несмотря на мировой финансово-экономический кризис, затронувший экономику России, высокая потребность в автомобильных перевозках сохраняется и вызвана ежегодным увеличением грузо- и пассажирооборота. Однако автомобилизации страны сопутствуют большие потери трудовых и материальных ресурсов, вызванные высоким уровнем дорожно-транспортной аварийности, которые сдерживают социально-экономическое развитие России.

По материалам мировой статистики основными причинами дорожно-транспортных происшествий (ДТП) являются: неправильные действия водителей, несоответствующие требованиям безопасности дороги, сложные дорожные условия, а так же технические неисправности транспортных средств. При этом около 15 % случаев ДТП от общего их числа происходят вследствие эксплуатации транспортных средств с неисправностями систем, влияющих на их активную безопасность.

Согласно статистическим данным ГИБДД по аварийности более 70% всех ДТП, возникающих по причине неисправностей автомобилей, приходятся на отказы тормозной системы (ТС), рулевого управления (РУ) и передней подвески (ПП). Предотказное состояние этих систем, характеризуемое граничными значениями параметров их технического состояния, зачастую приводит к потере устойчивости и управляемости автомобиля. Эксплуатация таких машин сопряжена с высоким риском возникновения ДТП, поэтому поддержание данных систем в технически исправном состоянии в течение всего периода эксплуатации автотранспортных средств (АТС) - одно из важнейших условий снижения аварийности.

Разработка эффективной системы оценки работоспособности транспортных средств, базирующейся на комплексном подходе к диагностированию систем безопасности автомобиля, представляется весьма актуальной задачей, так как позволит контролировать их фактическое техническое состояние и прогнозировать оставшуюся безопасную наработку.

Цель работы - разработка эффективной системы обеспечения работоспособного состояния 1111, РУ и ТС автомобилей на основе диагностической информации.

Основные задачи исследования:

- произвести выбор и обоснование комплекса диагностических параметров (ДП), используемых для оценки технического состояния РУ, ПП и ТС автомобиля;

- разработать математическую модель влияния параметров технического состояния каждой из систем безопасности автомобиля на величину комплексного показателя безотказности (КПБ);

- исследовать эксплуатационную надежность элементов систем автомобиля, влияющих на БДД;

- определить взаимосвязь выбранных ДП, используемых для оценки технического состояния РУ, ПП и ТС с вероятностью их безотказной работы в зависимости от наработки автомобиля;

- сформировать алгоритмы поиска неисправностей в РУ, ПП и ТС при отклонении показателей их безотказности от допустимых значений и обосновать стратегию формирования комплекса технических воздействий при обнаружении технических неисправностей в рассматриваемых системах;

- разработать методику управления техническим состоянием РУ, ПП и ТС автомобиля с возможностью прогнозирования остаточной наработки транспортного средства по условиям безопасности.

Методы исследования базировались на теории вероятности и математической статистике, экспериментальных данных по

эксплуатационной надёжности ПП, РУ и ТС, стендовых испытаниях с использованием диагностического оборудования.

Предметом исследования является система обеспечения работоспособного состояния РУ, ПП и ТС в процессе эксплуатации на примере легкового автомобиля ВАЗ-21703-01-018.

Объектом исследования является РУ, ПП и ТС автомобилей.

Научная новизна работы:

- предложен КПБ, используемый для оценки технического состояния РУ, ПП и ТС транспортных средств и определения возможности их допуска к эксплуатации;

- разработана вероятностная модель пред отказного состояния АТС, позволяющая определить КПБ и учитывающая конструктивные особенности, условия эксплуатации и технологические возможности станции технического обслуживания автомобилей (СТОА);

- обоснован комплекс ДП, используемых при оценке технического состояния РУ, ПП и ТС автомобилей и предложена методика их углубленного диагностирования с расчетом КПБ, позволяющая дать объективную оценку их технического состояния;

получены математические зависимости, отражающие влияние параметров технического состояния РУ, ПП и ТС автомобилей ВАЗ-21703-01-018 на КПБ;

- разработана система обеспечения работоспособности РУ, ПП и ТС автомобилей на основе диагностической информации с применением информационных технологий.

