МОДЕЛЬ СКОРОСТНЫХ РЕЖИМОВ ДВИЖЕНИЯ БОЛЬШЕГРУЗНЫХ АВТОПОЕЗДОВ ПРИ ПЕРЕВОЗКЕ МЕТАЛЛОПРОДУКЦИИ В УСЛОВИЯХ ГОРОДА

MODEL OF SPEED MODES OF MOVEMENT OF HEAVY-LOAD

ROAD TRAINS AT TRANSPORTATIONS OF STEEL PRODUCTS IN THE CONDITIONS OF CITY

Ключевые слова: автомобильный транспорт, седельный автопоезд, режимы движения

Keywords: motor vehicles, truck-trailer, driving modes

В статье рассмотрены вопросы оптимизации режимов движения большегрузных автопоездов на перевозках металлопродукции в условиях городской сети. Представлены результаты экспериментальных исследований по определению динамических нагрузок в несущих системах. Предложена оптимизационная модель скоростного режима.

The paper deals with issues of optimization of the motion of heavy trucks at steel products transportations within the urban network. Presented results of the experimental studies allow determination of dynamic loads in the bearing systems. Optimization model of speed mode is presented.

Постановка проблемы. В регионах Украины, тяготеющих к морским портам, сложилась система перевозок экспортной металлопродукции, в которой значительное место занимает автомобильный транспорт.

При использовании автомобильного транспорта перевозка металлопродукции (слябов, стальных рулонов, листа в пачках и др.) осуществляется большегрузными автомобильными поездами (БАП) грузоподъемностью 25-30 т, состоящими из трехосных седельных тягачей и двух- либо трехосных полуприцепов различных моделей. В целом ряде случаев автомобильные перевозки осуществляются по дорогам городской сети.

Использование автомобильного транспорта на рассматриваемых перевозках позволяет обеспечить высокие технико-эксплуатационные и экономические показатели. В современных условиях применение автотранспорта на перевозках металлопродукции является экономически более выгодными, чем железнодорожного .

Перевозки металлопродукции имеют существенные эксплуатационные особенности (табл. 1). Они характеризуются повышенными нагрузками (масса груза достигает 30 т), высокой интенсивностью (суточный объем работы до 240 тонн, 8 ездок с пробегом до 350 км), сложными дорожными условиями (при длине маршрута 20-25 км на один груженый рейс продолжительностью 35-40 мин. приходится в среднем до 58 поворотов, 77 торможений и разгонов, 22 остановок, 180 переключений передач).

Таблица 1 - Технико-эксплуатационные показатели работы Б АП на перевозках металлопродукции

№ п/п

Параметры

Значения

1

Масса единицы груза, т

7-30

2

Суточная производительность автопоезда, т

до 240

3

Суточное количество ездок, езд.

до 8

4

Среднесуточный пробег автопоезда, км

350

5

Количество мест, требующих полной остановки

17

6

Количество закруглений

29

7

Длина маршрута перевозки, км

21-25

8

Продолжительность груженого рейса, мин.

35-40

9

Количество горизонтальных кривых на маршруте, ед.

58

Интенсивная эксплуатация в рассматриваемых условиях приводит к преждевременному (через 1-2 года) износу несущей системы (рамы) автопоездов, что увеличивает внеплановые простои и требует дополнительных трудовых и материальных затрат на ремонты.

Оценка показателей надежности позволила установить, что в рассматриваемых условиях, в связи с несоответствием конструктивных параметров подвижного состава и скоростного режима движения условиям перевозок, в несущих системах автопоездов возникают значительные динамические нагрузки, превышающие предельные значения. Это приводит к снижению уровня эксплуатационной готовности и производительности автопоездов. В результате существенно ухудшаются технико-эксплуатационные показатели, а экономические преимущества перед железнодорожным транспортом утрачиваются [1, с. 2].

Вопросы оптимизации скоростных режимов движения БАП на рассматриваемых перевозках по критерию допустимой нагрузки в несущей системе в литературе не освещены и не рассматривались.

Таким образом, весьма важной задачей является оптимизация скоростных режимов движения БАП на перевозках металлопродукции в городских условиях.

Анализ последних исследований и публикаций. В научных работах и публикациях последних лет, посвященных исследованиям прочностных характеристик несущих систем различных автотранспортных средств, проблемам совершенствования конструкции и улучшения эксплуатационных свойств, а также моделирования скоростных параметров по критериям безопасности дорожного движения применительно к работе БАП на перевозках металлопродукции не рассматривались. Вместе с этим, условия эксплуатации БАП на внешних перевозках металлопродукции существенно отличаются от рассматриваемых в указанных статьях по многим параметрам. Поэтому, в данном случае нужны новые методические подходы и модели, которые позволили бы оптимизировать скоростные режимы движения БАП в городских условиях по критерию допустимой нагрузки в несущей системе.

Цель. Целью статьи является моделирование скоростных режимов движения БАП на перевозках металлопродукции в сложных условиях городских дорог.

Изложение основного материала. Установлено, что вопросы повышения эффективности автомобильных перевозок металлопродукции, с использованием БАП существующих типов, в первую очередь, связаны с необходимостью обеспечения их эксплуатационной готовности, уровень которой определяется степенью приспособленности конструкции автопоездов к условиям перевозок металлопродукции [2, с. 3].

На эффективность эксплуатации подвижного состава оказывают наибольшее влияние следующие факторы: режимы движения, дорожные условия, схема размещения груза на подвижном составе, конструктивные особенности подвижного состава, условия и технология выполнения грузовых операций, параметры и свойства груза.

В формировании показателей эксплуатационной готовности (коэффициенты использования грузоподъемности и технической готовности парка) доминирующую роль играет нагрузочный режим несущей системы БАП, который в свою очередь, определяется скоростными режимами движения.

Оптимизация режимов движения и установление требуемых величин скорости, применительно к сложным дорожным условиям, позволит снизить величину динамических нагрузок и напряжений в несущих системах БАП, уменьшить частоту возникновения переменных нагрузок, превышающих допустимый предел, а также интенсивность накопления усталостных повреждений.

Моделирование режимов движения большегрузных автопоездов выполнено в два этапа. На первом этапе выполнена оценка напряженно- деформированного состояния несущей системы БАП при перевозке металлопродукции в сложных дорожных условиях. На следующем этапе установлены зависимости параметров скоростного режима от величины динамических нагрузок в увязке с параметрами дорожных условий и прочностных характеристик.

Для проведения экспериментальных исследований по определению динамических нагрузок выбран электротензометрический метод, который реализован с помощью специальной информационно-измерительной системы (ИИС). При выполнении замеров БАП двигался в груженом состоянии с номинальной

2-3].

Анализом полученных экспериментальных данных и дорожных условий установлено (рис. 1), что наибольшее влияние на величину динамических нагрузок оказывают план трассы (параметры горизонтальных кривых) и параметры, характеризующие состояние и степень изношенности дорожного полотна (ровность и дефектность покрытия).

Линейный график средних значений коэффициентов динамичности на

Рисунок 1 - Линейный график средних значений коэффициентов динамичности на

участках трассы

На основе экспериментальных данных по динамическим нагрузкам были получены экспериментальные кривые, устанавливающие функциональные зависимости скорости движения V от величин радиуса R, размеров неровностей S и дефектов d, дорожного покрытия для несущих систем с различными значениями коэффициента запаса прочности К3 . при допустимом уровне динамических нагрузок .

Нормативные значения коэффициента динамичности соответствуют диапазону 2,5-3,0. Значения К3. устанавливаются предприятием-

изготовителем в пределах 1,5-3,0 и зависят от марки стали, формы и геометрических размеров профиля рамы.

Экспериментальные кривые аппроксимированы и получены уравнения, выраженные формулами (1-4), которые приняты в основу определения скоростного режима.

где V? - допустимая скорость движения БАП на i-ы участке маршрута, км/ч;

D

V{ - допустимая скорость движения БАП на /-м участке маршрута с кривой радиусом Ri, км/ч;

где aj,aj - эмпирические коэффициенты для расчета допустимой скорости

движения при прохождении горизонтальной кривой, соответствующие j- му значению прочностной характеристики несущей системы;

с

V/ - допустимая скорость движения БАП на /-м участке маршрута, имеющем неровности дорожного покрытия величиной 5/, км/ч;

где bj,j3j - эмпирические коэффициенты для расчета допустимой скорости

движения при прохождении участка с неровностями, соответствующие j- му значению прочностной характеристики несущей системы;

vf - допустимая скорость движения БАП на i-м участке маршрута, имеющем дефекты дорожного покрытия величиной d[, км/ч;

где Cj,(pj - эмпирические коэффициенты для расчета допустимой скорости

движения при прохождении участка с дефектами дорожного покрытия, соответствующие у-му значению прочностной характеристики.

Для проверки правильности полученных результатов по определению допустимых скоростных режимов проведен заключительный этап экспериментальных исследований. С этой целью выполнено несколько экспериментальных заездов БАП с измерительной аппаратурой. Скоростной режим движения БАП с номинальной нагрузкой корректировался на базовом маршруте согласно параметрам, полученным по результатам моделирования.

