Сравнение ттх автомобилей: Ford Escape 2017 Ford Kuga 2016

Содержание

Сравнение автомобилей по характеристикам

Кузов
Тип кузова
Количество мест
Длина
Ширина
Высота
Колёсная база
Колея передняя
Колея задняя
Снаряженная масса
Дорожный просвет
Объем багажника максимальный
Объем багажника минимальный
Полная масса
Грузоподъёмность
Разрешённая масса автопоезда
Нагрузка на переднюю/заднюю ось
Погрузочная высота
Грузовой отсек (Длина x Ширина x Высота)
Объём грузового отсека
Двигатель
Тип двигателя
Объем двигателя
Мощность двигателя
Обороты максимальной мощности
Максимальный крутящий момент
Тип впуска
Расположение цилиндров
Количество цилиндров
Количество клапанов на цилиндр
Тип наддува
Диаметр цилиндра
Ход поршня
Обороты максимального крутящего момента
Наличие интеркулера
Трансмиссия и управление
Тип КПП
Количество передач
Привод
Диаметр разворота
Эксплуатационные показатели
Марка топлива
Максимальная скорость
Разгон до 100 км/ч
Объём топливного бака
Экологический стандарт
Расход топлива в городе на 100 км
Расход топлива на шоссе на 100 км
Расход топлива в смешанном цикле на 100 км
Запас хода
Подвеска и тормоза
Передние тормоза
Задние тормоза
Передняя подвеска
Задняя подвеска
Рулевое управление
Общая информация
Объём и масса
Безопасность

Технические характеристики, расход топлива автомобилей.

Технические характеристики, расход топлива автомобилей.

Главная

Последнее обновлениеFord Focus IV Hatchback (facelift 2022)ST 2.3 EcoBoost (280 лс) AutomaticХэтчбек, Передний привод
8-8.2 л/100 км | 29.4 — 28.68 US mpg | 35.31 — 34.45 UK mpg | 12.5 — 12.2 км/лFord Focus IV Hatchback (facelift 2022)ST 2.3 EcoBoost (280 лс)Хэтчбек, Передний привод
8-8.3 л/100 км | 29.4 — 28.34 US mpg | 35.31 — 34.03 UK mpg | 12.5 — 12.05 км/лFord Focus IV Hatchback (facelift 2022)1.5 EcoBlue (120 лс) AutomaticХэтчбек, Передний привод
4.6-5.3 л/100 км | 51.13 — 44.38 US mpg | 61.41 — 53.3 UK mpg | 21.74 — 18.87 км/лFord Focus IV Hatchback (facelift 2022)1.5 EcoBlue (120 лс)Хэтчбек, Передний привод
4.2-4.8
л/100 км | 56 — 49 US mpg | 67.26 — 58.85 UK mpg | 23.81 — 20.83 км/лFord Focus IV Hatchback (facelift 2022)1.5 EcoBlue (95 лс)Хэтчбек, Передний привод
4-4.8 л/100 км | 58.8 — 49 US mpg | 70.62 — 58.85 UK mpg | 25 — 20.83 км/лFord Focus IV Hatchback (facelift 2022)1.0 EcoBoost (155 лс) MHEV PowerShiftХэтчбек, Передний привод
5.2-6.3 л/100 км | 45.23 — 37.34 US mpg | 54.32 — 44.84 UK mpg | 19.23 — 15.87 км/лFord Focus IV Hatchback (facelift 2022)1.0 EcoBoost (155 лс) MHEVХэтчбек, Передний привод
5.1-5.9 л/100 км | 46.12 — 39.87 US mpg | 55.39 — 47.88 UK mpg | 19.61 — 16.95 км/лFord Focus IV Hatchback (facelift 2022)1.0 EcoBoost (125 лс) MHEV PowerShiftХэтчбек, Передний привод
5.4-6.6 л/100 км | 43.56 — 35.64 US mpg | 52.31 — 42.8 UK mpg | 18.52 — 15.15 км/лFord Focus IV Hatchback (facelift 2022)1.0 EcoBoost (125 лс) MHEV
Хэтчбек
, Передний привод
5.2-6.1 л/100 км | 45.23 — 38.56 US mpg | 54.32 — 46.31 UK mpg | 19.23 — 16.39 км/лFord Focus IV Hatchback (facelift 2022)1.0 EcoBoost (125 лс)Хэтчбек, Передний привод
5.4-6.4 л/100 км | 43.56 — 36.75 US mpg | 52.31 — 44.14 UK mpg | 18.52 — 15.63 км/лFord Focus IV Hatchback (facelift 2022)1.0 EcoBoost (100 лс)Хэтчбек, Передний привод
5.4-6.4 л/100 км | 43.56 — 36.75 US mpg | 52.31 — 44.14 UK mpg | 18.52 — 15.63 км/лSeat Ibiza IV1.9 TDI (90 лс) DPFХэтчбек, Передний привод
4.5 л/100 км | 52.27 US mpg | 62.77 UK mpg | 22.22 км/лSeat Ibiza IV SC1.9 TDI (90 лс) DPFКупе, Передний привод
4.5 л/100 км | 52.27 US mpg | 62.77 UK mpg | 22.22 км/лVolkswagen Sharan I (facelift 2004)2.0 TDI (140 лс)
Минивэн, MPV
, Передний привод
6.6 л/100 км | 35.64 US mpg | 42.8 UK mpg | 15.15 км/л

габариты (длина, ширина), вес, бензин, клиренс

Рабочий объем, л 2.7
Рабочий объем, см3 2693
Диаметр цилиндра 95.5
Количество клапанов 16
Количество цилиндров 4
Максимальная мощность, кВт 94.1
Максимальная мощность, л.с. 128
Номинальный крутящий момент, Н•м 209.7
Об/мин КВТ 4600
Об/мин ЛС 4600
Об/мин НМ 2500
Расположение двигателя переднее, продольное
Расположение цилиндров в ряд
Степень сжатия 9
Тип топлива Бензиновый
Требования к топливу АИ-92
Ход поршня 94
Тип наддува Нет
Экологический класс EURO5
Передняя подвеска Зависимая, неразрезной мост, рессоры, со стабилизатором поперечной устойчивости
Задняя подвеска Зависимая, неразрезной мост, рессоры
Передний амортизатор Гидравлические
Задний амортизатор Гидравлические

габариты (длина, ширина), вес, бензин, клиренс

Рабочий объем, л 1.6
Рабочий объем, см3 1598
Диаметр цилиндра 79.5 78
Количество клапанов 8 16
Количество цилиндров 4
Максимальная мощность, кВт 62 75
Максимальная мощность, л.с. 82 102 113
Номинальный крутящий момент, Н•м 128 145
Об/мин КВТ 5500 5750 5500
Об/мин ЛС 5500 5750
Об/мин НМ 3000 3750 5750
Расположение двигателя переднее, поперечное
Расположение цилиндров в ряд
Степень сжатия 9.5 9.8 10.7
Тип топлива Бензиновый
Требования к топливу АИ-95
Ход поршня 80.5 79.5
Тип наддува Нет
Экологический класс EURO5
Передняя подвеска Независимая, «Мак-Ферсон», винтовые пружины, со стабилизатором поперечной устойчивости
Задняя подвеска Торсионная балка, винтовые пружины
Передний амортизатор Гидравлические
Задний амортизатор Гидравлические

Технические характеристики Mercedes-Benz GLB Кроссовер 5-дв. I (X247)

Белый (Полярно-белый, неметаллик)

Серый (Серые горы)

Черный (Чёрный космос)

Белый (Полярно-белый, неметаллик)

Черный (Чёрный космос)

Белый (Полярно-белый, неметаллик)

Синий (Cиний деним металлик)

Серебристый (Серебристый иридий металлик)

Красный (designo красная Патагония, металлик)

Синий (Cиний деним металлик)

Золотой (Розовое золото, металлик)

Технические характеристики Haval F7 — официальный дилер автомобилей в Москве

  1.5 АМТ (150 л.с.) бензин 2.0 АМТ (190 л.с.) 4х4 бензин 1.5 АМТ (150 л.с.) 4х4 бензин 2.0 АМТ (190 л.с.) бензин
Пробег на полном баке 683 км 636 км 667 км
636 км
Количество мест 5 5 5 5
Коробка передач Роботизированная Роботизированная Роботизированная Роботизированная
Эксплуатационные показатели
Максимальная скорость 180 км/ч 195 км/ч 180 км/ч 195 км/ч
Расход топлива, город 10.7 л 12.5 л 10.9 л 11.6 л
Расход топлива, трасса 6.8 л 7.5 л 7 л 7.2 л
Расход топлива, смешанный 8.2 л 8.8 л 8.4 л 8.8 л
Марка топлива АИ-95 АИ-95 АИ-95 АИ-95
Экологический класс Euro 5 Euro 5 Euro 5 Euro 5
Выбросы CO2 188 214 194 201
Двигатель
Максимальная мощность, л.с./кВт при об/мин 150 / 110 при 5500 190 / 140 при 5500 150 / 110 при 5500 190 / 140 при 5500
Максимальный крутящий момент, Н*м при об/мин 280 при 1400 — 3000 340 при 2000 — 3200 280 при 1400 — 3000 340 при 2000 — 3200
Размеры
Длина 4 615 мм 4 615 мм 4 615 мм 4 615 мм
Ширина
1 845 мм
1 845 мм 1 845 мм 1 845 мм
Высота 1 690 мм 1 690 мм 1 690 мм 1 690 мм
Колёсная база 2 725 мм 2 725 мм 2 725 мм 2 725 мм
Ширина передней колеи 1 585 мм 1 585 мм 1 585 мм 1 585 мм
Ширина задней колеи 1 585 мм 1 585 мм 1 585 мм 1 585 мм
Размер колёс 225/65/R17 225/65/R17 225/65/R17 225/65/R17

Haval F7 – не просто стильный и современный кроссовер, а действительно отличная модель в своем классе с впечатляющими техническими характеристиками. Настоятельно рекомендуем перед покупкой ознакомиться с такими важными данными, как тактико-технические характеристики, которые очень подробно представлены на нашем сайте.

Все характеристики Haval F7 наглядно представлены в удобной таблице, где указана вся необходимая и актуальная информация, которая была заявлена компанией-производителем.

Другие модели Haval

Рено Логан сравнение комплектаций, различия и ТТХ модельного ряда Logan

Бамперы в цвет кузова
Решетка радиатора черного цвета
Наружные зеркала в цвет кузова
Наружные зеркала и ручки дверей черного цвета
Ручки дверей черного цвета
Легкая тонировка стекол
Ручки дверей в цвет кузова
Штампованные стальные 15-дюймовые диски колес Magiceo
Обогрев заднего стекла
Передние электростеклоподъемники
Наружные зеркала с ручной регулировкой
Регулировка рулевого колеса по высоте
Датчик внешней температуры
Спинка заднего сиденья, складывающаяся в соотношении 1/3 2/3
Рециркуляция воздуха (без салонного фильтра)
Открытие лючка бензобака из салона
Индикатор температуры двигателя
Центральная консоль с 12V розеткой для заднего ряда сидений
Трехточечные ремни безопасности на передних сиденьях с ограничителями усилий
Три трехточечных ремня безопасности на задних сиденьях
Подушка безопасности водителя
2 передних регулируемых по высоте подголовника
Звуковое напоминание о непристегнутом ремне водителя
Подушка безопасности переднего пассажира
ABS с электронным распределением тормозных усилий
Cистема креплений ISOFIX на задних боковых сиденьях
Трехточечные ремни безопасности на передних сиденьях с ограничителями усилий и регулировкой по высоте

Как определяется характеристика автомобиля?

Многие из нас хотят, чтобы в нашей жизни был маленький красный Corvette. Он быстрый, хорошо управляется, и давайте посмотрим правде в глаза: на мощной машине хорошо выглядеть на открытой и ветреной дороге.

У вас может возникнуть соблазн подумать, что если взять обычное купе или седан и довести его до предела, то это может повторить характеристики мощного автомобиля. Вы ошибаетесь. Обычные автомобили и близко не стоят к высокопроизводительным машинам.

Высокопроизводительные автомобили созданы для скорости.Конечно, скорость сопровождается превосходной управляемостью и тормозными системами. Но «быстрое» путешествие в обычном автомобиле — это не что иное, как движение в автомобиле, построенном для скорости.

Характеристики легкового автомобиля

Многие ценители высокопроизводительных автомобилей могут почувствовать его качество еще до того, как машина двинется с места. Высокопроизводительные автомобили, как правило, поставляются с сиденьями высокого класса, которые крепко держат вас. Причина? Плотные сиденья с оплеткой по периметру спроектированы так, чтобы вы надежно сидели на месте во время прохождения поворотов или поворотов на открытой дороге.

Если сиденья облегают ваше тело, вы знаете, что находитесь в машине, созданной для высоких эксплуатационных качеств.

Другие характеристики высокопроизводительного автомобиля включают очень плотное и отзывчивое рулевое управление, способность безупречно преодолевать повороты и безупречно входить в повороты и выходить из них.

Да, и еще одна особенность, которую мы не можем забыть, — выброс адреналина, когда вы и ваша машина синхронизированы.

Muscle cars не обязательно должны быть мощными автомобилями

Некоторые люди считают маслкары и мощные машины одним и тем же.Но есть разница. Muscle cars созданы для быстрого движения по прямой. Их часто снабжают «спортивными пакетами», создающими иллюзию мощных автомобилей, но на самом деле это не так. Им не хватает двух ключевых отличий — превосходной управляемости и торможения.

Как вы измеряете производительность

Нет правильного или неправильного способа измерить характеристики автомобиля. Некоторые люди оценивают производительность на основании их времени от 0 до 60 миль в час. С учетом этого критерия автомобили, которые знакомы широким массам, такие как Porsche 911 Turbo S, попали бы в список с кричащей 2.9 секунд, как и Nissan GT-R, который также разгоняется до 2,9 секунды.

Обработка — еще одно измерение. Как машина ведет себя при движении по тестовым трассам на последовательных поворотах влево и вправо и как быстро распрямляется? Это большая разница между мощными автомобилями и маслкарами. Рулевое управление и подвеска у мощного автомобиля превосходны.

Производительность также измеряется способностью автомобиля к торможению. Если вы едете быстро, способность снижать скорость жизненно важна.

Цена

Высокопроизводительные автомобили представлены во всех ценовых диапазонах. Есть недорогие автомобили (менее 30 000 долларов), такие как Ford Mustang, которые хорошо себя чувствуют на городских и городских магистралях. И есть мега дорогие бренды, такие как Koenigsegg CCXR Trevita, которые обойдутся вам в 4,8 миллиона долларов. В мире их всего три, так что удачи в поисках одного.

Недостатки владения мощным автомобилем

Какой недостаток может быть, если вы едете на быстрой машине, зная, что вам завидуют все, кроме полиции?

Ну, во-первых, вы собираетесь платить более высокие страховые взносы.Даже если вы купите подержанный высокопроизводительный автомобиль, такой как 20-летний Lamborghini, ваша страховая компания классифицирует его как автомобиль, созданный для скорости и управляемости. С точки зрения страховой компании, водитель высокопроизводительного автомобиля, скорее всего, будет вести себя совсем иначе, чем если бы он или она управляли Mini Cooper.

Страховая компания учитывает размер двигателя Lamborghini, максимальную скорость, управляемость и безопасность при расчете страховой премии. Эти цифры в сумме будут больше, чем средняя машина, поэтому вы собираетесь платить больше в виде премий.

И в дополнение к вашим страховым проблемам, если вы получите пару билетов или вас поймает полиция на скорости более 90 миль в час, вас арестуют в большинстве штатов. В этом случае вы можете остаться без страховой компании. Давайте посмотрим правде в глаза, 90 миль в час — это ничто для высокопроизводительного автомобиля, и вы, скорее всего, превзойдете его, когда представится такая возможность.

Высокопроизводительные автомобили, которые не разорят банк

Ниже приведены несколько мощных автомобилей, которые не разорят банк.Хотя они не обладают такими же характеристиками, как у дорогих брендов, они все же обеспечивают производительность выше среднего по относительно невысокой цене.

  • Форд Мустанг
  • Honda Civic Si
  • Hyundai Genesis Coupe
  • — цена: + 0 руб.
  • Subaru Impreza WRX
  • — цена: + 0 руб.
  • Додж Челленджер
  • Модель
  • Mitsubishi Lancer Evolution

Наихудшие рабочие характеристики автомобилей

Это одни из самых продаваемых автомобилей с высокими характеристиками в 2014 году. Но это, вероятно, связано с их более высокой ценой, а не с желательностью автомобиля.

Модель
  • BMW Z4
  • Nissan GT-R
  • Киа К900
  • Audi TT
  • Audi R8
  • Додж Вайпер СРТ

Владение мощным автомобилем может добавить к вашему удовольствию. Потратьте некоторое время на пробную поездку на автомобилях по ветреным дорогам, чтобы увидеть, как они управляются. Возьмите с собой друга или двух, чтобы узнать, каково это на пассажирском сиденье и на заднем сиденье. Никогда не знаешь, когда ты найдешь подходящую машину и заключишь сделку, тебя и твоих друзей могут ожидать более спонтанные радостные поездки.

Объяснение комплексных испытаний автомобиля и водителя

Более 60 лет мы отвечаем на объективные вопросы — насколько быстро? Как быстро? Насколько хватит? — всесторонне и с авторитетом, основанным на опыте, на который наши читатели привыкли полагаться. Наши испытания начались еще в 1955 году, за год до того, как существовала система межгосударственных автомагистралей. В то время мы назывались Sports Cars Illustrated, и тестировали старомодным способом: с ручным секундомером, а не с высокоточным тестовым оборудованием GPS, которое мы используем сегодня.Совсем недавно мы добавили набор статических тестов для измерения грузового пространства, внутренних складских карманов, времени отклика информационно-развлекательной системы и размера слепых зон, среди прочего. Хотя фанат Mustang может быть расстроен, его показатели производительности не превосходят показатели Camaro и, наоборот, наслаждается подтверждением того, что показатели видимости Camaro намного хуже, мы надеемся, что все читатели оценят нашу прозрачность и объективность, когда дело доходит до результатов испытаний. Нет никаких сомнений в том, сопоставимы ли результаты наших тестов, потому что мы следуем одним и тем же процедурам со всеми автомобилями без исключения.«Что это за процедуры», — спросите вы? Читайте подробности о том, как мы собираем более 200 точек данных примерно по 400 автомобилям, которые мы тестируем каждый год.

Тестирование производительности

Наше динамическое тестирование проводится на закрытой тестовой трассе. То, что мы делаем, можно разделить на три основные категории: характеристики на прямой, прохождение поворотов / управляемость и максимальная скорость. Сердцем нашего испытательного оборудования является регистратор данных Racelogic VBOX GPS.VBOX использует спутниковую группировку GPS правительства США для записи скорости, положения и ускорения. У нас есть различные модели этого регистратора данных в нашем парке, от единиц с частотой 10 Гц (это 10 точек данных в секунду) до 100 Гц, и одна из них даже использует российскую спутниковую систему ГЛОНАСС в сочетании с GPS для обеспечения точности скорости. в пределах 0,1 мили в час и точность позиционирования в пределах около шести футов. Совместив его с базовой станцией GPS (устройство, используемое для исправления неточности позиционирования GPS) и VBOX 3iSL (100 Гц), можно обеспечить точность позиционирования с точностью до одного дюйма.VBOX — это то, что мы используем для измерения времени разгона, торможения и максимальной скорости. Наши устройства VBOX 3i (у нас их четыре) также могут регистрировать данные автомобиля, такие как угол поворота рулевого колеса, скорость двигателя и положение дроссельной заслонки, через интерфейс связи CAN транспортного средства.

Ускорение

Ускорение по прямой состоит из трех различных тестов: старт с места (из которого мы извлекаем все времена разгона до нуля), запуск с качением от 5 до 60 миль в час и два ускорения на высшей передаче. тесты (от 30 до 50 миль в час и от 50 до 70 миль в час).Начальный старт — это творение C / D , в котором мы ползем со скоростью 5 миль в час, а затем ускоряемся настолько сильно, насколько это возможно. Этот тест выявляет различия в гибкости трансмиссии. Чем больше разница между разгонами от 5 до 60 миль в час и от нуля до 60 миль в час, тем больше задержка у двигателя; это особенно актуально сегодня в связи с появлением двигателей с турбонаддувом. Ускорение на высшей передаче в автомобиле с механической коробкой передач, когда мы просто нажимаем на педаль газа и не переключаемся на пониженную передачу, подчеркивает мощность среднего диапазона.В автомобиле с автоматической коробкой передач происходит переключение на пониженную передачу (и время намного быстрее), поэтому этот показатель представляет собой комбинацию скорости реакции трансмиссии и двигателя. А это означает, что время между автомобилями, оснащенными механической и автоматической коробками передач, явно несопоставимо.

Старт с места. Четверть мили. Гонка от А до Б. Как ни назови это испытание, которое волнует большинство людей. Мы тестируем в уличных условиях, поэтому тяга при старте низкая, а не тот уровень рукояти, который вы можете найти на местной драг-полосе.Мы также не используем силовой сдвиг, который удерживает вашу правую ногу прижатой во время смены. Тестер должен определить наилучшую технику запуска, и этот процесс может означать, что некоторым автомобилям (например, Porsche 911 с системой управления запуском) требуется всего два или три запуска, чтобы получить наилучшее возможное время. Обычная автоматика может потребовать всего пять пусков. Мощные автомобили с задним приводом, оснащенные механической трансмиссией, занимают больше всего времени и находят оптимальное место для балансировки пробуксовки колес и включения сцепления (обычно в диапазоне от 3000 до 4000 об / мин, но это варьируется в зависимости от автомобиль) может занять 10 и более пробегов.

Все наши результаты по прямолинейному ускорению являются средними для наилучшего пробега в противоположных направлениях с учетом ветра. Окружающие погодные условия — мы регистрируем абсолютное барометрическое давление и температуру по влажному и сухому термометрам на рельсах — определяют, какую мощность производит двигатель. По этой причине мы также корректируем результаты ускорения до 60 градусов по Фаренгейту на уровне моря. Более холодный воздух плотнее и содержит больше кислорода, что позволяет двигателю сжигать больше топлива и обеспечивать большую мощность. Точно так же высокое барометрическое давление производит больше энергии, чем низкое давление, а сухой воздух содержит больше кислорода, чем влажный.Все наши времена ускорения с места старта также включают в себя откат, короткий период времени (обычно около 0,3 секунды), который мы вычитаем из цифр ускорения. Это явление, которое происходит из физики таймерных огней на тормозной полосе, где автомобиль может проехать 12 дюймов и более до того, как начнутся часы. Недавно мы изменили нашу процедуру, чтобы теперь использовать стандартную установку на 1 фут.

По возможности мы также измеряем максимальную скорость автомобиля. Мы часто сталкиваемся с электронным ограничителем во время испытаний по прямой, но скорость некоторых автомобилей ограничена сопротивлением, что означает, что их максимальная скорость ограничена из-за сопротивления воздуха.Меньшее количество автомобилей ограничено красной линией, что означает, что их максимальная скорость достигается на красной линии на передаче — при переключении на повышенную передачу машина не может ехать так быстро. Мы не проверяем максимальную скорость каждого автомобиля, потому что за последние 20 лет автомобили стали невероятно быстрыми, и у нас не всегда есть доступ к безопасному месту, чтобы сделать это.

Торможение

Тестирование характеристик шасси дает ответ на два важных вопроса: насколько коротко автомобиль может остановиться и насколько сильно он может повернуть. Наша стандартная проверка торможения состоит из шести остановок на скорости от 70 миль в час до нуля.Пять из них выполняются в тесной последовательности, а шестая остановка происходит после примерно мили охлаждения, так что мы можем приблизительно определить, насколько хорошо тормоза отводят тепло, что также известно как «затухание тормозов». Очевидно, что остановка со скорости 70,0 миль в час — очень сложная задача. Итак, мы останавливаемся на скорости от 70,0 до 70,5 миль в час, используя ленточный выключатель на педали тормоза, чтобы мы точно знали, когда педаль тормоза впервые нажимается. Затем мы корректируем расстояние до истинного старта со скоростью 70,0 миль в час на основе среднего замедления от этой остановки.Чтобы избежать каких-либо проблем с разовым достижением, мы сообщаем о второй наилучшей остановке из группы из шести человек как о нашем расстоянии 70 миль в час до нуля. На высокопроизводительных автомобилях мы также измеряем расстояние от 100 миль в час до нуля. Лучшие спортивные автомобили с высокопроизводительными летними шинами могут останавливаться со скоростью 70 миль в час в диапазоне 140 футов (мы измерили новый Corvette со средним расположением двигателя на высоте 149 футов), в то время как более тяжелые грузовики с шишками для бездорожья, такие как Jeep Gladiator Рубикон, требуется около 200 футов. Когда вам нужно остановиться в спешке, эти дополнительные четыре длины автомобиля, необходимые для остановки, могут легко стать разницей между учащенным пульсом и значительным столкновением.

Максимальный прохождение поворотов (Skidpad)

Измерение времени круга автомобиля на плоском круге — обычно мы используем круг диаметром 300 футов, но иногда по необходимости используем меньший круг — позволяет нам рассчитать среднее поперечное ускорение машина. Мы обходим нарисованную линию, которая определяет круг с шинами автомобиля в обоих направлениях, и усредняем результаты, которые мы сообщаем как устойчивость дороги в перегрузках. Интересный факт: почти каждый автомобиль быстрее проходит круг против часовой стрелки, потому что положение водителя внутри автомобиля смещает меньшую нагрузку на внешние шины, подверженные нагрузке.Результаты прохождения поворотов варьируются от 0,61 г для Mercedes-Benz G-класса до почти вдвое больше, чем для самых цепких спортивных автомобилей.

