Статья опубликована в рамках: LXXIX Международной научно-практической конференции «Вопросы технических и физико-математических наук в свете современных исследований» (Россия, г. Новосибирск, 23 сентября 2024 г.)
Наука: Технические науки
Секция: Инжиниринговые и научно-технические системы и платформы
Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции
дипломов
СИСТЕМЫ УЛУЧШЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ И УПРАВЛЯЕМОСТИ АВТОМОБИЛЯ
VEHICLE STABILITY AND HANDLING IMPROVEMENT SYSTEMS
Maxim Gulin
graduate student, Nizhny Novgorod State Technical University named after R.E. Alekseev
Russia, Nizhny Novgorod
Andrey Kurkin
Doctor of Physical and Mathematical Sciences, professor, Nizhny Novgorod State Technical University named after R.E. Alekseev,
Russia, Nizhny Novgorod
АННОТАЦИЯ
Основной целью настоящей статьи является анализ систем, используемых для улучшения устойчивости и управляемости автомобиля.
Авторами предпринимается попытка систематизации технологических решений, позволяющих обеспечить безопасность и контроль над автомобилем в различных условиях его эксплуатации. В рамках работы определен набор систем улучшения устойчивости и управляемости автомобиля, а также условия их интеграции и использования.
ABSTRACT
The main purpose of this article is to analyze the systems used to improve the stability and handling of the car. The author attempts to systematize technological solutions that ensure the safety and control of the car in various operating conditions. As part of the work, a set of systems for improving the stability and controllability of the car been defined, as well as the conditions for their integration and use. The results of the work can be useful for the modern automotive industry, justifying the relevance and necessity of using this kind of systems.
Ключевые слова: автомобильная промышленность, транспортное средство, система, управляемость, устойчивость.
Keywords: automotive industry, vehicle, system, handling, stability.
Улучшение устойчивости и управляемости автомобиля является одной из ключевых задач в автомобильной промышленности, поскольку она напрямую связана с обеспечением безопасности движения и комфортом водителя. Оптимизация устойчивости автомобиля позволяет минимизировать вероятность заносов, переворотов и других аварийных ситуаций, обеспечивая более предсказуемое поведение машины на дороге [1].
Актуальность данной задачи обусловлена растущими требованиями к безопасности в связи с постоянным увеличением интенсивности движения на дорогах. В современных условиях, когда скорости автомобилей возросли, а дорожные сети становятся более загруженными, улучшение управляемости помогает водителям быстрее и точнее реагировать на изменения дорожной ситуации, что критично для предотвращения аварий.
Кроме того, усиление контроля над автомобилем способствует более плавному вождению, снижая утомляемость водителя и повышая комфорт вождения.
Технологии улучшения управляемости и устойчивости особенно важны в современных автомобилях, поскольку помогают компенсировать влияние человеческого фактора [2].
Существует множество систем, направленных на улучшение устойчивости и управляемости автомобиля. В табл. 1 представлена систематизация наиболее важных и актуальных систем улучшения устойчивости и управляемости автомобиля, интеграция которых возможна на современных автотранспортных средствах для обеспечения комфорта вождения и безопасности.
Таблица 1.
Системы улучшения управляемости и устойчивости автомобилей
|
№ |
Система |
Описание |
|
1 |
Система ABS (Антиблокировочная система тормозов) |
ABS включает в себя датчики скорости на каждом колесе, управляющий блок (ECU), клапаны для регулировки давления в тормозных линиях и насос, который поддерживает давление в системе. Когда одно или несколько колес начинают блокироваться при торможении, датчики передают сигнал в управляющий блок, который снижает давление на тормоза именно этого колеса, позволяя ему продолжать вращение. Вследствие автомобиль сохраняет курсовую устойчивость во время экстренного торможения. |
|
2 |
Система ESP (Электронная система стабилизации) |
В своей работе электронная система стабилизации использует данные с различных датчиков — в том числе датчики скорости вращения колеса и датчики движения при разгоне. Другие датчики могут сообщать системе об угле поворота руля. Все это необходимо для непрерывного мониторинга параметров движения автомобиля. Электронная система стабилизации автомобиля может включать в себя технологии на базе искусственного интеллекта, например:
Многие современные системы, такие как активный круиз-контроль, система удержание автомобиля в рамках своей полосы, активное рулевое управление - в той или иной степени завязаны на ESP. |
|
3 |
TCS (Система контроля тяги) |
Общий принцип работы Traction Control System довольно прост: датчики, входящие в состав системы, регистрируют положение колес, их угловую скорость и степень проскальзывания. Traction Control System основывается на элементах антиблокировочной системы. Система предотвращения пробуксовки колес использует электронную блокировку дифференциала, а также систему управления крутящим моментом двигателя |
