satНАУКА и ТЕХНИКАScience & Technique2227-10312414-0392Belarusian National Technical University10.21122/2227-1031-2019-18-5-401-408sat-2058Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕMECHANICAL ENGINEERINGОб использовании сил сцепления колес транспортного средства, оборудованного автоматизированной системой регулирования тормозного усилияAbout Application the Tyre-Road Adhesion Determination of a Vehicle Equipped with an Automated System of Brake ProportioningЛеонтьевД. Н.LeontievD. N.

Кандидат технических наук, доцент

Адрес для переписки: Леонтьев Дмитрий Николаевич – Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет, ул. Ярослава Мудрого

Address for correspondence: Leontiev Dmitriy N. – 25 Yaroslava Mudrogo str., 61002, Kharkiv, Ukraine. Tel.: +38 057 707-37-69     dima.a3alij@gmail.com

dima.a3alij@gmail.comНикитченкоИ. Н.NikitchenkoI. N.

Кандидат технических наук, доцент

РыжихЛ. А.RyzhyhL. A.

Кандидат технических наук, профессор

ЛомакаС. И.LomakaS. I.

Кандидат технических наук, профессор

ВоронковА. И.VoronkovO. I.

Доктор технических наук, доцент

ГрицукИ. В.HritsukI. V.

Доктор технических наук, доцент

ПильщикС. В.PylshchykS. V.

Преподаватель

КурипкаА. В.KuripkaO. V.

Магистр

Харьковский национальный автомобильно-дорожный университетУкраинаKharkov National Automobile and Highway UniversityUkraineХерсонская государственная морская академияУкраинаKherson State Maritime AcademyUkraineХерсонский государственный университетУкраинаKherson State UniversityUkraine201914102019185401408Copyright © Леонтьев Д.Н., Никитченко И.Н., Рыжих Л.А., Ломака С.И., Воронков А.И., Грицук И.В., Пильщик С.В., Курипка А.В., 20192019Леонтьев Д.Н., Никитченко И.Н., Рыжих Л.А., Ломака С.И., Воронков А.И., Грицук И.В., Пильщик С.В., Курипка А.В.Leontiev D.N., Nikitchenko I.N., Ryzhyh L.A., Lomaka S.I., Voronkov O.I., Hritsuk I.V., Pylshchyk S.V., Kuripka O.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sat.bntu.by/jour/article/view/2058

В статье рассмотрен метод расчета и оценки автоматизированной системы регулирования тормозного усилия, а также выполнена оценка эффективности использования силы сцепления автоматизированной системой в процессе торможения колесного транспортного средства (на примере автобуса МАЗ 256200). Графически представлен и обоснован способ оценки эффективности торможения транспортного средства, оборудованного автоматизированной системой регулирования тормозного усилия. Проведен сравнительный анализ эффективности торможения транспортного средства в трех разных условиях движения его колес при торможении. Описаны процессы торможения при идеализированном торможении, торможении при работе автоматизированной системы, а также при торможении транспортного средства с заблокированными колесами. Предложены математические зависимости, позволяющие рассчитать коэффициент использования силы сцепления автоматизированной системой регулирования тормозного усилия на основе временных параметров процесса торможения транспортного средства. Предложенные математические зависимости учитывают особенности конструкции автоматизированной системы, т. е. схему расположения модуляторов на осях колесного транспортного средства. Выполненный анализ точности расчетов коэффициента использования силы сцепления автоматизированной системой с учетом и без учета сил сопротивления качения колес транспортного средства показал возможность использования предложенных методов расчета в практике автотехнических экспертиз при расследовании дорожно-транспортных происшествий с участием транспортных средств, оборудованных такими системами, как ABS. Предложена зависимость определения тормозного пути колесного транспортного средства на основе коэффициента использования силы сцепления автоматизированной системой регулирования тормозного усилия. Выполненные экспериментальные исследования опытного и серийного образцов автоматизированной системы позволили подтвердить теоретические рассуждения в отношении использования сил сцепления в процессе работы автоматизированной системы регулирования тормозного усилия колесного транспортного средства. Результаты исследований показали высокую эффективность работы экспериментальной автоматизированной системы, разработанной на кафедре автомобилей имени А. Б. Гредескула Харьковского национального автомобильнодорожного университета, в условиях торможения транспортного средства на сухом асфальтовом и укатанном снежном покрытиях.

