• Nie Znaleziono Wyników

Analiza związana z procesem rozpędzania i hamowania

W dokumencie Jarosław Zalewski (Stron 17-21)

1. WSTĘP

1.2. Analiza związana z procesem rozpędzania i hamowania

Problemy dynamiki samochodów są elementem rozważań autorów wielu prac. W ich zakres weszły zagadnienia poddane analizie m.in. w: [72], [76], [77], [85], [104], [122], [159], [176], [182], [201], [211], [213], [214], [220], [230], [241], [242], [260], [274]. Przekrój omawianych problemów zawierał kwestie związane np. ze współpracą kół z nawierzchnią, układami napędu i przeniesienia

napędu, równaniem ruchu samochodu z uwzględnieniem sił oporów ruchu, ru-chem krzywoliniowym, a także procesem rozpędzania i hamowania samochodu.

Wydaje się, że z punktu widzenia bezpieczeństwa ruchu drogowego bardziej istotna jest analiza dynamiki samochodu traktowanego np. jako ciało quasi-sztywne niż działania poszczególnych jego elementów w aspekcie np. niezawod-ności.

Jednym z kluczowych zagadnień związanych z ruchem pojazdu i wykony-waniem różnych manewrów jest współpraca opon z nawierzchnią drogi w róż-nych warunkach.

Zagadnienia współpracy opon z nawierzchnią drogi są i były przedmiotem wielu badań. W takich pracach, jak np. [7], [9], [52], [60], [70], [163], [164], [167], [174], [175], [202], [216], [222], [272], [273], [277], [286] oraz [289] autorzy zwracali uwagę na zjawiska towarzyszące kontaktowi kół ogumionych i nawierzchni drogi, przy czym często wyniki badań uzupełniane były wybranymi charakterystykami współpracy kół samochodu z drogą w określonych warunkach ruchu.

Dodatkowo prowadzone były różne bardziej szczegółowe analizy związane ze zjawiskiem ruchu kół samochodu po drodze. Autor pracy [69] dokonał analizy długości klina wodnego między oponą a nawierzchnią drogi w funkcji prędkości wzdłużnej koła ogumionego, głębokości bieżnika oraz grubości warstwy wodnej.

W pracy [262] natomiast opisane zostały zjawiska występujące podczas hamo-wania samochodu. Metody wyznaczania stref poślizgu i przyczepności opony zostały zaprezentowane w [217], gdzie dokonano ponadto analizy charakterystyk bocznego znoszenia dla danej opony. W pracy [216] przedstawione zostały wyni-ki badań opon niskoprofilowych, gdzie wzięto pod uwagę własności konstrukcyj-ne oraz parametry współpracy tych opon z nawierzchnią.

Problemy dotyczące trakcji oraz współpracy koła ogumionego z nawierzch-nią dla różnych rodzajów terenu rozważane były w pracy [279], natomiast metodę wyznaczania kątów znoszenia kół zaproponowano w [152].

Rezultaty badań dotyczących współpracy koła z nawierzchnią drogi, jak również wybranych aspektów dynamiki samochodu, przedstawione zostały m.in.

w pracy [227], gdzie pokazano metodę identyfikacji charakterystyk opon oraz poprzecznych momentów bezwładności samochodu w oparciu o badania drogo-we. Również w oparciu o badania drogowe zaprezentowane zostały w pracy [228] dynamiczne charakterystyki znoszenia opon. Rozważania dotyczące mode-lu matematycznego współpracy opony z nawierzchnią drogi wykorzystującego dwa współczynniki przyczepności koła do nawierzchni (w kierunku wzdłużnym i poprzecznym do kierunku ruchu pojazdu) zaprezentowane zostały w pracy [43].

Natomiast w pracy [44] autorzy pokazali modele matematyczne opon do badania dynamiki pojazdu i rekonstrukcji wypadków drogowych. Przedstawiono tam siły występujące w strefie kontaktu pneumatyka z nawierzchnią, opierając się o tzw.

elipsoidę sił, która ponadto została opisana m.in. w pracach [39] i [242].

Jednym z najbardziej użytecznych modeli matematycznych opony w symu-lacjach ruchu pojazdu po nierównej drodze jest tzw. model FTIRE (ang. Flexible

Structure Tire Model), któremu poświęcono m.in. prace [78], [79], [80] oraz część pracy [201].

Problemy współpracy ogumienia z nawierzchnią dotyczą również analizy wpływu czynników wywołujących drgania. Przykładowo w kilku pracach zaj-mowano się problemem drgań kół pojazdu podczas jazdy. Zwrócono uwagę na następujące elementy: modelowanie ogumienia w zakresie obciążeń dynamicz-nych układu jezdnego [120], wpływ niejednorodności ogumienia na drgania sa-mochodu [218], drgania kół jezdnych [219] czy losowe drgania sasa-mochodu z nieliniową charakterystyką zawieszenia [267]. Obszerną pracę z zakresu drgań [123] można odnieść również do problemu ruchu samochodów.

Wyniki analiz dotyczących dynamiki dla wybranych własności ruchowych samochodów przedstawiono m.in. w [49], [229], dynamiką w układach tor–

–pojazd zajmowano się w ramach pracy [134] (dla pojazdów kolejowych). Więk-szość problemów poruszonych w tej pracy ma jednak zastosowanie w badaniu ruchu samochodów, zwłaszcza w zakresie badania ich modeli matematycznych.

Istnieje także wiele prac, których tematyka została poświęcona zagadnieniom dynamiki układów wieloczłonowych (np. [16], [47], [63], [97], [98], [119], [236], [257]), a zawarte w nich rozważania można odnieść do pojazdów samochodowych.

Problem modelowania układów wieloczłonowych opisanych nieliniowymi równa-niami różniczkowymi przedstawiony został w pracy [56], natomiast, odnosząc zagadnienie układów wieloczłonowych do ruchu pojazdów, model matematyczny samochodu z jednoosiową przyczepą do symulacji dynamiki zestawu pojazdów zaprezentowany został w [37]. Zagadnienia dynamiki układów mechanicznych odniesione do ruchu samochodów zawarto w pracy [16], gdzie poruszono m.in.

problemy związane z opisem ruchu dwu- oraz trójwymiarowego układów mecha-nicznych zgodnie z zasadą dynamiki Newtona oraz równaniami Lagrange’a, a także wybrane aspekty związane z drganiami i teorią zderzeń pojazdów.

Oddzielnym problemem jest analiza modeli matematycznych samochodu z uwzględnieniem oddziaływania więzów nieholonomicznych. Jednym ze sposo-bów analizy układów z więzami tego rodzaju jest zastosowanie np. równań Mag-giego (np. [198]).

Eksperymentalne badania pojazdów, takie jak badania stanowiskowe, anali-za własności ruchowych itp., anali-zaprezentowane zostały w pracy [196]. Analizy zjawiska poślizgu dynamicznego pojazdów dokonano w pracy [226]. Problemy położenia środka masy w pojazdach ciężarowych i jego wpływ na ruch krzywoli-niowy analizowane były w ramach pracy [73], w osobowych zaś – w [172].

W pracy [232] analizie poddane zostały wybrane cechy dynamiczne pojazdu specjalnego przy różnych konfiguracjach położenia środka masy.

Dodatkowo należy wspomnieć o nierównościach nawierzchni drogi, dla któ-rych w pracy [8] rozważano możliwości generowania ich trójwymiarowych profili wykorzystywanych później w programach symulacyjnych MSC Adams i PC-Crash.

Przeprowadzona dotąd analiza pozwala określić kierunek dalszych rozwa-żań dotyczących bezpieczeństwa pojazdów samochodowych. W ruchu drogowym najważniejszymi manewrami, prócz ruchu krzywoliniowego, wydają się być

rozpędzanie i hamowanie pojazdu. W związku z tym dokonano przeglądu wyni-ków prac w kierunku analizy związanej z przyspieszaniem i hamowaniem samo-chodu w różnych warunkach ruchu.

Dla przykładu w pracach: [68], [86], [95], [153], [178], [235], [244], [275], czy [282] rozważany był proces hamowania i zachowania się pojazdu w czasie hamowania w różnych warunkach ruchu. Rozważany był również problem sku-teczności hamowania i rozdziału sił hamujących na poszczególne koła pojazdu.

Ponadto analizowano proces hamowania w celu wyznaczenia opóźnienia oraz drogi hamowania wraz z ewentualnymi błędami pomiarów [92].

W pracy [126] została przeprowadzona analiza hamowania lekkiego ciągnika siodłowego z naczepą na autostradzie, gdzie wykorzystano model matematyczny pojazdu o 9 stopniach swobody w symulacji z odwzorowaniem realnych warun-ków. Struktury pojazdu utworzonego w programie MSC Adams/Car o odpowied-nich charakterystykach opon, wyposażonego w układ ABS, użyto w pracy [103]

w celu kontroli zachowania się pojazdu przy dodatkowym sterowaniu i jednoczes-nym jednostronjednoczes-nym hamowaniu. Otrzymane trajektorie odniesiono do pożądanych w celu porównania odchyleń, co dodatkowo stanowiło dla autorów pracy podstawę do określenia prowadzonych analiz jako badania stateczności.