|
4 |
Система активного рулевого управления (Active Steering) |
В этой системе используется электрический привод, связанный с механическим рулевым механизмом. Датчики фиксируют скорость автомобиля, угол поворота руля и другие параметры, и блок управления регулирует рулевой угол. Это позволяет изменять усилие на рулевом колесе в зависимости от скорости автомобиля и дорожных условий, делая управление более точным. В дополнение к изменяемому передаточному числу рулевого управления, система активного рулевого управления BMW также способна генерировать корректирующие воздействия на рулевое управление для повышения устойчивости автомобиля при рыскании. В отличие от обычного контроля устойчивости с приводом от тормоза, корректирующие действия рулевого управления происходят непрерывно, и водитель часто не воспринимает его работу. Кроме того устранение вмешательства тормозов позволяет контролировать устойчивость по рысканию без потери скорости движения вперед, тем самым улучшая характеристики автомобиля. |
|
5 |
Система адаптивного управления подвеской |
Ключевыми компонентами узла являются: ЭБУ (электронный блок управления системой). Стабилизаторы поперечной устойчивости, которые регулируются автоматически согласно особенностям и состоянию дорожного полотна. Активные стойки амортизаторов (они также самостоятельно регулируются). Целый набор датчиков, включая датчик неровной дороги, ускорения кузова, дорожного просвета и пр. Отдельно можно выделить активные подвески, управляющие системы которых строятся не на основе математических моделей, а на основе подходов, характерных для задач анализа «черного ящика», или задач управления «по прецедентам». Это системы нового поколения, основанные на идеях самообучения, автоматической работы со знаниями, с автоматическими распознающими системами, использующие нечеткую логику, нейросети, гибридные системы и т.п. подходы |
Современные системы безопасности и управляемости значительно повышают уровень контроля водителя над автомобилем, особенно в условиях плохой видимости или на сложных дорожных покрытиях [3].
Так, системы предотвращают аварии, автоматически корректируя ошибки водителя или компенсируя неблагоприятные дорожные условия. Благодаря более точному контролю над торможением, тягой и рулевым управлением, водители могут с большей уверенностью и спокойствием управлять машиной.
На текущий момент времени становится очевидной необходимость не только внедрения этих систем в транспортные средства, но и их активной модернизации [4].
Прогресс в области инновационных цифровых технологий и искусственного интеллекта открывает возможности для интеграции более интеллектуальных решений в существующие системы управления автомобилем. Например, внедрение ИИ позволяет улучшить адаптивность этих систем, делая их более точными и быстрыми в реакции на изменения дорожной обстановки. Системы управления могут анализировать данные в реальном времени, обучаться и адаптироваться под стиль вождения конкретного водителя, что обеспечивает более персонализированный и эффективный контроль над автомобилем.
Модернизация также включает использование облачных технологий для подключения к инфраструктуре умных городов и автомобильных сетей, что позволит системам предсказывать потенциальные опасности на дороге и заранее реагировать на них [5].
Это кардинально улучшит управление автомобилем и безопасность на дорогах в будущем.
Таким образом, основной целью представленной статьи являлось выполнение анализа относительно текущего состояния развития и состава систем улучшения устойчивости и управляемости автомобиля.
В результате анализа определено, что рассмотренные системы являются основой в обеспечении безопасности и комфорта вождения. Благодаря таким технологиям, как ABS, ESP и системы контроля тяги, водители могут сохранять контроль над автомобилем в сложных ситуациях и на различных типах дорог.
Данные системы не только предотвращают аварии, но и снижают нагрузку на водителя, делая управление автомобилем более предсказуемым и безопасным.
Список литературы:
- Тарасик В.П., Пузанова О.В. Методика оценки управляемости и устойчивости автомобиля при движении на вираже // Вестник Белорусско-Российского университета. 2019. №3 (64). С. 94-103.
- Хряков К.С., Сорокин П.А. Система обеспечения устойчивости гоночного автомобиля «Даллара т12» // Известия ТулГУ. Технические науки. 2018. №1. С. 102-109.
- Никифоров П. А., Бураков М.В. Управление активной подвеской автомобиля // Проблемы и перспективы студенческий науки. 2018. № 2(4). С. 57-59.
- Алексеев, С. А. Разработка алгоритма работы системы динамической стабилизации автомобиля с колесной формулой 4х4 // Политехнический молодежный журнал. 2019. № 9(38). С. 8.
- Чайкин А. П., Добрецов Р.Ю., Войнаш С.А. Кинематический и силовой анализ управляемого механизма распределения мощности семейства ZF VECTOR DRIVE // Известия МГТУ МАМИ. 2019. № 3(41). С. 97-103.
дипломов
Оставить комментарий