Подготовка тестового автомобиля

Как и любые другие исследователи, проводящие контролируемое исследование конкретного случая, мы используем особую процедуру для наших тестовых автомобилей. Прежде чем автомобиль сможет выехать на испытательный трек, он должен пройти многочисленные протоколы подготовки, чтобы гарантировать, что производительность каждого автомобиля измеряется на равных условиях. Принимая эти меры, мы можем постоянно получать точные реальные результаты и уверенно сравнивать данные недавнего теста с данными прошлых лет.

От начала до конца процесс подготовки очень тщательный. Вся информация записывается в шаблон, называемый путевым листом. Когда тест завершен, данные контрольного листа сохраняются в нашей базе данных, где они будут жить вечно в качестве справочного материала. Во-первых, автомобиль аккуратно заправляется топливом и взвешивается с помощью наших беспроводных весов Intercomp. Затем соответствующий вес каждого угла записывается на путевом листе. Здесь будет рассчитываться и записываться общий вес, а также распределение веса спереди и сзади.

Затем технический помощник тщательно исследует каждую деталь автомобиля, как внутри, так и снаружи. Во время этой проверки фиксируются и записываются многочисленные точки данных, такие как расположение двигателя (передний, средний или задний), ведущие колеса (передний, задний или полный привод), тип трансмиссии, повороты рулевого колеса от от замка до замка и спецификации шин. Правильная запись информации о шинах является важным аспектом подготовки автомобиля к треку, поскольку шины влияют практически на все показатели производительности, включая сцепление с дорогой, торможение и сцепление с дорогой.Необходимо не только указать название, размер и любую маркировку производителя, но и установить шины на рекомендованное производителем давление в холодных шинах, которое указано на табличке на двери автомобиля или в руководстве пользователя. Наконец, проверяется уровень моторного масла, чтобы убедиться, что он находится на рекомендованном уровне. Когда все процедуры завершены, автомобиль наконец готов к работе. Имея богатую историю, основанную на инструментальном тестировании, мы гордимся тем, что публикуем честные, точные и надежные тестовые данные.

Вернуться к началу

Уровень шума в салоне

Во время измерения производительности на испытательном треке мы также использовали шумомер Brüel & Kjær 2250-L класса 1 для измерения уровня звукового давления в каждой машине в трех различных условиях: на холостом ходу и при широком ускорении. -открыть дроссельную заслонку до 70 миль в час, и на устойчивом круизе до 70 миль в час. Каждый автомобиль тестируется на одном и том же участке дороги, чтобы гарантировать сопоставимость результатов, поскольку дорожное покрытие оказывает значительное влияние на уровень шума внутри транспортного средства.

Вернуться к началу

Экономия топлива и дальность поездки

По закону все малотоннажные автомобили должны иметь сертификаты экономии топлива Агентством по охране окружающей среды США (EPA). Эти рейтинги города, шоссе и комбинированные рейтинги смело указываются на наклейках на окнах новых транспортных средств и часто используются производителями в качестве рекламного материала. Подключаемые к электросети гибриды и электромобили также получают оценки для работы на электричестве.Выраженные в MPGe, эти оценки предназначены для простого сравнения эффективности электрического и бензинового автомобиля. Но есть недостаток в использовании цифр EPA, который мало кто осознает: на самом деле агентство проводит очень мало собственных тестов. Сюрприз! Агентство по охране окружающей среды перечисляет рейтинги, о которых автопроизводители в основном сообщают сами. Независимо от того, проводятся ли тесты автопроизводителем или EPA, они проводятся внутри на своеобразной беговой дорожке для транспортных средств, которая устраняет такие переменные, как температура и трафик.Эти научные методы — лучший способ напрямую сравнить два автомобиля. Однако тесты EPA не обязательно указывают на то, как люди водят автомобиль в реальном мире, и циклы испытаний не включают скорости, такие низкие, как в районах с плотным движением, или высокие, как те, которые, как правило, ездят по шоссе США. Вот почему мы создали свой собственный унифицированный тест на экономию топлива для шоссе.

Тест экономии топлива на шоссе

Мы проводим все наши тесты на скорости 75 миль в час, подтвержденной GPS, на той же 200-мильной кольцевой дороге на шоссе I-94 в Мичигане.Наша последовательная процедура включает в себя методичный процесс заправки, следование определенному маршруту, использование круиз-контроля и настройку климат-контроля на ту же температуру (72 градуса автоматически). Мы также исправляем ошибку одометра и не тестируем при сильном ветре, дожде или с дополнительными пассажирами. Если мы сталкиваемся со слишком большим трафиком или необычными условиями, мы прерываем запуск и пытаемся повторить попытку позже.

Мы следуем той же процедуре для электромобилей и подключаемых гибридов, за исключением того, что у нас есть дополнительные шаги, которые включают в себя обеспечение полной зарядки аккумулятора перед запуском и запись киловатт-часов (кВтч), необходимых для заполнения аккумулятора после приводной контур.Подключаемые гибриды также получают запас хода на электромобилях на шоссе и экономию MPGe на эти мили. MPGe рассчитывается так же, как мили на галлон газа, только с использованием коэффициента эквивалентности EPA: 1 галлон = 33,7 кВтч электроэнергии для получения результата. Для плагинов, которые не могут разогнаться до 75 миль в час в электрическом режиме, мы сначала разряжаем аккумулятор, а затем запускаем тест в режиме поддержания заряда (гибридном). Поскольку эти плагины не используют электричество, их результаты выражаются в милях на галлон, а не в MPGe. Точно так же мы должны сократить наш маршрут для электромобилей, у которых нет диапазона, чтобы пройти весь цикл.Тем не менее, мы по-прежнему даем им номер MPGe.

Запас хода по шоссе

Показатель дальности полета по шоссе, который мы сообщаем, представляет собой максимальное расстояние, которое автомобиль может проехать со скоростью 75 миль в час с полным баком бензина. Мы берем экономию топлива из нашего теста на шоссе и умножаем ее на емкость топливного бака автомобиля. Например, Honda Accord 2.0T с автоматической коробкой передач в среднем расходует 35 миль на галлон в нашем топливном контуре и имеет бак на 14,8 галлона. Это равняется впечатляющим 518 милям дальности действия, но мы округляем до ближайшего приращения 10 миль и публикуем его как 510 миль.Это потому, что, когда дело доходит до чего-то, что может поставить вас на обочину дороги, мы считаем, что лучше публиковать консервативные цифры, а не расстояния, которых труднее достичь. Диапазон менее 400 миль — это порог, при котором заправки могут стать раздражающе частыми.

Наш процесс отличается для электромобилей и подключаемых гибридов. Что касается подключаемых модулей, мы просто отмечаем, сколько миль мы проходим до того, как батарея разрядится и автомобиль включит двигатель внутреннего сгорания.С электромобилями сложнее, потому что по мере того, как заряд аккумулятора становится очень низким, они обычно не могут поддерживать скорость на шоссе и, как правило, переходят в режим низкой скорости. (Плюс, тогда мы застрянем на обочине шоссе.) И мы также не можем рассчитать дальность действия на основе энергии, возвращаемой в аккумулятор после теста, потому что это будет включать неэффективность процесса зарядки. Таким образом, каждые пять миль мы фиксируем предполагаемую дальность полета и уровень заряда аккумулятора от бортового компьютера. Затем мы строим все эти точки и подбираем кривую для проецирования в соответствии с нашим значением диапазона, снова округляя вниз до ближайшего приращения в 10 миль.

Наблюдаемая экономия топлива

Чтобы дать потребителям представление о том, насколько эффективно автомобиль в смешанных условиях вождения, мы отслеживаем все заправки и пробег на наших тестовых автомобилях. Мы делаем то же самое с электромобилями и подключаемыми к электросети гибридами, за исключением тех, которые мы отслеживаем электрическую энергию (кВтч) вместо галлонов топлива. Эта информация документируется для каждой модели, которая является частью сравнительного, долгосрочного или инструментального тестирования. Однако мы исключаем мили, записанные во время испытаний на треке и во время топливного цикла на шоссе.Мы также гарантируем, что каждое показание одометра является точным, чтобы создать равные условия для всех автомобилей, которые мы тестируем.

Наблюдаемый показатель экономии топлива, который мы публикуем, включает такие переменные, как стиль вождения (у наших сотрудников ноги тяжелее, чем у большинства потребителей, а у некоторых больше, чем у других) и пройденное расстояние. Это означает, что сравнение экономичности одного протестированного автомобиля с другим может быть несовершенным, за исключением наших сравнительных тестов, в которых все автомобили проезжают одинаковые расстояния и в одинаковых условиях.Таким образом, мы рассматриваем наши наблюдаемые мили на галлон как дополнение к оценкам EPA и результатам нашего реального теста экономии топлива на шоссе.

Вернуться к началу

Грузовое пространство и складские помещения

Процесс покупки автомобиля является одновременно полезным и утомительным, а иногда и разочаровывающим. Люди проводят бесчисленные часы между дилерскими центрами и веб-сайтами, сужая стили кузова, трансмиссии, бренды и характеристики. Хотя только вы можете выбрать между черной и бежевой кожей, мы можем взять на себя всю тяжелую работу по покупке автомобиля — буквально.Мы измеряем каждый укромный уголок и щель внутри транспортного средства, чтобы мы могли сравнить объем груза и складских помещений с его аналогами и чтобы вы знали, какое транспортное средство будет соответствовать наибольшему количеству хоккейных сумок, ящиков для инструментов или поддонов Costco, прежде чем вы даже ступите на дилерский лот.

Ручная кладь

Производители предоставляют научно измеренные значения объема груза, которые соответствуют инженерным стандартам, но эти цифры могут варьироваться в зависимости от того, какую версию этого стандарта выполняет автопроизводитель.Эти цифры также сложно воплотить в жизнь. Если Chevrolet заявляет, что у хэтчбека Cruze 25 кубических футов пространства в багажнике, как узнать, достаточно ли этого места, чтобы доставить родственников и их родственников домой из аэропорта? C / D ‘Тестирование показало, что хэтчбек Cruze может вместить пять единиц стандартной ручной клади со всеми поднятыми сиденьями — цифру, которую, на наш взгляд, легче представить.

Для проведения этого теста мы используем картонные коробки размером 9.0 на 14,0 на 22,0 дюйма — максимальные размеры ручной клади, используемые крупными авиакомпаниями США. Начиная с переднего ряда, мы начинаем с перемещения передних сидений в положение минимального комфорта для человека ростом 5 футов 10 дюймов. Не снимая ничего, что мы считаем необходимым для безопасного путешествия (подголовники, запасные шины, аптечки), мы заполняем самое заднее грузовое пространство (либо багажник седана, либо грузовое пространство за вторым или третьим рядом внедорожника или минивэна) с ручными ящиками, пытаясь вместить как можно больше ящиков в пространстве.Достигнув максимума, мы закрываем пространство, следя за тем, чтобы багажник или задняя дверь закрывались беспрепятственно — мы не будем силой закрывать дверь или гнуть какие-либо коробки. После того, как будет зафиксирована максимальная вместимость, складываем второй и третий ряды и повторяем. Если сиденья складываются несколькими способами (например, в некоторых автомобилях есть складываемые днища сидений), мы определим конфигурацию, которая допускает максимальное количество ящиков. Как и в случае с багажником, все двери должны беспрепятственно закрываться. Для моделей с различными комплектациями мы повторно тестируем только автомобили со значительными различиями в грузовом пространстве, например, с гибридной батареей или другой конфигурацией сидений.Для пикапов мы тестируем только закрытые помещения. Наш нынешний чемпион — грузовой фургон Ford Transit с 188 ящиками, в то время как BMW i8 вмещает только один.

Шарики для пинг-понга

Вы когда-нибудь садились в новую машину и обнаруживали, что не хватает места для телефона, солнцезащитных очков, кошелька, макияжа, жевательной резинки, сумочки и салфеток? Трудно оценить, как внутреннее пространство для хранения одного автомобиля сравнивается с пространством другого. Вот почему мы разработали наш тест с мячом для пинг-понга. Заполняя внутренние карманы для хранения мячей для настольного тенниса, мы можем объективно показать, насколько автомобили соответствуют своим конкурентам.

Для выполнения этого теста мы удаляем все из отсека, например, руководства пользователя или съемные лотки для хранения, так как они могут быть разумно перемещены, если владельцу потребуется максимизировать конкретное пространство для хранения. В открытые ящики мы добавляем шары для пинг-понга, расположенные случайным образом, пока мусорное ведро или кубрик не заполнится. Открытый кубрик считается заполненным, когда шары достигают уровня, на котором ни один из них не находится более чем на полпути над верхним краем. Для закрытых отсеков, таких как перчаточный ящик или центральная консоль, корпус должен иметь возможность защелкиваться без сопротивления со стороны мячей для настольного тенниса.В этот момент записывается общее количество мячей. Учитывается каждое определенное место для хранения вещей в транспортном средстве, включая дверные карманы и места под полом, но исключая карманы для карт на спинках сидений и дверные ручки, в которые помещается менее шести мячей.

Высота подъема

Несмотря на то, что высокая посадка и высота при движении являются модой, они часто приводят к высоким грузовым проемам. Мы измеряем эту высоту с точностью до десятых долей дюйма, чтобы показать, на какую высоту необходимо поднять объект, чтобы поместить его в багажник или грузовое пространство.Для седанов это обычно означает середину кромки багажника, а для внедорожников и хэтчбеков это обычно означает ковровое покрытие пола багажного отделения. Если у автомобиля есть регулируемая подвеска с настройками загрузки или стоянки, мы протестируем на обеих высотах. При тестировании пикапов замеряем до поверхности открытой двери багажника.

Вернуться к началу

Обзор и высота сиденья

На автомобильном рынке, где наблюдается быстрое распространение кроссоверов, а также возрождение грузовиков и внедорожников, высота сиденья никогда не была более тщательно изученной метрикой.Поскольку люди продолжают тяготеть к более крупным автомобилям с более высокой посадкой, это измерение, которое мы определяем путем измерения расстояния от точки бедра водителя (или точки H) до земли, несомненно, будет становиться все более важным для потенциальных покупателей.

Проще говоря, точка H — это теоретическое положение тазобедренного сустава пассажира на сиденье автомобиля, и она определяется с помощью метко названной машины точки H (HPM) международной инженерной организации SAE. HPM представляет собой устройство в форме человека из пластика и стали, разработанное для имитации мужчины с процентилем 50 th (69.1 дюйм высотой и весом 172 фунта). Точку H можно рассматривать как отправную точку при проектировании интерьера, потому что она влияет на многие аспекты, такие как высота крыши, высота сиденья, характеристики столкновения, внешний вид, внутренняя упаковка и даже дверные проемы.

Чтобы найти H-точку автомобиля, мы устанавливаем сиденье водителя на середину его вертикального и горизонтального хода, что дает нам постоянное местоположение, с которого можно начинать каждый из наших тестов. Далее в сиденье собирается HPM.Когда HPM установлен и выровнен, он указывает точку H с перекрестием, расположенным на боковой стороне устройства. Мы проверяем высоту сиденья с помощью напольного домкрата и лазерного уровня, выравнивая лазер с перекрестием и меркой уровня. Интересно отметить, что H-точки сегмента обычно попадают в довольно узкий диапазон — обычно в пределах от одного до трех дюймов друг от друга, — за исключением сегментов внедорожников и грузовиков, где они могут составлять от пяти до 10. дюймы.

Майкл Симари Автомобиль и водитель

HPM — универсальный инструмент; Помимо его очевидного использования для определения местоположения точки H, мы также используем его для измерения внешней видимости.Установив лазер на «головку» HPM, мы измеряем горизонтальное препятствие каждой стойки крыши по отношению к линии обзора водителя, измеряемое в градусах. Мы вычитаем части с препятствиями из 360 градусов, что позволяет нам вычислить степень беспрепятственной видимости снаружи.

Мы также измеряем, какая часть проезжей части впереди и позади автомобиля закрыта самим автомобилем. Сначала мы измеряем расстояние в футах, которое перекрывается капотом, затем мы производим такое же измерение в футах, чтобы определить, какая часть проезжей части не видна, если смотреть через багажник или люк через зеркало заднего вида.Результаты не всегда интуитивно понятны и сильно зависят от стиля автомобиля. Например, у Honda Accord 2019 года ненормально длинный затемненный вид сзади — 138 футов (у Camry — вдвое меньше), а у Kia Soul 2020 года — только 21 фут сзади, потому что он более вертикальный и не имеет багажник, выступающий из задней части автомобиля.

Вернуться к началу

Высота центра тяжести

Центр тяжести автомобиля (CG) — это гипотетическая точка в транспортном средстве, которая эквивалентна среднему расположению всех масс отдельных компонентов, и это важно, поскольку оно напрямую влияет на динамические черты.Чем он ниже, тем лучше. Низкий CG снижает передачу нагрузки при прохождении поворотов и, таким образом, ограничивает крен кузова, улучшая при этом переходные характеристики. Помимо последствий для качества езды и управляемости, это также снижает вероятность опрокидывания. Спортивные автомобили с низкой посадкой, которые кропотливо спроектированы так, чтобы нести большую часть своего веса очень низко к земле, обычно имеют очень устойчивое и уверенное чувство при прохождении поворотов, тогда как внедорожники и высокие грузовики, как правило, демонстрируют больший крен кузова и могут чувствовать себя крутыми на поворотах. такие же ситуации.

Для расчета ЦТ мы сначала измеряем высоту центров колес и взвешиваем автомобиль с помощью четырех индивидуальных весов (по одной на каждое колесо) на идеально ровном полу. Мы вычисляем продольное расположение центра тяжести, используя статическое распределение веса и колесную базу (расстояние между передней и задней осями). Затем самая тяжелая ось автомобиля поднимается и размещается на блоках высотой 17,9 дюйма, а неподнятая ось снова взвешивается.

Увеличение веса на статической оси обеспечивает критическую переменную для решения тригонометрического уравнения, которое определяет высоту центра тяжести транспортного средства.Для математически мыслящих людей мы подробно описали это здесь более сложным языком.

Следует отметить, что мы не измеряем высоту центра тяжести для каждого проверяемого автомобиля. Обычно мы проводим этот тест на автомобилях, ориентированных на производительность, поскольку этот тип данных представляет для них больший интерес, чем для обычных седанов, кроссоверов и пикапов.

Вернуться к началу

Информационно-развлекательная

Одной из важнейших характеристик, влияющих на то, является ли информационно-развлекательная система рутинной работой, является ее задержка при вводе с сенсорного экрана, ручки управления, сенсорной панели или другого метода управления.Чтобы измерить это, мы используем камеру GoPro для записи взаимодействий с информационно-развлекательной системой, измеряя время, которое требуется системе, чтобы реагировать на ряд команд, например, с главного экрана на каждое отдельное меню (например, навигация, радио, СМИ, настройки). Затем мы усредняем все это время вместе, чтобы получить общее время отклика для информационно-развлекательной системы. Они сильно различаются; лучшие, такие как Chrysler Uconnect, имеют время менее 0,3 секунды, в то время как самые медленные системы, такие как Mazda, реагируют более секунды.Поскольку автопроизводители постоянно настраивают аппаратное и программное обеспечение информационно-развлекательной системы, мы записываем версию программного обеспечения каждого тестируемого автомобиля.

Помимо измерения времени отклика и учета множества функций, составляющих информационно-развлекательную систему, включая все более популярные Apple CarPlay и Android Auto, мы также измеряем мощность каждого USB-порта в автомобиле, поскольку больше сока означает более быстрое время зарядки для различных электронных устройств, без которых мы не можем жить сегодня. Здесь также результаты значительно различаются: от 2 ампер или более для лучших до менее 1 ампер для худших, что может быть едва ли достаточно для поддержания уровня заряда телефона, если экран включен и используется для работы. приложение для навигации.

Вернуться к началу

Безопасность и гарантия

Безопасность — одна из немногих областей, в которых C / D полагается на внешние испытания для получения информации о наших рейтингах. Два агентства, Национальная администрация безопасности дорожного движения (NHTSA) и Страховой институт безопасности дорожного движения (IIHS), проводят краш-тесты автомобилей в США. Рейтинги этих агентств, которые можно найти на наклейках на окнах в представительствах по всей стране, составляют основу наших рейтингов безопасности.Если автомобиль еще не прошел испытания ни одним из агентств, мы не присваиваем ему рейтинг безопасности.

Это не означает, что мы не проводим нашу собственную субъективную оценку имеющегося оборудования для обеспечения безопасности. Когда автомобили оснащены технологиями активной безопасности, мы оставляем их включенными во время тест-драйвов и отмечаем, хорошо ли они работают или навязчивы. Мы также держим под рукой детское кресло, обращенное назад, чтобы проверить простоту установки детского кресла в любой автомобиль. Мы проверяем, насколько легко получить доступ к фиксаторам LATCH, есть ли место для сиденья, обращенного назад, за удобно регулируемым передним сиденьем, и находится ли детское сиденье ровно без помощи валиков или другого дополнительного оборудования.Наконец, мы собираем данные о наличии запасного колеса и оцениваем работу резервной камеры.

Взятая с данными краш-тестов, вся эта информация помогает представить картину не только характеристик безопасности автомобиля, но и того, насколько легко покупателям выбрать модель с желаемыми характеристиками. Безопасность — это одна из немногих категорий, в которых наши оценки даются по абсолютной шкале, а не определяются по отношению к прямым конкурентам автомобиля. Если компактному седану требуется девять секунд, чтобы разогнаться до 100 км / ч, но он идет близко к своим основным конкурентам, мы не будем выбивать его в наших рейтингах.Но плохой результат краш-теста — плохая новость, даже если конкуренты выступят аналогично.

Гарантия

Большинство автомобилей, которые мы тестируем, поступают к нам в кредит от автопроизводителей, поэтому не так много возможностей для проверки практических преимуществ любой данной гарантии. Однако наши долгосрочные тестовые автомобили, которые остаются в наших конюшнях на протяжении 40 000 миль, дают возможность ознакомиться с охватом и услугами, предлагаемыми различными брендами. Чтобы оценить гарантии, мы сравниваем продолжительность периодов покрытия и отмечаем, включены ли дополнительные услуги, такие как регулярное плановое обслуживание, или есть ли гарантия для гибрида.Обычно мы присуждаем наивысшие оценки автомобилям с наиболее длительным периодом покрытия и вычитаем баллы, когда компания отстает от своих прямых конкурентов или не может предложить функции, которые предоставляют другие представители этого класса.

Вернуться к началу

Наблюдения редакторов

Чтобы вы не подумали, что наши редакторы просто крутятся вокруг блока, прежде чем озвучивать качество сборки, комфорт и динамику автомобиля, мы создали пошаговый процесс для сбора и систематизации наших впечатлений. .Мы называем это листом наблюдений редактора (EOS), и эта форма позволяет нашим редакторам выполнять внешние и внутренние обходы, собирая более 170 отдельных наблюдений с помощью iPad или ноутбука.

При запуске нового EOS редактор начинает с записи года, марки и модели проверяемого транспортного средства, а также особенностей его отделки и трансмиссии. Далее следует внешний обход, при этом отмечается качество окраски, а также внешние особенности и подгонка панелей. Затем редактор перемещается внутрь, чтобы оценить кабину, где и производится большинство наблюдений.Некоторые элементы EOS предназначены просто для сбора информации, например, количество подстаканников, количество USB-портов и расположение портов, но такие категории, как качество материалов, эргономика и удобство использования информационно-развлекательной системы, оцениваются по пятибалльной шкале с пометками для каждого элемента, который будет позже помогу редактору при написании обзора. Кроме того, на заднем сиденье установлено детское кресло, обращенное назад, и редактор оценивает легкость этого процесса. Затем, во время тщательного тест-драйва, редактор делает заметки в разделе о характеристиках и вождении, включая субъективные наблюдения за рулевым управлением, управляемостью, торможением и трансмиссией.

После завершения эта оценка EOS загружается в нашу базу данных и сохраняется для использования в будущем, как для обзора данного автомобиля, так и для последующих обзоров его конкурентов, в которых этот автомобиль может быть использован для справки.

Вернуться к началу

Общие рейтинги

При составлении наших обзоров мы присваиваем рейтинги по десятибалльной шкале каждому автомобилю, грузовику и внедорожнику. В целом, мы определяем рейтинги на основе результатов нашего обширного тестирования автомобиля, а также на основе наших субъективных оценок после вождения и проведения времени в автомобиле.

Мы оцениваем автомобиль только по сравнению с конкурентами. Мы не станем сбивать минивэн за то, что ему нужно больше времени для прохождения четверти мили, чем, например, суперкару. Гибрид, который зарабатывает 40 миль на галлон на шоссе, может быть высмеян, в то время как кроссовер заслужит похвалу за превышение 30 миль на галлон. Однако в некоторых случаях мы оцениваем автомобили на основе рынка в целом. Плохие результаты краш-тестов, например, не игнорируются просто потому, что остальная часть класса тоже боролась. Поскольку среди наших сотрудников мнения могут различаться, мы обсуждаем (спорим) до того, как основная команда доработает их, чтобы гарантировать, что никакие ложные мнения не могут несправедливо повысить или снизить оценку машины.

