Jednym z istotniejszych aspektów w działalności przemysłowej jest aspekt kosztów.
Z tego punktu widzenia przedsiębiorstwa dążą do maksymalizacji efektów badań przy jednoczesnej minimalizacji ich kosztów. Z oczywistych względów dąży się do wyważenia relacji pomiędzy kosztami prowadzenia badań, czasem ich trwania, a potencjalnymi efektami, które mogą one przynieść. W efekcie końcowym należy ocenić ile i jakie informacje może przynieść zastosowanie odpowiedniej metody badawczej w relacji do kosztów uzyskania tych informacji.
Jakościowa ocena ilości informacji, wierności odwzorowania sytuacji eksploatacyjnej, kosztów i czasu trwania odpowiedniego rodzaju badania trwałości układu napędowego przedstawia tab. 4.1. Dla oceny porównawczej czasu trwania, który dość ściśle jest jednocześnie powiązany z kosztem poszczególnych badań, na podstawie doświadczeń własnych autora przyjęto, iż czas trwania badań:
• krótszy niż 2-3 tygodnie będzie określony, jako mały,
• pomiędzy 8 a 12 tygodniami będzie określony, jako średni,
• powyżej 16 tygodni, będzie określony, jako duży.
W odniesieniu do ilości informacji pochodzących z pomiarów zmiennych opisujących pracę układu napędowego, prowadzenie badań drogowych nie pozwala na realizację pomiaru zbyt dużej ilości zmiennych, ze względu na komplikację zabudowy czujników często wymagającej modyfikacji konstrukcyjnych pojazdu w celu zabudowy danego czujnika. Stąd należy uznać, iż ilość pozyskanej informacji jest „mała”. Jednak warto zwrócić uwagę, że o ile mierzonych zmiennych może być mniej, to ich wierność w odniesieniu do sytuacji eksploatacyjnej jest największa – zarówno w odniesieniu do profilu obciążenia, jak ich bardziej globalnych informacji takich, jak obciążenie autobusu, temperatura, wpływ ruchu drogowego na profil prędkość realizowany przez autobus. Stąd przyjęcie określenia „duża” w kolumnie – wierność sytuacji eksploatacyjnej.
Niestety koszt prowadzenia długotrwałych badań eksploatacyjnych jest najczęściej wysoki („duży”) - szczególnie wtedy, gdy sam koszt eksploatacji badanego obiektu nie jest niski.
Dodatkowo, gdy pomiar zmiennych wymaga użycia kosztownej aparatury badawczej wraz z personelem, to koszt prowadzenia takich badań staje się bardzo duży. Dodatkowym elementem kosztotwórczym może być konieczność wycofania obiektu z normalnej eksploatacji i zastąpienia go innym w działalności użytkującego go przedsiębiorstwa.
Badania drogowe w czasie eksploatacji, to w zasadzie pełna rejestracja zdarzeń w stosunku 1:1 do występujących w rzeczywistości, stąd długotrwały czas ich trwania. Dają on największą pewność wystąpienia wszystkich możliwych obciążeń działających na układ napędowy, ale niektóre z nich występując bardzo rzadko wymagać będą długiego czasu eksploatacji (tym samym badań) dla ich ujawnienia. W praktyce chcąc uzyskać pełen obraz obciążeń i ich rozkładu dla eksploatacji autobusu na trasie wynoszącej 1 mln km, przy średnim rocznym kilometrażu na poziomie 50.000 – 70.000 km, jakie standardowo osiągają autobusy w komunikacji miejskiej, oznaczałoby to czas trwania badania znacznie przekraczający 10 lat.
Prowadzenie badań poligonowych umożliwia, poprzez eliminację ruchu drogowego i zastosowanie odseparowanego toru testowego w porównaniu do badań drogowych, zabudowę praktycznie dowolnej ilości czujników pomiarowych, co determinuje otrzymanie oceny „duża” w przedmiotowej tabeli w pozycji ilość informacji. Jednakże z punktu widzenia wierności sytuacji eksploatacyjnej ocena ta wypada już niżej - jest to ocena „mała” lub” średnia”. Zależy to od
planowanego programu badań – np. same przejazdy po różnych nawierzchniach bez liczby ruszań i zatrzymań pojazdów występujących w eksploatacji, dobrze będą oddawać w przyspieszony sposób obciążenie zawieszenia i układu nośnego, ale będą znacznie mniej obciążały układ napędowy w stosunku do rzeczywistej eksploatacji.