Практическую ценность представляет разработанная система обеспечения безотказности РУ, ПП и ТС автомобилей в эксплуатации с программным комплексом, внедрение которой в производство повышает надежность АТС, сокращает затраты на поддержание их в технически исправном состоянии, а так же способствует снижению дорожно-транспортной аварийности.

Реализация результатов работы. Результаты диссертации использованы в учебном процессе кафедры «Автомобильный транспорт» при изучении дисциплин «Техническая эксплуатация автомобилей», «Основы работоспособности технических систем» и «Основы теории надёжности и диагностика». Разработанная система управления техническим состоянием РУ, ПП и ТС переднеприводных автомобилей ВАЗ внедрена в производство на СТОА Авто-Тракт ООО «М-Авто» и «Автоцентр-Владимир» ООО «У спех-Авто».

Основные положения, выносимые на защиту:

- вероятностная модель предотказного состояния систем автомобиля, непосредственно влияющих на безопасность движения, с использованием результатов диагностирования их технического состояния;

- результаты исследований надёжности основных элементов РУ, ПП и РУ автомобилей ВАЗ-21703-01-018 в процессе эксплуатации;

- математические зависимости, отражающие влияние параметров технического состояния РУ, ПП и ТС автомобиля ВАЗ-21703-01-018 на КПБ;

- методика углубленного диагностирования ПП, РУ и ТС автомобиля с расчетом КПБ, позволяющая дать объективную оценку их технического состояния и спрогнозировать остаточную наработку АТС до очередного диагностирования (Д) и технического воздействия (ТВ);

- программный комплекс системы обеспечения безотказности РУ, ПП и ТС автомобилей в эксплуатации.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на международных научно-практических и научно-технических конференциях: «Актуальные проблемы эксплуатации автотранспортных средств» (Владимир, 2007-2009), «Перспективы развития автосервиса, посвященной 50 - летию ВлГУ» (Владимир, 2008), «Фундаментальные и прикладные проблемы совершенствования двигателей» (Владимир, 2008 — 2010), «Проблемы эксплуатации и обслуживания

транспортно-технологических машин» (Тюмень, 2009), «ЕКОВАРНА' 2010» (Болгария, Варна, 2010), научно-методических семинарах кафедры «Автомобильного транспорта» Владимирского государственного университета (2006-20011 гг.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 научных работ, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК и 1 статья в международном сборнике докладов.

Структура и объём работы. Диссертация содержит 189 страниц основного текста с 81 иллюстрацией и 50 таблицами, состоит из введения, четырех глав, общих выводов, библиографического списка литературы, включающего 155 источников и 5 приложений.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Анализ дорожно-транспортной аварийности на

автомобильном транспорте в Российской Федерации

С древнейших времен неотъемлемой составляющей развития любого государства является транспорт, на котором базируется вся инфраструктура. Экономическое благополучие страны немыслимо без использования транспорта (железнодорожного, автомобильного, морского, трубопроводного и т.д.), позволяющего существенно сократить сроки доставки грузов и пассажиров. Увеличение скорости транспортирования товаров позволяет быстрее высвободить денежные средства из оборота и направить их на другие цели. В результате появляется стимул для совершенствования существующих видов транспорта и изобретению новых, более скоростных, вместительных и безопасных.

По данным статистики наиболее перспективным, является автомобильный транспорт, за которым следует железнодорожный и трубопроводный (табл. 1.1) [104].

Таблица 1.1 - Динамика перевозок грузов по видам транспорта в РФ (млн. тонн) за период 2000-2009 гг._

Год 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009

Объемы перевозок -всего 7907 7666 8488 8668 8978 9167 9230 9450 9451 7467

в том числе по видам:

железнодорожный 1047 1058 1084 1161 1221 1273 1312 1345 1304 1109

автомобильный 5878 6125 6348 6368 6568 6685 6753 6861 6893 5240

трубопроводный 829 345 899 976 1024 1048 1070 1062 1067 985

морской 35 24 37 36 29 26 25 28 35 37

внутренний водный 117 113 119 126 135 134 139 153 151 97

воздушный 0,8 0,9 0,9 0,8 0,9 0,8 0,9 1,0 1,0 0,9

На долю автомобильного транспорта в РФ приходиться более половины объема пассажирских и три четверти - грузовых перевозок. Широкое использование автомобилей в транспортном процессе является следствием их большей мобильности, приспособленности к транспортировке грузов с

различными размерами и массой, возможности организации перевозок в короткие сроки.

