Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние проблемы. Цель и задачи исследований 14
1.1. Анализ условий и охраны труда в АПК Российской Федерации 14
1.1.1. Анализ трудовых потерь, связанных с условиями труда в России 14
1.1.2. Анализ травматизма и заболеваемости в АПК Российской Федерации 16
1.2. Специфика условий труда водителей сельскохозяйственных транспортных средств 18
1.3. Общая характеристика транспортных средств, применяемых в сельском хозяйстве 20
1.3.1. Автомобильный транспорт 22
13.2. Тракторный транспорт 23
1.4. Автомобильная транспортная сеть 26
1.4.1. Автомобильные дороги 26
1.4.2. Дороги для перевозки грузов тракторным транспортом 28
1.5. Состояние аварийности и травматизма водителей сельскохозяйственных транспортных средств 28
1.5.1. Факторы, причины и обстоятельства аварийности и транспортного травматизма водителей 31
1.6. Мониторинг аварийности и травматизма водителей сельскохозяйственных транспортных средств 35
1.7. Организация и обеспечение безопасности транспортных работ в АПК работах 40
1.8. Анализ тормозных устройств, применяемых на сельскохозяйственных транспортных средствах 48
1.9. Анализ современных разработок антиблокировочных систем автомобилей 52
1.10. Анализ средств безопасности самосвальных платформ 59
Выводы. Цель и задачи исследований 63
Глава 2. Показатели аварийности и транспортного травматизма. Методы их расчета 66
2.1. Вероятностные и статистические показатели аварийности и транспортного травматизма 66
2.1.1. Методология исследования и обеспечения безопасности транспортных работ в АПК 66
2.1.2. Статистические показатели аварийности и транспортного травматизма 70
2.1.3. Вероятностные показатели аварийности и транспортного травматизма 75
2.2. Методы расчета показателей аварийности и транспортного травматизма 79
2.2.1. Статистические методы расчета аварийности и транспортного травматизма 84
2.2.2. Применение корреляционного и регрессионного анализов для оценки влияния эксплуатационных факторов на уровень аварийности и транспортного травматизма 89
2.2.3. Методы расчета вероятностных показателей аварийности и транспортного травматизма 92
2.2.3.1 Логико-вероятностный метод расчета 94
2.2.3.2. Расчет показателей с использованием моделей Марковских процессов 100
2.2.3.3. Расчет показателей с учетом возможности восстановления системы 105
2.2.4. Комбинированный метод определения показателей 108
Выводы 112
Глава 3. Влияние надежности автотранспортных средств на состояние аварийности и транспортного травматизма 115
3.1. Статистические данные и классификация неисправностей автотранспортных средств 115
3.2. Влияние свойств контура "Водитель - система управления -автомобиль" на состояние аварийности и транспортного травматизма 117
3.2.1. Применение методов статистической динамики для исследования аварийности и транспортного травматизма 121
3.2.2 Оценка аварийности и транспортного травматизма при возможных неисправностях автотранспортных средств 127
3.2.3. Схемы моделей действий водителя при неисправностях автотранспортных средств 129
3.3. Время запаздывания и располагаемое время вмешательства водителя в управление при неисправностях автотранспортных средств 133
3.4. Математические модели действий водителя 136
3.4.1. Модель действий водителя при компенсационном слежении 136
3.4.2. Модель действий водителя в опасной ситуации 139'
3.5. Оценка степени опасности неисправностей автотранспортных средств 141
3.5.1. Расчетный (аналитический) метод 141
3.5.2. Метод статистических испытаний 143
3.5.3. Метод экспертного оценивания 144
3.6. Технические устройства повышения безопасности автотранспортных средств 145
3.7. Требования к надежности автотранспортных средств из условия обеспечения заданного уровня безопасности 149
3.7.1. Обеспечение уровня безопасности, определяемого надежностью автотранспортных средств 156
3.8. Мероприятия по повышению безопасности движения обусловленных надежностью автотранспортных средств и оценка их эффективности 163
Выводы 167
Глава 4. Исследования тормозных качеств сельскохозяйственных транспортных средств 168
4.1. Тормозные качества сельскохозяйственных транспортных средств.. 168
