Способ определения средней скорости движения транспортного средства
Владельцы патента RU 2662592:
Федеральное государственное бюджетное учреждение "3 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации (RU)
Изобретение относится к испытаниям транспортных средств. Способ определения средней скорости движения транспортного средства заключается в перемещении транспортного средства по поверхности в неустановившемся режиме движения, определенном профилем и несущей способностью опорной поверхности с коэффициентом суммарного сопротивления движению. Определяют по величине среднего расхода топлива и коэффициента пропорциональности скорость, соответствующую контрольному расходу топлива, и коэффициент сопротивления движению. Также определяют показатель, выражающий отношение среднего расхода топлива к контрольному расходу, представляющий единый для всех транспортных средств уровень нагружения двигателя в диапазоне от минимального до максимального значения, определяемого при полной подаче топлива на номинальной частоте вращения, при котором получают выражение для определения средней скорости движения. Прогнозируемую среднюю скорость движения в границах каждой категории испытательных дорог определяют по графику. Определяется прогнозируемая средняя скорость движения. 3 ил.
Изобретение относится к области испытаний транспортных средств, а именно эксплуатационному контролю транспортного средства (ТС), и касается определения одной из характеристик скоростных свойств - средней скорости движения в различных дорожных условиях.
В настоящее время в эксплуатационных условиях использования ТС средняя скорость движения определяется как частное от деления выполненного пробега в км по j-й дороге на затраченное время движения в ч.
Наиболее близким к предлагаемому является способ определения коэффициента суммарного сопротивления движению транспортного средства при его дорожных испытаниях [1], согласно которому при дорожных испытаниях перемещают транспортное средство по каждой j-й (j=1…n) опорной поверхности в ведущем неустановившемся режиме движения, определенном профилем и несущей способностью данной опорной поверхности, определяют средний расход топлива двигателя и среднюю скорость движения 
, а коэффициент суммарного сопротивления движению определяют по выражению
где 
- средний расход топлива на j-й опорной поверхности, л/100 км;
- средняя скорость движения на j-й опорной поверхности, км/ч;
n - коэффициент пропорциональности, характерный для каждого типа транспортного средства и отражающий его конструктивные решения, при этом величину n по испытуемому колесному или гусеничному транспортному средству определяют по известному значению коэффициента сопротивления движению ΨА, соответствующему дороге с ровным твердым покрытием, равным 0,025 для колесных машин, а 
и 
- по контрольному расходу топлива qк испытуемого транспортного средства и скорости, соответствующей контрольному расходу топлива, 
.
Разработка способа [1] позволила перейти от субъективной оценки видов испытательных дорог к принципиально новой количественной оценке категорий этих дорог с помощью самого испытываемого транспортного средства через диапазон статистических значений коэффициента Ψj и к математическому ожиданию (среднему значению) этого коэффициента каждой категории дорог, 
, принятому в ОСТ 37.001.520-96 [2, таблица 1] в качестве норматива.
Задачей изобретения является определение прогнозируемой средней скорости движения ТС, выбираемого из ряда серийно выпускаемых изделий или проектируемого нового образца под решение целевой задачи применительно к конкретным дорожным условиям.
Поставленная задача решается тем, что в способе определения коэффициента суммарного сопротивления движению [1], согласно которому при дорожных испытаниях перемещают транспортное средство при полной массе по каждой j-й (j=1…n) испытательной дороге в ведущем неустановившемся режиме движения, определенном профилем и несущей способностью опорной поверхности;
фиксируют среднее значение расхода топлива в литрах на 100 км пробега по j-й дороге;
вычисляют коэффициент суммарного сопротивления движению из выражения (1), в котором коэффициент пропорциональности n, характерной для каждого типа транспортного средства, определяют по выражению
где ΨА - коэффициент сопротивления движению, соответствующей дороге с ровным твердым покрытием, равный 0,025;
Vq - скорость, соответствующая определению контрольного расхода топлива, как правило, равная 60 км/ч;
qк - контрольный расход топлива, определяемый по [3] на скорости Vq, и при указанных значениях ΨА и Vq, коэффициент пропорциональности n определяют по выражению
По выражениям (1 и 3) определяют среднюю скорость движения транспортного средства относительно категории дорог, определяемых показателем Ψj
или при 
получают выражение для определения средней скорости движения ТС на j-й дороге
где t - показатель выражает отношение среднего расхода топлива 
ТС на j-й опорной поверхности к контрольному расходу топлива qк и соответствует относительному уровню нагружения двигателя в диапазоне от минимального значения tmin=1,0 при 
до максимального значения tmax≤4,0 при 
, определяемого при полной подаче топлива на номинальной частоте вала двигателя ТС.
