Математическое моделирование метода покоординатного контроля контактных характеристик автомобиля во время поворота при учете погодных факторов
Авторы: Щуровский Владислав Анатольевич, Береснев Алексей Леонидович, Береснев Максим Алексеевич
Рубрика: 9. Транспорт
Опубликовано в
V международная научная конференция «Технические науки в России и за рубежом» (Москва, январь 2016)
Дата публикации: 06.01.2016
Статья просмотрена: 124 раза
Библиографическое описание:
Щуровский, В. А. Математическое моделирование метода покоординатного контроля контактных характеристик автомобиля во время поворота при учете погодных факторов / В. А. Щуровский, А. Л. Береснев, М. А. Береснев. — Текст : непосредственный // Технические науки в России и за рубежом : материалы V Междунар. науч. конф. (г. Москва, январь 2016 г.). — Москва : Буки-Веди, 2016. — С. 59-63. — URL: https://moluch.ru/conf/tech/archive/164/9474/ (дата обращения: 25.12.2024).
      
В статье рассмотрен основной принцип безопасного прохождения автомобилем поворотов, основанный на природных и механических силах, действующих на автомобиль при изменении направления его движения. А также предотвращение аварийноопасных ситуаций путем расчёта безопасной скорости движения автомобиля в повороте и заблаговременного безопасного снижения скорости автомобиля, при движении по прямой, еще до начала маневра.
В статье смоделировано влияние погодных факторов на безопасную скорость движения автомобиля. Рассмотрены основные требования к безопасному управлению автомобиля при движении. В статье приведены графики движения автомобиля, полученные при моделировании в программе mathcad версии 15.0.
В статье определяется безопасная скорость движения легкового автомобиля класса В, с давлением в шинах 2,3 атм., вовремя перемещения автомобиля по прямой, а также в повороте. В городских условиях, с ровным асфальтированным дорожным покрытием, в зависимости от таких погодных условий как, нормальные погодные условия (температура 200 С без осадков, влажность 60–70 %), дождь, туман и снег. Сила ветра и центр тяжести автомобиля не учитываются. ([1, с. 25]).
За последний (2015) год более 32 % аварий в России произошло в связи с влиянием погодных факторов, и недостаточной подготовленностью водителей к ним (Рисунок 1). [1] Задача данной статьи описать влияние основных погодных факторов, таких как, дождь, туман и снег, на коэффициент сцепления шин с дорожным покрытием,а также определить влияние коэффициента сцепления шин с дорожным покрытием (µ) и траектории движения автомобиля, на безопасную скорость движения автомобиля.
В статье рассматривается безопасная скорость движения легкового автомобиля класса В, во время прохождения автомобилем поворота. в городских условиях, с ровным асфальтированным дорожным покрытием, в зависимости от разных погодных условий. Сила ветра и центр тяжести автомобиля не учитываются.
Рис. 1. Круговой график процентного соотношения причин возникновения ДТП на территории РФ за 2015 год
Также рассматривается оптимальное расстояние от начала торможения до начала угла поворота, для безопасного снижения скорости до безопасной скорости движения легкового автомобиля класса В, во время прохождения автомобилем поворота. в городских условиях, с ровным асфальтированным дорожным покрытием, в зависимости от разных погодных условий. Сила ветра и центр тяжести автомобиля не учитываются.
Основой безопасного прохождения поворота является скорость с которой автомобиль входит в поворот, а также скорость с которой автомобиль продет поворот. Безопасная скорость прохождения поворота прямо пропорционально зависит от радиуса кривизны R траектории движения в повороте, а также от коэффициента сцепления шин автомобиля с дорожным покрытием µ. Который, в свою очередь, зависит как от погодных факторов, так и от типа дорожного покрытия (Таблица 1).
Таблица 1.
Значения коэффициента сцепления в зависимости от состояния и вида дорожного покрытия
Вид дорожного покрытия |
Состояние покрытия |
Коэффициент сцепления (µ) |
|
сухой |
0,7 ÷ 0,8 |
Асфальт, бетон |
мокрый |
0,5 ÷ 0,6 |
|
грязный |
0,25÷0,45 |
Булыжник, |
сухие |
0,6 ÷ 0,7 |
брусчатка |
мокрые |
0,4 ÷ 0,5 |
|
сухая |
0,5 ÷ 0,6 |
Грунтовая дорога |
мокрая |
0,2 ÷ 0,4 |
|
грязная |
0,15 ÷ 0,30 |
Песок |
влажный |
0,4 ÷0,5 |
|
сухой |
0,2 ÷ 0,3 |
Асфальт, бетон |
обледенелые |
0,09 ÷ 0,10 |
Укатанный снег |
обледенелый |
0,12 ÷ 0,15 |
Укатанный снег |
без ледяной корки |
0,22 ÷ 0,25 |
Укатанный снег |
обледенелый, после россыпи песка |
0,17 ÷ 0,26 |
Тип дорожного покрытия определяется коэффициентом сцепления µ, значения которого в обычных условиях варьируется от 0.7–0.9 для сухого асфальта и хорошей резины до 0.03–0.01 на льду. Безопасную скорость движения автомобиля V, при прохождении поворота можно рассчитать по формуле: V=√(µgR), где g = 9.8 (Рисунок 3).