Вернуться к началу

Глава 3: Оценка характеристик автомобиля | Повышение совместимости транспортных средств и оборудования для обеспечения безопасности на дорогах

Ниже приведен неисправленный машинно-читаемый текст этой главы, предназначенный для предоставления нашим собственным поисковым системам и внешним машинам богатого, репрезентативного для каждой главы текста каждой книги с возможностью поиска. Поскольку это НЕПРАВИЛЬНЫЙ материал, пожалуйста, рассматривайте следующий текст как полезный, но недостаточный прокси для авторитетных страниц книги.

55 Глава 3 Оценка характеристик автомобиля Чтобы определить стили кузова и структурные характеристики транспортного средства, которые оказали влияние во время ДТП. с придорожными системами был проведен обзор полномасштабных краш-тестов. Этот обзор дал четкое указание придорожных систем, которые показали наилучшие результаты в серии тестовых условий с выбранными Испытательные автомобили NCHRP (т.е. автомобили 820 кг и 2000 кг). Обзор предоставил исследовательской группе понимание характерного поведения транспортных средств во время этих аварий.Поскольку только эти двое классы транспортных средств наблюдались во время испытаний, мало что было известно об атрибутах транспортного средства, которые влиять на характеристики при столкновении с дорогой. Влиятельные характеристики будут признаны, если Было проведено два испытания идентичных придорожных систем с использованием различных транспортных средств, подверженных ударам. Под этим условий, прямое сравнение геометрических и динамических свойств автомобиля указывает на возможные источники несовместимость. Альтернативные методы изучения влияния атрибутов транспортного средства на совместимость с придорожное оборудование с использованием аналитического моделирования транспортных средств и барьерных систем включено в Раздел настоящего отчет.Информация о характеристиках легковых автомобилей, влияющих на аварии. с придорожными конструкциями был собран на основе обзоров отдельных случаев ДТП, представленных в главе 2 настоящего документа. отчет и информацию, собранную во время обзора литературы для этого проекта. Эти источники послужили основой для следующего списка атрибутов транспортного средства, которые потенциально могут влиять на придорожные аварии оборудования. 1. Масса автомобиля 2. Высота передней конструкции и профиля автомобиля. 3.Жесткость и геометрия передней и боковой конструкции автомобиля 4. Фронтальный свес впереди передних колес. 5. Характеристики передней и задней подвески. 6. Геометрия коромысла двери автомобиля. 7. Защелка двери автомобиля / геометрия конструкции 8. Колесная база автомобиля.

56 9. Коэффициент статической устойчивости автомобиля. Кроме того, обзор литературы позволил получить представление о наиболее подходящих характеристиках, которые следует учитывать при оценке характеристик транспортного средства во время дорожно-транспортных происшествий.Комплексный FHWA был рассмотрен проект Техасского транспортного института (TTI). Цель этого проекта заключалась в разработке протоколов, которые можно было бы использовать для выявления проблем совместимости, вызванных изменениями в автопарк будущего. Заключительный отчет этого проекта включал многие важные выводы и рекомендации по совместимости автомобиля с придорожной фурнитурой. Некоторые моменты из этого проекты показаны ниже [2]. 1. Ремонтные работы транспортных платформ будут проводиться каждые 3–4 года, а новые платформы — каждые 5–7 1/2 лет.А протокол должен быть на месте для категоризации автопарка для оценки уровня производительности. 2. Количество легких грузовиков будет продолжать увеличиваться по сравнению с нынешним превышением 50% от общего количества. автомобильные рынки. Нерегулируемая большая высота транспортного средства сделает его устойчивость более устойчивой. продолжающееся беспокойство. 3. Снаряженная масса и габариты автомобиля класса 820 кг будут продолжать увеличиваться, что потребует выбора более тяжелые автомобили для более низкой весовой категории. 4. В следующем десятилетии количество боковых подушек безопасности водителя и пассажира приблизится к 100%.Это может быть целесообразно учитывать это и повышенное использование удерживающих устройств (т. е. использование ремня безопасности более 70%) при оценке придорожного оборудования. 5. Недавно введенные зоны деформации в подклассах легких грузовиков показали значительное сокращение деформация салона. 6. Производители автомобилей производят менее полноразмерные легковые автомобили. 7. Рыночная доля двух платформ среднего размера для легковых автомобилей продолжает увеличиваться по сравнению с двумя небольшими автомобилями. платформы. 8. Крупные пикапы (1/2 тонны и 3/4 тонны) продолжают доминировать в подклассе с точки зрения доли рынка. среди легких грузовиков.9. Некоторые из наиболее важных выявленных характеристик: Полная масса, передний свес, высота кузова. центр тяжести автомобиля, высота подвески, высота бампера, геометрический профиль и лобовое столкновение жесткость.

57 10. Поскольку колесная база, вес, общая длина, габаритная ширина и ширина передней колеи были весьма значительными. коррелировали, сохраняя один из них, всю статистическую информацию, содержащуюся в исходных данных был сохранен. Многие характеристики транспортных средств, выделенные в исследовании TTI, были дополнительно проанализированы для понимания их корреляция с результатами реальных аварий и результатами полномасштабных испытаний.Далее было определено что тщательное обследование текущего автопарка, чтобы понять изменчивость и диапазон характеристик существующее сегодня было необходимо. В следующем разделе описывается методология, использованная для сбора этих соответствующие характеристики. 3.1 Геометрические характеристики Во время литературного обзора в рамках этого проекта были использованы отраслевые журналы и технические ресурсы. составлен для документирования ряда характеристик автомобилей американских моделей. Некоторые из тех ресурсы включают: Серия Mitchell Automotive Repair Series от Mitchell Automotive и «Consumer Обзор цен на автомобили 2001 года »Публикации Харриса.Серия Mitchell документирует размеры всех каркасы автомобилей для специалистов по ремонту кузовов. Документы журнала «Consumer Review» информация для потребителей, такая как вес, высота, колесная база и тип двигателя транспортного средства. После обзора этих ресурсов, был собран большой объем данных, однако ряд важных атрибутов транспортных средств был пока неизвестно. Поскольку эти необходимые данные не были доступны напрямую от производителя, исследование Команда провела ручные измерения большого количества новых и подержанных транспортных средств.Те атрибуты и процедуры для этих измерений проводились следующим образом. 1. Разброс рельсов рамы — Размах рельсов рамы — это расстояние между левыми и правыми рельсами рамы. Если смотреть на автомобиль спереди, это измерение производится с внутренней стороны левого кадра. направляющую к внутренней стороне правой направляющей рамы в точке, максимально приближенной к передней части автомобиля. Этот атрибут транспортного средства важен при косых и лобовых ударах. Во время косой удары, в том числе взаимодействие с продольными преградами, близость этой жесткой конструкции кузова к ударному устройству часто определяет профиль ускорения и раздавливания, проявляемый телом состав.Мягкая внешняя конструкция кузова, окружающая рельсы рамы, расположенные глубоко внутри (близко к продольная осевая линия автомобиля) часто приводит к сильной деформации кузова и высокой вероятности заграждение с помощью барьерных систем. И наоборот, если жесткая конструкция транспортного средства расположена более подвесного двигателя жесткая конструкция автомобиля будет взаимодействовать с жестким или гибким барьером без поглощение большого количества энергии удара. В этом случае возникает более высокое поперечное ускорение.

58 При лобовом ударе узкими предметами положение этих направляющих рамы важно, когда с учетом оптимального зацепления шеста / столба с жесткой конструкцией (двигателем) или деформируемой конструкции (рельсы).2. Конструкция бампера (нижняя и верхняя). Конструкция бампера определяется как жесткая часть бампер, который не деформируется при незначительной аварии. Обычно конструкция бампера изготавливается из сталь или закаленный пластик. Пенопласт и легкий пластик оказывают меньшее влияние на ударную и не входят в габариты конструкции бампера. В некоторых случаях, когда автомобиль мог не подлежат разборке или прямые измерения конструкции переднего бампера невозможны. выполненного, фактическая высота конструкции бампера была оценена путем измерения внешнего фасция.Расположение конструкции бампера, а также его общая высота могут существенно повлиять на исход аварии. Нижняя и верхняя части конструкции бампера важны для определить примерную область первого зацепления с ограждениями. Эти балки или U- профильные каналы отвечают за передачу большого процента нагрузки при фронтальной удары по конструкции транспортного средства до того, как произойдет раздавливание. Размер (высота) конструкции составляет важно во время ударов о столб, чтобы понять вероятность изгиба, разрушения или обрушения шеста а также вероятность срабатывания отколовшихся устройств в этих условиях удара.3. Облицовка бампера (нижняя и верхняя) — Облицовка бампера определяется как сплошная металлическая или пластиковый кожух вокруг конструкции бампера. Всегда производятся измерения фасции. в центре транспортного средства от земли до самой верхней и самой низкой точки на передней части фасция. Эти размеры не включают такие конструкции, как спойлеры для подбородка, если только эти спойлеры не залиты непосредственно в лицевую панель (т.е. без болтов на спойлерах). Если гриль постоянно Он интегрирован в облицовку бампера, размеры снимаются до верхней части решетки.Однако если между бампером и решеткой есть зазор, в размеры не входит площадь решетки. Геометрия этой фасции важна для определения вероятности заедания штифта штифтом. конструкция автомобиля. Кроме того, эта «гибкая» структура, которая часто бывает пластичной, создает впечатление, что Ударные силы будут распределяться по большей площади, чем описанная выше конструкция бампера. 4. Высота направляющей (нижняя и верхняя) — высота направляющей — это высота направляющей рамы, измеренная на самая передняя возможная точка.Направляющие рамы представляют собой две лонжероны, которые несут большую часть

59 сила лобового удара при ударе. Эти рельсы часто бывают трубчатыми, коробчатыми или c-образными, приваренными к конструкция транспортного средства в случае автомобилей с цельным кузовом. Размеры этих элементов важны для понимания вероятного центра силы, который результаты при лобовых ударах с помощью самых разных устройств. Самая низкая и самая верхняя точки на направляющей рамы укажет вероятность благоприятного взаимодействия с ограждением, конец клеммы и полужесткие продольные ограждения при ударах большой энергии.Часто во время этих типы ударов, обрушение конструкции кузова и бампера и все остальное зацепление с заграждениями происходит с двигателем или рамными конструкциями. 5. Свободное пространство — Свободное пространство измеряется от самой задней точки радиатора до самой передней точки. точка двигателя. Под жесткими точками понимаются компоненты двигателя и компоненты рамы (пластик вентиляторы, ремни и шкивы не считаются твердыми точками при этом измерении). Если двигатель выступает под радиатор, свободное пространство определяется равным 0.Этот размер важен при лобовом столкновении с узкими предметами и автомобилями-партнерами. Часто датчики столкновения автомобиля срабатывают подушки безопасности при резком замедлении конструкции автомобиля. Обычный уровни замедления, испытываемые автомобилем при деформации конструкции бампера и радиатор часто не срабатывает датчиками подушек безопасности. Чем больше свободное пространство, тем позже срабатывает подушка безопасности. развертывание произойдет. Если датчики не срабатывают надувные подушки безопасности до начала конструкции стойки взаимодействуя с блоком двигателя, произойдет внезапный пик тормозных сил, что приведет к срабатывание подушки безопасности.В некоторых случаях агент переместился вперед или со своего места относительно раскрывающаяся подушка безопасности вызывает неблагоприятный сценарий аварии при позднем развертывании. Во время взаимодействия с автомобилями-партнерами большое количество свободного пространства создает более благоприятную ситуацию для пострадавших транспортных средств, поскольку этот регион более податлив, чем сам блок двигателя. 6. Фронтальный выступ. Передний выступ — это расстояние от самого нижнего зелья передней части. крыло в крайнее переднее положение автомобиля. Это дает представление об экспозиции колеса, подвески и силовой передачи к объектам, пораженным в условиях лобового удара.Высота дорожного просвета в сочетании с передним свесом определяет уровень взаимодействия между врезанные и вращающиеся шины / конструкции подвески. В случае пикапов и внедорожников короткое передний свес и более высокий дорожный просвет часто приводят к большему риску зацепиться за перила сами посты и железнодорожники. Это состояние часто встречается при ударах о перила с

60 пикапы и могут возникать во время столкновений между барьерами и спортивным снаряжением аналогичной конфигурации. транспортных средств.7. (Окно) Длина порога — длина порога измеряется от самого переднего положения нижнего часть окна со стороны водителя в крайнее заднее положение окна со стороны водителя. Если тыл обзорное зеркало встроено в основную раму окна, измерение начинается с начало корпуса зеркала заднего вида. Во время столкновений с узкими предметами (столбами или столбами) или концевыми выводами при боковом ударе конфигурации, длина двери или подоконника укажет на некоторый потенциал для жильцов. вторжение в отсек.Дверная конструкция надежно фиксируется в дверных петлях и дверной защелке. точки, которые расположены ближе друг к другу, могут хорошо противостоять вторжению. Наоборот, структура, в которой эти точки расположены дальше друг от друга, часто есть более подходящая дверь, позволяющая увеличить вторжение. Кроме того, по мере увеличения отношения длины подоконника к общей длине кузова автомобиля также увеличивается вероятность контакта деформирующейся двери с находящимися поблизости пассажирами. 8. (Окно) Продольное расположение подоконника — Продольное положение — это расстояние от зазора. между капотом и передней панелью / крылом и заканчивается в нижней части со стороны водителя окно.Это измерение указывает на две характеристики. Во-первых, это расстояние является показателем местоположения. входной двери по сравнению с передней частью автомобиля. Во-вторых, расстояние от передней точки наибольшего удара к основанию лобового стекла. При лобовых ударах с малым знаком опорных конструкций, вероятность соприкосновения вывески с лобовым стеклом прямая функция этого расстояния. Другими факторами, указывающими на это, являются высота бампера автомобиля, плавность хода. высота и масса автомобиля.В некоторых случаях холостые удары знака могут попасть в капот, крышу или ветровое стекло. Контакт с лобовым стеклом наименее желателен. 9. (Окно) Высота подоконника — высота подоконника — это высота от земли до нижней части окно со стороны водителя. Это измерение производится в самой задней части окна водителя. Пластиковые оболочки не учитываются при измерении высоты подоконника. Этот показатель позволяет оценить положение головы пассажира в случае бокового удара. Жизнь опасная ситуация возникает, если пассажиры ударяются головой и разбивают стекло со стороны водителя во время близкое боковое столкновение.В этой ситуации есть вероятность контакта головы с жестким

61 пострадавшее устройство. Эта информация важна для правильного определения высоты барьера, включая используемые продольные и концевые выводы. 10. Высота коромысла (нижний и верхний) — Измерение высоты нижнего коромысла берется из землю до начала рокера. Эта высота не включает крепление для домкрата. точек или желоба под транспортным средством. Высота верхнего коромысла измеряется от земли. к самой верхней части рок-панели.Измерение только верхней качающейся панели измеряет металлическую часть качающейся панели. Виниловые и пластиковые покрытия не включены. Во время событий бокового столкновения критическим фактором, определяющим серьезность столкновения, является степень повреждения конструкции. взаимодействие коромысла и стоек автомобиля с противником. Если центр силы генерируется ударным устройством над или под панелью коромысла, плохое зацепление и высокий уровни проникновения в отсек вероятны. Тенденции в дизайне новых автомобилей указывают на рост общая высота качающихся панелей для максимального увеличения потенциального взаимодействующего пространства.Сторона Volvo Система защиты от ударов (SIPS) является примером этого усовершенствования конструкции без ставит под угрозу легкость въезда и выезда транспортного средства. 11. Высота бойка — расстояние от земли до самой нижней части бойка перпендикулярно дверная рама (то есть от земли до самой нижней части фиксатора, которая входит в зацепление с дверью). Ударник или точка защелки — это структурно жесткая точка, в которой между дверная конструкция и центральная стойка. Часто производители прикрепляют к этому дверные балки бокового удара. жесткая точка и точки крепления петель на передней стойке автомобиля.Знание нападающего высота, указывает на возможность взаимодействия между боковым ударным пучком двери и поврежденная конструкция. 12. Фактор статической устойчивости. Рейтинги сопротивления опрокидыванию, присвоенные НАБДД, основаны на Коэффициент статической устойчивости (SSF). SSF — это, по сути, мера того, насколько тяжеловесен автомобиль. Этот Фактор — это отношение половины ширины колеи к высоте центра тяжести (c.g.). Ролловер Рейтинги сопротивления транспортных средств сравнивались с 220 000 фактическими авариями одного транспортного средства, а Было установлено, что рейтинги очень тесно связаны с реальным опытом опрокидывания транспортных средств.На основании В ходе этих исследований НАБДД обнаружило, что более высокие и узкие транспортные средства, такие как внедорожники (Внедорожники) с большей вероятностью, чем более низкие и широкие транспортные средства, такие как легковые автомобили, споткнутся и перевернутся как только они съезжают с проезжей части. Соответственно, NHTSA присуждает больше звезд более широким и / или более низким

62 транспортных средств. Однако рейтинг устойчивости к опрокидыванию не учитывает причины, по которым водитель потеря управления и в первую очередь выезд транспортного средства с проезжей части. Одним из критических замечаний к фактору статической устойчивости является тот факт, что он является чрезмерным упрощением истинного конструкция автомобиля.Он не включает эффекты прогиба подвески, сцепления шин и электронный контроль устойчивости (ESC). Вышеперечисленные характеристики транспортного средства графически показаны на Рисунке 3.1. Рисунок 3.1: Измеренные характеристики автомобиля Таблицы 3.1, 3.2 и 3.3 ниже содержат средние технические характеристики транспортных средств для каждого рассматриваемого класса. Все доступные ресурсы были использованы для получения этих данных. Считается, что если автомобиль с атрибутами, наиболее близкими к средний класс выбирается для будущего краш-тестирования, весь класс должен быть хорошо представлен.Тем не мение,

63 текущая практика использует подход «наихудшего случая транспортного средства», когда атрибуты испытательного транспортного средства лежат в граница населения. Чтобы облегчить выбор среднего автомобиля, в Приложении B перечислено более 342 автомобилей. марки и модели и соответствующие им дизайнерские атрибуты. Среднее значение моментов инерции Тип транспортного средства Класс Угол поворота Рыскание Средн. SSF Автомобиль Компакт 1584374 1685 1,342 Средний 2438 495 2544 1,354 Большой 2946 560 3081 1.346 Всего автомобилей 2208460 2320 1,347 Внедорожник Компакт 2059515 2143 1.064 Средний 3353 692 3399 1,083 Большой 5165 1019 5206 1.076 Внедорожник Всего 3172 674 3233 1.074 Компактный грузовик 2627 474 2669 1,205 Большой 4644 846 4693 1,172 Грузовик Всего 3782 676 3824 1,171 Большой фургон 5953 1198 5912 1,110 Минивэн 3481822 3536 1,154 Фургон Всего 3991 884 3996 1,145 Итого 3152640 3212 1,187 Таблица 3.1: Средние инерционные свойства по типу и классу транспортного средства

64 Длина Ширина Ht Whlbase Бордюр Wgt.Передний Ovrhng Задний Ovrhng Ft. Рок Рост Автомобиль компактный 168,19 65,21 52,88 96,42 2380,01 34,75 36,93 7,56 средний 186,68 70,11 53,43 104,41 3159,74 38,86 43,44 7,87 большой 206,27 74,46 55,40 114,21 3831,85 41,43 50,56 8,45 CAR Всего 184,19 69,23 53,72 103,68 3012,77 37,91 42,75 7,88 Внедорожник компактный 157,92 66,33 66,61 94,89 2849,49 28,17 34,56 10,99 средний 177,68 69,59 68,83 104,54 4022,32 31,12 41,67 15,07 большой 195,89 78,19 72,56 116,08 4907,71 33,62 46,02 15,59 Внедорожник Tot 178.06 71,56 69,48 105,63 3977,77 31,08 41,00 13,44 ТРУ компактный 186,55 66,94 63,58 112,79 3038,79 30,97 43,09 11,89 большой 212,66 77,32 71,36 132,18 4269,49 34,47 46,03 13,18 TRU Всего 196,46 70,88 66,49 120,15 3505,77 32,33 44,24 12,15 Фургон средний 186,51 72,34 66,92 112,25 3547,82 35,77 38,63 9,89 большой 200,33 77,56 77,75 121,18 4426,65 33,35 45,53 ВАН Всего 191,71 74,30 70,91 115,61 3878,47 34,90 41,11 9,89 Всего 184,78 69,84 56,81 105,46 3183,29 36,78 42,56 8,35 Таблица 3.2: Структурные характеристики по типу и классу транспортного средства (средние значения) Rr. Рокер Рост Ft. Бампер Рост Rr. Бампер Рост Дверь к Земля Передний Отслеживать Ft. Wght Процентов Rr. Wght Процентов CAR компактный 7,35 11,23 11,68 10,95 56,98 60,7% 39,3% средний 7,62 11,18 11,83 11,30 59,17 59,8% 40,3% большой 8,37 11,55 12,51 11,19 61,46 59,2% 40,8% CAR Всего 7,69 11,29 11,94 11,10 59,12 60,0% 40,0% Внедорожник компактный 11,21 12,83 13,42 15,75 57,18 54,7% 45,3% середина 15,23 16,64 17,04 18,41 58,45 53.1% 46,9% большой 16,57 15,89 18,50 19,49 64,73 52,9% 47,1% Внедорожник Всего 13,72 15,15 15,85 17,94 59,92 53,6% 46,4% ТРУ компактный 13,34 15,03 13,92 14,70 57,21 61,0% 39,0% большой 14,74 18,08 16,91 64,50 0,0% 0,0% TRU Всего 13,65 15,59 14,95 14,70 60,50 61,0% 39,0% VAN средний 10,41 10,10 12,13 12,80 61,61 57,7% 42,3% большой 65,55 55,8% 44,2% ВАН Всего 10,41 10,10 12,13 12,80 62,80 57,4% 42,6% Всего 8,26 11,55 12,19 11,44 59,67 59,5% 40,5% Таблица 3.3: Средние структурные характеристики по типам и классам транспортных средств (взвешенные по численности населения Средние)

65 3.2 Данные о силе барьера Несовместимость транспортного средства с транспортным средством при аварии объясняется тремя факторами: (1) несовместимостью масс, (2) несовместимость жесткости и (3) геометрическая несовместимость [14]. Эти факторы могут быть эффективно применены также при рассмотрении совместимости транспортных средств и придорожных технических объектов. В измерение массы транспортного средства относительно несложно. Однако измерение жесткости и геометрическая совместимость требует дальнейшего определения. Без исчерпывающего исследования отдельного автомобиля атрибуты, как показано в следующем разделе, был разработан метод для понимания показателей транспортных средств имеет решающее значение для взаимодействия между поражаемыми транспортными средствами и пораженными объектами.Этот метод можно повторять и цель, что делает его идеальным для параллельного сравнения различных структур. Было высказано предположение, что высота самого переднего несущего элемента транспортного средства структура как показатель геометрической несовместимости. Поскольку этот элемент не имеет точного определения, качелька Высота панели использовалась в качестве геометрической метрики. По метрике жесткости автомобиль раздавится на максимальном сила барьера во время крушения жесткого барьера на скорости 35 миль в час. [14] Программа краш-тестов NHTSA производит дополнительные измерения, которые могут способствовать оценке жесткость и геометрические характеристики лобовых конструкций автомобилей.Для большинства краш-тестов на скорости 35 миль в час проводимой в рамках программы NCAP, хронология распределения силы, прилагаемой транспортным средством к барьер был измерен. Эти измерения указывают на геометрическое расположение «твердых участков» и количество силы, которое автомобиль передает жесткому ограждению. Эти данные позволяют рассчитать местную жесткость. и грузовых путей на разной высоте. К разным режимам сбоя могут применяться разные показатели агрессивности. Эффективность любого предлагаемую метрику необходимо будет проверить с использованием данных о дорожно-транспортных происшествиях и травмах.Однако ряд метрики могут быть предложены и разработаны на основе имеющихся данных испытаний NCAP. При ударе спереди в сторону передняя часть поражающего автомобиля может раздавить менее 125 миллиметров. В сила, развиваемая в этом промежуточном диапазоне раздавливания, и высота силы, измеренная на поверхности преграды могут быть критическими параметрами. При лобовом столкновении сила и геометрия только левого или правого часть передней части транспортного средства может быть применима. Для взаимодействия с достаточно совместимыми придорожными устройствами например, уровень раздавливания придорожного оборудования редко превышает 125 миллиметров, за исключением случаев локального проникновения через барьер секций происходит.Использование данных о силе барьера позволяет более точно различать жесткость и геометрию транспортного средства, что может будут дополнительно исследованы в качестве соответствующих показателей агрессивности. На основе этого подхода можно получить показатели из данных испытаний барьеров, которые могут быть использованы для оценки геометрической агрессивности и жесткости автомобиля во фронтальной части. типа вылетает. Информация о барьере

66 Барьер, используемый в Программе оценки новых автомобилей (NCAP), представляет собой жесткий фиксированный барьер с силой 36 измерение тензодатчиков на его поверхности.Массив тензодатчиков состоит из 4 рядов по 9 ячеек, как показано на Рисунок 3.2. Строки обозначены буквами от A до D, с буквой A внизу. Столбцы пронумерованные от 1 до 9, начиная слева, лицом к шлагбауму. Массив разделен на 6 групп, 1 через 6, пронумерованные слева направо и начинающиеся с нижней левой группы (см. рисунок). Рисунок 3.2: Конфигурация тензодатчиков на барьере Набор тензодатчиков дает возможность оценить распределение сил, которые автомобиль накладывается на барьер во время аварии.В этом исследовании связь между барьерными силами и их геометрическое расположение представляют особый интерес. В случае аварий со смещением левая или правая сторона конструкции принципиально деформирует и поглощает энергию. При ударах по осевой линии узкими предметами ответная реакция центра равна начальный. При лобовом столкновении с большим перекрытием может потребоваться вся ширина силового массива. В Распределение вертикальной силы между конструкциями транспортного средства, контактирующими во время аварии, важно для оценки геометрическая совместимость.Чтобы удовлетворить эти различные требования, измерения барьера использовались для графического представить силы, измеренные всеми 36-тензодатчиками. Распределение сил исследуется в трех точках. во время аварии. Жесткость рассчитывается путем деления силы, измеренной весоизмерительными датчиками в определенном время рассчитанной аварии транспортного средства в это время. Давление транспортного средства определяется двойным интегрированием продольное ускорение, измеренное на элементе конструкции вблизи центра тяжести транспортного средства.Чтобы количественно оценить высоту нагрузки на конструкцию, центр ударной силы был рассчитан для трех столбцы ячеек. Левый столбец содержит группы 1 и 4, центральный столбец — группы 2 и 5. группировки, а справа 3 и 6 группировки. Кроме того, высота центра силы для общей загрузка была рассчитана. Для каждой группы предполагалось, что сила, действующая на каждый ряд ячеек, одинакова.

67 распределены. Высота центра силы рассчитывалась с использованием соотношений статического равновесия. как показано на рисунке 3.3. Центр силы был рассчитан на столкновение с автомобилем на пять дюймов, 10 дюймов и 15 дюймов. В приведенных здесь таблицах и рисунках все данные представлены в метрических единицах. Три уровня сокрушения указаны как приблизительный метрический эквивалент — 125 мм, 250 мм и 375 мм. На рисунке 3.3 сначала применяется статическое равновесие. Сила (F), которая требуется, чтобы противостоять сумме Определяются силы тензодатчика из рядов A, B, C и D. Затем можно найти высоту силы F, применив моментное равновесие к барьерным силам и моментным плечам.Высота H определяется как Центр Сила. Расчет центра силы производится для всех рядов тензодатчиков, а также для левой трети, центральная треть и правая треть ряда. Рисунок 3.3: Определение центра силы, H Линейная жесткость чувствительна к точности нулевого временного шага, выбранного для барьерной силы. данные. Уровень силы менее чувствителен, чем жесткость к выбору нулевого временного шага. Следовательно, сила предпочтительным показателем при выбранных значениях раздавливания является жесткость, а не жесткость.

68 Рисунок 3.4: Общая сила барьера в зависимости от раздавливания транспортного средства При сжатии 200 мм Jeep Grand Cherokee проявляет почти в два раза больше силы, чем Dodge. Неон. Эта разница в жесткости приведет к большей степени раздавливания Dodge Neon в лобовой части. авария с участием двух автомобилей. Эта разница иллюстрирует разницу в жесткости между двумя транспортных средств. Эти различия показаны на Рисунке 3.4 выше. Рисунок 3.5: Зависимость силовой деформации транспортного средства от лобового / бокового столкновения транспортного средства

69 Показана идеализированная зависимость между ударными силами автомобилей с различной лобовой жесткостью. на рисунке 3.4. При лобовом столкновении мягкий автомобиль раздавливает больше, чем жесткий. сила интерфейса. В этом примере уровень силы на границе раздела составляет 400 кН. Давление мягкой машины составляет 500 мм и раздавливание жесткой машины 250 мм. Площадь под кривой силы-деформации пропорциональна поглощенная энергия. Следовательно, мягкий автомобиль поглотил примерно вдвое больше энергии удара, чем жесткий. автомобиль. Эта разница иллюстрирует несовместимость жесткости двух автомобилей. Как показано на рисунке 3.5, зависимость силы от сжатия может быть нелинейной, как показано на рисунке. Следует отметить, что разница в геометрическом расположении сил, создаваемых транспортным средством структуры могут влиять на идеализированное взаимодействие, представленное на рисунке 3.5. Эта разница будет рассматривается при обсуждении геометрической совместимости. Максимальная сила, создаваемая при столкновении, и линейная жесткость, основанная на раздавливании при максимальная сила была предложена в качестве показателя несовместимости жесткости.Учитывая силу vs. нелинейности дробления и геометрические влияния во время аварии, некоторые более надежные показатели могут быть нужный. В этом исследовании мы предлагаем изучить уровни силы на 125, 250 и 375 мм. Силы разработанные транспортным средством левый, центральный или правый сегменты передней части транспортного средства могут применяться в смещении столкновения. Табличные сводки данных о барьерах тензодатчиков В этом отчете представлены сводные данные по 50 автомобилям. Эти 50 автомобилей перечислены в Приложении B к настоящему документу. отчет.Еще 14 автомобилей были проанализированы, но качество данных оказалось неподходящим. В 17 В случаях данные не были представлены для трех из четырех рядов датчиков веса. Данные по 50 автомобилям, включенным в этот отчет, следует считать предварительными. Несколько потребуются корректировки данных. Например, некоторые автомобили могли не заехать в центр. барьера. В этих случаях потребуется смещение колонн весоизмерительных датчиков вправо или влево. В других В некоторых случаях один тензодатчик в массиве может давать нереалистично высокие показания.Наконец, поправки к В некоторых случаях может потребоваться точный нулевой шаг по времени. Таблица характеристик транспортного средства, показанная в Приложении B, предоставляет избранные результаты данных барьера. анализ. Девять столбцов тензодатчиков разделены на три группы, как описано ранее. Группы: слева, по центру и справа. Суммы сил слева, в центре, справа и общие обозначены FCRT, FCCT, FCLT и FCT соответственно. Обозначены процентные значения барьерной силы в строках A, B, C и D. в последних четырех столбцах таблиц.Значения, приведенные в таблице, приведены для транспортного средства размером 375 мм. Процедуры обработки данных Точки данных ускорения были средним значением двух показаний акселерометра. Два акселерометра были выбраны левый и правый поддон заднего пола или акселерометры левого и правого заднего сиденья. В случае были предсказаны неточные изменения скорости автомобиля, выбраны наилучшие из имеющихся акселерометров.

70 Были обработаны необработанные данные со всех 36 датчиков веса.Необработанные данные об ускорении и барьерном датчике нагрузки были отфильтрованы в соответствии со стандартом SAE J211 с угловой частотой 18 с использованием фильтра, поставляемого НАБДД. Предполагалось, что нулевые временные шаги, указанные в данных, были точными и идентичными. для данных о силе и ускорении. Начиная с нулевого временного шага, данных ускорения и барьерной силы данные отбирались каждые 2 мс в течение 120 мс. Полученные данные ускорения и данные весоизмерительной ячейки были ввод для последующего анализа.При изучении полученных данных было обнаружено несколько несоответствий. Наиболее частым был начальная сила на тензодатчиках в нулевой момент времени. В случае, если общая сила в нулевой момент времени была больше 10% от максимальная сила барьера, данные были отвергнуты. Вторая проблема заключалась в наличии нагрузки на ячейки снаружи. области контакта, либо нереально высокие нагрузки на ячейки внутри области контакта. Этих случаев не было отклонено, если последствия были незначительны. Наконец, в некоторых случаях показания ускорения произвел более высокий или более низкий дельта-V, чем ожидалось.В случае, если прогноз дельта-V от акселерометры до момента максимального разгрома были разумными, данные не отбраковывались. Обсуждение Результаты данных о барьерах дают полезную информацию о геометрии и высоте самых жестких части конструкции транспортного средства при столкновении с барьером. Разрабатывая показатели для этих свойств, можно можно более точно определить совместимость автомобиля с различными поврежденными конструкциями. Другой конструкции могут включать в себя любые аспекты противостоящих транспортных средств или систем придорожной безопасности.Предлагаемые метрики нуждаются в дальнейшей оценке. Оценка должна включать оценку большого количества транспортных средств. и назначение предлагаемых показателей совместимости на основе данных краш-тестов барьера и физических измерения. Полученные метрики следует оценивать, определяя степень, в которой они объясняют характеристики агрессивности, наблюдаемые в данных о дорожно-транспортных происшествиях. Применение данных барьера датчика веса обеспечивает ценные измерения для оценки нагрузки автомобили в аварии.Метрики, разработанные на основе данных о барьерах, необходимо сравнивать с NASS / CDS. и данные FARS для оценки жизнеспособности показателей и их применимости для понимания совместимости проблемы между существующим автопарком и существующими структурами безопасности на дорогах. 3.3 Применение характеристик транспортного средства Для этой задачи взаимосвязь между характеристиками транспортного средства и конструктивными характеристиками придорожного оборудования. и сценарий воздействия. Такие показатели, как масса автомобиля, геометрия (высота бампера, высота порогов и т. Д.). профиль капота) и структурные факторы, такие как тип кузова и жесткость, могут использоваться в сочетании для оценки эффективность придорожных аппаратных устройств при ударе.В идеале проектирование и исполнение коридоров для

71 транспортные средства и придорожные устройства должны быть выровнены, чтобы обеспечить оптимальную работу шоссе системы во время сбоев. Следующие полномасштабные краш-тесты (№ 472580-1 и № 472580-2) были проведены в Техасском университете. Транспортный институт (ТТИ). Во время этого испытания два разных автомобиля одинакового размера, класса и массы столкнулся с ограждением из W-образной балки в тех же условиях, но привел к совершенно разному удару стойки поведение автомобиля.В таблицах 3.4 и 3.5 представлена ​​общая информация об испытательных автомобилях и испытаниях. конфигурация. Автомобиль 1: 1996 Ford Taurus: Автомобиль 2: 1995 Chevrolet Lumina Масса: 1449 кг Масса: 1505 кг Скорость: 99,5 км / ч Скорость: 98,4 км / ч Угол удара: 26,4 ° Угол удара: 25 ° Тест №: 472580-1 Тест №: 472580-2 Длина (м): 5,04 Длина (м): 5,1 Ширина (м): 1,85 Ширина (м): 1,84 Высота (м): 1,42 Высота (м): 1,4 Колесная база (м): 2,76 Колесная база (м): 2,73 Таблица 3.4: Технические характеристики автомобиля для теста TTI № 472580-1 и 2 Технические характеристики барьера: Тип: Модифицированный G4 (1S) Strong Post Установочная длина: 53.4 мес. Барьер: W-образная балка (12 калибр) Длина рельса: 3,82 м Расстояние между столбами: 1,905 м (29 столбов) Длина столба: 1,83 м Обрезки: 140 мм x 195 мм x 360 мм фрезерованная древесина Высота крепления на рейке: 550 мм Крепление: BCT SKT-350 Таблица 3.5: Характеристики барьера для теста TTI № 472580-1 и 2 Используемая система ограждения состоит из серии 2-х пространственных секций ограждения W-Beam Guardrail по 4130 мм каждая. длинный. Стальные широкофланцевые стойки размещены на расстоянии 1905 мм друг от друга (по 2 на секцию) и заделаны утрамбованным грунтом. Деревянные перекрытия отделяют стойку от перил на 150 мм и монтируются с помощью одной стальной болт через центр блока.Система перил предварительно натянута с помощью анкерного крепления BCT. в сочетании с узлом стойки и желтка.

72 Во время первого испытания (№ 472580-1), когда столкнувшимся автомобилем был Ford Taurus 1996 года выпуска, ограждение обеспечил адекватную защиту при 25-градусном ударе. Автомобиль был перенаправлен без серьезных проблем. деформация крупных частей конструкции транспортного средства или чрезмерное замедление транспортного средства в продольное или поперечное направление.И наоборот, взаимодействие Chevrolet Lumina и W-образной балки во время теста № 472580-2. вызывает несколько вопросов относительно производительности этой системы. Lumina ударилась о барьер на примерно в том же месте, что и описанное выше (3 фута до тринадцатого поста полного барьерная система). Поскольку автомобиль двигался в продольном направлении по длине W-образной балки, первая блокировка выпущен из W-образной балки в единственной точке крепления, аналогично тесту Тельца. Вскоре после снятие блокировки, передний левый угол автомобиля достиг точки соединения стыка между тринадцатая и четырнадцатая заградительные секции (первая и вторая контактировали).В это время из кармана образуется стальная W-образная балка, которая движется в продольном направлении вдоль рельса, пока не достигнет участка стыка. Эта локализованная область высокой деформации (и напряжения) возникает из-за основной структуры, которая инициирует перелом, идущий вертикально от точки крепления болта. При выходе из строя W-образной балки автомобиль вторгся дальше за барьер и мимо средней линии автомобиля. Позже фронтальный удар не по центру со следующего поста инициировал опрокидывание транспортного средства.Было высказано предположение, что подобная масса транспортного средства, высота ЦТ и внешние размеры кузова дадут аналогичные результаты при краш-тестах. При проведении этих испытаний при установке ограждения было уделено особое внимание. обеспечивают воспроизводимое барьерное поведение. Еще один фактор, не устраненный идентичными условиями испытаний: конструктивные свойства автомобиля. К ним относятся различная жесткость нижележащих элементов конструкции (рамы рельсы, конфигурация двигателя, геометрия трансмиссии, характеристики подвески и т. д.) Использование автомобиля характеристики, указанные в Задаче 3, описанной в этом отчете, различия, которые могли привести к расходящимся тестам поведение было обнаружено. При осмотре основной рамной конструкции Taurus и Lumina можно увидеть, что геометрические различия действительно существуют. На рис. 3.6 показано наложение схем нижней части кузова. две машины. Индивидуальные структурные схемы были получены из Mitchell Automotive Repair 2000 г. База данных и изображения были впоследствии наложены.Видно, что существует расстояние вверх в 12 см. между самой нижней структурной точкой передней рамы (люлька двигателя) Chevrolet Люмина и самая низкая структурная точка Тельца. К тому же боковое расположение бампера Крепление между двумя автомобилями указывает на то, что конструкция Lumina на 5 см шире, чем у Taurus (т. е. точки крепления Lumina лежат немного дальше от Taurus). Геометрические характеристики Lumina показать уменьшенное расстояние между внешней частью кузова автомобиля и твердой точкой крепления опоры двигателя. точку на раме автомобиля в поперечном направлении.Другими словами, дистанция раздавливания была уменьшена в боковое направление до непосредственного взаимодействия между элементами конструкции и соседним оборудованием. в

73 в вертикальном направлении самая нижняя точка конструкции Lumina падает почти на ту же высоту, что и нижняя кромка профиля W-образной балки в установленном состоянии. Это вертикальное и поперечное расположение этой твердой точки создает более благоприятные условия для нагружения при стыке профиля шв. После изучения материалов краш-тестов, разрыв в W-образной балке, по-видимому, начинается вдоль нижней части рельса на первом нижнем по потоку основании болт стыка, а затем перемещается вверх.Большая площадь взаимодействия транспортного средства с лучом может помешать это локализованная деформация рельса. Кроме того, снижение уровня деформации внешнего кузова транспортного средства может иметь аналогичный положительный эффект. Такая конструкция передних частей рельсовых конструкций наблюдается и в других автомобилях. платформы; однако это определенно не является общей чертой для всех конструкций легковых автомобилей. Рисунок 3.6: Наложение структур нижней части рамы Chevrolet Lumina (светлый) и Ford Taurus (темный) (Разрешение на перепечатку, выданное Mitchell Automotive Repair, 2002 г.) Предполагается, что геометрические факторы влияют на вероятность отказа W-образной балки во время эти условия удара; однако между двумя транспортными средствами существуют и другие существенные структурные различия: хорошо.При сравнении профилей фронтальной жесткости, описанных ранее в этом отчете, значительное могут наблюдаться различия. На рисунках 3.7 и 3.9 ниже показаны уровни жесткости передней части конструкции. каждого транспортного средства на увеличивающемся уровне столкновения транспортного средства. Во время взаимодействия с системами ограждений или другими аналогичные продольные барьерные устройства, уровни раздавливания редко превышают 10 дюймов. Соответственно только жесткость будут обсуждаться профили на 2 дюйма, 5 дюймов и 10 дюймов.

74 Рисунок 3.7. Профиль жесткости Ford Taurus Рисунок 3.8: Нижняя часть кузова Ford Taurus — после аварии

75 Рисунок 3.9: Профиль жесткости Chevrolet Lumina Рисунок 3.10: Нижняя часть кузова Chevrolet Lumina — после аварии При сжатии 2 дюйма профиль жесткости Ford Taurus достигает максимума примерно 75 Н / мм, а форма кривой жесткости простирается от точки 3L до колонны 7R. Для Lumina эта кривая достигает пика при 45 Н / мм и охватывает более узкую область по всей длине автомобиля. При сравнении различия в жесткость между двумя автомобилями указывает на то, что внешняя структура кузова Lumina будет деформироваться больше. значительно, чем Телец.Эта разница должна быть более значительной в наиболее подвесных регионах. лицо автомобиля. При 5 дюймах сжатия становятся очевидными важные различия. Профиль жесткости для Тельца, который достигает пика при 100 Н / мм, очень широкий диапазон от уровня 2R до уровня 8R. Следует отметить что этот высокий уровень жесткости равномерно охватывает всю переднюю поверхность автомобиля. Для сравнения: Lumina

76 жесткость на этом уровне раздавливания также достигает пика около 100 Н / мм, но охватывает гораздо меньший процент от Фронтальная конструкция автомобиля, простирается от 3L до 7R.Последствия этого во время косой удар ограждения может привести к сильной деформации внешней конструкции кузова Lumina в подвесных частях автомобиля. Деформация этой конструкции может серьезно повредить автомобиль. укажите на противоположную конструкцию ограждения. Это, в свою очередь, создает карманы на металлической конструкции ограждения, область повышенной концентрации напряжений и более высокой вероятности выхода из строя W-образной балки. Чтобы обнажить твердую точку, которая существует под внешним телом Тельца, большая сила в наклонном направление не потребуется.Из фотографий после удара, показанных на рисунках 3.8 и 3.10 выше, можно заметить, что целостность конструкции передней стороны водителя Taurus остается неизменной на протяжении всего теста, хотя деформация наблюдается во фронтальной структуре люмина. Эта деформация обнажает лежащие в основе структурная жесткая точка, о которой говорилось ранее. Следует отметить, что сильные деформации по ходу осевая линия Lumina, показанная на фотографиях, является результатом взаимодействия со стойками ограждения во время и после выхода из строя балки.Это взаимодействие не способствует отказу системы; однако они указывают серьезность результирующего поведения транспортного средства, ведущего к опрокидыванию. Чтобы исследовать природу взаимодействия рельса и транспортного средства более тщательно, конечно-элементная модель Доработанная система G4 (1S) была собрана. Эта модель точно отображает все аспекты барьера. система, включающая точные свойства грунта и взаимодействия столбов, точную геометрию и материал свойства столбов, заглушек и рельсов плюс точные болты и другое крепежное оборудование.Далее Модель Chevrolet Lumina 1995 года выпуска, созданная EASi Engineering International в 1997 году, существует и имеет была объединена с системой Modified G4 (1S) для случаев моделирования. Чтобы понять вероятность разрушения рельсов во время удара, напряжения каждого элемента в пределах W- луч были проверены. Высокие уровни локализованных напряжений, наблюдаемые в нижней половине сечения W-образной балки. Подтвердите наличие чрезмерных контактных сил с нижележащим узлом крепления опоры двигателя / рамы. Второй пример моделирования был создан, когда конструкция Lumina воздействовала на секцию ограждения. при идентичных условиях удара.В этом случае конструкция автомобиля была жестко закреплена так, чтобы внешняя часть кузова была жесткой. не деформируется. Это усиление внешнего корпуса препятствовало тому, чтобы узкая нижележащая точка крепления напрямую взаимодействует с W-образной балкой. В этом случае было показано, что высокий уровень локальные напряжения, наблюдаемые в предыдущем случае, были снижены до уровней, при которых разрушение материала маловероятно. Этот Тип анализа дает возможность варьировать конструктивные характеристики как транспортного средства, так и придорожного оборудования. для подтверждения предполагаемых механизмов и случаев несовместимости.

77 Рисунок 3.11: Взаимодействие Ford Taurus и Chevrolet Lumina при столкновении с модифицированным G4 (1S)

Что делает автомобиль спортивным?

Основываясь на философии современного автомобильного дизайна и императивах дизайна, ответ на этот вопрос в некоторой степени похож на вопрос, лучше ли красная краска, чем синяя или зеленая краска. Однако красьте цвета в сторону; современные потребительские предпочтения, предусмотренные законом функции безопасности, умные маркетинговые стратегии и порой предвзятые интерпретации некоторых журналистов-автожурналистов стерли границы между многими повседневными водителями и транспортными средствами, которые можно было бы назвать спортивными автомобилями.

Рискуя затушевать и без того мутные различия между спортивными автомобилями и другими высокопроизводительными автомобилями, необходимо констатировать, что, хотя суперкары и гиперкары обычно легко определить и охарактеризовать, различия между современными спортивными автомобилями и большинством обычных водителей не всегда так легко определить. Это сложно, потому что многие, если не большинство, спортивные автомобили могут использоваться (и часто используются) в качестве повседневных водителей.

Следовательно, если мы хотим ответить на вопрос «что делает автомобиль спортивным?» с любой степенью объективности мы должны убрать современные соображения из вопроса и сделать небольшой экскурс в то время, когда не было сомнений в том, что отличает спортивные автомобили от обычных автомобилей.

Британский опыт

Британцы, пожалуй, являются создателями идеи о том, что с некоторыми изменениями в дизайне автомобили можно сделать более увлекательными для вождения, чем обычные предложения дня. Таким образом, начиная с 1920-х годов, некоторые производители, такие как Austin, Morris, Alvis, MG и другие, такие как Triumph Motor Company, начали производить автомобили, в которых сидели два человека, как особый императив дизайна. Как правило, эти автомобили также имели мягкий или трансформируемый верх и отличались улучшенными характеристиками управляемости и производительности по сравнению с более приземленными предложениями, выпускаемыми теми же производителями.

Список технических новшеств и улучшений, направленных на повышение производительности и улучшение управляемости спортивных автомобилей, выпущенных в 1920-х годах, слишком велик, чтобы его можно было воспроизвести в этой статье. Однако некоторые элементы заслуживают особого упоминания, потому что современные интерпретации этих идей по-прежнему составляют основу современной философии автомобильного дизайна. Вот что производители того времени изменили, разработали или доработали:

  • Они занизили центр тяжести своих продуктов, чтобы повысить устойчивость при прохождении поворотов.
  • Они начали экспериментировать с конструкциями и настройками амортизаторов для конкретных применений, когда гидравлические амортизаторы стали широко использоваться после 1927 года.
  • Они пересмотрели взаимосвязь между шириной колеи и расстоянием между передней и задней осями, чтобы улучшить прямолинейность. стабильность на высоких скоростях.
  • Они улучшили распределение веса за счет перемещения двигателей и трансмиссий ближе к средней точке автомобиля.
  • Они повысили жесткость конструкции шасси с стремянкой, которые были распространены в то время.
  • Увеличены диаметры тормозных барабанов для улучшения тормозных характеристик.
  • Они уменьшили свой общий вес за счет замены стальных кузовных панелей на алюминиевые (часто сделанные вручную).
  • Они улучшили характеристики стандартных двигателей, добавив карбюраторы к обычному карбюратору на стандартных двигателях, изменив дизайн впускных коллекторов для улучшения воздушного потока, увеличив диаметр клапанов двигателя или уменьшив ход коленчатого вала для повышения частоты вращения двигателя. Среди других нововведений — уменьшение веса маховиков и увеличение диаметра отверстий цилиндров для компенсации уменьшения ходов коленчатого вала.

Несмотря на то, что в совокупности эти и другие нововведения / улучшения дизайна привели к появлению автомобилей, которые продемонстрировали ощутимые улучшения характеристик, даже лучшие спортивные автомобили 1920-х, 1930-х, 1940-х и 1950-х и 1960-х годов по сегодняшним меркам все еще были чрезвычайно примитивными. Тем не менее, несмотря на все свои недостатки, британские спортивные автомобили преуспели и в целом превзошли своих европейских соперников почти во всех дисциплинах автоспорта, которые практиковались в то время.

Наиболее заметными из них были соревнования по восхождению на холмы, в которых участники соревновались по грунтовым холмам, цель соревнований заключалась в том, чтобы увидеть, кто сможет пройти маршрут бездорожья в кратчайшие сроки.Различные модели Triumph Motor Company были невероятно успешными альпинистами, как и несколько моделей MG. Однако успех Triumph Motor Company в создании спортивных автомобилей, побеждающих в гонках, резко оборвался в 1960-х, когда компанию приобрела компания British Leyland.

Отвечает ли что-либо из вышеперечисленного на вопрос, что сегодня делает автомобиль спортивным? Возможно, это так, но опять же, возможно, нет, в зависимости от того, где проводится грань между спортивными автомобилями, суперкарами и гиперкарами, учитывая, что границы между этими классами транспортных средств часто размыты до невидимости.Тем не менее, суперкары и гиперкары исключаются из этого вопроса, поэтому давайте посмотрим, как мы можем применить технологию примитивных спортивных автомобилей, чтобы ответить на вопрос, что представляет собой спортивный автомобиль сегодня.

Повышенная производительность

Производительность с точки зрения выходной мощности и способности разгоняться до недопустимых скоростей за три-четыре секунды больше не является допустимым отличительным признаком. Например, если сравнить что-то вроде Mercedes 450 AMG или BMW M5, скажем, с 2-местным Porsche 911 GT3 SRS, результаты станут почти спорными.

