Эффективность оптимизации параметров систем безопасности движения автотранспортных средств

1. Определение оптимальных величин критерия качества рулевого управления автотранспортных средств

С целью поддержания заданного при проектировании уровня эксплуатационных свойств автомобиля необходимо при техническом обслуживании автомобиля во время контрольно-регулировочных и профилактических операций измерять величину критерия качества РП и оптимизировать её в соответствии с техническим состоянием конкретного автомобиля. Такая методика оптимизации по критерию качества рулевого привода учитывает как улучшение эксплуатационных свойств и повышение активной безопасности автомобиля, так и снижение затрат на эксплуатацию шин, топлива.

Оптимальные величины критерия качества рулевого привода определим для трёх основных режимов движения автомобиля, усилии в РП 30 даН.

1.1 Режим движения по прямолинейной траектории:

В этом режиме движения углы поворота управляемых колёс не превышают 3–5°, а углы поворота управляемых колёс на величину смещений в кинематической цепи рулевого привода в отдельных режимах нагружения РП (что учитывает критерий качества РП) могут достигать 2–3°, т.е. быть вполне соизмеримыми с величинами средних углов поворота

Таким образом, в этом режиме движения характеристики и состояние РП в наибольшей степени влияют на изменение эксплуатационных свойств автомобилей, в то время как этот режим движения является основным при выполнении автомобилем транспортной работы вне города.

Для анализа изменения эксплуатационных свойств в зависимости от критерия качества РП разделим их условно на две группы: 1 – управляемость и курсовая устойчивость, связанные с поворачиваемостью автомобиля; II – расход топлива и интенсивность износа шин, связанные с сопротивлением качению.

Так, на рисунке 1 приведены зависимости изменения эксплуатационных свойств 1 и II группы, полученные по усредненным значениям результатов моделирования процесса изменения ЭС в рассматриваемом режиме движения, от критерия качества РП. Откуда следует, что критерий качества РП оказывает более значимое влияние на ЭС II группы и курсовую устойчивость автомобилей.

Чувствительность к управлению в этом режиме движения, учитывая, что и передаточное число рулевого механизма максимально, по мере возрастания смещений в кинематической цепи РП, уменьшается на 17–20% от первоначальной величины при достижении критерием качества РП 6 мм/даН. Причём, нелинейный характер этого влияния наблюдается при величинах критерия качества РП до 1,5–2 мм/даН.

Влияние критерия качества РП на курсовую устойчивость более значимо. Так, курсовой угол в начальном режиме торможения при величине критерия качества РП 6 мм/даН, максимальной использованной при моделировании, может достичь величины, в 3–5 раз больше первоначальной в зависимости от скорости движения. Характер изменения этой зависимости линейный (рис. 1), т. к. нелинейный эффект влияния усилия в РП на курсовой угол учитывается в самом критерии качества РП.

В этом режиме движения поворачиваемость автомобиля остаётся примерно равной первоначальной величине, т. к. управляемые колёса поворачиваются на равные углы, но в разные стороны. При этом средний угол увода шин передней оси изменяется практически незначимо.

Зависимость влияния критерия качества РП на коэффициент сопротивления качению имеет нелинейный тренд (рис. 1). Так, при достижении критерием качества РП максимальной величины 6 мм/даН коэффициент сопротивления качению может возрасти на 35–40% от первоначального, а относительно резкое увеличение коэффициента сопротивления качению имеет место с величин критерия качества равных 3–4 мм/даН.

Расход топлива в зависимости от критерия качества РП изменяется также не линейно и при максимальных, использованных при моделировании величинах критерия качества РП, может увеличиться на 15–18% от его значения при отсутствии смещений в РП и постоянстве остальных влияющих факторов в оптимальном интервале скоростей 80–90 км/час. Относительно резкое увеличение расхода топлива также наблюдается при величинах критерия качества РП 3–4 мм/даН.

Такое изменение расхода, топлива может увеличить эксплуатационные затраты на него на 1,5–3%. Интенсивности износа шин уделено значительное число работ, поэтому в данной работе ставилась цель рассмотреть влияние на неё только критерия качества РП, что определяет новую постановку вопроса, т. к. последний, являясь интегральным показателем, одновременно учитывает и смещения в кинематической цепи РП и его силовое нагружение, а также отражает влияние характеристик и состояния рулевого привода автомобилей. С учётом принятых ранее допущений с допустимой погрешностью эту зависимость считаем линейной. Тогда, как следует из рисунка 1, увеличение интенсивности износа может достичь 75–80% при максимальной, использованной для моделирования, величине критерия качества.

Таким образом, в режиме движения автомобиля по траектории, близкой к прямолинейной, критерий качества РП оказывает значительное влияние на изменение всех рассмотренных эксплуатационных свойств за исключением поворачиваемости. При этом можно рекомендовать величину критерия качества РП, оптимизированную «справа» целесообразным с точки зрения безопасности движения и экономической эффективности эксплуатации автомобиля величинами курсовой устойчивости и чувствительности к управлению, а также эксплуатационными свойствами II группы и «слева» – затратами на поддержание заданного уровня эксплуатационного состо