Nghiên cứu biện pháp nâng cao an toàn chuyển động của xe khách Thaco Mobihome khi phanh xe

Nội dung text: Nghiên cứu biện pháp nâng cao an toàn chuyển động của xe khách Thaco Mobihome khi phanh xe

1. NGHIÊN CỨU BIỆN PHÁP NÂNG CAO AN TOÀN CHUYỂN ĐỘNG CỦA XE KHÁCH THACO MOBIHOME KHI PHANH XE THE RESEARCH OF MEASURES HELPS IMPROVE THE SAFETY OF THE THACO MOBIHOME BUS WHEN BRAKING [1]PGS.TS. Nguyễn Văn Phụng, [2]KS. Lê Minh Phụng [1]Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM, [2]Đại học công nghệ Đồng nai Tóm tắt Xe khách giường nằm là một xu hướng mới trong vận tải hành khách ngày nay bởi tính tiện lợi và tiện nghi mà nó mang lại khi vận chuyển hành khách đường dài. Tuy nhiên, đã có những vụ tai nạn thương tâm liên quan đến xe khách giường nằm trong thời gian gần đây, nhất là trong tình trạng giao thông phức tạp và việc mất kiểm soát do người lái xe phóng nhanh, vượt ẩu gây ra. Vì vậy, tính an toàn chủ động trên xe khách giường nằm cần phải được nghiên cứu, xem xét nghiêm túc để giảm thiểu những nguy cơ gây mất an toàn. Đặc biệt, giai đoạn gần đây, mạng lưới đường cao tốc đang được phát triển mạnh, cho phép các loại phương tiện tham gia lưu thông với tốc độ cao. Abstract Mobile Home (Passenger cars) is a new trend in today's passenger transport because of the convenience it brings to the long-distance passenger transport. However, there are tragic accidents involving Mobile Home in recent times, especially in complicated traffic situation and the loss of control and driving carelessly of the drivers. Therefore, active safety features on Mobile Home need to be studied and consider seriously to minimize the risk of unsafe. Especially, in the recent period, the highway network is thriving, allowing the participating vehicles circulating at high speed. In this paper to study the measures to enhanced moving safety when braking at high speed while the testing of the inspection centers and vehicle testing in the factory have not carried out (due to test conditions do not allow at high speed). 1. Giới thiệu phương tiện. Do đó khuynh hướng về nghiên Xu hướng phát triển của xe ô tô là ngày cứu nâng cao an toàn chuyển động của xe ô tô càng nâng cao tính năng động lực học như tăng khi phanh là xu hướng tất yếu trong sự phát tốc nhanh, vận tốc chuyển động cao, tải trọng triển ngành công nghiệp ô tô. vận chuyển lớn, chạy được trên nhiều địa hình Sự mất an toàn ổn định khi phanh là phức tạp Như vậy để đáp ứng được khả năng trạng thái mà ô tô không điều khiển được, hay động lực học cao đó thì vấn đề về an toàn chủ quỹ đạo chuyển động của xe không theo ý động của xe được đặt ra nhằm mục đích bảo muốn của người lái. Nguyên nhân chính của đảm an toàn cho con người, hàng hóa và vấn đề này là do sự chênh lệch lực phanh giữa 1
2. hai bên trái và phải của xe tạo ra mô men quay FFyj .cos làm cho xe bị xoay. Sự chênh lệch lực phanh này có thể được tạo ra do trạng thái kỹ thuật Lực quán tính Fy tạo ra phản lực bên bánh của hệ thống phanh có vấn đề (hư hỏng trong trước và sau (St) và (Ss) hệ thống phanh), hoặc do khả năng tiếp nhận Khi cầu sau bị hãm cứng của mặt đường ở hai bên bánh xe khi phanh hãm cứng (giới hạn bám khi phanh). Ngay cả Ss = 0 ; St ≠ 0 퐹 = 퐹푗. 푠푖푛훼 khi không có sự chênh lệch lực phanh giữa hai Lực quán tính Fy sẽ tạo ra mômen: Mz = Fy.a = bên nhưng các bánh xe phanh bị hãm cứng và St.L có lực ngang tác dụng sẽ dẫn tới mất ổn định hướng chuyển động của ô tô khi phanh. Đây là Mômen này sẽ làm quay đuôi xe gây mất ổn cơ sở lý luận để các ô tô ngày nay trang bị hệ định hướng chuyển động thống chống hãm cứng bánh xe ABS (Antilock Khi cầu trước bị hãm cứng BrakeSystem). Ss ≠ 0; St = 0 퐹 = 퐹푗. 푠푖푛훼 2. Nghiên cứu biện pháp nâng cao an toàn chuyển động của xe Thaco Mobihome Lực quán tính Fy sẽ tạo ra mômen: 2.1 Các trường hợp gây mất an toàn khi Mz = Fy .b = Ss.L phanh xe  Trường hợp phanh hãm cứng Mômen này sẽ làm quay đầu xe, gây mất ổn Sự an toàn khi phanh phụ thuộc vào trạng định hướng chuyển động và gây mất an toàn thái hãm cứng các bánh xe : khi phanh xe.  Trường hợp khi xe quay vòng - Nếu cầu sau bị hãm cứng sẽ gây mất ổn định hướng chuyển động và có thể khắc phục bằng cách quay ngược vành tay lái và giảm bớt lực phanh cầu sau. - Nếu cầu trước bị hãm cứng, xe chuyển Hình 2.1: Sơ đồ lực tác dụng khi bánh xe bị động theo hướng mở rộng bán kính quay hãm cứng vòng, bánh xe không còn tiếp nhận lực ngang a) Khi bánh trước bị hãm cứng; b) Khi bánh St (do mất tính bám) để điều chỉnh hướng sau bị hãm cứng chuyển động, gây ra mất tính điều khiển. - Nếu hai cầu xe đồng thời bị hãm cứng, Khi phanh xe sẽ xuất hiện lực quán tính (Fj) mà không gây phản lực bên phụ thì ô tô có thể lệch với hướng chuyển động một góc (α): tiếp tục chuyển động theo quỹ đạo. Khi có FFxj.cos 2
3. xuất hiện lực bên phụ, xe sẽ chuyển động quay Xét trường hợp nguy hiểm nhất của xe khi vòng. phanh là xe chuyển động trên đường nghiêng  Trường hợp khi xe phanh gấp ngang và lực li tâm sinh ra ở hướng nghiêng Điều kiện an toàn khi phanh là: của xe. - Tốc độ xe sẽ giảm dần cho đến khi Từ sơ đồ lực tác dụng trên hình 2.2 ta thấy dừng hẳn mà không trượt mô men sinh ra tại bánh xe bên trái bao gồm: - Nếu xe tiếp tục trượt thì đó là hiện Mô men gây lật đổ xe : tượng bánh xe bị hãm cứng Mlđ = (G.sin + Plt.cos).hg Như vậy, để khi phanh các bánh xe không bị hãm cứng thì thời gian phanh có hiệu quả Mô men chống lật: Mcl = G.cos. 2 (tp) phải nhỏ hơn thời gian từ lúc hệ thống phanh bánh xe bắt đầu làm vệc cho đến khi lực Trong đó: phanh đạt giá trị lớn nhất F = Z.