Задача повышения эффективности работы транспорта является приоритетной в политике любого государства, так как от этого зависит социально-экономическое развитие общества. Основные направления повышения эффективности функционирования транспорта являются: снижение простоев автомобилей под грузовыми и технологическими операциями, сокращение порожних пробегов, более рациональное и полное использование полезного объема подвижного состава, разработка оптимальных схем и маршрутов перевозок, обеспечение качества работы системы технического обслуживания (ТО) и текущего ремонта (TP) по поддержанию автомобилей в технически исправном состоянии и т.д.

Несмотря на мировой финансово-экономический кризис, затронувший экономику России, высокая потребность в автомобильных перевозках сохраняется и вызвана ежегодным увеличением грузо- и пассажирооборота. Высокий спрос на транспортные услуги привел к повышению уровня автомобилизации общества. Вместе с тем, большие потери демографических и материальных ресурсов, сопутствующие автомобилизации, стали комплексной социальной проблемой и препятствием для экономического роста России. Поэтому в последние годы снижение ущерба от дорожно-транспортных происшествий (ДТП) является одной из приоритетных государственных задач.

В настоящий момент автомобильный транспорт интенсивно совершенствуется. Использование ЭВМ, интегрированных в системы управления автотранспортными средствами (АТС) и реализованных в виде систем ABS, ESP, ASC, AFS, ARK, позволяют корректировать ошибки водителя при управлении автомобилем, что повышает безопасность дорожного движения (БДД). Однако, несмотря на совершенствование конструкции современных автомашин и насыщения её мехатронными

системами уровень дорожно-транспортной аварийности в Российской Федерации остается высоким.

Количественный анализ ДТП дает оценку аварийности по месту (АТП, город, регион, страна, дорога, перекрёсток) и времени их совершения (день, месяц, год).

Различают абсолютные показатели (общее число ДТП, число убитых или раненых, суммарный ущерб от ДТП, как правило за год) и относительные (число ДТП, приходящихся на 1 тыс. жителей; на 1 тыс. транспортных средств; на 1 тыс. водителей, на 1 км протяженности дороги; на 1 млн км пробега и пр.).

Абсолютные показатели дают общее представление о масштабах аварийности, показывают тенденции изменения уровня аварийности по времени. Однако более объемными являются относительные показатели, позволяющие проводить сравнительный анализ уровня аварийности различных стран, регионов, городов, магистралей, АТП и пр. [73].

Из перечисленных показателей наиболее распространенным и объективным является показатель Ка относительной аварийности,

определяемый как отношение числа ДТП (1>ДТп) за рассматриваемый

период к суммарному пробегу транспортных средств (^Ь, км) за тот же период:

*а = (1.1)

В связи с различной степенью тяжести последствий ДТП для сравнительной оценки и анализа различных ДТП применяют коэффициент тяжести ДТП (Кт), определяемый как отношение числа погибших Х^у к

числу раненых за определенный период времени

(1.2)

2Х

и

Качественный анализ ДТП служит для установления причинно-следственных факторов и степени их влияния на возникновение ДТП. Этот анализ позволяет выявить причины и факторы возникновения ДТП по каждому из составляющих системы «Водитель-Автомобиль-Дорога-Среда» («В-А-Д-С»).

На рис. 1.1 и 1.2 представлены результаты анализа уровня дорожно-транспортной аварийности в Российской Федерации за период с 1997 по 2010 гг.

Год

Рис.1.1. Динамика аварийности (количество ДТП) в РФ в 1997 г. по 2010 г.

В период с 2001 по 2008 гг. на территории России наблюдался тренд устойчивого роста количества ДТП, а так же пострадавших в них лиц. Меры, предпринятые государством и направленные, в первую очередь, на повышение размеров штрафных санкций в отношении нарушителей правил дорожного движения (ПДД), позволили стабилизировать и уменьшить уровень аварийности на дорогах страны.

Год

Погибло,чел —♦-Ранено чел

Рис. 1.2. Динамика количества пострадавших от ДТП в РФ в 1997-2010 гг.

Однако для кардинального решения проблемы высокого уровня дорожно-транспортного травматизма на дорогах России потребовалось провести анализ ДТП, который представлял собой сложный процесс определения причин и условий их возникновения, выявление опасных учас