На основе представительной статистической выборки по испытаниям полноприводных ТС разных классов грузоподъемности в объеме 148 образцов устанавливают единое для всех ТС среднее значение показателя t в границах значений коэффициента суммарного сопротивления движению Ψj каждой категории испытательных дорог, равное на:
- асфальтобетонной дороге - 1,55;
- булыжной дороге ровного мощения - 1,60;
- грунтовой дороге удовлетворительного состояния - 2,05;
- разбитой грунтовой дороге - 2,45;
- размокшей грунтовой дороге - 3,00;
при дискретно заданных значениях показателя t по граничным значениям коэффициента Ψj каждой j-й категории дорог и их матожиданий 
строят график средней скорости движения в функции 
;
для упрощения расчетов по графику при любых наперед заданных значениях показателя t и коэффициента Ψj определяют прогнозируемую скорость движения;
по графику при заданных скорости движения и дорожных условиях, оцениваемых коэффициентом суммарного сопротивления движению Ψj, определяют значение показателя t, а при известном значении контрольного расхода топлива qк ТС - средний расход топлива 
по выражению
,
обеспечивая надежный расчет по определению необходимых запасов топлива для реализации заданных скоростей движения в конкретных условиях эксплуатации ТС.
Сопоставительный анализ предложенного технического решения с известным показывает, что при эксплуатационном контроле транспортного средства, в выражении определения средней скорости движения в заданных j-x дорожных условиях использован принципиально новый единый для всех транспортных средств показатель t, выражающий отношение среднего расхода топлива 
при перемещении транспортных средств по j-й опорной поверхности к его контрольному расходу топлива qк, что соответствует приведению эксплуатационных расходов топлива 
, изменяющихся в широком диапазоне в зависимости от класса грузоподъемности транспортных средств, к общему знаменателю - минимальному уровню нагружения, соответствующего режиму определения контрольного расхода топлива (при ΨА=0,025 и Vq=60 км/ч), и относительному уровню нагружения двигателя ТС в диапазоне от минимального значения tmin=1,0 при 
до максимального tmax≤4,0 при 
, определяемого при полной подаче топлива на номинальной частоте вала двигателя, использование которого (показателя t) упрощает и одновременно повышает точность определения средней скорости движения в заданных j-x дорожных условиях.
На основе указанных особенностей показателя t и его представительной статистической выборки по результатам испытаний 148 образцов полноприводных транспортных средств определены средние значения показателя t по всем видам j-x испытательных дорог.
На основе графического представления функционально связанных между собой показателей 
, tj и Ψj определяют каждый из них при заданных значениях двух других показателей, а при заданных 
и Ψj через показатель t и qк вычисляют дополнительно средний расход топлива в л/100 км на j-й дороге.
На основании этого можно заключить, что предложенный способ соответствует критерию «новизна».
Совокупность последовательных операций, включающая определение из зависимости (1) средней скорости движения на j-й дороге 
, представление коэффициента пропорциональности n зависимостью 1,5/ qк при ΨА=0,025 и Vq=60 км/ч, приведение через показатель t эксплуатационного расхода топлива транспортного средства на j-й дороге 
к общему знаменателю всех транспортных средств - минимальному уровню их нагружения, соответствующего режиму определения контрольного расхода топлива qк, на основе представительной статистической выборки определение среднего значения показателя 
всех категорий j-x испытательных дорог, построение графика определения средней скорости движения 
в зависимости от показателя t и коэффициента суммарного сопротивления движению Ψj, позволяет сделать вывод о соответствии предложенного способа критерию «изобретательский уровень».
При реализации предложенного способа в конечном итоге определяют числовые значения средней скорости движения транспортных средств независимо от их класса грузоподъемности, в заданных дорожных условиях, определяемых через коэффициент Ψj, при соответствующей относительной загрузке двигателя, определяемой величиной показателя t в диапазоне от минимальной при t=1,0 до максимальной при t≤4,0, при соотношении которых (по зависимости 5) в таблице (фиг. 1) приведены значения 
при дискретно заданных значениях показателя t в условиях, заданных граничными значениями коэффициента Ψj, категорий дорог с твердым ровным покрытием (ΨА=0,025 и 0,05 при 
) и грунтовых дорог:
удовлетворительного состояния (ΨГУ=0,05-0,09 при 
);
разбитой грунтовой дороги (ΨГР=0,09-0,18 при 
);
размокшей грунтовой дороги (ΨМ=0,18-0,30 при 
), а на фиг. 2 показан график зависимости 
от заданных значений показателя t и коэффициента Ψj.
По графику (фиг. 2) определяют при любых заданных значениях показателя t транспортного средства и коэффициента Ψj среднюю скорость движения, например при t=1,75 и Ψj=0,06 устанавливают скорость, равную 43,75 км/ч (показано стрелками) на грунтовой дороге удовлетворительного состояния.