W pracy [71] zaprezentowane zostały wyniki badań wpływu nierównomier-ności sił hamowania modelu matematycznego pojazdu złożonego z 9 brył sztyw-nych o 17 stopniach swobody na ocenę poprzecznego przemieszczania się przy różnych konfiguracjach obciążenia nadwozia oraz momentów hamujących na ko-łach. Bryłą główną jest nadwozie o 6 stopniach swobody, z którym koła (każde posiadające 1 stopień swobody) połączone są za pomocą elementów sprężysto- -tłumiących tworzących zawieszenie pojazdu. Przednie zawieszenie zostało przez autorów pracy opisane za pomocą 5 stopni swobody, tylne zaś – 2. Badania te pro-wadzone były na nawierzchni o małym i dużym współczynniku przyczepności.

Badania takie mają również zastosowanie w transporcie kolejowym. Dla przykładu w pracy [57] zaprezentowane zostały wyniki zachowania się modelu matematycznego wagonu kolejowego wyposażonego w koła elastyczne promie-niowo, przy czym analizowano ruch poprzeczny zestawu pudła wagonu i kół.

Kolejnym istotnym aspektem ruchu samochodu w relacji do współpracy ko-ła z nawierzchnią jest analiza wpływu pionowych wymuszeń drogi na koko-ła, co analizowano m.in. w niżej przedstawionych pracach.

Wyniki symulacji pionowych obciążeń pojazdu wieloosiowego w oparciu o model matematyczny częściowo nieliniowy (tłumienie) zaprezentowano w pracy [82]. Autorzy pracy [157] zaprezentowali wyniki zmierzonych i symulowanych dynamicznych odpowiedzi samochodu ciężarowego na poprzeczne nierówności nawierzchni (ograniczniki prędkości), wyboje oraz losowe nierówności nawierzch-ni. W pracy [137] zaprezentowane zostały wyniki symulacji hamowania modelu matematycznego samochodu na nierównej nawierzchni drogi.

Badania dynamiczne i wpływ nierówności drogi na wybór prędkości jazdy w aspekcie działania kierowcy przeprowadzone zostały w pracy [269]. Natomiast samą kwestię nierówności drogi poruszono, omawiając m.in. drogowe środki ograniczania prędkości w pracy [264].

Problemy opisu nierówności dróg oraz wykorzystania określonych profili drogi przedstawiono w wielu pracach, m.in. w: [14], [65], [75], [84], [99], [111], [112], [113], [121], [125], [127], [158], [180], [186], [203], [208], [209], [245], [247], [253], [254], [260], [261], [275], [276], [280], [291] czy [296].

Dla przykładu w pracy [65] omówiono aspekty generowania profili drogi o losowych nierównościach, w [171] zaś do ich opisu matematycznego użyto głównie wielkości zdeterminowanych. W niektórych pracach nierówności drogi są traktowane jako proces stochastyczny o stacjonarności rzędu dwa i globalnie ergodyczny (np. [149]), co pozwala badać wpływ zaburzeń zewnętrznych na ruch pojazdu.

W pracy [14] pokazana została analiza wpływu zmierzonych nierówności nawierzchni o długich falach na drgania pojazdu. Problem pokonywania drogi z losowymi nierównościami rozpatrywany był także w kwestii zastosowania sieci neuronowych [84].

Przykładowo w pracach [75], [203], zaproponowane zostały systemy pomia-rowe służące do określania i badania profili nierówności dróg.

Gęstość widmowa mocy nierówności drogi jako podstawa analizy została wykorzystana m.in. w pracach [99] oraz [296], w [255] zaś zaproponowana zosta-ła widmowa metoda modelowania profilu drogi. W [112], [113], [125], [208]

oraz [254] pokazane zostały wybrane aspekty estymowania profili drogi o nie-równej nawierzchni.

W pracach [111], [127], [209], [260] oraz [261] skupiono się na analizie profili dróg lub ruchu i zachowania się pojazdu, głównie w oparciu o badania symulacyjne.

Problem odrywania się kół pojazdu od nawierzchni na nierównościach dróg poruszony został m.in. w pracy [180].

Modele matematyczne nierówności nawierzchni drogi zostały przedsta-wione w pracy [21], w [22] zaś ci sami autorzy dokonali analizy możliwości zniszczeń zmęczeniowych wybranych elementów samochodów w wyniku jazdy po nierównych nawierzchniach.

Z przeprowadzonego przeglądu wynika, że mało było prób połączenia sy-mulacji określonego manewru (przyspieszania lub hamowania samochodu), jako procesu o zmiennej prędkości ruchu pojazdu, z analizą wpływu nierówności dróg o określonej długości fali na jego zachowanie się, głównie pod kątem drgań i ich tłumienia.

1.3. Procesy zderzeń samochodów – modele i obiekty

W dokumencie Jarosław Zalewski (Stron 17-21)