Дорожные условия

Основным критерием автомобильной дороги предлагается считать суммарные затраты энергии на преодоление сопротивления движению конкретного автотранспортного средства (АТС). Для определения этих затрат прежде всего необходимо определить скорость движения этого АТС.

Скорость движения автомобиля на конкретном участке автомобильной дороги зависит от параметров дороги (уклон, радиус плановой кривой, коэффициента сцепления, расстояния видимости поверхности дороги), тягово-скоростных характеристик автотранспортного средства (АТС), условий движения (метеорологические условия, интенсивность движения) и стиля управления водителя АТС.

Объявления продать купить категории объявлений.

Скорость движения автомобиля можно определить путем интегрирования уравнения его движения. Обычно такие расчеты производят по внешней характеристике двигателя, что не соответствует реальным режимам движения и экономически нецелесообразно по условиям расхода топлива. Кроме того, интегрирование уравнения движения требует привлечения очень большой объем информации по конкретному автомобилю. Для оценочных расчетов нужна более простая модель для оценки материальных и временных затрат на движение транспортного потока в конкретных дорожных условиях.

Решить такую задачу можно по предлагаемому ниже алгоритму. Определим скорость движения автомобиля из условия равенства мощности затрачиваемой на преодоление суммарного сопротивления движению автомобиля мощности двигателя конкретного автомобиля, соответствующей минимальному расходу топлива (в первом приближении ). С целью повышения точности расчета такой скорости уменьшим длину участка для определения равновесной скорости. Для любого участка дороги можно записать

. (1)

Силы сопротивления движению автомобиля включают в себя:

Сила аэродинамического сопротивления, равная , где - фактор обтекаемости.

Сила сопротивления качению, равная .

Часть силы тяжести, действующая на наклонных участках дороги, равная .

Сила инерции, возникающая при изменении скорости движения .

Рассмотрим более подробно эти силы.

Сила сопротивления качению включает в общем случае две составляющие: при движении по прямой и при движении по плановой кривой. Эти силы зависит от многих факторов. При сравнительных расчетах достаточно учесть влияние только влияние скорости движения.

- коэффициент сопротивления качению;

- коэффициент сопротивления качению при скорости 50 км/час;

- коэффициент повышения сопротивления качению.

Дополнительное сопротивление качению в плановых кривых можно определить по формуле

Подставляя составляющие в уравнение (1) получаем

(2)

где

-масса автомобиля, кг; - радиус плановой кривой, м.

Полученное неполное кубическое уравнение решается в квадратурах.

Для повышения точности расчета необходимо определять скорость движения автомобиля на относительно коротких по длине участках. Для этого реальный профиль дороги необходимо аппроксимировать сплайнами.

На полученные по уравнению (2) скорости необходимо наложить ограничения исходящие из правил дорожного движения и безопасности движения (по расстоянию видимости, по условиям движения в плановых кривых, по условиям обеспечения сцепления).

Рассмотренный алгоритм расчета реализован в виде программы на ЭВМ. Пример расчета по этой программе показан на рис.1

Анализ графиков позволяет выявить участки, требующие использования тормозов АТС (например, между ПК 1 и 2 на рис.1), что является весьма нежелательным с позиции рационального использования АТС.

автомобиль дорога дорожное условие

Рисунок 1 - Пример оценки параметров дороги по величине работы сил сопротивления движению

Предлагаемый критерий дает проектировщику объективный количественный критерий для выбора варианта плана и профиля автомобильной дороги. Для иллюстрации этого положения сравним показатели рассмотренного в примере варианта трассы гипотетическим вариантом, трасса которого соединяет начальную и конечную точки прямой с одинаковым по всей длине уклоном. Работа сил сопротивления составила бы: прямое направление - 17169 Кдж; обратного направления - 37868 Кдж; сумма по обоим направлениям - 55037 Кдж. Таким образом, уменьшение затрат энергии на один автопоезд составит 3257 Кдж. Для суточного потока АТС получится весьма убедительная цифра.

При известных значениях скорости движения и степени использования мощности становиться возможным определить расходы на топливо; на износ шин. Знание этих величин позволяет определить все составляющие эксплуатационных затрат на перевозки и тем самым полностью подготовить базу данных решения оптимизационной задачи выбора варианта трассы автомобильной дороги по критерию максимального государственного эффекта.

Факторы влияющие на величину момента сопротивления качению при движении автомобиля по твердым дорогам сопротивление качению обусловлено гистерезисными потерями энергии в шине при ее радиальной, тангенциальной и боковой деформациях, скольжением в зоне контакта с опорной поверхностью и сопротивлением воздуха. При этом гистерезисные потери составляют 90.95 % общих потерь энергии.

Сопротивление качению зависит от многих конструктивных и эксплуатационных факторов: конструкции шины, давления в ней воздуха, температуры, нагрузки, скорости движения автомобиля, состояния дорожной поверхности.

В наибольшей степени сопротивление качению зависит от таких конструктивных параметров шин, как число слоев и расположение нитей корда, толщина и состояние протектора. Уменьшение числа слоев корда, толщины протектора, применение синтетических материалов с малыми гистерезисными потерями способствуют снижению сопротивления качению. С увеличением размера шины (диаметра) при прочих равных условиях сопротивление качению также снижается.

Велико влияние эксплуатационных факторов на величину момента сопротивления качению. Так, с повышением давления воздуха в шине и ее температуры сопротивление качению уменьшается. Наименьшее сопротивление качению имеет место при нагрузке, близкой к номинальной. С увеличением степени изношенности шины оно уменьшается.

На дорогах с твердым покрытием сопротивление качению во многом зависит от размеров и характера неровностей дороги, обусловливающих повышенное деформирование шин и подвески и, следовательно, дополнительные затраты энергии. При движении по мягким или грязным опорным поверхностям затрачивается дополнительная работа на деформирование грунта или выдавливание грязи и влаги, находящихся в зоне контакта колеса с дорогой.

Исследования показывают, что при движении автомобиля со скоростью до 50 км/ч сопротивление качению можно считать постоянным. Интенсивное увеличение сопротивления качению наблюдается при скорости свыше 100 км/ч. Объясняется это увеличением затрат энергии при ударах и колебательных процессах, происходящих в шине при высоких скоростях движения.

• Силы, действующие на автомобиль. Баланс сил автомобиля
• Способы торможения автомобиля

Информация по теме:

Области применения и способы газовой сварки
Газовая сварка относится к группе сварки плавлением. Метод газовой сварки прост, не требует сложного оборудования и источника электрической энергии. К недостаткам газовой сварки относятся меньшая скорость и большая зона нагрева, чем при дуговой сварке. Газовую сварку применяют при изготовлении и ре ...

Оборудование для участка ремонта приборов системы питания
Произведем выбор необходимого оборудования для участка ремонта приборов системы питания, и сведем его в таблицу 3.1 Таблица 3.1 Выбор оборудования для участка приборов системы питания автомобиля Урал 4314 Оборудование Модель, тип Кол-во Габаритный размер Стоимость Диагностическое оборудование Прибо ...

Логистическая концепция
Под концепцией понимается система взглядов, то или иное понимание явлений, процессов. Новизна логистического подхода к управлению материальными потоками заключается, прежде всего, в смене приоритетов между различными видами хозяйственной деятельности в пользу усиления значимости деятельности по упр ...