휑 (ta gọi là pmax G là trọng lượng của xe tap) hg là chiều cao trọng tâm  Ảnh hưởng của chiều cao trọng tâm xe khi phanh xe B là chiều rộng của xe Plt là lực li tâm tác dụng lên xe Như vậy, điều kiện an toàn của xe trong trường hợp này là: G.cos. ≥(G.sin + Plt.cos).hg 2 Do đó ta nên giảm chiều cao trọng tâm hg để làm tăng tính ổn định của xe khi phanh. Để giảm chiều cao trọng tâm ta sẽ ưu tiên giảm trọng lượng trên cao như: có thể sắp xếp khu vực để hành lý ở dưới sàn gầm xe, sắp xếp người ngồi từ dưới lên trên, bố trí lại giường nằm tầng 1: 4 hàng, tầng 2: 2 hàng hoặc bỏ hàng ghế tầng 2. Như vậy theo công thức tính Hình 2.2: Sơ đồ lực tác dụng lên xe khi phanh toán tọa độ trọng tâm của xe thì tọa độ trọng trên đường nghiêng ngang tâm giảm từ 5cm đến 14 cm (3% đến 10%). Do đó ổn định lật của xe cũng tăng lên tương ứng. 3
4. 2.2 Hiệu quả phanh của xe tính toán V0(km/h) 30 60 90 120  Gia tốc chậm dần khi phanh tp (s) 1,71 2,92 4,14 5,35 Gia tốc chậm dần khi phanh là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá  Quãng đường phanh chất lượng phanh ôtô Quãng đường phanh là một trong những φsg chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá chất J pmax δi lượng phanh của ôtô. Cũng vì vậy mà trong tính năng kỹ thuật của ôtô, các nhà chế tạo Trong đó i : Hệ số tính đến ảnh thường cho biết quãng đường phanh của ôtô hưởng các trọng khối quay của ôtô. Theo tài ứng với vận tốc bắt đầu phanh đã định liệu [1] ta chọn i 1 V2 V2 t2 S S S 0 1 J 2 Trong đó s là hệ số bám khi tỉ số trượt 1 2 gφ 0 2 giữa bánh xe với mặt đường λ = 1, thông thường trong trường hợp phanh cổ điển, khi Với các bước tính toán quãng đường phanh phanh với cường độ cực đại, các bánh xe trượt cho hệ thống phanh dẫn động khí thông thường ta có kết quả ứng với các vận tốc lết trên đường s = 0,7 . phanh ban đầu như bảng 2.2 Thay các số liệu vào Bảng 2.2 : Kết quả tính toán quãng đường φ g0,7.9,81 Ta được: J6,86(m/ s s ) 2 phanh cho hệ thống phanh dẫn động khí thông pmax δ1 i thường  Thời gian phanh V0(km/h) 30 60 90 120 Thời gian phanh cũng là một trong các 7,2 25 52,7 90 chỉ tiêu để đánh giá chất lượng phanh. Thời Smp gian càng nhỏ thì chất lượng càng tốt 2.3 Hiệu quả phanh của xe tính toán khi v0 dv (vv ) t 01 trang bị hệ thống phanh dẫn động khí nén p min ss gg v1 có ABS Với các bước tính toán thời gian phanh  Gia tốc chậm dần khi phanh cho hệ thống phanh dẫn động khí nén thông Quá trình phanh ABS gia tốc phanh luôn thường ta có kết quả ứng với các vận tốc biến thiên theo thời gian với đặc trưng của sự phanh ban đầu như bảng 2.1 biến thiên này là hàm Cosin Bảng 2.1 : Kết quả tính toán thời gian phanh Δ Δ cho hệ thống phanh dẫn động khí thông JABS J0 sint2 2 2Ω t2 t1 thường 4
5. Trong đó: Bảng 2.4 : Kết quả tính toán thời gian phanh cho hệ thống phanh dẫn động khí có ABS JABS : Gia tốc quá trình phanh ABS V0(km/h) 30 60 90 120 J0 : Gia tốc phanh cực đại tp (s) 1,5 2,65 4,03 4,86 Δ : Biên độ tượng trưng dao động của gia tốc phanh  Quãng đường khi phanh có trang bị Ω : Tần số dao động của van điện từ trong hệ ABS thống phanh ABS Trong các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh như gia tốc phanh, thời gian phanh và quãng t2 : Thời gian diễn ra của quá trình phanh ABS đường phanh thì chỉ tiêu quãng đường phanh là t1 :Thời gian dẫn động phanh tính từ khi người chỉ tiêu cụ thể nhất, mang tính trực quan dễ lái bắt đầu đạp phanh đến khi gia tốc phanh đạt nhận biết nhất khi đánh giá hiệu quả phanh. giá trị cực đại( bằng với thời gian t3 trên giản đồ phanh khí thường ) Quãng đường phanh ABS được ký hiệu SABS, là quãng đường xe chuyển động được Với các bước tính toán gia tốc phanh tính từ thời điểm người lái xe đặt chân lên bàn cho hệ thống phanh dẫn động khí có ABS ta có đạp phanh cho đến khi xe dừ kết quả ứng với các vận tốc phanh ban đầu như V 2 V 2 Δ t 2 Δ Δ S S S 0 1 J 2 cost bảng sau. ABS 1 2 0 2 2 2 gφp 2 2 2Ω 2Ω Với các bước tính toán quãng đường phanh Bảng 2.3 : Kết quả tính toán gia tốc phanh cho hệ thống phanh dẫn động khí có ABS ta có cho hệ thống phanh dẫn động khí có ABS kết quả ứng với các vận tốc phanh ban đầu như V0(km/h) 30 60 90 120 bảng sau. 2 Jp (m/s ) 6,6 6,36 5,94 5,697 Bảng 2.5 : Kết quả tính toán quãng đường phanh cho hệ thống phanh dẫn động khí có  Thời gian khi phanh có trang bị ABS ABS Thời gian diễn ra quá trình phanh ABS V0(km/h) 30 60 90 120 (t2): Sp (m) 7,04 22,6 49,1 70,2 Δ Δ V1 V2 J0 t 2 sint 2 2 2Ω 2.4 Đánh giá hiệu quả của hệ thống phanh Với các bước tính toán gia tốc phanh khí có ABS và hệ thống phanh khí không cho hệ thống phanh dẫn động khí có ABS ta có ABS trên xe THACO MOBIHOME kết quả ứng với các vận tốc phanh ban đầu như Với các mô hình tính toán hiệu quả phanh ABS bảng sau như tính toán gia tốc phanh, thời gian phanh và 5
6. quãng đường phanh cho hệ thống phanh như tiêu phanh trên các loại đường với vận tốc trên, ta có kết quả tính toán các thông số chỉ phanh ban đầu như bảng 2.6 Bảng 2.6 : Kết quả tính toán khi phanh trên xe trang bị ABS và không trang bị ABS Quãng đường Thời gian Tốc độ bắt đầu phanh Sp(m) phanh Sp(m) phanh V(m/s) Có Không Có Không ABS ABS ABS ABS 8,33 7,04 7,2 1,5 1,71 16,66 22,6 25 2,65 2,92 25 49,1 52,7 4,03 4,14 33,33 70,2 90 4,86 5,35 3.Kết luận và hướng phát triển Từ thông số trên bảng 2.6 ta thấy : 3.1. Kết luận Xe có trang bị phanh ABS thì hiệu quả Ở hệ thống phanh khí thường, khi phanh phanh tốt hơn so với xe không có trang bị ABS với cường độ cực đại, các bánh xe bị bó cứng ở các dải vận tốc khác nhau. Cụ thể quãng và trượt lết trên đường, khi đó hệ số bám giữa đường phanh và thời gian phanh luôn đảm bảo bánh xe và mặt đường sẽ là s nhỏ hơn giá trị nhỏ hơn so với quãng đường phanh và thời cực đại p, vì thế hiệu quả phanh không thể đạt gian phanh đối với hệ thống phanh khí thông tối ưu được nên thời gian phanh và quảng thường. đường phanh lớn đặc biệt ở tốc độ cao nên gây mất an toàn cho xe. Đối với hệ thống phanh ABS, khi lực phanh đạt đến giới hạn bám, bộ điều khiển điện Hệ thống phanh khí nén có trang bị ABS tử của hệ thống sẽ điều chỉnh để duy trì hệ số thì tính ổn định phanh được nâng cao và cải bám dao động quanh giá trị cực đại p, nhờ vậy thiện đáng kể vì vậy nâng cao tính an toàn hiệu quả phanh của ABS được cải thiện rất chuyển động cho xe khi phanh. Cụ thể đối với nhiều so với phanh thường điều này được thể trường hợp phanh khí có ABS do thời gian hiện thông qua bản kết quả tính toán trên. phanh ngắn và quảng đường phanh ngắn nên độ lệch trọng tâm sẽ nhỏ nên tăng tính an toàn chuyển động cho xe khi phanh. 6
7. 3.2 Kiến nghị [03] QCVN 09 “Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia Mặc dù có nhiều cố gắng tuy nhiên với về chất lượng an toàn kỹ thuật và bảo vệ trình độ và điều kiện có nhiều hạn chế nên đề môi trường đối với ô tô”, 2011/BGTVT. tài có phạm vi nhất định. Trong tương lai tác [04] Kiencke, U., & Nielsen, L. “Automotive giả nghiên cứu và hoàn thiện các phần sau: control systems for engine, driveline and - Khảo sát đánh giá hiệu quả phanh ô tô trong vehicle”. New York, 2005. thực tế trên xe có trang bị hệ thống phanh ABS [05] M.Oudghiri, M. Chadli, A.El Haijaji “ khí nén. Robust Fuzzy Sliding Mode Control for - Kiểm chứng phương pháp tính toán hiệu quả Antilock Braking System” Academic phanh ABS khí nén bằng phương pháp thực publication center, France, Int. ref.114, nghiệm nhằm rút ra các yếu tố làm ảnh hưởng June 2007. đến chất lượng phanh được chính xác và khác quan. [06] Jun Li, Dongsheng Wu, and Xiaojing Zha - Nghiên cứu đánh giá các quy luật điều khiển, “Study on Theoretical Calculations of kiểm soát của hệ thống phanh ABS khí nén từ Braking Performance for Automobile đó đề xuất những giải pháp mới nhằm hoàn with Anti-Lock Braking System Based thiện hệ thống phanh, nâng cao an toàn chuyển on Design Parameters” American động khi phanh. Scientific Publishers Adv. Sci. Lett. Vol. 4, No. 6/7, 2011 Tài liệu tham khảo [7] Hyundai Technical Training. [01] PGS.TS. Nguyễn Văn Phụng. “Tính điều khiển và quỹ đạo chuyển động của ô tô”. [8] Đại học SPKT Tp Hồ Chí Minh [9] P. Tsiotras, C. Canudas “On the Optimal [02] TS. Lâm Mai Long. “Giáo trình Cơ học Braking of Wheel Vehicles” ENSIEG, chuyển động của ô tô”. Đại học SPKT Tp BP 46, Saint-Martin-d'Heres Cedex, Hồ Chí Minh. Năm 2003. [03] Toyota France, 2004. Technical Training “Chapter 5 antilock brake”, 2009. Tp. HCM, ngày tháng năm 2016 XÁC NHẬN CBHD 7
8. BÀI BÁO KHOA HỌC THỰC HIỆN CÔNG BỐ THEO QUY CHẾ ĐÀO TẠO THẠC SỸ Bài báo khoa học của học viên có xác nhận và đề xuất cho đăng của Giảng viên hướng dẫn Bản tiếng Việt ©, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH và TÁC GIẢ Bản quyền tác phẩm đã được bảo hộ bởi Luật xuất bản và Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam. Nghiêm cấm mọi hình thức xuất bản, sao chụp, phát tán nội dung khi chưa có sự đồng ý của tác giả và Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. ĐỂ CÓ BÀI BÁO KHOA HỌC TỐT, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN! Thực hiện theo MTCL & KHTHMTCL Năm học 2017-2018 của Thư viện Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh.