Аннотация
В статье рассмотрены методика и средства лабораторных испытаний автомобилей с АБС для выявления временных характеристик различных типов водителей при экстренном торможении на поверхности с неравномерным коэффициентом сцепления.
Ключевые слова: водитель, время реакции, АБС, торможение, моделирование.
The article is devoted to methods and means of laboratory testing of the automobiles with ABS aimed at exploring temporary characteristics of different types of drivers at the time of emergency braking on the surface with irregular adhesion factor.
Keywords:driver, reaction time, ABS, braking, modeling.
В связи с непрерывным увеличением мирового автомобильного парка вырастает и количество дорожно–транспортных происшествий. По данным ГИБДД МВД России за 2010 год в Российской Федерации произошло 199 431 дорожно-транспортное происшествие, в результате которых погибли 26 567 человек, а 250 635 человек получили ранения. Ежегодно до 85 % случаев ДТП происходит по вине водителей. При наличии на автомобиле АБС появляется возможность корректировки водителем траектории движения при экстренном торможении. Таким образом, возникла необходимость исследования времени реакции водителя при коррекции траектории как фактора, определяющего дальнейшее движение автомобиля.
Данные исследования целесообразно вести в лабораторных условиях с применением виртуально–физических технологий, поскольку они обеспечивают максимальную воспроизводи-мость условий эксперимента [2]. Для этого в ВолгГТУ была создана комплексная моделирующая установка на базе автомобиля ВАЗ–2106 (рис. 1), которая позволяет выявить временные характеристики различных типов водителей при реакции на асимметричные возмущения со стороны дороги на передние управляемые колеса при экстренном торможении..
Рис. 1. Принципиальная схема моделирующей установки:1 – вычислительный комплекс; 2 – цифро-аналоговый преобразователь; 3 – электрогидравлический преобразователь; 4 – исполнительное устройство; 5 – рулевой привод с поворотным кулаком макета управляемого колеса; 6 – рулевое колесо; 7 – аналогово–цифровой преобразователь; 8 – устройство визуализации
В соответствии с задачами экспериментального исследования установка должна обеспечивать возможность моделирования действующего на управляемых колесах поворачивающего момента и возникающего при этом самоповорота управляемых колес в режиме экстренного торможения автомобиля с АБС, а также изменять в широких пределах параметры рулевого управления автомобиля.
На данной установке действующий при торможении поворачивающий момент реализуется с помощью вычислительного устройства 1, цифро–аналогового преобразователя 2, электрогидравлического преобразователя аналогового сигнала управляющего параметра 3 и исполнительного устройства 4, которое воздействует наимитатор управляемых колес 5.
Исполнительное устройство представляет собой управляемую гидравлическую систему, состоящую из силового двухстороннего гидроцилиндра с управлением от дросселирующего гидрораспределителя типа 12Г68-12, подводных и отводных трубопроводов, насосной установки Г48-12 и датчиков давления П-100 Т (погрешностью 10 Па).
С помощью золотника 12Г68-12, рабочая жидкость из гидравлического бака под давлением, создаваемым насосной установкой, через подводимые трубки подается в переднюю или заднюю полость силового гидроцилиндра. Соединенный с поворотным кулаком экспериментальной установки шток гидроцилиндра, перемещаясь вперед или назад, воздействует на управляемые колеса, согласно воспроизводимому закону изменения поворачивающего момента.
Возникающие отклонения имитатора управляемых колес и поворот рулевого колеса регистрируется потенциометрическими датчиками с сопротивлением R = 30 кОм ± 0,5 %, линейность III кл., ТУ 9А4685004-3.
Для определения величины поворачивающего момента создаваемого штоком силового гидроцилиндра используется измерительный стакан с наклеенными по мостовой схеме тензометрическими фольговыми датчиками 2ФКПА–5–200 В сопротивлением ? 179 Ом и усилитель напряжения для тензомоста LP-04 фирмы L-Card [1].
Измерение момента на рулевом колесе осуществляется при помощи динамометрического руля (рис. 2, а, б). Основание 3 и обод рулевого колеса 1 соединены металлическим уголком 2 при помощи крепежных болтов. На металлическом уголке 2 в местах наибольшего изгиба при действии момента 4 по мостовой схеме наклеены фольговые тензодатчики типа 2ФКПА-5100-Б с сопротивлением 95,00–95,19 Ом.
Рис. 2. Расположение датчиков на экспериментальной установке: а – схема динамометрического руля для измерения момента на рулевом колесе: 1 – обод рулевого колеса, 2 – уголок, 3 – основание рулевого колеса, 4 – места для наклейки тензодатчиков; б – общий вид динамометрического руля
Сигнал с датчиков через АЦП (устройство сопряжения сигналов типа L–Card L154) поступает на вычислительное устройство, где происходит визуальная регистрация сигнала на экране и запись его на жесткий диск компьютера.
Плата L–154 предназначена для преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму для персональной ЭВМ, а также для ввода/вывода цифровых ТТЛ линий и управления одним выходным аналоговым каналом (цифроаналоговый преобразователь). На плате имеется один АЦП, на вход которого при помощи коммутатора может быть подан один из 16 (32) аналоговых каналов с внешнего разъема платы, а также один ЦАП, который выдает постоянное напряжение в соответствии с записанным в него цифровым кодом. Схема измерения момента на рулевом колесе приведена на рис. 3.
Рис. 3. Схема измерения момента на рулевом колесе
Для получения чистого
сигнала на выходе следует использовать различные способы обеспечения помехозащищенности, такие как гальваническая развязка, согласование кабеля, заземление, уменьшение входного импеданса прибора и экранирование.
Временные характеристики водителей планируется выявить на основе анализа измерения трех параметров: поворачивающего момента на колесе автомобиля, угла поворота рулевого колеса и момента на рулевом колесе.
Время, характеризующее период времени с того момента, как рулевое колесо начало отклоняться, до того момента, когда водитель стал прикладывать момент на рулевом колесе, представляет латентный период времени реакции водителя. А время характеризующее период времени с того момента, когда водитель начал создавать момент на рулевом колесе, до того момента, когда момент на рулевом колесе установился, т. е. принял постоянное значение, представляет моторный компонент времени реакции водителя.
Используя полученные данные, можно рассчитать для различных структур АБС предельные временные характеристики с учетом среднестатистического водителя. Полученные предельные значения позволят выработать рекомендации производителям по выбору структуры АБС для различных автомобилей, а также и рекомендации по изменению норм тормозной эффективности.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Ревин, А. А. Комплексная методика исследования влияния зазоров рулевого управления на рулевую самоповорачиваемость затормаживаемого автомобиля с АБС в лабораторных условиях / А. А. Ревин, Е. В. Балакина, В. В. Баев // Известия вузов. – М.: Машиностроение. 2005. – № 1. – С. 38–46.
2. Ревин, А. А. Комплексная технология моделирования тормозной динамики автомобиля: монография / А. А. Ревин. Волгоград: ИУНЛ ВолгГТУ, 2000. – 92 с.