Расчет оптимального расстояния S от начала торможения до начала угла поворота, для безопасного снижения скорости до безопасной скорости движения легкового автомобиля можно провести по формуле: V12–V22=2µgS, где V1 — скорость автомобиля до начала торможения, V2 — скорость автомобиля в конце торможения.
Принцип работы системы автоматического контроля управления автомобиля во время поворота следующий (Рисунок 2). Навигатор считывает данные о местоположении автомобиля в пространстве и сверяет их с картами, затем водитель вводит конечную точку маршрута в навигатор. Теперь системе известен путь, а именно совокупность прямых и поворотных участков пути, а также радиус поворота, каждого из поворотных участков пути.
Далее система считывает информацию о дорожной ситуации с датчиков, проанализировав информацию система принимает решение.
Если скорость движения автомобиля безопасная система продолжает работать в прежнем режиме, но в случае превышения безопасной скорости, система подает сигнал на исполнительные устройства и в принудительном порядке снижает скорость движения автомобиля до безопасной.
Рис. 2. Структурная схема работы системы автоматического контроля управления автомобиля во время поворота
Безопасная скорость будет меняться в зависимости от дорожной ситуации (Рисунок 3).
Рис. 3. Слева: график зависимости тормозного пути (S) от скорости автомобиля (V). Справа: график зависимости безопасной скорости движения автомобиля (V) от радиуса кривизны поворота (R) и состояния дорожного покрытия: 1 — сухой асфальт, 2 — влажный асфальт, 3 — мокрый асфальт, 4 — грязный асфальт, 5 — укатанный снег без ледяной корки, 6 — укатанный снег обледенелый после россыпи песка, 7 — укатанный снег обледенелый, 8 — асфальт обледенелый
В данной статье были приведены графики, моделирующие автомобиль при движении, под влиянием погодных факторов.
Заключение:
1) предложена структурная схема системы покоординатного контроля контактных характеристик автомобиля в повороте;
2) описано влияние основных погодных факторов на коэффициент сцепления шин с дорожным покрытием;
3) рассмотрен принцип работы системы покоординатного контроля контактных характеристик автомобиля в повороте и обоснован его практический смысл;
4) приведена математическая модель расчетов контактных характеристик микро профиля дорожного покрытия, в зависимости от погодных факторов;
5) исследованы контактные характеристики различных типов микро профиля дорожного покрытия, во время поворота и на прямой.
Литература:
- Пшихопов В. Х., Медведев М. Ю. Оценивание и управление в сложных динамических системах. — М.: Физматлит, 2009.
- Щуровский В. А. Математическое моделирование системы безопасного управления автомобилем в повороте // Инновации в сфере жизнедеятельности человека XXI века», Ростов-н/Д Изд-во Юнеско. 2015.
Похожие статьи
Изучение динамической антропометрии и возможности её применения для изготовления одежды различного назначения
В статье изложены сведения об изменении антропометрических признаков в зависимости от разных движений тела, совершаемых в повседневной деятельности человека, а также на производстве, в специальной среде которые необходимы конструктору для правильного...
Задача определения баллистических коэффициентов функционала управления дальностью беспилотного летательного аппарата
В современных беспилотных баллистических летательных аппаратах межконтинентальной дальности полета в системе управления реализован функциональный метод наведения, определяющий правило выбора момента отключения разгонного блока в целях минимизации отк...
Расчет виража с целью повышения безопасности движения на участке автомобильной дороги на подъезде к с. Камаевка Пензенской области
Наличие виражей, даже на дорогах, имеющих кривые больших радиусов, положительно влияет на состояние водителей, способствуя более уверенному вождению автомобиля при криволинейном движении. Авторами исследован опасный участок автомобильной дороги, где ...
Исследование управляемости транспортного средства при введении в рулевое управление упругого элемента
В статье приводится схема подвески передних управляемых колес с дополнительным упругим элементом, введенным в рулевое управление, и обеспечивающим улучшенные показатели управляемости. Рассмотрены значения углов бокового увода и сил, действующих на уп...
Дорожные условия и скоростные режимы комбинированных дорожных машин (КДМ)
Представлена в действии методика выбора скоростей движения КДМ с учётом локализации затора на участке дороги без перекрёстков. Рассмотрен годичный состав работ, для выполнения которых используется КДМ. Рассмотрены дорожные условия, для которых необхо...
(СТАТЬЯ ОТОЗВАНА) Педагогические условия проектирования и использования электронных образовательных ресурсов для формирования познавательного интереса младших школьников
Статья содержит пути решения проблемы формирования познавательного интереса учащихся начальной школы при обучении информатике. Для решения данного вопроса предлагается использовать в учебном процессе электронные образовательные ресурсы, реализованные...
Анализ погрешности кинематического указателя числа Маха в кабине пилота
Цель работы — проанализировать значение погрешности кинематического указателя числа Маха в кабине пилота, а также рассмотреть пригодность применения пакетных программ SOLID WORKS в изучении и численном анализе аэродинамических характеристик самолета....
Обеспечение работы мобильных машин в условиях отрицательных температур
В статье анализируются факторы, влияющие на эффективную работу таких ответственных систем мобильных машин как трансмиссия и гидропривод, и в особенности под действием низких температур окружающего воздуха. Раскрывается методика и результаты проведенн...
Влияние трансмиссии на динамику автомобиля и его тягово-скоростную характеристику
Коэффициент полезного действия трансмиссии играет важную роль в определении потери мощности в механизмах при передаче от двигателя к ведущим колесам автомобиля и является основной характеристикой эффективности её работы в целом. Цель работы — рассмот...
Условия эффективности использования воздушных восходящих потоков в задаче управления парящим беспилотным летательным аппаратом
Использование воздушных восходящих потоков (ВВП) давно известно в сфере пла-неризма, дельтапланеризма и парапланеризма. Его суть заключается в увеличении про-должительности полета за счет длительного пребывания в поле действия положитель-ной вертикал...
Похожие статьи
Изучение динамической антропометрии и возможности её применения для изготовления одежды различного назначения
В статье изложены сведения об изменении антропометрических признаков в зависимости от разных движений тела, совершаемых в повседневной деятельности человека, а также на производстве, в специальной среде которые необходимы конструктору для правильного...
Задача определения баллистических коэффициентов функционала управления дальностью беспилотного летательного аппарата
В современных беспилотных баллистических летательных аппаратах межконтинентальной дальности полета в системе управления реализован функциональный метод наведения, определяющий правило выбора момента отключения разгонного блока в целях минимизации отк...
Расчет виража с целью повышения безопасности движения на участке автомобильной дороги на подъезде к с. Камаевка Пензенской области
Наличие виражей, даже на дорогах, имеющих кривые больших радиусов, положительно влияет на состояние водителей, способствуя более уверенному вождению автомобиля при криволинейном движении. Авторами исследован опасный участок автомобильной дороги, где ...
Исследование управляемости транспортного средства при введении в рулевое управление упругого элемента
В статье приводится схема подвески передних управляемых колес с дополнительным упругим элементом, введенным в рулевое управление, и обеспечивающим улучшенные показатели управляемости. Рассмотрены значения углов бокового увода и сил, действующих на уп...
Дорожные условия и скоростные режимы комбинированных дорожных машин (КДМ)
Представлена в действии методика выбора скоростей движения КДМ с учётом локализации затора на участке дороги без перекрёстков. Рассмотрен годичный состав работ, для выполнения которых используется КДМ. Рассмотрены дорожные условия, для которых необхо...
(СТАТЬЯ ОТОЗВАНА) Педагогические условия проектирования и использования электронных образовательных ресурсов для формирования познавательного интереса младших школьников
Статья содержит пути решения проблемы формирования познавательного интереса учащихся начальной школы при обучении информатике. Для решения данного вопроса предлагается использовать в учебном процессе электронные образовательные ресурсы, реализованные...
Анализ погрешности кинематического указателя числа Маха в кабине пилота
Цель работы — проанализировать значение погрешности кинематического указателя числа Маха в кабине пилота, а также рассмотреть пригодность применения пакетных программ SOLID WORKS в изучении и численном анализе аэродинамических характеристик самолета....
Обеспечение работы мобильных машин в условиях отрицательных температур
В статье анализируются факторы, влияющие на эффективную работу таких ответственных систем мобильных машин как трансмиссия и гидропривод, и в особенности под действием низких температур окружающего воздуха. Раскрывается методика и результаты проведенн...
Влияние трансмиссии на динамику автомобиля и его тягово-скоростную характеристику
Коэффициент полезного действия трансмиссии играет важную роль в определении потери мощности в механизмах при передаче от двигателя к ведущим колесам автомобиля и является основной характеристикой эффективности её работы в целом. Цель работы — рассмот...
Условия эффективности использования воздушных восходящих потоков в задаче управления парящим беспилотным летательным аппаратом
Использование воздушных восходящих потоков (ВВП) давно известно в сфере пла-неризма, дельтапланеризма и парапланеризма. Его суть заключается в увеличении про-должительности полета за счет длительного пребывания в поле действия положитель-ной вертикал...