При проведении замеров определен массив данных по напряжениям и выполнены расчеты усредненных коэффициентов динамичности, линейный график которых показан на рис. 2.

Линейные графики параметров при движении БАП по предложенным скоростным режимам

Рисунок 2 - Линейные графики параметров при движении БАП по предложенным скоростным режимам: а - коэффициентов динамичности; б - средних значений скорости

Результаты экспериментальных исследований заключительного этапа, представленные на рис. 2, подтвердили соответствие оптимальных параметров режимов движения допустимому уровню динамических нагрузок, а также адекватность и объективность разработанного метода.

Как видно из рис. 2, только на двух участках трассы (№29 и №31) имеются незначительные превышения (на 3-5%) коэффициента динамичности.

Анализ экспериментальных данных показал, что оптимизированный скоростной режим БАП имеет 3 основных диапазона по ровности, дефектности и радиусу горизонтальной кривой:

  • - для наиболее сложных участков (18, 20, 24, 27-31, 38, 40) с максимальными значениями параметров дорожных условий - 8-15 км/ч;
  • - для участков со средними значениями параметров дорожных условий (6, 7,11, 17, 19,27, 35, 39,44,47,49)- 15-30 км/ч;
  • - для участков с наименьшими параметрами дорожных условий (2-5, 8-10, 22, 23, 32-34, 32-34, 37, 41-43, 45, 46 ,48, 50-53) - 30-40 км/ч.

Выводы: Экспериментальными исследованиями установлено, что параметры скоростного режима движения БАП на перевозках металлопродукции зависят главным образом от параметров дорожных условий. Уравнения, устанавливающие взаимосвязь критериев скоростного режима, дорожных условий и допустимых динамических нагрузок получены на основе экспериментальных зависимостей. Динамические нагрузки по оптимизированным режимам движения установлены с помощью предложенной модели. Сравнение полученных данных с существующими показателями подтверждает, что установленные скоростные режимы в полной мере обеспечивают заданные уровни эксплуатационной готовности БАП и их высокопроизводительную и экономичную эксплуатацию.

Библиографический список

  • 1. Парунакян В.Э. Оценка работоспособности серийных автопоездов на внешних перевозках металлопродукции / В.Э. Парунакян, А.А. Жилинков // Межвузовский сборник научных трудов «Защита металлургических машин от поломок» - Мариуполь: ГВУЗ «Приаз. гос. техн. ун-т», 2008. - Вып. № 10. - С. 220 - 226.
  • 2. Парунакян В.Э. К вопросу повышения эксплуатационной готовности большегрузных автопоездов на перевозках металлопродукции / В.Э. Парунакян, А.А. Жилинков // Вестник Приазов. гос. техн. ун-та. Сер.: Технические науки: Сб. науч. тр. - Мариуполь: ГВУЗ «Приаз. гос. техн. ун-т», 2011. - Вып. № 2(23). - С. 277 - 282.
  • 3. Жилинков А.А. Методика экспериментальных исследований процессов деформации несущей системы автопоездов при перевозке металлопродукции / А.А. Жилинков, В.Э. Парунакян // Вестник Приазов. гос. техн. ун-та. Сер.: Технические науки: 36. науч. тр. - Мариуполь: ГВУЗ «Приаз. гос. техн. ун-т», 2009. - Вып. № 19. - С. 256 - 260.

© Маслак А.В., Жилинков А.А., 2014

УДК 656.056+656.11+656.13 Матназаров Д.Д. Matnazarov D.D.

аспирант кафедры сервиса и ремонта post-graduate student of the cars and ser- машин ФГБОУ ВПО vice department "State University-ESPC",

«Госуниверситет - УНПК», г.Орел, РФ Oryol city, Russian Federation

Голенков В.A. Golenkov V.A.

доктор техн. наук, профессор, прези- doctor of technical sciences, professor,

дент ФГБОУ ВПО president "State University-ESPC", Oryol

«Госуниверситет - УНПК», г.Орел, РФ city, Russian Federation

Новиков A.H. Novikov A.N.

доктор техн. наук, профессор кафед- doctor of technical sciences, professor of

ры сервиса и ремонта машин ФГБОУ the cars and service department "State ВПО «Госуниверситет - УНПК», University-ESPC",

г.Орел, РФ Oryol city, Russian Federation

Катунин A.A. Katunin A.A.

канд. техн. наук, доцент кафедры сер- Ph.D., associate professor of the cars and вис и ремонт машин ФГБОУ ВПО service department "State University-

«Госуниверситет - УНПК», г.Орел, РФ ESPC", Oryol city, Russian Federation

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >