Въведение

Почти всичко в пътната наука е основано на взаимодействието между автомобила и пътя. Именно поради тази причина, пътните инженери се опитват да разработват и използват най-различни математически модели, за да опишат колкото се може по-добре това взаимодействие. Понятията оразмерителен, меродавен или представителен автомобил обикновено се свързват с извеждането( най-често с помощта на методите на математическата статистика със съответстващата им степен на вероятност ) на параметри характеризиращи съответното поведение на превозните средства при различните модели на връзка между път и автомобил – пътно динамични, конструктивни, икономически и т.н. Настоящата статия третира пътно динамичните проблеми и по-специално въвеждането на понятието „оразмерителен лек автомобил”( ОЛА ) за решаването на подобен род задачи в нашата страна.

Мотиви, обосновка

Най-общо проведените изследвания на скоростния режим на движение през годините показват тенденция на нарастване на действителната скорост и ускорение на превозните средства. Развитието на автомобилите( като например: увеличаване на мощността, намаляване на спирачния път, промяна на теглото и т.н.) обуславя и различното им  взаимодействие с пътната инфраструктура с течение на времето. Поради тази причина, а и с оглед на максималното доближаване до реалните условия на движение, се налага периодично проучване на изменението на параметрите на превозните средства, които в последствие се използват при нормиране на оразмеряването на пътната геометрия. Друга причина за проучване на движението е факта, че в различните страни – структурата и състава на автомобилния парк е различна и механичното пренасяне на изведени параметри от една страна в друга отново е в ущърб на коректното моделиране.

История

Съществуват два способа за проучване и определяне параметрите на оразмерителния автомобил:

1. проучване на автомобилния парк в страната;

2. непосредствени наблюдения върху парка – проучване “in situ” на пакети от автомобили, разглеждани като представителна извадка.

Цялостното проучване по първия способ не гарантира, че получените параметри ще съответстват на действителните, а интересуващия ни и много важен параметър - ускорението на лекия автомобил, зависи твърде много от теглото( натовареността ) му, което не може да се установи достатъчно достоверно, ако не се извърши непосредствено наблюдение на място. Подобни изследвания, в нашата страна, са проведени през 1972 , 1980 и 1987 г., а през 1997 г. едновременно с направените нови проучвания е усъвършенствана и методиката[2].

излагане на проблема

Съставът и структурата на автомобилния парк от леки коли у нас се променя непрекъснато във времето. Този процес протича много динамично и ускорено в периода след 1994 г, когато в страната навлязоха масово автомобили от западна Европа, с технически характеристики, различаващи се значително от тези, на произведените в бившите соц. страни. В парка на страната настъпиха съществени количествени и качествени промени. Това обуслови извършването през 2007 г. на поредното, пето за страната, обследване на автомобилния парк -  за установяване измененията на динамичните качества на автомобилите. Използвана беше методиката, усъвършенствана при последното проучване през 1997 г.

Основните характеристики на автомобилите, които се използват при решаването на пътно динамични задачи са : габаритни размери – дължина височина, широчина, динамическа характеристика и ускорение. Анализа на проведените предишни проучвания[1][2] показва, че във времето чувствителни изменения се наблюдават основно при средното ускорение на автомобилите, докато габаритните размери почти не се променят. Именно поради това изследването направено през 2007 г. е концентрирано най-вече върху тенденцията на изменение на средното ускорение на представителен за нашата страна лек автомобил.

МЕТОДИКА, предпоставки и приемания

Методиката, описана в [4] е основана на хипотезата за съществуването на определена зависимост между средните стойности на ускорението и относителния коефициент на мощност на автомобилите. Тази хипотеза има стохастичен( вероятностен ) характер и е проверена и доказана чрез сравнителни изчисления и анализ на получените резултати през 1997 г. Физическият смисъл на коефициента на мощност е количеството конски сили, които се падат на единица действително тегло. Действителното тегло на леките коли, което се пада на една конска сила представлява показател, характеризиращ достатъчно точно и достоверно динамичните качества на отделните автомобили. Този показател позволява в значителна степен да се опрости механизма за изследване на пътното движение във връзка с определяне на оразмерителните  автомобили.

Общата схема на методиката за обосноваване на параметрите на оразмерителния автомобил е следната:

1. Извършва се преброяване на 3-4 поста, разположени на различни пътища със средна или висока интензивност на движението. На всеки пост се преброява по един пакет от 100 последователно преминали автомобила със записване на марката и модела на автомобила и боря на пътниците в него.

2. Събират се данни за габарит, мощност и празно тегло на обхванатите в извадката автомобили. В конкретния случай бяха ползвани както литературни източници[3] така и интернет ресурси[4].

3. Изчисляват се стойностите на относителния коефициент на мощност за всеки автомобил в извадката по формулата

N_g=N/(G_пр+G_g)    (1)

където N е мощността в к.с., G_пр – празно тегло на автомобила в кг. и G_g е полезния товар в кг.

4. Получените стойности на този коефициент се разглеждат като случайна величина и по известните методи на математическата статистика се намират средната стойност на коефициента, средното квадратично отклонение и коефициентът на вариация.

5. Установяват се автомобилите в извадката, чиито стойности на относителния коефициент на мощност са най-близки до установената негова средна стойност. Предполага се, че тези, наречени условно избрани автомобили, се доближават плътно до оразмерителния автомобил и техните ускорения ще бъдат близки до ускоренията на този автомобил при различните скорости на движение.

6. Събират се допълнителни данни за техническите характеристики само на избраните автомобили, необходими за изчисляване на техните ускорения( обороти, максимална скорост, предавателни числа и т.н. )

7. Изчисляват се ускоренията на избраните автомобили по следните формули:

    (2)

                                              (3)

                                                            (4)

                                        (5)

където,

N_m е максимална мощност на автомобила, к.с;

n_m - обороти на двигателя при N_max, об/мин;

n_х - обороти на двигателя, об/мин;

b - широчина на автомобила, m;

h - височина на автомобила, m;

к - коефициент на обтекаемост;

i_o - главно предавателно число;

i_p - предавателни числа за I, II, III, IV, V скорост;

р - индекс за преводната скорост (р= 1, 2, 3, 4 и 5);

G - празно тегло на автомобила + полезен товар, kg.

В зависимост от действителния брой пътници, за всеки от избраните автомобили се изчисляват ускоренията във функция от скоростта (V=10, 20, 30 и т.н. км/ч). Чрез статистическа обработка на така получените стойности се намират средните ускорения при всяка скорост, въз основа на които се определя оразмерителния автомобил

8. За представяне на ускорението на автомобила се ползва функция на скоростта от вида:

                                                  (6)

където:

a и b са коефициенти;

i - надлъжен наклон на пътя

V - достигнатата скорост на движение, m/s.

Стойностите на коефициентите a и b се определят по метода на най-малките квадрати с помощта на установените средни стойности на ускоренията на автомобилите.

Т.А.