4.2. Анализ отечественных и международных нормативных документов, регламентирующих тормозные свойства автотранспортных средств 170
4.3. Анализ транспортных происшествий связанных с техническим состоянием тормозных систем 180
4.4. Критерии оценки тормозных свойств автотранспортных средств 182
4.4.1. Методы и средства диагностирования тормозных систем 186
4.5. Исследование дисковых тормозных устройств автотранспортных средств 203
4.6. Исследование систем повышения тормозной динамичности автотранспортных средств 209
Выводы 223
Глава 5. Результаты и эффективность исследований 224
5.1. Результаты исследований тормозных свойств активной безопасности сельскохозяйственных транспортных средств 224
5.1.1. Разработка тормозных устройств сельскохозяйственных транспортных средств : 224
5.1.1.1. Тормозное устройство для передней оси автомобиля 224
5.2.1.2. Тормозное устройство для промежуточной и задней осей автомобиля 226
5.3. Разработка и исследование антиблокировочной системы 240
5.4. Разработка педали управления сельскохозяйственным транспортным средством 243
5.5. Разработка и исследование средств безопасности самосвальных платформ 245
5.6. Результаты мониторинга внутрихозяйственных дорог 248
5.7. Разработка системы герметизации дверей и люков кабины трактора 250
5.8. Обоснование организационных мероприятий по снижению аварийности и транспортного травматизма 252
5.9. Выбор профилактических мероприятий, максимально эффективных для снижения аварийности и транспортного травматизма 257
5.9.1. Выбор мероприятий направленных на снижение аварийности и транспортного травматизма в условиях ограниченных ресурсов и времени. 257
5.9.1.1. Общая постановка задачи 258
5.9.1.2. Нормировка эффективности мероприятий 259
5.9.1.3. Решение задачи достижения максимальной эффективности за минимальное время, ограниченное в интервале (0, ТР ) критериальным методом 261
5.10. О методологии построения системы управления безопасностью движения 269
5.10.1. Нормативное прогнозирование аварийности 269
5.10.2. Автоматизированная информационная система 270
5.10.3. Метод распознавания образов 271
5.11. Комплексная программа снижения аварийности и транспортного травматизма 276
Выводы 279
Глава 6. Внедрения. Оценка экономической эффективности результатов исследования 280
6.1. Внедрение результатов исследования 280
6.2. Оценка эффективности мероприятий направленных на снижение аварийности 282
6.2.1. Основные принципы и методы оценки 282
6.2.2. Определение затрат на проведение мероприятий 285
6.2.3. Определение эффективности от проведения мероприятий 286
6.2.4. Расчет эффективности мероприятий по снижению аварийности на автомобильных дорогах 291
6.3. Расчет экономической эффективности от внедрения тормозного устройства 293
Выводы 298
Выводы и результаты исследований 299
Литература 3 03
Приложения 328
- Специфика условий труда водителей сельскохозяйственных транспортных средств
- Методы расчета показателей аварийности и транспортного травматизма
- Влияние свойств контура "Водитель - система управления -автомобиль" на состояние аварийности и транспортного травматизма
- Анализ транспортных происшествий связанных с техническим состоянием тормозных систем
Введение к работе
Принимаемые на федеральном и региональных уровнях меры по снижению аварийности и травматизма в сельскохозяйственном производстве позволили несколько стабилизировать положение в данной сфере, но не создали устойчивой тенденции их снижения - абсолютные цифры и относительные показатели травматизма остаются достаточно высокими.
Изношенность машин и оборудования, неудовлетворительная организация рабочих мест, пренебрежение мерами безопасности - далеко не полный перечень причин приводящих к летальному исходу работников агропромышленного комплекса. Исследования, проведенные B.C. Шкрабаком, В.В. Шкрабаком, И.В. Гальяновым другими учеными, показывают, что ежегодно более 20% несчастных случаев с летальным исходом происходят с водителями сельскохозяйственных транспортных средств (СТС), основным источником травмирования которых являются транспортные происшествия.
Выполнение национального проекта развития АПК потребовало увеличения объемов перевозок, что привело к росту числа сельскохозяйственных транспортных средств, среди которых ведущее место занимает автомобиль, при этом для повышения эффективности транспортных работ используются автотракторные поезда. Однако увеличение парка машин ведет и к негативным последствиям - высокой аварийности на дорогах. Только за период 1997 - 2006 гг. в Российской Федерации зарегистрировано 1845500 дорожно-транспортных происшествий, в которых 316500 человек погибло, 2176900 человек получили травмы различной степени тяжести, причем по статистике, около 18% раненых в дорожно-транспортных происшествиях (ДТП) становятся инвалидами. Ежедневно на автомобильных дорогах страны погибает до 100 человек и около 800 человек получают травмы, 60% из них люди в возрасте от 18 до 45 лет.
Определенную долю в эту скорбную статистику вносит сельскохозяйственное производство, на долю которого приходится до 10% всех зарегистрированных ДТП. Сегодня масштабы потерь в дорожно-транспортных происшествиях угрожают национальной безопасности страны. Социально-экономические потери оцениваются специалистами от 2,4 до 2,6% валового внутреннего продукта. В 2006году потери от последствий ДТП составили 476.4 млрд рублей, в том числе от гибели людей 229068 млн, от ранений 65633 млн.
Анализ аварийности показывает, что основной причиной дорожно-транспортных происшествий является грубое нарушение водителями и пешеходами правил дорожного движения (ПДД). В качестве сопутствующих причин - пренебрежение мерами безопасности, эксплуатационные характеристики и неудовлетворительное состояние автотранспортных средств (АТС), большинство из которых является модификацией моделей освоенных более 20 лет назад и не отвечающих современным требованиям безопасности. Способствует росту числа ДТП и техническое состояние дорожной сети, которое в сельской местности оценивается как критическое. Характерной особенностью дорожно-транспортных происшествий является совпадение и накопление ряда отрицательных факторов, определяющих функционирование многофункциональной системы «Водитель - автомобиль - дорога - среда» (ВАДС).
По данным статистики ежегодно, из-за технических неисправностей в Российской Федерации происходит от 3 до 5% всех дорожно-транспортных происшествий. Однако выборочные проверки материалов дорожно-транспортных происшествий, проводимые научно-исследовательским центром (НИЦ) по безопасности дорожного движения ГУ ГИБДД МВД Российской Федерации, увеличивают этот показатель до 14%, кроме того, конструктивные и технологические несовершенства отечественных автотранспортных средств еще более повышают этот показатель, при этом около 50% ДТП по техническим причинам происходит из-за неудовлетворительной работы тормозных систем. Сегодня тормозные качества сельскохозяйственных транспортных средств (СТС) не удовлетворяют требованиям безопасности.
Учитывая высокую аварийность, в стране был принят Федеральный закон от 10. 12. 1995 года №196 - ФЗ «О безопасности дорожного движения», разработана Федеральная программа «Повышение безопасности дорожного движения в 2006 - 2012 годах», в которой указана система организационных, медицинских, инженерно-технических мероприятий по предупреждению аварийности на дорогах, при этом отмечается, что большая роль в вопросах снижения аварийности отводится научным исследованиям, значительное место в которых занимают научные работы по совершенствованию методов анализа аварийности и травматизма с целью выявления объективных причин ДТП. Вносятся изменения в административный кодекс Российской Федерации «...ответственность за нарушение Правил дорожного движения...», расширены права Государственной инспекции безопасности дорожного движения (ГИБДД) по предупреждению несчастных случаев на дорогах. Известными решениями проблемы транспортного травматизма являются: дорожное строительство (для АПК строительство внутрихозяйственных дорог), организация движения, повышение квалификации водителей, совершенствование транспортных средств (последнее в первую очередь касается улучшения тормозных качеств, устойчивости и управляемости при торможении).
Большую долю в травматизм водителей сельскохозяйственных транспортных средств вносят травмы, полученные в результате самопроизвольного опускания грузовых самосвальных платформ автомобилей и прицепов.
В настоящее время на 1000 россиян приходится более 200 автомобилей и, как показывает опыт развитых стран, Россия находится в стадии взрывного роста автомобилизации (сегодня рост автомобилей в стране составляет 10% в год или 1.3 млн. единиц). Поэтому, прогнозируя развитие ситуации, есть все основания полагать, что, несмотря на принимаемые меры, в ближайшие годы возможен рост количества дорожно-транспортных происшествий и числа пострадавших в них людей.
Причины высокого уровня производственного травматизма среди водителей сельскохозяйственных транспортных средств носят сложный, комплексный характер и требуют проведения целенаправленных научных исследований.
Цель исследований - предотвращение аварийности и травматизма водителей сельскохозяйственных транспортных средств путем инженерно-технических мероприятий.
Объект исследования - аварийность и травматизм водителей СТС, процессы дорожного движения, сельскохозяйственные транспортные средства.
Научную новизну исследований составляют:
- методологические основы снижения аварийности и транспортного травматизма в АПК;
- математические модели анализа аварийности и транспортного травматизма, полученные на основе теории вероятностей и математической статистики;
- обоснованные вероятностные и статистические показатели аварийности и транспортного травматизма, методы их расчета;
- обоснованные показатели влияния последствий неисправностей автотранспортных средств на безопасность транспортных работ, методы определения показателей;
- методика выбора эффективных мероприятий, направленных на снижение аварийности и транспортного травматизма, обоснованные критерии эффективности мероприятий;
- обоснование инженерно-технических мероприятий, позволяющих повысить безопасность транспортных работ.
Практическую значимость результатов исследований составляют:
- результаты анализа аварийности и травматизма водителей в сельскохозяйственном производстве; - математические модели статистических и вероятностных показателей аварийности и транспортного травматизма;
- результаты анализа последствий неисправностей на уровень транспортного травматизма;
- разработанные инженерно-технические средства повышающие безопасность сельскохозяйственных транспортных средств;
- результаты исследования надежности технических устройств, повышающих безопасность сельскохозяйственных транспортных средств;
- математические модели выбора эффективных мероприятий предотвращения аварийности и транспортного травматизма водителей;
- обоснованный критерий эффективности мероприятий от различных неисправностей сельскохозяйственных транспортных средств, рекомендации по организации мероприятий.
К защите предъявляются следующие научные результаты:
1. Результаты мониторинга аварийности и травматизма водителей
сельскохозяйственных транспортных средств.
2. Методологические основы обеспечения безопасности транспортных работ в АПК.
3. Математические модели и методики применения теории вероятностей и математической статистики в обеспечении безопасности транспортных работ.
4. Методика исследования влияния неисправностей сельскохозяйственных транспортных средств на аварийность и травматизм в сельском хозяйстве, оценки степени опасности неисправностей.
5. Методика оценки технических устройств, повышающих безопасность сельскохозяйственных транспортных средств.
6. Инженерно-технические решения повышающие безопасность сельскохозяйственных транспортных средств.
7. Методика выбора профилактических мероприятий, повышающих безопасность транспортных работ.
Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на Международных, Всероссийских научно-практических конференциях в Брянской государственной сельскохозяйственной академии (2003 — 2008 гг), ВИМ (2003 г.), ВНИИОТ г. Орел (2004 - 2006 гг.), ГОСНИТИ (2004, 2008 гг), Пензенском ГУ (2004 г.), ВНИИМЖ Россельхозакадемии (2006 г), Брянском ГТУ (2006 г.), Донском ГАУ (2004 - 2008 гг), СПбГАУ (2006, 2008, 2009 гг)
Материалы исследований демонстрировались на Всероссийской агропромышленной выставке «Золотая осень» в 2003 году, VII и VIII Международных специализированных выставках «Безопасность и охрана труда » в 2003, 2004 годах и отмечены дипломами выставок.
Диссертация состоит из 6 глав, основных результатов и выводов, списка литературы, включающего 309 наименований. Работа изложена на 327 страницах основного текста, содержит 92 рисунка, 12 таблиц и приложений на 33 страницах.
Специфика условий труда водителей сельскохозяйственных транспортных средств
При использовании транспортных средств в сельскохозяйственном производстве создаются самые разнообразные условия эксплуатации транспорта, обуславливаемые производственной необходимостью. Поэтому к профессии водителя, его навыкам, мастерству и психологическому состоянию предъявляются повышенные требования.
На трудоспособность водителя действуют различные отрицательные факторы, такие, как шум, вибрация, повышение или понижение температуры в кабине, наличие в ней отработавших газов. Работа его связана как с физической, так и с психологической нагрузкой организма. Водитель должен правильно оценивать при движении техническое состояние транспортных средств, состояние отдельных узлов и систем, правильно выбирать скорость движения, обеспечивать устойчивость транспортных средств к заносу и опрокидыванию, а также предугадывать возможные маневры и ошибки со стороны других водителей.
На сельских дорогах водители часто грубо нарушают правила дорожного движения и эксплуатации транспортных средств. В частности, характерны неподача сигнала при начале движения, обгоне, перестроении для поворота, езда по встречной полосе дороги, превышение скорости при проезде населенных пунктов, стоянка на проезжей части без освещения. Все это нередко создает аварийную ситуацию.
Очень часто дорожно-транспортные происшествия происходят по вине водителя, находящегося в нетрезвом состоянии. В некоторых регионах страны количество ДТП по вине нетрезвых водителей превышает 60%, а по вине нетрезвых мотоциклистов в некоторых сельских районах — более 90%.
Опасны не только большие, но и малые дозы алкоголя. Прием от 40 до 100 грамм водки увеличивает вероятность ДТП в 2...3 раза, 150 грамм водки - в 6...7 раз, 200 грамм водки в - 15 раз. После приема алкоголя замедляются процессы мышления, в результате водителю требуется больше времени для оценки обстановки и принятия решения, что снижает его готовность к действиям при неожиданном изменении дорожной обстановки. Нарушается глазомер, снижается способность различать цвета (особенно ухудшается восприятие красного цвета), увеличивается время восстановления зрения после ослепления, нарушается координация движений их точность, уменьшается мышечная сила, резко увеличивается время реакции. Водитель при этом допускает грубые ошибки управления, снижает контроль за скоростью, не в состоянии правильно определить безопасную дистанцию между автомобилями и совершает самовольные отклонения от маршрута движения [64, 117, 172]. Значительное замедление реакции, снижение точности и координации движений нередко приводит к наезду автомобиля на людей и препятствия. Под действием даже небольшого количества алкоголя время реакции у водителя увеличивается в два - четыре раза, в то время как в нормальных условиях оно равно 0,6 - 1 с. Кроме того, обзорность окружающей обстановки снижается до 40 вместо 150.
Реакция у каждого водителя различна и непостоянна во времени. Она зависит от состояния здоровья, усталости, психического равновесия и может быть разной у одного водителя утром и вечером. Поэтому водителю очень важно учитывать все эти условия и во избежание аварий соблюдать правила безопасности движения по дорогам. Время реакции является одним из основных показателей мастерства.
Однако мастерство вождения определяется не только быстротой реакции, возрастом и стажем водителя, но и его индивидуальными чертами. Невнимательный водитель может заметить опасную транспортную ситуацию, но не сможет вовремя оценить ее и предпринять необходимые действия. В то же время постоянное напряженное наблюдение за дорожной обстановкой или однообразный характер движения приводят к утомлению и сонливости, внимание быстро ослабевает.
Каждый водитель должен воспитывать в себе дисциплинированность и находчивость, не допускать переутомления и значительных психических нагрузок перед работой. На основании многих исследований сделан вывод, что человек управляет транспортным средством в соответствии со своим характером. Люди, у которых азарт преобладает над осторожностью, любят создавать рискованные ситуации на дороге. Превышение скорости, обгон на поворотах, на вершине подъема, езда вплотную к осевой линии и встречным машинам, не соблюдение безопасных интервалов движения часто создают аварийную ситуацию и приводят к ДТП. Здравый смысл, терпимость и уступчивость, знание, что скорость не самое главное на транспорте, — основные качества безаварийного водителя-профессионала [64, 65].
Методы расчета показателей аварийности и транспортного травматизма
В настоящее время для анализа проблем аварийности и транспортного травматизма используются различные методы. В частности В.С.Шкрабак и В.В. Амбарцумян предлагают использовать количетвенные, количественно -качественные (смешанные), интуитивно - логические и другие методы [1].
Количественные методы служат для выявления структуры и динамики дорожно-транспортных происшествий, основанные на теории вероятностей и математической статистики, теории информатизации, многофакторном анализе, теории надежности, теории риска, алгебре логики и теории цифр, моделирования, программирования и на других математических методах.
Количественно - качественные (смешанные) методы анализа позволяют раскрыть механизм возникновения, характерные особеннсти и социальную природу дорожно-транспортных происшествий. К этим методам относятся психофизиологические, эргономические, медико — биологические, криминологические, уголовно - правовые и социологические методы.
В интуитивно - логические методы входят такие анализы: системный анализ, морфологический анализ, метод сценариев, метод «Дельфи», имитационный метод и другие. Они служат для обоснованного принятия оптимальных решений по организации и обеспечению безопасности движения (рисунок 2.2.) [1].
Особое место в изучении проблем обеспечения безопасноссти движения отводится вопросам анализа причин дорожно-транспортныых происшествий.
В. А. Илларионов, В.И. Суковицин предлагают следующую классификацию методов анализа (рисунок 2.3) [99, 242].
Здесь статистический анализ дорожно-транспортных происшествий основан на действующей в Российской Федерации системе учета, проводимой Государственной инспекцией безопасности дорожного движения и позволяет увидеть, количественную характеристику состояния и динамику аварийности. Отсутствие у работников Государственной инспекции безопасности дорожного движения необходимых навыков и технических средств не всегда позволяют правильно оценить причину дорожно - транспортного происшествия в системе «Водитель - автомобиль - дорога — среда», что в итоге влияет на статистику причин дорожно-транспортных происшествий. Неверное отражение статистикой реальной картины аварийности служит предпосылкой к снижению тех или иных мероприятий в области обеспечения безопасности движения. Достоинства метода документального изучения аварийности состоит в том, что исследователи получают данные, которых нет в статистической отчетности, например: скорость движения, действия водителя по предотвращению дорожно-транспортного происшествия, траектория движения автомобиля, пешехода и другие.
При выполнении натурных исследований дорожно-транспортных происшествий научные работники обычно имеют возможность объективно выявить конкретные факты нарушения установленных требований к состоянию элементов системы «Водитель - транспортное средство — дорога - среда». Натурные испытания в настоящее время требуют больших финансовых затрат, поэтому исследователям приходится использовать другие методы анализа.
И.И. Талицкий, В.Л. Чугуев, Ю.Ф. Щербинин предлагают использовать для анализа причин дорожно-транспортных происшествий количественный, качественный и топографический методы анализа [249]. Под количественным методом подразумевается анализ данных, представленных в цифровом (числовом) виде и выполненный по формальным. (математическим) правилам. Он имеет значение при решении задач прогнозирования аварийности (прогнозирования ущерба от дорожно-транспортных происшествий) в очагах аварийности, при ранжировании причин по степени опасности, тяжести последствий и ущерба от дорожно-транспортных происшествий, а также при прогнозе эффективности мероприятий по повышению безопасности движения.
Под качественным методом подразумевается анализ данных, представленных в цифровом виде или в виде описания в произвольной форме и выполняемый как формальными, так и неформальными методами на основе опыта и знаний анализирующего человека. Качественный анализ причин дорожно-транспортных происшествий предполагает последующее их ранжирование и учет по степени серьезности опасности, частоты проявления и тяжести последствий, к которым они могут привести.
Влияние свойств контура "Водитель - система управления -автомобиль" на состояние аварийности и транспортного травматизма
На этапе проектирования АТС формируются характеристики замкнутого контура «Водитель - система управления - автомобиль» (В-СУ-А). Ему принадлежит особая роль в транспортной системе, так как нормальное функционирование этого контура, в конечном счете определит уровень аварийности и транспортного травматизма. Поэтому если факторы, оказывающие неблагоприятное влияние на функционирование контура «Водитель - система управления - автомобиль», рассматривать как помехи в его работе, то уровень безопасности движения, закладываемый на этапе проектирования АТС будет определяться устойчивостью этого контура на различных условиях движения. Тогда первостепенной задачей является разработка математической модели и исследование свойств контура управления «Водитель - система управления - автомобиль». Разработка математической модели системы управления автомобилем не вызывает каких-либо принципиальных трудностей. Основная трудность состоит в математическом описании действий водителя. Случайность, нелинейность и нестационарность действий водителя существенно затрудняют решение этой задачи. Однако уже разработаны и разрабатываются новые частные модели, правильно описывающие действия водителя в конкретных ситуациях и позволяющие исследовать устойчивость замкнутого контура управления [24, 78, 159, 200, 271,
В; случае линеаризируемой модели одним из методов исследования условий потери устойчивости рассматриваемого контура управления по анализу распределения корней; характеристического; уравненияЇ замкнутого контура управления; или по годографу R(co,X)на комплексной плоскости разомкнутого контура. Этот метод позволяет оценить вероятность сохранения устойчивости ( Ру ) или её потери ( Qy ) замкнутым контуром управления «Водитель - система управления - транспортное средство» со случайными параметрами; водителя. Сущность метода состоит в следующем.
Пусть имеем передаточную- функцию Wpca(J);Xy разомкнутого контура управления ш некоторый вектор; критериальных функций- р{Х), размерности щ характеризующий устойчивость, системы в зависимости; от. вектора случайной величины размерности ти; распределенных по нормальному закону.
В: качестве критериальных функций могут быть приняты например; . действительные корни и действительные части комплексных корней; а {X) замкнутого- контура- управления, или радиус-вектор R (а,Х) на комплексной; плоскости с началом координат, в точке(Д ,,./«,), где / - ый элемент вектора равен
Здесь Кщ и J — действительная и мнимая части передаточной функции разомкнутого контура Wpa3(ja iX). Чтобы система была устойчива необходимо выполнить условие по каждой составляющей вектора q :
Вероятность потери; устойчивости по каждому элементу вектора (р будет равна В зависимости от сложности и нелинейности критериальной функции р, (X) определение Qi может выполняться различными способами: 1. Функция ФХХ) является сложной нелинейной функцией и элементы вектора {X) коррелированны между собой. В этом случае рекомендуется применять следующий алгоритм для вычисления Qi. — находятся частные производные т\ =- - при математическом ожидании вектора тх ; - ИСПОЛЬЗуЯ ГраДИеНТНЫЙ МеТОД, Определяется ПредеЛЬНОе Значение Xjnp, соответствующее событию bj , при этом другие элементы вектора X изменяются с учетом корреляционной связи Поскольку при т Xj система устойчива, то 2. Если критериальная функция р,(Х) линеаризуема и может быть представлена в виде: то можно найти характеристики распределения элемента р,(.Х) через характеристики распределения X : В этом случае безразмерный аргумент функции Лапласа, соответствующий выходу на границу устойчивости, будет равен: Если элементы вектора X некоррелированы ( т]Х/Хк = 0 ) между собой, то можно найти аргумент функции Лапласа Тогда вероятность потери или сохранения устойчивости по каждому элементу вектора р определяется: Искомые вероятности сохранения или потери устойчивости замкнутого контура управления «Водитель - система управления - транспортное средство»
Анализ транспортных происшествий связанных с техническим состоянием тормозных систем
Качественный анализ ДТП служит для установления причинно-следственных факторов и степени их влияния на возникновение ДТП. В большинстве стран общественное мнение и официальная статистика органов организации дорожного движения чаще всего усматривают основную причину ДТП в небрежности, ошибках участников движения или неисправности автомобилей. При анализе ДТП наиболее просто отнести его причину к водителю, который, как считают, обязан мгновенно реагировать па изменение дорожно-транспортной ситуации и компенсировать несовершенство системы «Водитель - автомобиль - дорога - среда» необходимыми приемами управления, обеспечивающими безопасный режим движения. Наиболее часто причинами ДТП являются в тормозных системах — утечка тормозной жидкости или воздуха из магистрали, разрыв шлангов в диафрагме тормозных камер, изнашивание фрикционных материалов, неравномерность тормозных сил, чрезмерное время срабатывания тормозного привода. В рулевом управлении — увеличенный свободный ход рулевого колеса, ослабление крепления деталей, заклинивание рулевого механизма, разъединение рулевого привода из-за поломки шаровых пальцев; в системе освещения и сигнализации - перегорание ламп, неправильная установка фар; в ходовой части - проколы и разрывы шин. Как следует из таблицы 4.5, на долю тормозных систем приводится 49% от общего количества ДТП по причине неисправности АТС. Следовательно, наиболее существенного снижения ДТП по причине неудовлетворительного технического состояния АТС можно достигнуть путем повьппения эксплуатационной надежности тормозных систем. По статистическим данным количество ДТП, обусловленных неисправностями тормозных систем автомобиля, составляет от 36 до 50% от всех аварий, произошедших по техническим причинам.
Своевременное повышение надежности тормозных систем позволит намного снизить этот показатель. Испытания по определению тормозных свойств автотранспортных средств предназначены для количественной оценки эффективности действия тормозных систем и устойчивости автомобиля при торможении. Результаты испытаний дают необходимый материал конструкторам для улучшения тормозных свойств автомобиля, а инспектирующим организациям позволяют определить допустимые границы снижения тормозных свойств автомобилей [70, 71,72? 104]. На их методической основе проводятся испытания по определению эффективности рабочей, запасной, стояночной, вспомогательной, тормозных систем, а также испытания автомобилей, оборудованных регуляторами тормозных сил и антиблокировочными устройствами. В отечественной литературе вопросы испытаний тормозных свойств автомобилей рассмотрены Бухариным Н.А., Клинковштейном Г.И., Ройтманом Б.А., Розановым В.Г., Суковицыным В.И., Суворовым Ю.Б., Фалькевичем Б.С. и рядом других исследователей [137,138,227,242].. В своих трудах Бухарин Н.А. в качестве критерия оценки тормозных свойств рекомендует тормозной путь: основной способ определения параметров торможения - запись замедления в функции времени, то есть тормозную диаграмму, Клинковштейн Г.И. в своих работах при рассмотрении процесса торможения также использует тормозную диаграмму, а в качестве критерия оценки рекомендует тормозной путь и установившееся замедление. Проведение тормозных испытаний в дорожных условиях описано в работе Розанова В.Г. В качестве основного оценочного параметра принята величина пути торможения, скорость начала торможения, усилие на педали тормоза. Вопросам методики испытаний посвящено значительное количество зарубежных работ. В документах, принятых США изложены методики проверки и нормы оценки тормозных свойств автомобилей [245].
Оценочными параметрами выбраны тормозной путь, установившееся замедление и тормозная сила, которую рекомендуется проверять на тормозном стенде. Методики определяют величину тормозного пути, исходя из начальной скорости торможения для разных автомобилей, расчетных формул в документе нет. Методика фирмы «Гирлинг» предусматривает проведение испытаний для оценки разработанных тормозных систем в следующей последовательности: - приработка накладок тормоза; - замер толщины накладок тормоза; - анализ хода педали тормоза; - оценка эффективности работы холодного тормоза; - замер толщины тормозных накладок перед проверкой эффективности работы нагрева; - оценка эффективности нагретого тормоза; - замер толщины тормозных накладок после проверки эффективности нагретого тормоза; - проверка восстанавливаемости накладок после их нагрева и последующего охлаждения. Основным критерием оценки эффективности торможения по данной методике является величина замедления автомобиля. Методика «Руте» распространяется на легковые автомобили и является практически одним из первых документов, предписывающих проводить тормозные испытания с высоких скоростей [245]. Критерии эффективности рекомендованы те же, что и в методике «Гирлинг». Методика содержит описание подготовки объекта к испытаниям и предполагает проведение большого объема испытаний. В качестве недостатков отмечено, что для оценки эффективности при испытаниях рекомендуется определять установившееся замедление при торможении одним контуром, которое не позволяет определить эффективность действия системы в целом. Методика, изложенная в работе, аналогична предыдущим и отличается тем, что тормозные свойства в ней оцениваются в зависимости от замедления, от усилия на педали при полном торможении с 48 км/ч. Большое внимание уделено методикам тормозных испытаний в Германии. Технические требования, предъявляемые к транспортным средствам, и методы испытаний достаточно полно описывают проведение испытаний, дают рекомендации по контролю тормозов транспортных средств перед испытанием, в условия проведения испытаний [245]. Критерием оценки эффективности торможения в Германии принято замедление за цикл. На величину этого параметра оказывают влияние конструкция тормозного механизма, схема привода, усилие на педали тормоза, темп нажатия на педаль, коэффициент сцепления с дорогой, то есть те факторы, которые определяют время срабатывания привода и нарастания замедления. Поэтому среднее замедление за цикл представляет большой интерес, однако определить его сложно, и при обычных контрольных испытаниях применять его нецелесообразно. Методика также предусматривает проведение и испытание автомобилей при торможении рабочими тормозными механизмами в «холодном» состоянии с повышенной скорости. Эти испытания предписаны для всех автомобилей, максимальная скорость которых более 140 км/ч.