Poszczególne tory testowe symulują najczęściej wybrane na drodze doświadczalnej (często wieloletniej) przebiegi wybranych tras i warunków występujących w rzeczywistych warunkach.
Praktycznie bez ograniczeń można na nich symulować różnego rodzaju obciążenia. W budowie torów stosuje się nawierzchnie, które charakteryzują się znaczną intensywnością oddziaływań na badane pojazdy, a w programach badań eliminuje się przejazdy po nawierzchniach dobrych, tak aby intensyfikować działanie obciążeń. Pozwala to na znaczne przyspieszenie uzyskiwania uszkodzeń zmęczeniowych konstrukcji pojazdu. Przykładowo, wg wieloletnich doświadczeń firmy DAF, 1 km przejechany na torze testowym charakteryzuje się poziomem oddziaływań odpowiadającym przejechaniu ok. 200 km podczas normalnej eksploatacji. Umożliwia to znaczące skrócenie czasu trwania badań trwałościowych, a jednocześnie koszt przeprowadzania tego typu badań jest znaczenie niższy niż wieloletnich badań drogowych.
W przypadku badań symulacyjnych - zarówno badań symulacyjnych na podstawie profilu prędkości, jak i koncepcji symulacji na bazie zbiorów danych z badań – nie uzyskamy tak dużego spektrum informacji, jak w badaniach poligonowych. Często jednak w symulacji istnieje możliwość wyliczenia większej ilości zmiennych niż zmierzenia ich w badaniach eksploatacyjnych. Stąd zarówno w przypadku jednych, jak i drugich badań występuje tu określenie „duża” w odniesieniu do ilości pozyskiwanych informacji. Ocena „średnia” w ocenie wierności sytuacji eksploatacyjnej wynika z możliwości symulowania sytuacji eksploatacyjnej dosyć wiernie na podstawie dużej i wszechstronnej bazy eksploatacyjnych profili prędkości. W zależności od zróżnicowania procesu eksploatacji baza danych profili może być większa lub mniejsza. Stąd koszt takich badań (w tym pozyskania tych profili) może być mały lub średni. Czas trwania samej symulacji przy odpowiednio zbudowanym programie może być mały.
Tab. 4.1 Porównanie typów badań trwałościowych układu napędowego ze względu ilość informacji, koszt i czas trwania [opracowanie własne]
W tab. 4.2 przedstawiono porównawczą strukturę kosztów prowadzenia porównywalnych badań. Ilość symbolu „x” w umowny sposób przedstawiona „zaangażowanie” kosztowe zagadnienia. I tak dla przykładu: w przypadku kosztów organizacyjnych: delegacji i noclegów, koszt
badań drogowych z uwagi na długotrwałość badań jest największy, następny w kolejności będzie czas trwania badań poligonowych, a koncepcja symulacji będzie charakteryzowała się najkrótszym czasem realizacji. Czas trwania badań jest oczywiście wprost proporcjonalny do kosztów badań. Z kolei koszt części zamiennych w kategorii kosztów sprzętowo- technicznych przedstawia się na najwyższym poziomie dla badań drogowych i poligonowych (potencjalna możliwość wystąpienia tych samych usterek, co w przypadku badań drogowych), a będzie on najniższy w przypadku koncepcji symulacji. Podobnie należy interpretować pozostałe kategorie kosztów.
Tab. 4.2 Porównawcza struktura kosztów prowadzenia badań [opracowanie własne]
Porównanie kosztów na podstawie doświadczeń własnych autora dla badań poligonowych i przedstawionej koncepcji symulacji przedstawiono na rys. 4.2. Z tego porównania w sposób oczywisty wynika znacząca redukcja kosztów badań przy zastosowaniu koncepcji symulacji.
Rys. 4.2 Porównanie kosztowe wybranych badań [opracowanie własne]
Celem dalszych prac autora, zrealizowanych w ramach niniejszej pracy było przeanalizowanie technicznej realizowalności zaproponowanej koncepcji symulacji oraz poziomu wierności odwzorowania wyników symulacji obciążeń eksploatacyjnych w stosunku do badań w warunkach rzeczywistej eksploatacji przy odpowiednim doborze danych i sterowaniu procesem symulacji.
Badania drogowe
delegacje i noclegi xxx xx x
x x x