По результатам испытаний одиночных полноприводных транспортных средств (148 образцов) при полной их массе при перемещении по каждой j-й опорной поверхности в ведущем неустановившемся режиме движения, определенном профилем и несущей способности j-й опорной поверхности, в том числе 8-ми образцов автомобилей КАМАЗ-4310 в режиме специального контроля [4] и при моделировании на стенде уровня нагружения двигателя транспортного средства при испытаниях на j-x категориях испытательных дорог [5], определены через эксплуатационный расход 
и контрольный расход топлива qк средние значения показателя t, соответствующие среднему значению коэффициента Ψj (
), с их размещением в таблице (фиг. 3). Контрольные расходы топлива по источникам [4 и 5] указаны в голове таблицы фиг. 3. Испытания автомобилей по асфальтированному шоссе по источнику [4] выполнены на скоростной дороге НИЦИАМТ ФГУП «НАМИ», где 
.
Указанные в колонках 7 и 11 таблицы фиг. 3 средние скорости движения соответствуют: в числителе - фактическим значениям, полученным в процессе натурных испытаний, а в знаменателе - расчетным по значениям показателя t и коэффициента Ψj.
Значения показателя t вычисленные как по представительной статистической выборке в объеме 139 образцов, так и по результатам специальных испытаний [4, 5], выполненные в разное время, имеют практически одинаковые значения и могут использоваться по полноприводным ТС как нормативные применительно к стандартным j-м испытательным дорогам.
Способ определения средней скорости движения транспортного средства при использовании универсального для всех транспортных средств разного класса грузоподъемности показателя t, выражающего относительную нагруженность двигателя ТС в диапазоне от минимального значения tmin=1,0 при 
до максимального tmax≤4,0 при 
, при котором все транспортные средства приведены к общему знаменателю - минимальному уровню нагружения, соответствующего режиму определения контрольного расхода топлива, обеспечивает по сравнению с известным следующие преимущества:
определение с достаточно высокой степенью точности прогнозируемой средней скорости движения в наперед заданных дорожных условиях, нормированных количественными показателями категорий испытательных дорог по ОСТ 37.001.520-96;
определение при заданных в требованиях средней скорости движения ТС и дорожных условий испытаний или эксплуатации ТС среднего расхода топлива 
через показатель t и контрольный расход топлива qк и его запасов при организации и планировании, например, транспортной задачи;
использование значений показателя t применительно к каждому виду испытательной дороги по ОСТ 37.001.520-96 как нормативных.
Источники информации
1. Патент на изобретение RU №2011955 С1, G01M 17/00 от 30.04.1994, Бюл. №8.
2. ОСТ 37.001.520-96. Категории испытательных дорог. Параметры и методы их определения. - Введ. 1997-07-01. – М.: Дорожный транспорт, ТК 56, 1997.
3. ГОСТ Р 54810-2011 Автомобильные транспортные средства. Топливная экономичность. Методы испытаний. - Введ. 2012-09-01. - М.: Стандартинформ, 2012.
4. Журнал Автомобильная промышленность, 2000, №12. Тип дороги и его влияние на безотказность АТС, авторов В.С. Устименко и Д.X. Валеева, стр. 16-19.
5. Патент на изобретение RU №2181484 С1, 7 G01M 15/00, 17/00 от 20.04.2002, Бюл. №11.
Способ определения средней скорости движения транспортного средства, заключающийся в перемещении испытываемого транспортного средства по опорной поверхности в ведущем неустановившемся режиме движения, определенном профилем и несущей способностью опорной поверхности с коэффициентом суммарного сопротивления движению Ψj, и определении по величине среднего расхода топлива двигателя и коэффициента пропорциональности n, характерного для каждого типа транспортного средства, определяемого через контрольный расход топлива qк, скорость, соответствующую контрольному расходу топлива Vq, и коэффициент сопротивления движению ΨA, соответствующий дороге с ровным твердым покрытием, равный 0,025, по выражению
где 
- средний расход топлива на j-й опорной поверхности, л/100 км;
Ψj - коэффициент суммарного сопротивления движению на j-й опорной поверхности;
n - коэффициент пропорциональности, характерный для каждого типа транспортного средства, и при ΨA=0,025, Vq=60 км/час равен 
, при котором
отличающийся тем, что при перемещении испытуемого транспортного средства в неустановившемся режиме движения, определенном профилем и несущей способностью опорной поверхности, определяют при заданном (известном) значении коэффициента суммарного сопротивления движению Ψj показатель t, выражающий отношение среднего расхода топлива 
на j-й опорной поверхности к контрольному расходу топлива qк, представляющий единый для всех транспортных средств относительный уровень нагружения двигателя в диапазоне от минимального значения tmin=1,0 при 
до максимального значения tmax≤4,0 при 
, определяемого при полной подаче топлива на номинальной частоте вала двигателя, при котором получают выражение для определения средней скорости движения транспортного средства на j-й дороге
а среднее значение показателя 
в границах значений коэффициента суммарного сопротивления движению Ψj каждой категории испытательных дорог определяют на основе представительной статистической выборки, кроме того, прогнозируемую среднюю скорость движения транспортного средства в границах каждой категории испытательных дорог Ψj определяют по графику, построенному в функции 
при заданных значениях Ψj категорий испытательных дорог.