The paper considers a method for calculation and evaluation of an automated brake proportioning system and it also describes assessment of efficiency while using cohesion forces of an automated system during vehicle braking process (MAZ 256200 taken as an example). A method for efficiency estimation of the vehicle braking equipped with an automated brake proportioning system is graphically presented in the paper. A comparable analysis has been made in order to evaluate vehicle braking efficiency in three various conditions of its wheel motion during braking process. The paper contains description of braking processes for a vehicle at its idealized braking, at braking with an operating automated system and at braking with blocked wheels. Mathematical dependences have been proposed and they make it possible to calculate a coefficient of cohesion forces used by an automated brake proportioning system on the basis of time parameters for vehicle braking process. The proposed mathematical dependences take into account design peculiarities of the automated system, i.e. a diagram of modulator arrangement on axes of the vehicle. The executed analysis for calculation accuracy of the coefficient pertaining to use of cohesion forces of the automated system with and without taking into accout rolling force resistance of the vehicle wheels has demonstrated a possibility to apply the proposed calculation methods for carrying out auto-technical expertise while investigating road-traffic accidents involving transport facilities equipped with such systems as ABS. The paper proposes a dependence for identification of a vehicle braking distance on the basis of the coefficient on use of cohesion forces by the automated brake proportioning system. The executed experimental investigations on both test and serial models of the automated brake proportioning system have allowed to justify theoretical discussions concerning application of tyre-road adhesion in the operational process of the vehicle brake proportioning system. The investigation results have shown high efficiency of the test automated brake proportioning system developed by Chair of Automobiles in the name of A. B. Hredescul at Kharkiv National Automobile and Road University under the following braking conditions: dry road surface and compacted snow cover.

автоматизированные системы регулирования тормозного усилияABSтормозная систематормозное управлениереализуемое сцеплениевзаимодействие колеса с опорной поверхностьюкоэффициент использования силы сцеплениятормозной путьостановочный путьтранспортное средствоautomated brake proportioning systemsABSbraking systembrake controlrealised adhesionsynergy of wheel and bearing surfacecoefficient of used cohesion forcesbraking distancestopping distancevehicleReferencesTurenko A. N., Mikhalyevych N. G., Leontiev D. N. (2015) Implementation of Intelligence Functions in Electronic-pneumatic Brake Control of Vehicles. Kharkov, KhNADU Publ. 450 (in Russian).2) Turenko A. N., Mikhalyevych N. G., Leontiev D. N. (2015) Implementation of Intelligence Functions in Electronic-pneumatic Brake Control of Vehicles. Kharkov, KhNADU Publ. 450 (in Russian).Ryzhikh L. A., Klimenko V. I., Krasyuk A. N., Leont'ev D. N. (2009) Modern Anti-Lock Braking Systems and Realization of their Operational Algorithms. Izvestiya Moskovskogo Gosudarstvennogo Tekhnicheskogo Universiteta MAMI = Izvestiya MGTU “MAMI”, (1), 34–37 (in Russian).3) Ryzhikh L. A., Klimenko V. I., Krasyuk A. N., Leont'ev D. N. (2009) Modern Anti-Lock Braking Systems and Realization of their Operational Algorithms. Izvestiya Moskovskogo Gosudarstvennogo Tekhnicheskogo Universiteta MAMI = Izvestiya MGTU “MAMI”, (1), 34–37 (in Russian).Renski A. (2017) Analysis of the Influence of the Drive Force Distribution Between Axles on an Automobile Stability in Its Curvilinear Motion. Conat 2016: International Congress of Automotive and Transport Engineering. Springer International Publishing, Switzerland, 55–63. https://doi.org/10.1007/978-3-319-45447-4_6.4) Renski A. (2017) Analysis of the Influence of the Drive Force Distribution Between Axles on an Automobile Stability in Its Curvilinear Motion. Conat 2016: International Congress of Automotive and Transport Engineering. Springer International Publishing, Switzerland, 55–63. https://doi.org/10.1007/978-3-319-45447-4_6.4. Leont'ev D. N. (2010) Advanced Performance Algorithm for Controlling Anti-Lock Braking Systems (ABS). Avtomobil'naya Promyshlennost' [Automotive Industry], (9), 25–28 (in Russian).5) 4. Leont'ev D. N. (2010) Advanced Performance Algorithm for Controlling Anti-Lock Braking Systems (ABS). Avtomobil'naya Promyshlennost' [Automotive Industry], (9), 25–28 (in Russian).Operational Manual for Anti-Lock Braking Systems and ABS-T Brakes. Borisov, 2008. 35 (in Russian).6) Operational Manual for Anti-Lock Braking Systems and ABS-T Brakes. Borisov, 2008. 35 (in Russian).United Nations Economic Commission for Europe (2010) Regulation No 13 of the Economic Commission for Europe of the United Nations (UN/ECE) – Uniform Provisions Concerning the Approval of Vehicles of Categories M, N and O with Regard to Braking [2016/194]. Official Journal of the European Union – UN/ECE, L 42. 257.7) United Nations Economic Commission for Europe (2010) Regulation No 13 of the Economic Commission for Europe of the United Nations (UN/ECE) – Uniform Provisions Concerning the Approval of Vehicles of Categories M, N and O with Regard to Braking [2016/194]. Official Journal of the European Union – UN/ECE, L 42. 257.Bode O. (2001) Possibilities and Limits of a Simple Tireroad Adhesion Determination – Represented at the Example of Brake Testing in Accordance with ECE-R 13. Hannover Conference on Tires, Chassis, Roads. Hannover, Germany, 69–86.8) Bode O. (2001) Possibilities and Limits of a Simple Tireroad Adhesion Determination – Represented at the Example of Brake Testing in Accordance with ECE-R 13. Hannover Conference on Tires, Chassis, Roads. Hannover, Germany, 69–86.Hakan Koylu, Ali Cinar (2018) Development of Control Algorithm for ABS-Suspension Integration to Reduce Rotational Acceleration Oscillations of Wheel. Transactions of the Institute of Measurement and Control, 40 (3), 1018–1034. https://doi.org/10.1177/0142331216677318.9) Hakan Koylu, Ali Cinar (2018) Development of Control Algorithm for ABS-Suspension Integration to Reduce Rotational Acceleration Oscillations of Wheel. Transactions of the Institute of Measurement and Control, 40 (3), 1018–1034. https://doi.org/10.1177/0142331216677318.Jazar R. N. (2008) Tire Dynamics. Vehicle Dynamics: Theory and Aplicaсion. Berlin, Springer, 95–163. https://doi.org/10.1007/978-0-387-74244-1_3.10) Jazar R. N. (2008) Tire Dynamics. Vehicle Dynamics: Theory and Aplicaсion. Berlin, Springer, 95–163. https://doi.org/10.1007/978-0-387-74244-1_3.Guo K, Lu D. (2007) UniTire: Unified tire model for Vehicle Dynamic simulation. Vehicle System Dynamics, 45, 79–99. https://doi.org/10.1080/00423110701816742.11) Guo K, Lu D. (2007) UniTire: Unified tire model for Vehicle Dynamic simulation. Vehicle System Dynamics, 45, 79–99. https://doi.org/10.1080/00423110701816742.Villagra J., D’Andréa-Novel B., Fliess M., Mounier H. (2011) A Diagnosis-Based Approach for Tire-Road Forces and Maximum Friction Estimation. Control Engineering Practice, 19 (2), 174–184. https://doi.org/10.1016/j.conengprac.2010.11.005.12) Villagra J., D’Andréa-Novel B., Fliess M., Mounier H. (2011) A Diagnosis-Based Approach for Tire-Road Forces and Maximum Friction Estimation. Control Engineering Practice, 19 (2), 174–184. https://doi.org/10.1016/j.conengprac.2010.11.005.Pacejka H. B. (2012) Tire and Vehicle Dynamics. Elsevier Ltd. 672. https://doi.org/10.1016/C2010-0-68548-8.13) Pacejka H. B. (2012) Tire and Vehicle Dynamics. Elsevier Ltd. 672. https://doi.org/10.1016/C2010-0-68548-8.Braun O. M., Persson B. N., Steenwyk B., Warhadpande A. (2016) On the Dependency of Friction on Load: Theory and Experiment. EPL (Europhysics Letters), 113 (5), https://doi.org/10.1209/0295-5075/113/56002.14) Braun O. M., Persson B. N., Steenwyk B., Warhadpande A. (2016) On the Dependency of Friction on Load: Theory and Experiment. EPL (Europhysics Letters), 113 (5), https://doi.org/10.1209/0295-5075/113/56002.Miao Yu, Guoxiong Wu, Lingyun Kong, Yu Tang (2017) Tire-Pavement Friction Characteristics with Elastic Properties of Asphalt Pavements. Applied Sciences, 7 (11), https://doi.org/10.3390/app7111123.15) Miao Yu, Guoxiong Wu, Lingyun Kong, Yu Tang (2017) Tire-Pavement Friction Characteristics with Elastic Properties of Asphalt Pavements. Applied Sciences, 7 (11), https://doi.org/10.3390/app7111123.Acosta M., Kanarachos S., Blundell M. (2017) Road Friction Virtual Sensing: A Review of Estimation Techniques with Emphasis on Low Excitation Approaches. Applied Sciences, 7 (12), https://doi.org/10.3390/app7121230.16) Acosta M., Kanarachos S., Blundell M. (2017) Road Friction Virtual Sensing: A Review of Estimation Techniques with Emphasis on Low Excitation Approaches. Applied Sciences, 7 (12), https://doi.org/10.3390/app7121230.n Oscillations of Wheel. Transactions of the Institute of Measurement and Control, 40 (3), 1018–1034. https://doi.org/10.1177/0142331216677318.n Oscillations of Wheel. Transactions of the Institute of Measurement and Control, 40 (3), 1018–1034. https://doi.org/10.1177/0142331216677318.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.