Все три из этих автомобилей могут достигать запрещенных скоростей примерно за одинаковое время, но из трех только Porsche удовлетворяет проверенному временем требованию о 2-местном размещении, так что в этом отношении только Porsche может быть классифицирован как спортивная машина. Если, однако, добавить в смесь что-то вроде Toyota Camry или аналогичного автомобиля, то все три примера автомобилей будут спортивными, потому что все три могут ускоряться, тормозить, выходить за пределы руля и управлять Camry на огромную величину. поля.

Улучшенное управление на скорости

Если мы поместим одни и те же автомобили в качестве примера на той же гоночной трассе в «стандартной» комплектации и предположим, что их водители одинаково квалифицированы в управлении высокопроизводительными автомобилями, насколько хорошо каждый автомобиль работает с точки зрения Способность преодолевать повороты будет зависеть как от характера и конструкции трассы, так и от характеристик управляемости каждого транспортного средства.

По соображениям безопасности и по юридическим причинам подобные сравнения не могут проводиться на дорогах общего пользования, но кроме этого, вероятно, не будет никакой разницы в том, насколько хорошо каждая машина объезжает повороты на разрешенных для улиц скоростях. Для сравнения, каждое транспортное средство должно работать с абсолютными пределами сцепления и с установленными скоростями двигателя, чтобы прийти к верным выводам.

Для этого три автомобиля в качестве примера снова придется сравнить с семейным седаном или ежедневным водителем, но на максимальной скорости семейный седан может ехать по одной и той же трассе, чтобы все было справедливо и объективно.Однако в соответствии с этой мерой все автомобили в качестве примера снова будут спортивными, поскольку присущие им характеристики управляемости намного превосходят характеристики повседневного водителя, что снова делает результаты спорными.

Здесь мы можем перечислить множество других возможных тестов и / или сравнений между любым количеством высокопроизводительных автомобилей и аналогичным количеством седанов семейства седативных, внедорожников, грузовиков, минивэнов и других категорий транспортных средств, но делать это бессмысленно, даже хотя некоторые из этих транспортных средств в других категориях могут быть сильно модифицированы для улучшения их управляемости и / или эксплуатационных характеристик.Возникает вопрос: существуют ли еще настоящие спортивные автомобили?

Существуют ли еще настоящие спортивные автомобили?

Возвращаясь к британскому опыту, современный спортивный автомобиль был бы специально спроектирован и сконструирован таким образом, чтобы он мог перегонять руль, тормозить, ускоряться, выходить из-под руля и, как правило, превосходить по характеристикам «нормальные» автомобили в том же или сопоставимые весовые категории.

Однако в реальном мире конкуренция между производителями автомобилей за производство и продажу даже моделей начального уровня, которые обычно превосходят продукцию своих конкурентов в тех же или сопоставимых весовых категориях, резко сократила количество определяющих характеристик спортивных автомобилей.

Тем не менее, некоторые возможные кандидаты остаются. Например, несколько версий Ford Mustang, Dodge Charger, Challengers и Vipers, Chevy Camaros и Corvettes; На ум приходят модели Nissan, которые включают варианты 240Z и 370Z, некоторые модели Toyota Supra и Celica и даже некоторые модели Mazda, такие как RX8, MX-5 и другие, такие как BMW Z-серии.

Исходя из стандартов британского опыта, все приведенные выше примеры специально разработаны для того, чтобы обгонять, тормозить, ускоряться, обгонять и, как правило, превосходить своих прямых конкурентов.

Резюме

Как класс транспортного средства, несколько примеров, перечисленных выше, могут или не всегда могут удовлетворять всем критериям классического британского спортивного автомобиля 1930-х годов. Тем не менее, факт остается фактом: управлять любым из перечисленных выше транспортных средств намного интереснее, чем водить большинство обычных водителей.

Если бы мы были вынуждены выбрать две работоспособные, если не определяющие, характеристики современных спортивных автомобилей, то это был бы тот факт, что транспортное средство должно было быть более захватывающим для вождения, чем «обычное» транспортное средство, и должно было быть специально разработано так, чтобы оно было захватывающим для водить машину.Насколько больше «воодушевления» — это чисто субъективный вопрос, который лучше всего решается личными предпочтениями, а не одной или несколькими техническими деталями, которые могут определять, а могут и не определять, из чего состоит современный спортивный автомобиль.

Характеристики транспортного средства, влияющие на безопасность

Характеристики транспортного средства, влияющие на безопасность

Исследование размеров и веса грузовика

Этап I: Рабочие документы 1 и 2 объединены

Характеристики автомобиля, влияющие на безопасность

Пол С.Fancher

Кеннет Л. Кэмпбелл

Научно-исследовательский институт транспорта Мичиганского университета

В этом документе рассматривается взаимосвязь политики размера и веса грузовика (TS&W), управляемости и устойчивости транспортного средства, а также безопасности. Управляемость и устойчивость — главные механизмы, связывающие характеристики автомобиля и безопасность. Характеристики транспортного средства также могут влиять на безопасность за счет иных механизмов, кроме управляемости и устойчивости. Например, длина транспортного средства может влиять на безопасность из-за взаимодействия с другими транспортными средствами, такого как маневры при проезде и расчистка перекрестков, в дополнение к его влиянию на управляемость и устойчивость транспортного средства.Тем не менее, влияние длины транспортного средства на безопасность из-за ее влияния на управляемость и устойчивость находится в рамках данной статьи, в то время как эффекты безопасности, возникающие за счет других механизмов, помимо управляемости и устойчивости, таких как проезжающий и перекресток, не рассматриваются.

Нет прямой связи между политикой TS&W и безопасностью. Характеристики автомобиля изменяются в соответствии с политикой TS&W, и характеристики автомобиля также влияют на управляемость и устойчивость. Широкий спектр характеристик транспортных средств может удовлетворять данной политике TS&W, что может привести к широкому спектру эффектов безопасности.Этот документ начинается с обсуждения недавней истории политики TS&W и влияния прошлой политики на безопасность. Технические взаимосвязи между характеристиками транспортного средства и безопасностью резюмируются в Разделе 2. Этот материал взят из довольно большого объема литературы. Показатели эффективности вводятся для описания (количественной оценки) способности транспортного средства выполнять различные маневры. Материал в разделе 2 суммирует взаимосвязь различных характеристик транспортного средства и соответствующих показателей эффективности (порог крена, усиление заднего хода, эффективность торможения и сход с трассы).Этот раздел также включает краткое изложение литературы, в которой рассматривается связь этих показателей эффективности с опытом несчастных случаев при эксплуатации. В общем, эффективность в ситуациях, связанных с безопасностью, определяет влияние характеристик транспортного средства на безопасность.

В смежной области литературы, которая также рассматривается в разделе 2, рассматривается влияние рабочей среды на безопасность. Такие факторы, как тип дороги, сельские и городские районы, дневное и ночное время, связаны с существенными различиями в риске попадания в аварию.Операционная среда может рассматриваться как требование производительности. За этим материалом следует краткое обсуждение проблем, связанных с принятием политических выводов на основе опыта эксплуатации ограниченного парка транспортных средств. Различия в условиях эксплуатации могут затмить влияние характеристик транспортного средства и, вероятно, являются причиной значительной части прошлых разногласий по поводу безопасности различных конфигураций, таких как комбинации с одним или двумя прицепами.

Информация из литературы, обобщенная в разделе 2, касающаяся показателей эффективности и несчастных случаев, обязательно ограничивается прошлым опытом.В разделе 3 рассматриваются последствия для будущей политики TS&W. Литература, посвященная взаимосвязям между характеристиками транспортного средства и показателями производительности, обобщена в виде ряда аксиом, и рассмотрена роль полной массы автопоезда, конфигурации и длины транспортного средства. Пробелы в знаниях и потребности в исследованиях обсуждаются в разделе 4. Заключительное резюме сводит основные темы к лаконичным утверждениям. Общий вывод состоит в том, что влияние политики TS&W на безопасность можно оценить путем оценки характеристик транспортного средства в ситуациях, связанных с безопасностью.

1. Новейшая история: влияние TS&W на безопасность.

Безопасность до сих пор не была явной целью политики TS&W. Однако развитие грузовиков в рамках ограничений существующей политики TS&W может иметь значительные последствия для безопасности. В этом разделе представлена ​​справочная информация об исторической взаимосвязи политики TS&W и безопасности, а также обобщены идеи, представленные в недавних исследованиях относительно влияния характеристик тяжелого транспортного средства на управляемость, устойчивость, аварии и безопасные эксплуатационные характеристики.

Правила

TS&W изначально задумывались как средство для дорожных строителей и дорожников, которые могут использовать их при разработке и содержании дорог, которые будут достаточно прочными для удовлетворения транспортных потребностей. Основная предпосылка заключалась в следующем: если транспортные средства, используемые на этих дорогах, будут соответствовать правилам TS&W, можно ожидать, что дороги будут выполнять свои транспортные функции в течение экономически разумного периода времени без износа.

Хотя это и не было сознательным намерением создателей правил TS&W, эти правила повлияли на определение некоторых основных свойств конструкции тяжелых транспортных средств, которые влияют на управляемость, устойчивость и безопасные эксплуатационные характеристики, а также на содержание дорог и производительность.Чтобы максимизировать производительность (количество полезной нагрузки, которое может быть перевезено), конструкторы транспортных средств и разработчики транспортных средств (покупатели) искали способы создания транспортных средств, соответствующих правилам, но по экономическим причинам, как правило, доводили эти правила до предела. Идеальный грузовик — это грузовик, который был бы удобен в использовании по назначению, мог нести большую полезную нагрузку, так что для выполнения работы требовалось меньше поездок водителя и мог достичь максимальной нагрузки на мосты и тротуар, разрешенную правилами TS&W.Хотя рынок помог обеспечить учет производительности, прямое влияние количественных показателей, связанных с контролем, стабильностью и безопасными производственными показателями, не было столь очевидным при разработке правил TS&W.

Таким образом, тяжелые грузовики общего назначения во многих местах построены для перевозки 20 000 фунтов на одиночные оси, 34 000 фунтов на сдвоенные оси и с разнесением осей для соответствия формуле B моста. Хотя эти погрузочные устройства влияют на безопасность, они не были разработаны помня о безопасности.Они были разработаны для обеспечения того, чтобы дороги и мосты были конструктивно пригодными для транспортных средств, которым разрешено движение по ним.

В эти правила время от времени менялись и модифицируются, чтобы обеспечить большую производительность в отрасли грузоперевозок, где было сочтено экономически важным принять потребность в более прочных дорогах и мостах. Например, в Мичигане разрешены автомобили весом более 164 000 фунтов. Они могут иметь 11 осей, при этом 8 осей ограничены весом не более 13 000 фунтов каждая в типичной конфигурации.Это защищает дорожное покрытие и обеспечивает благоприятное соотношение веса передаваемой полезной нагрузки в фунтах к эквивалентным нагрузкам на одну ось (ESAL) нагрузки на дорожное покрытие. Для перевозки таких тяжелых транспортных средств Мичиган спроектировал мосты по стандартам HS25. В некоторых западных государствах разрешены различные типы так называемых «более длинных автопоездов». Эти автомобили производительны и соответствуют местным правилам TS&W. В настоящее время ведутся споры о том, могут ли эти автомобили быть приспособлены для более широкого использования таким образом, чтобы проявить разумную заботу о производительности, безопасности, дорожном движении, расходах на содержание дорог, требованиях к водителю и условиях окружающей среды.

В некоторых случаях государственные агентства учитывали другие факторы, такие как транспортный поток, безопасность и условия окружающей среды, при установлении специальных правил TS&W. Например, в штате Орегон не разрешается работать тройкам, когда условия окружающей среды таковы, что дороги мокрые или скользкие. После нескольких крупных пожаров бензина со смертельным исходом, штат Мичиган начал исследования по управлению и устойчивости двойных танкеров, используемых для перевозки бензина [1,2]. Эти исследования показали, что существуют конструктивные особенности транспортного средства, которые объясняют проблемы с управлением и устойчивостью.Что немаловажно, эти исследования показали, что с улучшенными конструкциями транспортных средств этих проблем, связанных с безопасностью, не должно возникать. В Мичигане были исключены исходные конфигурации двух цистерн, и были утверждены новые конструкции со специальными сцепками и новые конструкции цистерн. Кроме того, в переходный период двухцилиндровым танкерам было запрещено въезжать в городские районы в периоды, когда движение было перегружено.

1.1 Безопасность Качество требует специфики безопасности

Что касается этой статьи, здесь есть очень важный момент.Если правила TS&W должны касаться безопасности, они должны быть чем-то большим, чем правила для поддержания нашей способности поддерживать инфраструктуру, и больше, чем правила для повышения экономической производительности. Решения проблемы двойных цистерн показали, что грузовые автомобили могут быть спроектированы таким образом, чтобы обеспечивать уровни безопасной эксплуатации, которые находятся в пределах нормы для нынешних грузовиков. Положения действующих правил TS&W по весу и длине не определяют, смогут ли транспортные средства безопасно работать. Дело в том, что при правильной конструкции тяжелые транспортные средства могут иметь безопасные эксплуатационные характеристики, которые будут соответствовать количественно измеряемым уровням производительности, включая управление по направлению, устойчивость к качению, отслеживание между передним и задним концом и торможение.

Если политика TS&W будет охватывать безопасность, возникнет потребность в новых типах положений TS&W, чтобы помочь в разработке транспортных средств с безопасным уровнем эксплуатационных характеристик. Такие положения будут способствовать разработке более крупных и тяжелых транспортных средств, которые могут эксплуатироваться с безопасным уровнем производительности и могут быть экономически достигнуты с помощью новейших транспортных технологий. В идеале, казалось бы, желательным решением был бы совместный подход с участием промышленных и государственных соглашений о безопасности.

Федеральное законодательство в последние годы разрешило ограничение по массе с 73280 до 80000 фунтов, двухместные 28-футовые двухцепные прицепы разрешены по всей стране, а общая длина, зависящая от длины трактора, теперь не может ограничивать использование 48 -полуприцепы. Вес — не единственная проблема, влияющая на производительность. Размер или «куб» также важен при определении количества полезной нагрузки, которая может быть доставлена ​​за одну поездку. Многие готовые изделия теперь легче, чем раньше, поэтому желателен больший объем, даже несмотря на то, что ограничение веса по производительности не может быть оспорено для многих типов грузов.В большинстве штатов теперь есть правила, разрешающие обычную работу 53-футовых прицепов. Комбинации с тремя прицепами теперь разрешены на некоторых магистралях и в некоторых западных штатах. Похоже, что ограничения по длине устанавливаются силами производительности, поскольку правила TS&W, основанные на поддержании качества инфраструктуры в течение приемлемого периода времени, поощряют распределение веса транспортного средства на большее расстояние между менее загруженными осями. Что касается поддержания инфраструктуры и производительности, то это может быть так, как должно быть, но эти изменения в правилах TS&W редко оказывались под сильным влиянием количественных соображений, связанных с дорожным движением, безопасностью и геометрическим дизайном шоссе — все это вопросы, заслуживающие рассмотрения.

1.2 Последние исследования размеров и веса грузовиков

В США недавно были проведены исследования относительно общей приемлемости, включая управляемость, устойчивость и безопасность тяжелых транспортных средств. Эти исследования были поддержаны организациями США и Канады. С появлением Североамериканского соглашения о свободной торговле (НАФТА) интересно отметить, что связанные с безопасностью аспекты межпровинциальных правил, действующих в Канаде, основаны на работе, первоначально выполненной для канадцев исследователями из Соединенного Королевства. .С. [3]. Канадцы приобрели технологию по мере необходимости, чтобы использовать стандарты характеристик транспортных средств для вынесения суждений о размерах и весе. В настоящее время они являются лидерами в пропаганде показателей эффективности для использования в обеспечении приемлемых характеристик тяжелых транспортных средств в ситуациях, связанных с безопасностью [4,5]. Канадский подход заключался в определении набора конфигураций транспортных средств, обладающих характеристиками, выбранными для повышения безопасности на шоссе, а также производительности и целей обслуживания шоссе. Они предложили экономические стимулы с точки зрения увеличения полезной нагрузки для конфигураций транспортных средств, которые обладают свойствами, которые обеспечивают особенно хорошие характеристики в ситуациях маневрирования, связанных с безопасностью.

Цель создания средств оценки безопасности тяжелых грузовиков изучалась NHTSA [6,7,8], FHWA [9] и TRB [10]. Каждое из этих исследований по-своему внесло свой вклад в совокупность технологий и знаний, доступных в настоящее время для оценки характеристик безопасности тяжелых грузовиков и особенно более длинных и тяжелых грузовиков.

1.2.1 Исследование 216

В исследовании UMTRI [7] в поддержку отчета 216 Конгрессу был изложен всеобъемлющий план проведения оценок безопасности тяжелых грузовиков, основанных на характеристиках.(Более поздние разделы отчета UMTRI для НАБДД содержали графики времени и затрат, охватывающие около 35 конкретных программных областей и требующие приблизительно 7 миллионов долларов 1986 года для завершения за 10 лет.) Эта программа включала (1) использование показателей эффективности для количественной оценки транспортных средств. производительность в ситуациях, связанных с безопасностью, (2) исследования производительности существующего парка грузовиков, (3) оценка связей между авариями и характеристиками грузовиков, (4) исследования контрмер для повышения производительности и снижения вероятности аварий, (5) разработка процедур испытаний транспортных средств и (6) оценка затрат и преимуществ потенциальных правил безопасности.На рисунке 1 показаны элементы предлагаемой программы.

Рис. 1. Информационная база для принятия решений по обеспечению безопасности

Некоторые части этой программы были затронуты в ходе мероприятий. Однако исследования, устанавливающие эксплуатационные возможности существующего парка грузовых автомобилей, не проводились. Некоторое внимание было уделено усилиям по разработке мер противодействия нынешним типам аварий грузовиков, но косвенно через попытки продвинуть антиблокировочную тормозную систему и другие технологические инновации.Были разработаны процедуры испытаний для оценки порога устойчивости к качению и усиления движения назад от передней части к задней части автопоезда с прицепом, двойным прицепом и тройным прицепом (Сообщество автомобильных инженеров (SAE) J2180 [11 ], SAE J2179 [12]). Кроме того, были продемонстрированы испытательные процедуры для количественной оценки выхода из строя на малой скорости, и их очень просто организовать, например, см. [10]. Процедуры оценки эффективности торможения тяжелых грузовиков были доступны в течение некоторого времени, и они входили и выходили из государственных стандартов, таких как Федеральный стандарт безопасности транспортных средств (FMVSS) 121, Воздушные тормоза, претерпевшие различные модификации.Похоже, что технологическая основа для оценки характеристик транспортных средств существует, но предстоит проделать большую работу по выбору практических уровней производительности, соответствующих разумному применению современного уровня знаний в области технологий транспортных средств.

В исследовании [9], озаглавленном «Последствия для безопасности различных конфигураций грузовиков», была тема, относящаяся к этому обобщению. Идея исследования заключалась в том, чтобы создать набор сценариев TS&W на основе выбранных текущих наборов существующих и предлагаемых формул мостов и ограничений нагрузки на тротуар, а также допусков на вынос и других ограничений по длине и весу, включая те, которые будут совместимы с использованием Международной организации по стандартизации. (ISO) транспортные контейнеры.Затем в ходе исследования были разработаны конструкции транспортных средств, которые были бы высокопроизводительными для каждого сценария TS&W. Затем с помощью аналитических методов и компьютерного моделирования были спрогнозированы связанные с безопасностью характеристики гипотетических транспортных средств, созданных для представления этих новых конструкций. Непосвященному все это может показаться очень незначительным, но анализы и моделирование транспортных средств основывались на испытаниях целых транспортных средств и лабораторных измерениях механических свойств компонентов транспортных средств, которые успешно продолжались в течение многих лет [13 ].Результаты показали, что можно создавать автомобили с хорошими характеристиками, связанными с безопасностью, или с плохими характеристиками, связанными с безопасностью, при различных сценариях. Было несложно выбрать и спроектировать те типы комбинаций транспортных средств, которые имели бы приемлемые с точки зрения безопасности характеристики при поворотах, отслеживании и торможении.

1.2.2 Исследование грузовика Тернера

Исследование [10] «Грузовика Тернера» было инициировано предложением Фрэнсиса Тернера, бывшего Федерального дорожного администратора.Идея Тернера заключалась в том, чтобы повысить производительность при меньшем износе дорожного покрытия за счет увеличения общей массы автопоезда, если транспортное средство должно было быть оснащено достаточным количеством осей, чтобы нагрузка на ось была значительно снижена по сравнению с текущими нагрузками на оси. Экспериментальные данные показывают, что износ и усталость дорожного покрытия являются чувствительной функцией эквивалентных нагрузок на одну ось (ESAL). Хотя есть место для оценки того, является ли 4-й степенной закон хорошим приближением для использования при оценке количества повреждений покрытия, нанесенного конкретными транспортными средствами, работающими на определенных дорогах, факт остается фактом: повреждение покрытия резко возрастает с увеличением нагрузки на ось.Учитывая эту чувствительность к нагрузкам на оси, следует, что есть большие преимущества для увеличения срока службы покрытия, которые могут быть получены при использовании большого количества осей с небольшой нагрузкой по сравнению с несколькими осями с высокой нагрузкой. (Это та же самая аргументация, которая побудила дорожных инженеров в Мичигане отстаивать использование очень тяжелых транспортных средств с большим количеством малонагруженных осей.)

В 1988 и 1989 годах TRB провел исследование грузовика Тернера [10]. Были оценены несколько конфигураций прототипов Turner Trucks.Эти конфигурации включали 7-осный седельный тягач (4-S3), 9-осный сдвоенный поезд B (3-S4-S2), 9-осный сдвоенный поезд A (3-S2-4) и 11-осный сдвоенный поезд. -осная двухосная (3-С3-5). Несмотря на то, что эти автомобили были ограничены грузоподъемностью 15000 фунтов на одиночные оси, 25000 фунтов на сдвоенных осях и 40000 фунтов на тридемах, их полная масса составляла примерно 87000 фунтов для 7-осного седельного полуприцепа трактора, 112000 фунтов для B-double, 110 000 фунтов для 9-осный A-double и 140000 фунтов для 11-осного двойника.Для двойных тележек длина кузова прицепа была принята равной 33 футам, что улучшило его объем и позволило увеличить размах осей, что улучшило не только нагрузку на тротуар, но и уменьшило усиление движений транспортного средства назад по сравнению с двойными вагонами с 28-футовыми прицепами. Эти автомобили имели низкую скорость схода с пути, сравнимую с характеристиками типичного трактора, тянущего 48-футовый полуприцеп STAA.

Анализ и моделирование были использованы для сравнения характеристик прототипа Turner Trucks с характеристиками трех современных типов тяжелых грузовиков, в частности, 5-осного полуприцепа-тягача, 5-осного двухместного и 9-осного двухместного автостоянок.Три текущих или базовых автомобиля весили 79 000, 80 000 и 130 000 фунтов соответственно, и все они были ограничены тандемными осями весом 34 000 фунтов и одиночными мостами 20 000 фунтов. Пятиосный седельный тягач и пятиосный двухосный тягач соответствовали Формуле B моста. Двойная магистраль имела типичную конфигурацию загрузки, так что она представляла типичную нагрузку на мост и тротуар, применяемую в настоящее время этими транспортными средствами. В целом, анализ и моделирование показали, что прототипы транспортных средств, по прогнозам, будут иметь связанные с безопасностью характеристики в поворотах, слежении, невосприимчивости к опрокидыванию и торможении, которые были сопоставимы с характеристиками их базовых аналогов.До тех пор, пока использовались сопоставимые подвески, шины и тормоза, прототипы транспортных средств были лучше, чем базовые, по устойчивости к опрокидыванию и чувствительности рулевого управления. Снова дело в том, что можно разработать более длинные и тяжелые автомобили, которые будут работать так же или лучше, чем современные тяжелые грузовики.

Исследование Turner Truck также включало исследование взаимосвязи между уровнем производительности и уровнем несчастных случаев со смертельным исходом. Хотя в ретроспективе кажется очевидным, что характеристики транспортных средств в ситуациях, связанных с безопасностью, являются разумным способом сравнения транспортных средств (и особенно новых типов транспортных средств со старыми типами транспортных средств), это была новая идея во время исследования Turner Truck.В то время возникла очевидная дилемма. Как можно было оценивать новые конфигурации транспортных средств, если бы эти конструкции в настоящее время не использовались? Даже если использовалось относительно небольшое количество новых транспортных средств, таких как 28-футовые близнецы (двойники STAA), не было достаточного опыта аварий, чтобы оценить, был ли их показатель аварий лучше или хуже, чем у используемых в настоящее время тяжелых грузовиков. Совершенно очевидно, что попытки прийти к выводам, основанные на изучении истории аварий новых типов транспортных средств, которые составляют лишь небольшую часть от общего парка тяжелых грузовиков, ошибочны.Решение, использованное в исследовании Turner Truck, заключалось в том, чтобы оценить рабочие характеристики транспортных средств в протоколе ДТП и использовать эти рабочие характеристики для оценки риска столкновения. Эти взаимосвязи между эксплуатационными характеристиками и риском столкновения можно затем использовать для оценки вероятности аварии новых конструкций транспортных средств. Очевидно, что эти оценки могут быть сделаны, как только станут известны свойства транспортного средства, и задолго до того, как эти транспортные средства будут эксплуатироваться достаточно долго, чтобы увидеть влияние их характеристик на запись о ДТП.На рисунке 2 представлена ​​диаграмма, показывающая процесс, с помощью которого показатели безопасности могут использоваться при оценке и улучшении конструкции транспортных средств.

Рис. 2. Управляемость и устойчивость, влияющие на безопасность.

Имеется обширный фон информации о влиянии механических свойств транспортного средства на его характеристики при маневрах, связанных с безопасностью, например «Разработка нормативных принципов для прямолинейных грузовиков и автопоездов с прицепом» [4]. Соответствующая информация о влиянии переменных TS&W была обобщена в исследовании Turner Truck.Влияние свойств TS&W на характеристики безопасности становится все более понятным. Можно прогнозировать характеристики как новых, так и текущих конфигураций автомобилей. Учитывая эту возможность, можно предсказать связь между конструкциями транспортных средств и записями о ДТП.

Важный, но иногда неправильно понимаемый пример касается веса транспортного средства. Вес транспортного средства сам по себе может не приводить к проблемам с производительностью, поскольку производительность зависит от типа транспортного средства, несущего этот вес.Если бы вес транспортного средства был увеличен без изменения конструкции транспортного средства для приспособления к дополнительному весу, можно было бы ожидать, что показатель аварийности ухудшится, поскольку характеристики транспортного средства, связанные с безопасностью, снизятся. Например, если на существующее транспортное средство просто накладывается дополнительный груз, порог опрокидывания уменьшится, поскольку высота центра тяжести будет увеличена, а центр тяжести сместится дальше за борт при повороте, потому что та же жесткость подвески на качение пыталась уравновесить больший момент крена.С другой стороны, если новое транспортное средство с увеличенными габаритами полезной нагрузки (меньшим cg) и более эффективным сопротивлением качению будет использоваться для перевозки нового более тяжелого груза, порог опрокидывания может быть повышен до более безопасного значения, чем у текущего транспортного средства. (даже если текущий автомобиль несет меньший груз, чем новый). Необходимо тщательно учитывать влияние изменения веса. Простое добавление веса к существующим автомобилям — плохая идея, но новые автомобили, рассчитанные на больший вес, могут быть безопаснее, чем менее производительные современные автомобили.Рисунок 3, взятый из отчета Turner Truck [10], иллюстрирует базовую концепцию проектирования для достижения хороших характеристик безопасности применительно к более тяжелым транспортным средствам и учитывает не только порог опрокидывания, но и характеристики безопасности при торможении и управлении по курсу.

В исследовании Turner Truck также изучалось влияние водителя, дороги и факторов окружающей среды. На показатели безопасности при эксплуатации транспортного средства также влияют требования, предъявляемые к транспортному средству со стороны окружающей среды, в которой он эксплуатируется.Проблема безопасности не возникает, пока водитель не окажется в ситуации, требующей большей производительности, чем может обеспечить грузовик. Эта тема обсуждается далее в разделе 2.2.

Рис. 3. Диаграммы набора, иллюстрирующие концептуальные отношения между разрешенными транспортными средствами и искробезопасностью.

1.3 Обобщение эксплуатационных характеристик грузовика и конструкции дороги

За последние несколько лет было проведено несколько встреч, посвященных эксплуатационным характеристикам грузовиков и отчетов, на которых собрана информация о рабочих характеристиках грузовиков, особенно в том, что касается проектирования, эксплуатации и технического обслуживания автомагистралей.Дорожные агентства стремятся очень внимательно следовать стандартам AASHTO [14]. В этих Стандартах есть множество примеров, в которых грузовики играют роль в создании геометрических расчетных условий для дорог. Недавняя публикация ITE, озаглавленная «Геометрический дизайн и эксплуатационные соображения для грузовиков» [15], охватывает многие рабочие характеристики грузовиков, которые в настоящее время используются при проектировании шоссе. С точки зрения проектировщиков автомагистралей, многие из этих вопросов проектирования включают элемент безопасности в том смысле, что плавный поток движения с ограниченными вариациями скорости и достаточным расстоянием обзора являются предпосылками для безопасной дороги.

В настоящее время TRB при поддержке AASHTO поддерживает синтез информации о рабочих характеристиках самосвала [16]. Информация об оценке эффективности, представленная в этом исследовании, организована по влиянию характеристик транспортного средства и факторов проектирования дороги на ситуации, включающие повороты, ускорение и торможение, маневры по предотвращению столкновений, нагрузку на тротуар и заторы.

Поворот на перекрестках, поворот на съезде и движение по горизонтальным поворотам рассматриваются в разделе, посвященном поворотным ситуациям.Смещение к центру поворота важно при повороте на малой скорости. Факторами транспортного средства, которые способствуют смещению с пути, являются расстояния между осями (или группами осей) и точками сочленения. В той степени, в которой материальный ущерб и беспокойство пешеходов представляют собой проблему для безопасности, съезд на малой скорости может считаться проблемой, связанной с безопасностью. На более высоких скоростях возникают проблемы с управляемостью и склонностью к опрокидыванию. Кривизна, наклон и ожидаемая скорость грузовика на пандусах могут привести к тому, что тяжелые грузовики с высоким центром тяжести, движущиеся немного быстрее, чем предполагаемая скорость проезжей части, могут перевернуться.Все эти высокоскоростные повороты связаны с безопасностью и показывают необходимость согласования свойств TS&W с геометрическим дизайном проезжей части.

Что касается продольного ускорения и замедления, возможности ускорения тяжелых грузовиков важны для удовлетворения требований к быстрому перемещению через железнодорожные переезды и перекрестки, а также для поддержания скорости на холмах и ускорения с низких скоростей или с остановки при модернизации. Грузовики с соотношением веса к мощности 300 фунтов на каждую лошадиную силу (л.с.) и более могут создавать препятствия для дорожного движения и создавать угрозу безопасности, поскольку дороги часто проектируются с расчетом на ускорение 300 фунтов / л.с. или меньше.Очевидно, что если грузовикам разрешить стать тяжелее без соответствующего увеличения мощности, они будут менее способны преодолевать подъемы, а также медленнее пересекать перекрестки, особенно если они не предназначены для ускорения на низкой скорости.

Характеристики ускорения транспортных средств должны быть согласованы с расстояниями обзора, доступными для пересечения перекрестков или железнодорожных путей. Водитель грузовика должен иметь возможность видеть достаточно далеко, чтобы решить, безопасно ли въехать на перекресток, не заставляя автомобили, приближающиеся на перекрестке, выполнить необычный маневр.Возможности низкого ускорения увеличивают потребность в больших расстояниях обзора.

Тормозные характеристики грузовых автомобилей также необходимо согласовать с расчетными характеристиками шоссе. Опять же, расстояние обзора должно быть достаточно большим, чтобы водители грузовиков могли решить остановиться, когда того потребует ситуация. Если тяжелый грузовик не имеет достаточного тормозного момента для выполнения требований по остановке в пределах доступного расстояния видимости, возникает угроза безопасности. Очевидно, что увеличение веса должно сопровождаться увеличением тормозного момента, особенно если расстояние обзора не изменяется.

Еще одна проблемная ситуация для существующих грузовиков, а также для новых типов грузовиков — это сохранение скорости на спусках. Учитывая, что для грузовиков ограничено соотношение между фунтами тормозной массы и фунтами массы транспортного средства, существует большая тенденция к перегреву тормозов грузовых автомобилей, чем тормозов легковых автомобилей. Если грузовым автомобилям разрешено перевозить более тяжелые грузы, необходимо увеличить тепловую мощность тормозов и / или ограничить скорость транспортного средства на очень низких скоростях на спусках. Поскольку низкие скорости могут представлять опасность для дорожного движения, а также снижать производительность, более высокая тепловая мощность является предпочтительным решением для более тяжелых транспортных средств.На спусках важно, чтобы все тормоза выполняли свою долю работы, а регулировка и балансировка тормозов тщательно выполнялись.

В данном обсуждении уместно отметить, что длина грузовиков не принимается во внимание при проектировании дорог с расстояниями обзора, достаточными для проезда длинных грузовиков. Влияние длины грузовика на требования к проезду недавно было рассмотрено в Мичигане [17]. Тем не менее, этот предмет требует дополнительных исследований с результатами, которые будут использоваться для оценки того, подходят ли определенные дороги для использования в разрешении доступа длинных тяжелых грузовиков к определенным местам.

С точки зрения и авторитета НАБДД, эксплуатационные характеристики грузовиков в ситуациях предотвращения столкновений очень важны. Как уже было описано, было проведено несколько исследований, касающихся характеристик в ситуациях, связанных с безопасностью, включая переворачивание, уклонение от препятствий (то есть усиление заднего хода), столкновения сзади и съезд с дороги. Проект синтеза TRB связывает факторы транспортного средства / водителя и факторы шоссе с оценкой производительности и достижениями во всех этих ситуациях.

Смысл всех рассмотренных здесь недавних исследований заключается в том, что мы много знаем о том, как обеспечить безопасность работы больших грузовиков. Проблема, по-видимому, заключается в том, чтобы выработать разумную политику для достижения безопасных эксплуатационных характеристик наряду с производительностью и долговечностью инфраструктуры. Однако даже при наличии политического направления потребуются значительные усилия для выработки политики, имеющей прочную научную основу, привлекательной для водителей грузовиков и государственного сектора, а также практического, прагматичного отношения к реалиям доставки товаров потребителям.

2. Технические отношения между политикой TS&W и безопасностью

Общий подход здесь утверждает, что показатели эффективности могут использоваться для оценки воздействия на безопасность предлагаемой политики TS&W. Исторически сложилось так, что сама по себе политика TS&W не дает достаточного определения транспортного средства в отношении показателей производительности. Для данной политики TS&W может быть возможен ряд показателей производительности, в зависимости от способа, которым грузовик настроен в соответствии с политикой, и условий шоссе, в которых эксплуатируется грузовик.Безопасность может быть включена в будущую политику TS&W, требуя, чтобы определенные показатели эффективности оставались в допустимых пределах.

2.1 Показатели эффективности, безопасность и политика TS&W

Этот материал включает доступные свидетельства, связывающие несчастные случаи и показатели эффективности (в основном из отчета Тернера Трак [10]). Прогнозы, касающиеся показателей вовлеченности в ДТП новых типов транспортных средств, основываются на характеристиках и записях аварий существующих транспортных средств.Ключами к этому являются: (1) оценка характеристик транспортного средства при маневрах, связанных с безопасностью, и (2) установление взаимосвязей между характеристиками транспортного средства и степенью вовлеченности в ДТП. Методология, ранее схематически изображенная на рисунке 2, иллюстрирует, как эти ключевые возможности использовались при проведении оценок безопасности и определении желаемых проектных атрибутов.

Верхняя часть рисунка 2 (раздел 1, стр. 9) содержит путь от конструкции транспортного средства к оценке безопасности. Учитывая базовые схемы конфигураций транспортных средств, включая количество осей, механические свойства этих транспортных средств были определены достаточно подробно, чтобы компьютерные модели можно было использовать для прогнозирования характеристик транспортного средства при маневрах, связанных с безопасностью [18].Уровни этих показателей эффективности в маневрах, связанных с безопасностью, представляют собой прогнозы «искробезопасности» или «внутренней безопасности» [19]. Термины «внутренний» или «неотъемлемый» относятся к тем аспектам безопасности, которые зависят от свойств самого транспортного средства и способности транспортного средства прощать плохие дороги и / или плохих водителей. Уровни показателей эффективности, относящиеся к маневрам, связанным с безопасностью, выбранным для этого исследования, составляют один из входных параметров, используемых в оценках безопасности, представленных здесь (см. Ромбовидный блок на рисунке 2, который появляется в предыдущем разделе).

Другой вклад в оценку безопасности дает анализ информации о происшествиях и поездках в существующих конфигурациях. Только один пригодный для использования источник подходящих данных был идентифицирован в исследовании Turner Truck, и в этом источнике участие грузовиков ограничивалось авариями со смертельным исходом в период с 1980 по 1984 год [20]. Кроме того, существующих переменных в базе данных было недостаточно для прямого установления взаимосвязей между уровнем вовлеченности в ДТП и уровнями характеристик транспортного средства.Чтобы установить эти взаимосвязи, необходимо было выполнить анализ для определения взаимосвязей между (1) факторами транспортного средства, которые существуют в базах данных о дорожно-транспортных происшествиях и дорожных происшествиях, и (2) производными переменными, представляющими показатели эффективности, применимые к торможению, торможению, опрокидыванию, управляемости, и «хлестание» прицепа (усиление сзади). Эти производные переменные были добавлены в файлы данных о дорожно-транспортных происшествиях и поездках, чтобы их можно было использовать при вычислении показателей вовлеченности на основе эксплуатационных характеристик транспортных средств для обычно используемых конфигураций грузовиков.

Результаты оценок безопасности подтверждают следующие общие выводы:

  • Существуют конструктивные особенности, которые при применении к Turner Trucks ограничивают риски вовлечения для конкретных типов аварий, чтобы они были сопоставимы или лучше, чем риски вовлечения в аварии, связанные с текущими «базовыми» транспортными средствами.
  • На основе предоставленных материалов и обсуждений с производителями прототипы автомобилей могут быть оснащены двигателями и силовыми передачами, которые сделают их способность преодолевать подъемы и ускорение сравнимыми с возможностями нынешних двойных машин Western за 80 000 фунтов.Как и в случае с двойными автомобилями Western, из-за низкого отношения нагрузки на ведущую ось к полной массе автопоезда (GCW) прототипы транспортных средств могут иметь ограничения при подъеме на крутые подъемы на скользкой дороге.
  • Как и ожидалось, создание макета 9-осного Turner Double демонстрирует, что такое транспортное средство может быть легко разработано с использованием существующего оборудования и что характеристики этого транспортного средства будут такими, как прогнозируемые при маневрах, связанных с безопасностью.
  • Результаты моделирования (прогнозируемые характеристики) показывают, что прототипы транспортных средств, оснащенные приемлемыми шинами, тормозами и подвесками, будут способны соответствовать или превосходить минимальные стандарты производительности, основанные на рабочих характеристиках существующих транспортных средств, даже если прототипы транспортных средств были длиннее и тяжелее. чем нынешние автомобили.
  • С осторожностью и изобретательностью записи о дорожно-транспортных происшествиях и поездках можно использовать для установления взаимосвязи между уровнями производительности и рисками участия в конкретных типах несчастных случаев. Это новая область анализа данных об авариях. Работа в этом исследовании расширяет новаторские работы в отношении опрокидывания [6,21] и складывания ножом [22], а также касается других типов несчастных случаев.

Поскольку в большинстве расследований дорожно-транспортных происшествий и сборе данных об авариях или воздействии уделяется мало внимания оценке рабочих характеристик задействованных тяжелых грузовиков, существует очень мало источников информации, которые можно использовать для увязки характеристик грузовика и управляемости с безопасностью на шоссе.Однако специалисты по динамике транспортных средств продвинулись вперед, определив то, что было названо «внутренней» или «неотъемлемой» безопасностью [23,24]. Основное понятие, лежащее в основе этого подхода, заключается в изучении характеристик транспортного средства в ситуациях маневрирования, связанных с безопасностью, приводящих к таким событиям, как опрокидывание, складывание, потеря курсовой устойчивости, плохое отслеживание и плохое торможение.

Учитывая, что опрокидывание и складывание ножом (1) легко распознаются следователями происшествий и (2) легко предсказываются соответствующими типами анализов транспортных средств, участие в дорожно-транспортных происшествиях с опрокидыванием и складыванием складного ножа было связано с записями об авариях [6,21,22].Эти исследования показывают, что опрокидывание является серьезным типом несчастных случаев для полностью загруженных грузовиков и автопоездов и что складные ножи наиболее важны для порожних автопоездов. Что касается опрокидывания, важными мерами противодействия являются удержание центров тяжести на максимально низком уровне, сохранение ширины колеи шин и рессор как можно более широкой, а также предотвращение смещения центра тяжести груза вбок за счет использования высокой жесткости при качении. соответствующие подвески, предотвращающие смещение груза и уменьшающие выплескивание [25,26].Что касается складного ножа, рекомендуется усовершенствовать систему регулирования тормозов и антиблокировочную систему [9,27]. Проблема в том, что традиционный подход к пропорциональному регулированию тормозов в Соединенных Штатах заключался в проектировании полностью загруженных осей без учета трудностей, которые могут возникнуть, когда транспортное средство пустое или когда нагрузка передается с задних осей на передние оси из-за высоких деклараций. До сих пор опрокидывание было основным случаем, когда уровни производительности транспортного средства были привязаны к информации, содержащейся в записи об авариях.(Например, см. Рисунок 4, на котором показано, как пороговые значения опрокидывания были связаны с несчастными случаями при опрокидывании в ссылке [28].)

Рисунок 4. Скорость опрокидывания в зависимости от порогового значения опрокидывания для трактора с полуприцепом-фургоном. [28]

Теперь вернемся к точке зрения специалиста по динамике транспортных средств, в которой такие термины, как «активная безопасность» или «безопасность до столкновения» применяются к ситуациям предотвращения аварий. Постулируется, что, если усилия по улучшению транспортных средств с точки зрения их возможностей предотвращения аварий будут успешными, задействованные транспортные средства будут реже фигурировать в записях об авариях.Принятая здесь точка зрения заключается в том, что улучшенные рабочие характеристики уменьшат вероятность того, что водители окажутся в ситуациях, которые они не могут контролировать или разрешить удовлетворительным образом.

Следующие практические цели были использованы при разработке аналитических процедур для оценки характеристик транспортного средства при маневрах, связанных с безопасностью:

  • Задняя часть автомобиля должна с достаточной точностью повторять переднюю часть.
  • Автомобиль должен безопасно достичь желаемого уровня замедления при торможении.
  • Автомобиль должен оставаться в вертикальном положении (не переворачиваться).
  • Транспортное средство должно быть управляемым и устойчивым на заданном пути.

Следующие маневренные ситуации были выбраны для использования при оценке характеристик транспортного средства относительно практических целей, перечисленных выше:

  • Устойчивый поворот-опрокидывание (Раздел 2.1.1)
  • Уклонение от препятствий (усиление назад, Раздел 2.1.2)
  • Постоянное торможение замедлением (Раздел 2.1,3)
  • Низкоскоростной съезд (п. 2.1.4)
  • Скоростной съезд (раздел 2.1.5)

Разработчики будущих нормативов размеров и веса могут захотеть рассмотреть целесообразность установления уровней производительности в целях повышения безопасности грузовиков. В настоящее время не существует «полностью оправданных» уровней эффективности в том смысле, что выгоды / затраты полностью понятны, а связи с записями об авариях не оцениваются количественно для текущей среды.Однако изучение истории происшествий позволило получить полезные сведения об относительной важности различных ситуаций маневрирования. Неразумно предполагать, что все эти маневренные ситуации одинаково важны. В частности, судя по записям о происшествиях, переворачивание и торможение считаются более важными, чем другие меры безопасности. Тем не менее, оценки относительно целевых уровней эффективности были сделаны. Если кто-то принимает эти суждения, а также признает, что эти анализы представляют характеристики идеализированных транспортных средств, которые не страдают от практических проблем, возникающих в среде грузоперевозок, тогда относительные различия в характеристиках могут использоваться для направления изменений, которые, как ожидается, будут представлять собой направления для повышения производительности и безопасности.

2.1.1 Порог крена

Тяжелые грузовики с высоким центром тяжести склонны к опрокидыванию при поворотах. Изучение записей о дорожно-транспортных происшествиях показало, что статическая устойчивость грузовиков к опрокидыванию хорошо коррелирует с опытом опрокидывания. Результаты этих проверок показывают, что опрокидывание тяжелых тягачей с полуприцепами очень чувствительно к их внутренним порогам опрокидывания, особенно когда пороги опрокидывания составляют менее 0,4 g. (См. Рисунок 4 в разделе 2.1.)

Процедуры испытаний и расчеты могут использоваться для проверки характеристик качения транспортного средства во время маневров с устойчивым поворотом. Расчетные процедуры представляют собой аналитические эквиваленты экспериментов с наклонным столом. Основными факторами, влияющими на крен, являются: высоты, ширины колеи оси, жесткости пружины и шин, ширины пружины, высоты центра крена и нагрузки на ось. Показателем эффективности является уровень бокового ускорения, при котором произойдет опрокидывание.

Целевой уровень производительности из исследования Turner Truck:

Уровень бокового ускорения, которого можно достичь без опрокидывания в устойчивом повороте, был выбран равным 0.38 г для полностью загруженных автомобилей с центром тяжести полезной нагрузки в центре грузового контейнера. Считается, что этот уровень достижим с использованием современного оборудования, особенно если люфт в пружинах и седельно-сцепном устройстве сведен к минимуму. Сравнимый уровень производительности, прогнозируемый для базового трактора с полуприцепом, составляет 0,375 г. (Некоторые современные автомобили с мягкими рессорами, шириной колеи 96 дюймов (2,4 м), высокой полезной нагрузкой и значительным люфтом подвески могут иметь пороги опрокидывания до 0.25г.)

Результаты, относящиеся к опрокидыванию, иллюстрируют (1) распределение порога опрокидывания в записи о несчастных случаях со смертельным исходом для текущего парка транспортных средств (см. Рисунок 5) и (2) частоту опрокидывания как функцию порога опрокидывания (см. Рисунок 6). Эти результаты показывают, что современные транспортные средства имеют тенденцию иметь пороговые значения опрокидывания в диапазоне от 0,3 g до 0,4 g и что относительный коэффициент вовлеченности велик для транспортных средств в этом диапазоне пороговых значений опрокидывания. В этих данных о несчастных случаях со смертельным исходом недостаточно случаев, чтобы указать частоту опрокидывания для транспортных средств с порогом опрокидывания менее приблизительно 0.35г. Отсутствие транспортных средств в этом диапазоне может указывать на то, что с такими транспортными средствами трудно безопасно работать и они редко используются, если только риск не оправдывает желания быть продуктивным. В любом случае необходимость в тяжелых транспортных средствах с порогом опрокидывания более 0,38 г при полной загрузке будет сопоставима с существующим автопарком, за исключением автомобилей с изначально низкими значениями сопротивления опрокидыванию (ниже 0,35 г).

Рисунок 5. Распределение пробега по порогу опрокидывания для 5-осных фургонов и одиночных цистерн и двухместных фургонов [10]

Рисунок 6.Относительный риск по порогу опрокидывания 5-осный фургон-тягач со смертельным исходом причастность к ДТП [10]

2.1.2 Уклонение от препятствий (усиление назад)

Это явление, которое в первую очередь относится к транспортным средствам с более чем одним шарнирным соединением, например, прицепам, укомплектованным грузовиками, а также к двойным и тройным комбинациям. Это происходит во время маневрирования с уклонением от препятствий, когда водитель должен быстро реагировать на ситуации, например, когда автомобиль выезжает или быстро останавливается перед грузовиком, а водитель грузовика пытается объехать препятствие, двигаясь со скоростью шоссе в исходном варианте. направление движения.(В общем, усиление назад невелико и не вызывает беспокойства в тех более обычных ситуациях, когда у водителя есть время планировать наперед.) Это явление считается причиной нескольких опрокидываний танкеров с двойным дном в Мичигане, и это был продемонстрирован на испытаниях полигона и в фильмах по обучению водителей.

При маневрах с уклонением от препятствий многоприцепные транспортные средства испытывают явление «щелканья хлыстом», когда поперечные ускорения задних прицепов значительно усиливаются.(См. Рисунок 7.) В этом контексте боковое ускорение первого блока можно рассматривать как независимую входную переменную, используемую при оценке степени, в которой движение последнего блока превышает движение первого блока. Обратное усиление технически определяется как отношение поперечного ускорения последней единицы к поперечному ускорению первой единицы транспортного средства [12]. Максимальное усиление затем используется как мера эффективности для этого маневра.

Рисунок 7.При быстром маневре уклонения от препятствий усиление назад вызывает резкое движение заднего прицепа, иногда приводящее к опрокидыванию.

Целевой уровень производительности из исследования Turner Truck:

Значение 2,0 было выбрано в качестве целевого уровня заднего усиления [8]. Этот уровень может быть достигнут двойными комбинациями с жесткими шинами, относительно длинными прицепами и удобными местами сцепки. Инновационные тележки со специальными сцепными устройствами и использование двухместных полуприцепов-полуприцепов (B-поездов) — это меры, которые можно использовать для управления усилением заднего хода.Для тягачей-полуприцепов усиление назад составляет примерно 1,0. Таким образом, базовый тягач с полуприцепом не сталкивается с такими проблемами, связанными с опрокидыванием, вызванным усилением, или переходным высокоскоростным сходом с пути, как у транспортных средств с несколькими точками сочленения. Тем не менее, значение 2,0 было выбрано, чтобы представить возможную границу для транспортных средств с более чем одним шарнирным сочленением, поскольку это значение типично для производительности Western Double.

Если этот уровень производительности не может быть достигнут за счет использования жестких шин, длинных прицепов и удобного расположения сцепных устройств, можно использовать тележки с управляемым рулевым управлением, чтобы значительно уменьшить усиление заднего хода.Например, С-образные тележки с управляемым рулевым управлением могут использоваться для уменьшения заднего усиления с 2,3 для плохих примеров дублеров Western до 1,5.

По оценкам, более 30 процентов пятиосных двойников в файле со смертельным исходом имеют значение заднего усиления более 2,4 (рис. 8). (Рисунок 8 получен из [10] с использованием результатов для маневра с препятствием, например, указанного в J2179 [12].) Связь между усилением заднего хода и авариями с одним транспортным средством, авариями с опрокидыванием и авариями, связанными с рулевым управлением, показана на рисунках 9, 10 и 11.Эти результаты показывают, что автомобили с задним усилением более 2,3 имеют гораздо более высокие коэффициенты вовлеченности, чем автомобили с более низким уровнем заднего усиления. Изучение деталей протокола ДТП показывает, что многие из транспортных средств с задним усилением более 2,3 имеют короткие прицепы длиной менее 27 футов и часто длиной в диапазоне от 22 до 24 футов. Эти автомобили имеют гораздо худшие показатели аварийности, чем у пятиосного двухосного автомобиля Western с усилением сзади 1.От 8 до 2,3 при полной загрузке.

Рис. 8. Распределение хода с усилением назад для 5-осных автопоездов с двумя прицепами

Рис. 9. Относительный риск попадания в аварию с одним автомобилем со смертельным исходом из-за усиления заднего хода для 5-осных автопоездов с двумя прицепами в зависимости от скорости движения

Рис. 10. Относительный риск попадания в аварию со смертельным исходом из-за заднего усиления для 5-осных автопоездов с двойным прицепом в зависимости от скорости движения

Рис. 11. Относительный риск участия в ДТП со смертельным исходом, связанного с рулевым управлением (боковое скольжение, рампа или кривая), из-за заднего усиления для 5-осных парных автопоездов автопоезда на скоростных дорогах

2.1.3 Торможение

Качество тормозной системы в целом как механизма предотвращения аварий зависит от способности быстро останавливаться, стабильно и под контролем. Устойчивость и управляемость грузовика во время торможения зависят от предотвращения блокировки колес. Если передние колеса заблокируются, автомобиль не будет реагировать на рулевое управление. Если задние колеса трактора заблокируются, у трактора-полуприцепа может возникнуть складной нож. Если колеса прицепа заблокируются, это может привести к раскачиванию прицепа. Все эти условия нежелательны, и каждое из них может привести к аварии.Каждый из них представляет ситуацию, в которой потребность в тормозной силе на некотором наборе осей превышает величину допустимой силы, доступную из-за нагрузки на комплект осей и преобладающего уровня трения на стыке шины с дорогой.

Процедуры тестирования или анализа могут использоваться для проверки пропорции тормозной системы путем определения уровня трения, необходимого на каждой оси для предотвращения блокировки колес. Отношение замедления к максимальному уровню трения, необходимому на любой оси, представляет собой эффективность торможения транспортного средства на этом уровне замедления.Это упрощенное представление процесса торможения полезно для иллюстрации механизмов торможения и ситуаций, которые приведут к плохим характеристикам замедления. Эффективность торможения транспортного средства на различных уровнях замедления (например, 0,2 г и 0,4 г) обеспечивает показатели эффективности, которые можно использовать при оценке тормозной способности. Эффективность торможения — это доля доступного трения между шиной и дорогой, которая может быть использована при аварийной остановке без блокировки колес. Эффективность торможения зависит от условий нагрузки и уровней замедления.

Целевой уровень производительности из отчета Turner Truck:

Было выбрано значение не менее 0,7. Для базового пятиосного тракторного полуприцепа (3-S2) с полной нагрузкой эффективность торможения составляет 0,887 и 0,843 при 0,2 и 0,4 g соответственно. Эти превосходные уровни достигаются благодаря тому, что тормозные системы на тяжелых грузовиках в США рассчитаны в соответствии с номинальной полной массой на ось. Когда 3-S2 пустой, эффективность торможения равна 0.672 и 0,645 при 0,2 и 0,4 г соответственно. Эти более низкие уровни эффективности, вероятно, являются причиной того, что порожние транспортные средства чрезмерно вовлекаются в аварии, в которых транспортное средство складывается (складывается).

Распределение эффективности торможения для существующих тяжелых грузовиков показывает большой процент транспортных средств с эффективностью торможения в диапазоне от 0,8 до 0,9 (Рисунок 12). Однако, по оценкам, примерно 26 процентов транспортных средств имеют эффективность торможения менее 0,7. Учитывая целевой уровень эффективности из отчета Turner Truck, новые тяжелые автомобили будут иметь более высокую эффективность торможения, чем эта часть существующего автопарка.

На рис. 13 показано, что коэффициент складывания ножей уменьшается с увеличением эффективности торможения. Транспортные средства с низкой эффективностью торможения, как правило, имеют более высокие коэффициенты вовлеченности и вовлеченности на милю пути, чем автомобили с эффективностью торможения более 0,7.

Рис. 12. Распределение хода по эффективности торможения для 5-осных одно- и двухцепных тягачей [10]

Рис. 13. Относительный риск несчастного случая со смертельным исходом с складным ножом за счет эффективности торможения для 5-осных одно- и двухосных тракторов. автопоезда [10]

2.1.4 Низкоскоростной спуск с трека

См. Рис. 14, на котором показан уход от трека на перекрестке. Задняя часть длинных транспортных средств может отклоняться на несколько футов внутрь пути передней части транспортного средства. Конфигурации транспортных средств с длинными блоками могут быть несовместимы с дорожной системой и могут представлять опасность для придорожных приспособлений, пешеходов, а также припаркованных или остановленных транспортных средств.

Процедура оценки основана на испытании или квазистатическом анализе транспортного средства, поворачивающего крутой поворот на низкой скорости.Предполагается, что первый агрегат, буксирный агрегат, управляется таким образом, что передняя ось следует заранее выбранной траектории, обычно это 90-градусный сегмент дуги окружности с касательными участками, предшествующими кривой и следующими за ней. Учитывая расположение колесной базы и сцепного устройства, можно использовать компьютеризированный алгоритм для расчета отклонения от траектории различных единиц транспортного средства, если транспортное средство не доступно для тестирования. Максимальное смещение задней оси последнего блока используется для количественной оценки характеристик смещения с места на низкой скорости транспортного средства.

Рис. 14. При спуске на малой скорости каждая ось движется внутрь предыдущей оси.

Целевой уровень производительности:

Для поворота на 90 градусов с радиусом 41 фут до центра передней оси желаемый предел пути центра задней оси устанавливается на расстоянии не более 17 футов от пути передней оси. . Это сопоставимо с расчетным значением 17,34 фута для базовой линии 3-S2.

Рисунок 15 показывает, что примерно 20 процентов парка транспортных средств в 1984 году имели низкую скорость схода с пути, превышающую 17 футов.Сегодня, с появлением более длинных полуприцепов, этот процент может быть больше, но поскольку более длинные полуприцепы часто ограничиваются расстоянием от шкворня до задней подвески до 41 фута, процент транспортных средств с вылетом более чем примерно 18 или 19 футов может не сильно отличаться от это было в 1984 году.

На рис. 16 показано, что количество отклонений от трассы, по-видимому, оказывает лишь незначительное влияние на несчастные случаи со смертельным исходом, связанные с поворотами. Однако этот показатель эффективности, скорее всего, будет связан с несчастными случаями с повреждением имущества, а не со смертельным исходом.

Рис. 15. Распределение пути схода с гусеницы для автопоездов с одним и двумя прицепами [10]

Рис. 16. Относительный риск попадания в аварию со смертельным исходом при сходе с гусеницы для автопоездов с одним и двумя прицепами в течение дня [ 10]

2.1.5 Высокоскоростной отвод с трека

На скоростях по шоссе водительский блок (тягач или грузовик) направляется по заданному пути. Ожидается, что конечные единицы будут следовать по пути ведущей единицы.

На низких скоростях агрегаты автопоезда будут двигаться по внутренней стороне поворота. Однако по мере увеличения скорости отклонение от траектории начинает уменьшаться и фактически становится нулевым на некоторой скорости. На скоростях выше этой точки ведомая единица или единицы могут следовать за пределами пути ведущей единицы; Шины прицепа могут удариться о бордюр (например, вызвать опрокидывание на рампе), или прицеп может удариться о соседнее транспортное средство или препятствие.

Испытания или анализ применяются к эксплуатации транспортных средств на поворотах шоссе на скоростях шоссе.Эти тесты или расчеты определяют отклонение каждого устройства от траектории движения в зависимости от скорости и радиуса поворота. Смещение подвесного двигателя, достигаемое задней осью последнего прицепа, затем используется в качестве показателя эффективности маневра.

Целевой уровень производительности из отчета Turner Truck:

Предполагается, что транспортное средство будет постоянно разворачиваться в радиусе 1200 футов и двигаться со скоростью 55 миль в час. Выбранная цель — чтобы центр последней оси транспортного средства отслеживал расстояние не более 1 фута (0.3 м) вне пути от центра передней оси. Значение этого показателя для базовой линии 3-S2 составляет 0,24 фута. Этот уровень основан на идеях, разработанных в Швеции, где было предложено ограничение выхода за пределы 0,5 м. Как правило, водители не подходят к бордюрам и другим препятствиям на расстояние до 1 фута. Следовательно, это, вероятно, наименее критичные меры по обеспечению искробезопасности, поскольку такие транспортные средства, как базовый тягач с полуприцепом, могут легко достичь этой цели.

2.2 Операционная среда как требование производительности

В предыдущем материале рассматриваются рабочие характеристики транспортного средства.Однако это только часть уравнения. Другая часть — это требования, предъявляемые к транспортному средству окружающей средой, в которой он эксплуатируется. Проблема безопасности не возникает, пока водитель не окажется в ситуации, требующей большей производительности, чем может обеспечить грузовик. Например, грузовики, эксплуатируемые в относительно равнинных штатах Среднего Запада, не предъявляют к тормозной системе таких же требований, как когда они эксплуатируются в горных штатах. Грузовик с высокими требованиями к трению может испытывать трудности только на мокром или скользком тротуаре.В некоторой степени ограничения, налагаемые некоторыми западными государствами на эксплуатацию более длинных автопоездов (LCV), предназначены для снижения «спроса». По той же причине транспортное средство, которое можно безопасно эксплуатировать в западных штатах, может не подходить для более густонаселенных восточных государств.

В исследовании проблемы торможения X-автомобилей Эрвин [29] описывает взаимосвязь «спроса» на трение дороги, создаваемого транспортным средством, в зависимости от эффективности торможения. Данные о фактическом использовании легковых автомобилей показывают распределение замедления, требуемого водителями.Это показано на Рисунке 17 как линия «100% эффективности торможения». Линия помечена как 100%, потому что, если бы тормоза были точно пропорциональны, каждая шина требовала бы одинакового трения на дороге, а ось абсцисс указывает необходимый уровень сцепления с дорогой для обеспечения требуемого уровня замедления. Как показано на рисунке, для большинства остановок требуются относительно низкие уровни сцепления с дорогой, значительно ниже номинального значения сцепления с дорогой, показанного в виде распределения справа на рисунке.Пока потребность в трении, требуемая водителем, меньше, чем доступный уровень трения от дороги, ни одно из колес не заблокируется, что приведет к заносу.

Если подумать о грузовом автомобиле, то если эффективность торможения меньше 100%, возможно, из-за того, что распределение нагрузки не соответствует расчетному распределению осей, или из-за того, что тормоза не регулируются одинаково, тогда некоторые шины будут делать больше торможения, чем другие. Шина, обеспечивающая наибольшее торможение, потребует наибольшего трения на асфальте.Это означает, что, например, если эффективность торможения составляет всего 50%, для того же уровня замедления требуется более высокое трение о дорожное покрытие. Вот почему иногда можно увидеть блокировку слегка нагруженной оси на сухом асфальте во время очень мягкой остановки.

Этот пример представлен для иллюстрации того, что транспортное средство может безопасно работать, когда требования к характеристикам, предъявляемые водителем, находятся в пределах возможностей транспортного средства и проезжей части. По мере того, как уровень производительности транспортного средства или проезжей части ухудшается, становится все более вероятным, что требования превысят доступную производительность, что приведет к потере контроля.

Операционная среда состоит из дорог разных классов (ограниченный доступ или неразделенный, сельский или городской), и по этим дорогам можно ездить днем ​​и ночью. Эти различные условия эксплуатации также можно рассматривать как требования к характеристикам транспортного средства. Кэмпбелл [20] и Блауэр [30] измерили уровень аварийности грузовиков в различных условиях эксплуатации, описанных различными комбинациями дорог с ограниченным доступом по сравнению с другими дорогами, сельских и городских районов, дневных и городских.ночь. В целом, каждый из них обнаружил, что условия эксплуатации в большей степени влияют на относительный риск участия в аварии, чем различия в конфигурации транспортных средств, по крайней мере, при рассмотрении тракторов с полуприцепами и комбинаций трактор с двумя прицепами. Различия в частоте несчастных случаев велики, как показано на Рисунке 18 для несчастных случаев со смертельным исходом.

В целом, тип дороги оказывает наибольшее влияние на риск факторов, показанных на рисунке 18. Задача вождения по дорогам с ограниченным доступом относительно проста, по крайней мере, при небольшом движении, поскольку движение является односторонним с контролируемым въездом, существует и предсказуемо. горизонтальные кривые и уклоны.В сельской местности, как правило, выше риск несчастных случаев со смертельным исходом и травм, в первую очередь из-за более высоких скоростей движения. В городских районах больше случаев несчастных случаев, связанных только с материальным ущербом. Ночное время также связано с более высоким риском несчастных случаев со смертельным исходом и травмами, чем днем. Водители бывают утомлены чаще, чем днем, а расстояние видимости обычно меньше, что оставляет меньше времени для реакции и уклонения.

Рисунок 17. Перекрытие распределений вероятностей [29]

Рисунок 18.Относительный риск попадания в аварию со смертельным исходом из-за рабочей среды для тягачей с полуприцепами [20]

В целом, условия эксплуатации имеют большее влияние на риск несчастного случая со смертельным исходом для тяжелого грузовика, чем многие характеристики транспортного средства. Условия эксплуатации можно рассматривать как один из факторов, определяющих требования к производительности, предъявляемые к транспортному средству. Таким образом, при прогнозировании опыта аварии для нового транспортного средства необходимо учитывать рабочую среду, и, наоборот, успешная эксплуатация транспортного средства в одной среде не означает успешной работы в разных условиях.Это тема следующего раздела.

2.3 Почему исследования техники безопасности при эксплуатации ограниченного числа транспортных средств обычно не используются для принятия политических решений

Большинство штатов, которые позволяют нестандартным транспортным средствам (т. Е. Габаритно больше или тяжелее) работать в пределах их границ, обычно также компенсируют воспринимаемые предельные или пониженные характеристики этих более крупных транспортных средств, ограничивая эксплуатационные требования, предъявляемые к транспортному средству (т. ограничивая типы дорог и / или условия, в которых они могут эксплуатироваться) или требуя от водителя компенсирующих стандартов / навыков более высокого уровня, чем в противном случае потребовались бы для стандартных конфигураций транспортных средств.Таким образом, если и были различия в вероятности аварии, связанные с типами или конфигурациями транспортных средств, они часто маскируются другими сбивающими с толку изменениями, которые сопровождают изменения конструкции транспортного средства. Статистическое разделение эффектов этих различных и неуловимых влияний (т. Е. Транспортного средства, водителя и рабочей среды) становится практически невозможным, особенно в свете второй сдерживающей причины.

За исключением упомянутых выше исследований, немногие системы сбора данных о дорожно-транспортных происшествиях содержат достаточно подробные элементы данных, позволяющие проводить дифференциацию между историями частоты ДТП различных типов или конфигураций тяжелых транспортных средств.Например, поскольку ни одна государственная система сбора данных об авариях не фиксирует эксплуатационный вес, невозможно дифференцировать, скажем, частоту столкновений транспортных средств, эксплуатируемых с массой выше стандартных 80 000 фунтов. предел распространен в большинстве штатов. Это ключевой вопрос относительно целесообразности повышения предельной массы транспортного средства. Точно так же немногие системы сбора данных различают трейлеры различной длины, используемые в парных комбинациях, или идентифицируют тройные комбинации. Кроме того, нет данных о накоплении пробега для любого из различных типов комбинированных транспортных средств, чтобы можно было рассчитать аварийность (т.е., # аварий на 100 миллионов миль пути).

Эти проблемы / ограничения еще больше усугубляются тем фактом, что немногие из этих нестандартных транспортных средств регулярно работают в этой стране или, если на то пошло, в Канаде. В результате можно ожидать, что некоторые из них попадут в аварии, а на самом деле очень немногие. Следовательно, анализ данных о ДТП, который может быть проведен (т. Е. С использованием файлов из состояний, в которых разрешено движение более крупным / тяжелым транспортным средствам и которые отслеживают их опыт ДТП), статистически ограничены неопределенностями, возникающими из-за чрезвычайно малых размеров выборки.

Это создает две проблемы, первая из которых состоит в том, чтобы просто найти достаточное количество случаев сбоя, с которыми можно было бы работать. Например, в случае ДТП с тройным прицепом со смертельным исходом известно лишь о тринадцати авариях, произошедших за последние 12 лет, и лишь некоторые из них имели какое-либо отношение к тому факту, что имело место сочетание тройных прицепов. Далее, определение разницы в уровне аварийности между нестандартными и стандартными автомобилями затруднено из-за того, что требуются большие объемы выборки.Это обусловлено тем фактом, что в худшем случае различия обычно предполагаются или предполагается, что они будут небольшими (т. Е. Порядка 10 процентов различий или меньше), что требует больших размеров выборки, чтобы иметь возможность утверждать со статистической достоверностью. что небольшие различия на самом деле реальны. Как правило, данных слишком мало, чтобы соответствовать этому критерию.

Наконец, необходимо иметь в виду, что данные об авариях по своей природе являются историей прошлых событий. Они могут дать только ретроспективное понимание.Однако часто предпринимаются попытки перспективного использования данных об авариях для прогнозирования будущих тенденций в схемах аварий в случае изменения политики в отношении размера и веса. Это проблематично, прежде всего потому, что условия, при которых аварии произошли в прошлом, скорее всего, не будут такими же, как настоящие или будущие.

Например, было много попыток спрогнозировать частоту и характер аварий легких коммерческих автомобилей, если их использование распространится на большее количество регионов страны.Поскольку масштабы использования легких коммерческих автомобилей были настолько ограничены, данных о ДТП за прошлые периоды очень мало. То, что было доступно, по большей части было получено из внутренних файлов отдельных автотранспортных компаний и отражает их опыт в регионах страны (в первую очередь на Западе), где этим транспортным средствам в настоящее время разрешено эксплуатировать. Эти данные отражают в целом положительные результаты.

Однако следует иметь в виду, что даже если предположить, что данные этих перевозчиков в целом верны, результат, вероятно, связан с рядом контролирующих факторов, которые могут измениться в будущем.Все эти транспортные средства эксплуатировались под строгим контролем, осуществляемым за эксплуатацией транспортных средств, и требовались строгие методы отбора и обучения водителей. Кроме того, составляющими отчетность перевозчиками исторически были по большей части крупные, хорошо зарекомендовавшие себя, платежеспособные, заботящиеся о безопасности автопарки, эксплуатирующие транспортные средства в малонаселенных регионах страны по дорогам с ограниченным доступом с очень небольшой плотностью движения. Скорее всего, будет сложно поддерживать этот рекорд производительности в менее контролируемых и более жестких условиях, особенно в более плотных транспортных потоках, которые могут вызвать у этих транспортных средств потребность в попытках торможения с целью предотвращения аварии и / или маневров рулевого управления, которые могут вызвать нестабильность, которая может вызвать нестабильность. привести к сбоям.

3. Последствия для федеральной политики в области TS&W

В исследовании [3], которое легло в основу канадских рекомендаций, были получены следующие аксиомы [31] о влиянии переменных размера и веса на искробезопасность:

  • Добавление дополнительных прицепов той же конфигурации к автомобильной комбинации приведет к экспоненциальному увеличению обратной характеристики усиления этой комбинации транспортных средств.
  • Исключение тележек-преобразователей (или тележек с фиксированной поворотной платформой) из состава транспортных средств, таким образом, составляющих «поезд B», категорически уменьшит усиление заднего хода по сравнению с исходной конфигурацией A-поезда.
  • Комбинации с несколькими прицепами, которые жестко сцеплены на роликах вместе, обеспечат высокое сопротивление опрокидыванию при переходных маневрах рулевого управления в результате фазовых лагов в реакции следующих друг за другом единиц. Это характеристическое сопротивление будет увеличиваться с увеличением количества валков в комбинации.
  • Учитывая обычную компоновку прицепов, используемых при обычных грузовых перевозках, уровень усиления назад сильно снижается с увеличением колесной базы прицепа .
  • Увеличение диаметра выступа цапфы категорически приведет к увеличению заднего усиления.
  • Увеличение полной массы данной комбинации грузовиков с шарнирно-сочлененной рамой приведет к небольшому увеличению уровня заднего усиления.
  • Заднее усиление не превышает единицы на скоростях ниже примерно 30 миль в час, но возрастает с зависимостью первого порядка от скорости в диапазоне скоростей, обычно связанных с движением по шоссе.
  • Особая чувствительность явления заднего усиления к более высокому диапазону входных частот рулевого управления предполагает, что автомобили с сильным усилением будут представлять наибольшую опасность в перегруженном высокоскоростном движении.
  • Конфигурации транспортных средств, демонстрирующие относительно высокий потенциал опрокидывания при резких маневрах рулевого управления (и, если на то пошло, в условиях устойчивого поворота), особенно нежелательны для перевозки опасных материалов в больших объемах .
  • Постепенное увеличение колесной базы прицепа дает увеличение на первый порядок уменьшения смещения на малой скорости. Скорость увеличения (футы отклонения от пути на фут колесной базы) возрастает с абсолютным значением колесной базы, так что современные полуприцепы, имеющие значения колесной базы около 40 футов, производят приблизительно 0,6 футов дополнительного отклонения на перекрестках на каждый фут дополнительной колесной базы.
  • Постепенное увеличение колесной базы трактора приводит к небольшому увеличению схода на малой скорости.Скорость увеличения (фут отклонения на дополнительный фут колесной базы трактора) составляет порядка 0,35 фута / фут для тракторов с тандемной осью, обычно используемых в Северной Америке.
  • Из-за характерных различий в размещении осей и узлов сцепления, поезда A, B и C демонстрируют скромные различия в низкоскоростном сходе с пути для прицепов с равноценной длиной кузова. По сравнению с соответствующим поездом A, поезда B демонстрируют несколько больше, а поезда C демонстрируют несколько меньшее отклонение на малой скорости.
  • Внешний задний угол полуприцепа может «выскочить» на путь встречного движения во время маневров на перекрестке, если соотношение A / L достаточно велико, где «A» — расстояние от шкворня до заднего конца автомобиль, а буква «L» — это расстояние от шкворня до центра задней подвески. Отклонение может достигать величины, которая приближается к обычным расстояниям между транспортными средствами, когда A / L приближается к значению приблизительно 1,5.
  • Прицепы с широко разнесенными осями, как правило, используют складной нож трактора при поворотах с малым радиусом на скользкой поверхности.Складной нож трактора может развиваться при перекрестке поворотов на скользкой поверхности.
  • Тракторы с широко распространенным сдвоенным мостом и относительно короткой колесной базой могут не реагировать на дальнейшее рулевое управление за пределами поворота с минимальным радиусом в условиях низкого трения. Эта проблема усугубляется при более широком разбросе, более короткой колесной базе и большем смещении веса между осями трактора назад.
  • При повышенных уровнях бокового ускорения ведомые оси имеют тенденцию выходить наружу в устойчивом повороте.Реакция подвесного двигателя на сход с руля при устойчивом повороте максимальна в автопоездах, которые: A) относительно длинные в целом, но, B) шарнирно сочленены на нескольких шарнирах, так что длина отдельного прицепа относительно мала.
  • Колея шин прицепа может быть еще больше смещена от колеи трактора при нестабильных условиях рулевого управления. Степень кратковременных выбросов на траекториях поддерживающих осей наиболее велика для длинных поездов А, состоящих из множества коротких прицепов.

3.1 Масса

На рис. 19 показано влияние веса на количество несчастных случаев со смертельным исходом для нынешнего полуприцепа с тягачом весом 80 000 фунтов. В среднем коэффициент вовлеченности (относительный риск) больше, когда транспортное средство полностью загружено, чем когда оно частично загружено. Этого и следовало ожидать, поскольку рабочие характеристики этого транспортного средства меньше, когда он полностью загружен, чем когда он частично загружен. Конечно, это транспортное средство не предназначено для перевозки более 80 000 фунтов, и данные показывают, что разрешение этого транспортного средства нести большую нагрузку не будет способствовать безопасности.

Рис. 19. Общая доля несчастных случаев со смертельным исходом по сравнению с полной массой транспортных средств для непустых автопоездов с полуприцепами

Среди всех характеристик транспортных средств, рассмотренных в этом обсуждении, вес показывает наиболее сильную связь с уровнем несчастных случаев со смертельным исходом (количество аварий на милю пройденного пути). Для характеристик транспортного средства, обсуждавшихся ранее, связь с частотой ДТП со смертельным исходом была очевидна только тогда, когда анализ ограничивался конкретными типами ДТП, которые были физически связаны с характеристиками транспортного средства, такими как аварии при опрокидывании и порог крена, или складной нож и эффективность торможения.Полная комбинированная масса (GCW) является единственной характеристикой транспортного средства, которая четко связана с общим числом ДТП со смертельным исходом.

Это открытие согласуется с физическими принципами. Кинетическая энергия пропорциональна весу (массе), умноженному на квадрат скорости. Ущерб и связанный с ним ущерб связаны с общей энергией, рассеиваемой при столкновении. Сохранение количества движения при ударах между двумя объектами разного веса требует, чтобы изменение скорости более легкого транспортного средства (транспортного средства 1) было пропорционально относительной скорости при ударе, Vc, умноженной на отношение веса более тяжелого транспортного средства (2), деленное на сумма весов двух сталкивающихся транспортных средств, как показано в уравнении ниже

Δ V 1 = [W 2 / (W 1 + W 2 )] x V c

Изменение скорости во время удара — это показатель столкновения, наиболее сильно связанный с вероятностью травмы [32].Таким образом, при столкновении транспортных средств разной массы увеличивается вероятность получения травм (и летального исхода) в более легком транспортном средстве, что связано с весом, как показано выше. Конечно, эти соотношения являются приблизительными для столкновений с участием сочлененных транспортных средств. Общая идея заключается в том, что энергия, которая должна рассеиваться при столкновении, и, следовательно, наносимый ущерб, увеличивается с весом, и что вероятность травмы увеличивается с увеличением несоответствия веса при столкновении двух транспортных средств.

Многие индивидуальные характеристики управляемости и устойчивости транспортного средства также связаны с весом. Пустые автомобили имеют низкий уровень эффективности торможения (поскольку тормоза пропорциональны осям для полностью нагруженного состояния), а низкий уровень эффективности торможения связан с повышенным риском складывания складных ножей, как описано в разделе 2.1.3. Однако остальные характеристики управляемости и устойчивости, обсуждаемые в разделе 2, обычно ухудшаются с увеличением веса. Таким образом, можно было бы ожидать, что полностью загруженное транспортное средство в целом будет соответствовать наихудшей ситуации в отношении характеристик управляемости и устойчивости.Следовательно, общая форма взаимосвязи, показанная на рисунке 19, не противоречит нашему пониманию характеристик управляемости и устойчивости.

Анализ для Рисунка 19 был ограничен тракторами, тянущими непустой полуприцеп фургон. Целью этого ограничения было выявление большой группы похожих грузовиков. Используемая процедура корректировки требует большого размера выборки. Показатели количества несчастных случаев со смертельным исходом, показанные на Рисунке 19, были скорректированы, чтобы лучше отразить влияние общей массы автопоезда.Взаимосвязь производственной среды и риска аварии уже обсуждалась в разделе 2.2. Как и следовало ожидать, существуют различия в условиях эксплуатации легкогруженых грузовиков и полностью загруженных грузовиков. Слегка загруженные грузовики, как правило, больше работают в городских районах, днем ​​и вне межгосударственных дорог. Для сравнения, полностью загруженные грузовики с большей вероятностью будут ездить по сельским межгосударственным дорогам с большей долей ночных поездок. Эти различия вытекают из характера операций по вывозу и доставке по сравнению с наземным транспортом.Поскольку было показано, что эти эксплуатационные факторы имеют сильное влияние на частоту несчастных случаев со смертельным исходом, фактическая частота происшествий отражает влияние этих эксплуатационных факторов, а также влияние веса. Процедура скорректированной ставки предназначена для обеспечения сравнения, которое компенсирует влияние эксплуатационных факторов и лучше иллюстрирует влияние веса.

Первым шагом в процедуре корректировки является расчет аварийности для каждой рабочей среды и каждой весовой группы.Вот где нужна большая выборка. Фактический коэффициент аварийности для каждой весовой категории можно рассматривать как взвешенную сумму коэффициентов для каждой рабочей среды, где весовой коэффициент — это доля поездок в этой рабочей среде. Отсутствие сопоставимости по весовым группам возникает из-за того, что эти пропорции путешествий различаются в зависимости от весовых категорий. Процесс скорректированных ставок предполагает, что распределение поездок между различными рабочими средами одинаково для каждой весовой группы.В этом случае в качестве основы для корректировки использовалось распределение поездок для совокупности всех четырех весовых групп. Таким образом, скорректированные коэффициенты не являются фактическим опытом для каждой весовой группы, а представляют собой уровни аварийности, которых можно было бы ожидать, если бы грузовики в каждой весовой группе совершили одинаковый ход в каждой рабочей среде. Таким образом, скорректированные ставки дают представление о влиянии веса, которое не омрачается влиянием различий в операционной среде.

Сравнение нескорректированных ставок и скорректированных ставок показывает, что процесс корректировки не сильно повлиял на результат.Общая структура ставок практически не изменилась. Процесс корректировки имел тенденцию к снижению ставки при меньших весах и увеличению ставки при более высоких весах, так что влияние веса несколько сильнее после того, как корректировка произведена.

Ограничения этого результата также следует обсудить. Анализ ограничивался наиболее распространенным грузовым автомобилем — трактором, тянущим одиночный полуприцеп-фургон (исключая порожние прицепы). Недостаточно данных, чтобы посмотреть на влияние веса в различных конфигурациях.Анализировались только показатели несчастных случаев со смертельным исходом. И на данный момент данные 1986 года довольно устарели. Насколько известно авторам, этот результат не был воспроизведен в независимом исследовании. В отрасли грузоперевозок произошло несколько изменений, которые могут иметь значение, в том числе более широкое использование антиблокировочной тормозной системы и автоматических регуляторов зазора, а также резкое увеличение количества проверок придорожных транспортных средств, вызванное Программой обеспечения безопасности автотранспортных средств. Можно ожидать, что эти изменения несколько изменят фактические показатели, но основная тенденция увеличения риска с увеличением веса (для данного транспортного средства) не может быть устранена, потому что всегда будет больший запас прочности для частично загруженного транспортного средства по сравнению с полностью загруженным. транспортное средство.

Однако транспортные средства, такие как Turner Truck и многие из современных легких коммерческих автомобилей, рассчитаны на груз, который они перевозят. Как уже показано на Рисунке 3, основная идея правил размера и веса может заключаться в том, чтобы требовать положений, позволяющих избегать использования транспортных средств, которые не предназначены для грузов, которые они перевозят, и рабочих ситуаций, с которыми они сталкиваются. Предсказание отношения количества аварийных ситуаций к общей массе автопоезда для новой конструкции — это совсем другое. Было бы совершенно неуместно «расширять» соотношение, показанное на Рисунке 19, до номинальной мощности нового транспортного средства.Возросший вес можно компенсировать, сконструировав автомобили с минимальными характеристиками управляемости и устойчивости. Такая компенсация приведет к сдвигу кривой вправо.

3.2 Конфигурация

Ряд величин, связанных с геометрической компоновкой конфигураций грузовиков, влияет на характеристики безопасности. Таблица 1 суммирует эти влияния для ряда важных свойств автомобиля. Интересно отметить, что элементы, улучшающие отвод на малой скорости, имеют тенденцию ухудшать усиление назад.Здесь существует базовый компромисс, и правила TS&W должны быть структурированы для достижения приемлемой производительности в обоих типах характеристик, связанных с безопасностью.

Таблица 1. Влияние свойств конфигурации на характеристики безопасности.

Мероприятия по обеспечению безопасности

ИЗМЕНЕНИЕ КОНСТРУКЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК Низкоскоростной спуск с трека Высокоскоростной спуск с треков Торможение с постоянным замедлением Эффективность торможения Устойчивый разворот при опрокидывании Порог опрокидывания Уклонение от препятствий Усилитель назад
Увеличение количества точек сочленения S1 MD ? NA SD
Увеличенная колесная база SD MI MI NA SI
Более длинные свесы к задним сцепным устройствам MI MD NA NA SD
Увеличение количества осей MI MD SD SI SD
Увеличение разноса осей MI MD NA NA SD
Увеличение осевых нагрузок NA MD ? SD SD

3.3 Длина

В настоящее время ограничения по длине обычно не решаются объективными показателями характеристик безопасности. Показатели эффективности, связанные с отклонением от маршрута, усилением заднего хода (уклонение от препятствий), прохождением и пересечением перекрестков, имеют отношение к соображениям длины транспортного средства. Как возможности транспортного средства, так и требования дорог и движения важны для принятия решения о приемлемых свойствах транспортного средства и проезжей части.

3.4 Осевые нагрузки и размещение

Нагрузки на оси и их размещение были рассмотрены в разделе 3.2 по конфигурации (см. Таблицу 1). В целом, характеристики безопасности на высоких скоростях улучшаются за счет ограничения осей разумными нагрузками, поддержания достаточно однородных нагрузок на оси и распределения подвески (комплектов осей) и распределения шкворня на межосевые расстояния на полуприцепах.

4.0 Пробелы в знаниях и потребности в исследованиях

Потребности в исследованиях были описаны в отчете UMTRI 1986 года [7] и проиллюстрированы на Рисунке 1 (на странице 5). Из обсуждения в этом документе следует, что частью оценки предложенной политики TS&W будет оценка показателей эффективности или искробезопасности любых новых транспортных средств, которые могут возникнуть в результате этой политики.В качестве альтернативы, новая политика TS&W может включать минимальные уровни эффективности для определенных мер. Канадский подход проще, поскольку разрешены только определенные транспортные средства. Это ограничивает объем оценки показателей эффективности.

Были разработаны процедуры испытаний для порога крена и усиления назад [11,12]. Однако должен быть достигнут некоторый консенсус в отношении соответствующих минимальных уровней. С этим связана проблема распределения уровней производительности в существующем парке грузовиков.Информация о диапазоне уровней в текущем парке может дать перспективу для определения минимальных значений для новых транспортных средств. В исследовании Turner Truck [10] показатели эффективности оценивались по физическим характеристикам грузовиков, полученным в ходе обследования поездок на основе репрезентативной на национальном уровне выборки. Однако эта информация была собрана в 1986 году. Следовательно, одной из областей исследования может быть поиск способов определения показателей эффективности для существующего национального флота.

Информация, относящаяся к риску несчастного случая и показателям эффективности, приведенная в этом документе, также датируется 1986 годом.Еще одна потребность в исследовании — обновить и подтвердить эти отношения. По мнению этих авторов, общий характер (направление) этих отношений следует из физических принципов, отсюда и использование термина «искробезопасность». Однако итоговая величина эффекта, а также связь с операционной средой должны определяться на основе фактического опыта эксплуатации. Кроме того, некоторые показатели эффективности кажутся более важными, чем другие, по крайней мере, с точки зрения опыта аварии.Другой недостаток процитированных исследований [10,20] заключается в том, что они ограничиваются несчастными случаями со смертельным исходом. Хотя опыт несчастного случая со смертельным исходом важен, некоторые показатели эффективности более очевидны при менее тяжелых авариях. Например, Блауэр [30] заметил, что разница в частоте несчастных случаев день / ночь намного сильнее для несчастных случаев со смертельным исходом, чем для несчастных случаев с травмами или повреждением имущества. В целом, необходимо более глубокое понимание взаимосвязи между показателями рабочих характеристик, условиями эксплуатации и опытом несчастных случаев при эксплуатации.Такая информация также необходима для исследований затрат и выгод.

5. Заключительное заключение

  • Транспортное средство может работать «безопасно», когда его уровень производительности достаточен для удовлетворения требований, предъявляемых сочетанием водителя, проезжей части и окружающей среды.
  • Проблема безопасности грузовиков является следствием несоответствия уровней производительности и массы легковых и грузовых автомобилей. Несоответствие в характеристиках означает, что грузовики не могут запускаться, останавливаться или маневрировать почти так же быстро, как автомобили.Несоответствие веса значительно увеличивает вероятность травм или смерти при столкновении легковых и грузовых автомобилей.
  • Предыдущие правила TS&W не были специально установлены для поддержания безопасности, потому что не было положений для поддержания уровня производительности, когда грузовая отрасль разрабатывала транспортные средства, чтобы воспользоваться преимуществами этой политики.
  • Как правило, невозможно оценить влияние на безопасность, основываясь на опыте использования небольшого количества транспортных средств в специализированных операциях.Большинство информационных систем не могут даже идентифицировать эти автомобили. Показатели эффективности — лучший показатель относительной безопасности различных грузовиков.
  • Увеличение допустимой массы существующих грузовиков без модификации или изменения конструкции, безусловно, приведет к снижению безопасности. Величина деградации зависит от комбинации водителя, проезжей части и условий окружающей среды, в которых работают более тяжелые автомобили.
  • Новые конструкции грузовиков (например, Turner Truck) могли бы обеспечить повышенную производительность без снижения безопасности, если бы конструкции обеспечивали поддержание минимальных уровней производительности и / или эксплуатационные ограничения (дороги, квалификация водителя, скорость и т. Д.)) эффективно ограничивает уровни спроса возможностями транспортного средства.
  • Техническое обслуживание — последний фактор, который следует учитывать. Материал, прежде всего, говорит о дизайне автомобиля. На некоторые показатели производительности влияет износ, особенно при торможении. Еще одно соображение — это степень ухудшения рабочих характеристик в результате нормального износа.
Список литературы
  1. Специальное исследование некоторых аспектов безопасности танкеров с двойным дном. Р.Д. Эрвин и др.Заключительный отчет. Мичиганский офис планирования безопасности дорожного движения. Контракт № МПА-78-002А. Институт транспортных исследований Мигганского университета. Отчет № UMTRI-78-18. 1978.
  2. Анализ характеристик направленной реакции двойных танкеров. К. Малликарджунарао и П.С. Фанчер. Общество Автомобильных Инженеров. Бумага № 781064. 1978.
  3. Влияние веса и размеров на устойчивость и управляемость большегрузных автомобилей в Канаде. Эрвин Р.Д. и Гай Ю.Заключительный доклад, спонсируется Canroad Transportation Research Corp., Институт транспортных исследований Университета Миггана. УМТРИ-86-35. Июль 1986 г.
  4. Разработка нормативных принципов для грузовиков с прямой прямой и автопоездов. Дж. Р. Биллинг и К. Лам. Тяжелые автомобили и дороги, технологии, безопасность и политика. Материалы третьего международного симпозиума по весовым и габаритным характеристикам большегрузных автомобилей. 1992
  5. Рекомендуемые нормативные требования в отношении веса и габаритов тяжелых транспортных средств между провинциями.Исследование массы и габаритов транспортных средств CCMTA / RTAC. Отчет Комитета по реализации. 1987.
  6. Влияние параметров размера и веса на устойчивость и управляемость тяжелых грузовиков. Р.Д. Эрвин и др. Заключительный отчет. Контракт № FH-11-9577. Отчет № FHWA / RD-83/029. Институт транспортных исследований Мичиганского университета. 1986.
  7. Устойчивость тяжелых грузовиков: Обобщение / Разработка плана программы. P.S. Fancher и др. Заключительный отчет. Договор № ДТНх32-84-Д-07080.Институт транспортных исследований Мичиганского университета. Отчет № UMTRI-86-3. 1986.
  8. Размер и вес тяжелого транспортного средства — Процедуры испытаний на соответствие минимальным стандартам безопасности. Винклер, П.С. Fancher, Z. Baraket, S. Bogard, G. Johnson, S. Karamihas и C.Mink. Заключительный отчет. Контракт № ДТНх32-87-Д-17174. Институт транспортных исследований Мигганского университета. Отчет № DOT-HS-807-855 1992.
  9. Воздействие различных конфигураций грузовиков на безопасность. П.С. Фанчер и А. Мэтью. Заключительный отчет. Контракт № DTFH61-85-C-00091. Институт транспортных исследований Мичиганского университета, отчет № FHWA-RD-89-018. 1988.
  10. Управляемость и устойчивость самосвала Turner, влияющие на безопасность, тома I и II. P.S. Фанчер, А. Мэтью, К. Кэмпбелл, Д. Блоуер и К. Винклер. Заключительный отчет. Контракт с Советом по исследованиям транспорта № HR2-16A. Институт транспортных исследований Мичиганского университета. УМТРИ-89-11. 1989.
  11. Процедура наклона стола для измерения порога статического опрокидывания тяжелых грузовиков.Рекомендуемая практика Общества автомобильных инженеров J2180. 1992.
  12. Испытание для оценки усиления заднего хода в многочасовых транспортных средствах. Рекомендуемая практика Общества автомобильных инженеров J2179. 1992.
  13. Исследование динамических характеристик тяжелых грузовиков. Отдел инженерных исследований. Институт транспортных исследований Мигганского университета. 1988.
  14. Политика геометрического проектирования дорог и улиц. Американская ассоциация государственных служащих автомобильных дорог и транспорта.1990.
  15. Геометрический дизайн и особенности эксплуатации грузовых автомобилей. Институт инженеров транспорта. Информационный отчет ITE Технического комитета 5B-28. 1992..
  16. Эксплуатационные характеристики грузовика Обобщение информации. P.S. Фанчер и Т.Д. Гилеспи. Национальная совместная программа исследований автомобильных дорог (NCHRP), проект 20-5. Тема 22-12. Институт транспортных исследований Мичиганского университета. 1994.
  17. Влияние больших грузовиков на безопасность движения и эксплуатацию.З. Барекет, П.С. Фанчер. Заключительный отчет. Контракт № 92-0578 Департамента транспорта штата Мичиган. Отчет № UMTRI-93-19. 1993
  18. Справочник по динамике транспортных средств для моноблочных и сочлененных тяжелых грузовиков. Фанчер, П.С. и Мэтью, А. Заключительный доклад. Контракт № DTNh32-83-C-07187, Transp. Res. Inst., Univ. Мичиган, Репт. № UMTRI-86-37, май 1987 г.
  19. Воздействие различных конфигураций грузовиков на безопасность. Фанчер, П.С. и Мэтью, A. Обзор исследований UMTRI, Анн-Арбор, штат Мичиган: Институт транспортных исследований Мичиганского университета, Vol.19, No. 4, январь-февраль 1989 г.
  20. Анализ аварийности большегрузных автомобилей. Кэмпбелл, Кеннет Л., Блауэр, Дэниел, Гаттис, Р. Гай и Вулф, Артур К. Анн-Арбор, Мичиган: Институт транспортных исследований Мичиганского университета, отчет № UMTRI-88-17. Апрель 1988 г. При финансовой поддержке Национальной администрации безопасности дорожного движения, контракт № DTNh32-83-C-07188.
  21. Влияние переменных размеров и веса на устойчивость тяжелых грузовиков к опрокидыванию. Эрвин, Роберт Д.Документ SAE № 831163. Международная конференция Западного побережья, Ванкувер, Британская Колумбия, 8-11 августа 1983 г.
  22. Параметрический анализ динамической устойчивости большегрузных автомобилей. Винклер, С.Б., Фанчер, П.С., Макадам, К.С. Заключительный отчет, Контракт № DTNh32-80-C-07344, Транспортная рез. Inst., Univ. Мичиган, Репт. № UMTRI-83-13, март 1983 г.
  23. Использование справочника по динамике транспортного средства в качестве инструмента для улучшения характеристик рулевого управления и торможения тяжелых грузовиков Fancher, P.S. и Мэтью, А.Специальная публикация SAE № SP-699, статья № 870494, 1987.
  24. Специальные процедуры прогнозирования возможности предотвращения аварий тяжелых грузовиков. Фанчер, П.С. и Мэтью А. Представлено на 11-й Международной конференции по экспериментальным средствам безопасности, Вашингтон, округ Колумбия, май 1987 г.
  25. Конструкция автомобильного бака: его влияние на риски и экономические аспекты транспортировки бензина в Мичигане. Малликарджунарао, C. Ph.D. Диссертация, Мичиганский университет, 1982.
  26. Реакция шарнирно-сочлененного грузового автомобиля на крен во время маневров с устойчивым поворотом.Малликарджунарао, К., Эрвин, Р.Д., Сегел, Л. Слушания, 103-е зимнее ежегодное собрание Amer. Общество мех. Engrs., Phoenix, ноябрь 1982 г.
  27. Эффективность торможения тяжелых транспортных средств США. Радлински, Р. В. SAE Paper No. 870492., Международный конгресс и выставка, Детройт, Мичиган, февраль 1987 г.
  28. Снижение риска утечки при транспортировке химических отходов автомобильным транспортом. Эрвин, Роберт Д., и Мэтью, А. Анн-Арбор: Институт транспортных исследований Мичиганского университета.Отчет № UMTRI-88-28, июль 1988 г.
  29. Оценка вероятности блокировки колес. Р.Д. Эрвин и К. Винклер. Международный журнал автомобильного дизайна. Vol. 9, № 4/5. 1988.
  30. аварий с тяжелыми тягачами в Мичигане. Д. Блоуер, К. Кэмпбелл и П. Грин. Анализ и предотвращение аварий. Том 25, № 3. С. 307-322. 1993.
  31. Аксиомы, связывающие ограничения размера и веса с реакцией прицепа в комбинированных грузовиках. Р.Д. Эрвин, Ю.Парень. Международный симпозиум по весу и габаритам тяжелых транспортных средств, Келоуна, Британская Колумбия. 1986.
  32. Статистический анализ данных национального исследования серьезности аварий, окончательный отчет П.А. Гимотти, К. Кэмпбелл, Т. Чирачавала, О. Карстен и Дж. О’Дей. Отчет № UMTRI-80-38. Анн-Арбор: Транспортный научно-исследовательский институт Мичиганского университета, июнь 1980 г.


границ | Эксплуатационные характеристики смазочных материалов в электрических и гибридных транспортных средствах: обзор текущих и будущих потребностей

Введение

Электромобиль (EV) был впервые концептуализирован в начале девятнадцатого века, а коммерческие электромобили появились в конце девятнадцатого века (He et al., 2020). Появление Toyota Prius в 1997 году стало важной вехой в разработке гибридных автомобилей (HEV) (Chau and Chan, 2007). Количество электромобилей / HEV с тех пор продолжает расти (API, 2015; Becker, 2019). Отчеты предсказывают продолжение роста продаж электромобилей во всем мире (Эндрю, 2019; Дункан, 2019). Хронология основных событий, приведших к исследованиям и разработкам в области EV / HEV, показана на Рисунке 1.

Рисунок 1 . Исторический график развития EV / HEV.

Преимущества электромобилей

В зависимости от марки электромобили могут быть разных типов: аккумуляторные, гибридные, подключаемые гибридные, аккумуляторные на топливных элементах и ​​солнечные электромобили (He et al., 2020). HEV бывают нескольких конструкций: (1) классификация, основанная на электрических и механических потоках мощности: последовательные, параллельные, последовательно-параллельные или сложные гибриды; (2) классификация на основе уровней мощности и режима работы: полные, микро- и мягкие гибриды (Chau and Chan, 2007). Уникальной особенностью HEV является то, что он может отключать двигатель внутреннего сгорания, когда транспортное средство имеет достаточную мощность для работы только от электродвигателей.Это приводит к большему охлаждению двигателя внутреннего сгорания и частым запускам и остановкам (Clarke, 2014).

Эксплуатационная стоимость электромобиля оценивается в 2 цента / милю, тогда как для автомобиля с ДВС — около 12 центов / милю (Farfan-Cabrera, 2019). Кроме того, электромобиль использует около 77% энергии сети по сравнению с 21,5% энергии, потребляемой из топлива для ICEV (Farfan-Cabrera, 2019). Защита окружающей среды, использование ресурсов и удовлетворенность клиентов являются ключевыми факторами инноваций в области смазочных материалов для электромобилей и автомобилей с тяжелым двигателем. Высокая топливная эффективность, низкий уровень выбросов парниковых газов и CO, NOx и большой пробег — вот некоторые ключевые показатели эффективности будущего дизайна (Korcek et al., 2000). Подключаемые гибридные автомобили (PHEV) продемонстрировали преимущества устойчивости по сравнению с обычными автомобилями с ДВС (Bradley and Frank, 2009).

Увеличение субсидий на экологически чистые автомобильные технологии во всем мире дало толчок исследованиям и разработкам электромобилей (EV) и гибридных электромобилей (HEV). Тем не менее, современные технологии EV / HEV все еще остаются незрелыми. В таблице 1 представлена ​​сравнительная оценка транспортных средств с обычным двигателем внутреннего сгорания (ДВС) и электромобилей / HEV с учетом нескольких ключевых аспектов.

Таблица 1 . Сравнение обычных автомобилей с ДВС и автомобилей EV / HEV.

Потребности и проблемы в электрических и гибридных транспортных средствах

Благодаря вышеупомянутым преимуществам, наблюдается всплеск исследовательских публикаций о смазочных материалах EV / HEV (рис. 2A) и EV / HEV (рис. 2B).

Рисунок 2 . Количество исследовательских публикаций и патентов на смазочные материалы (A), EV / HEV и (B), EV / HEV по годам.По оси абсцисс показаны годы. Данные были собраны через Google Scholar.

К нерешенным задачам в технологии электромобилей относятся, например, запас хода до зарядки, время зарядки, стоимость и доступность зарядки (Van Rensselar, 2019). Основными проблемами при более широкомасштабной коммерциализации электромобилей / HEV являются стоимость, эффективность транспортного средства, техническое обслуживание, надежность компонентов, доступность и удовлетворенность клиентов. Не существует стандартизированного теста для оценки шума в электромобилях / HEV (Эндрю, 2019).В электромобиле батарея стоит около 45,3% от общей стоимости. Текущая удельная энергия батареи на ископаемом топливе составляет 1:80. Следовательно, плотность энергии и срок службы батареи являются одними из узких мест для технологии электромобилей (Van Rensselar, 2019). Другие проблемы лежат в области разработки передовых технологий зарядки, суперконденсаторов, термоэлектрических генераторов, рекуперативного торможения и фотоэлектрических элементов, среди прочего (Farfan-Cabrera, 2019).

С точки зрения механических характеристик технология EV / HEV представляет несколько трибологических проблем.Отказ подшипников, которые могут составлять почти 40% отказов двигателей в EV / HEV, может стать серьезной проблемой из-за сложных напряжений на валах и токов в подшипниках. Преждевременный выход из строя подшипников сопровождается нежелательным шумом, вибрацией и нестабильностью (He et al., 2020). Обобщенное решение для смазки EV / HEV может быть сложной задачей из-за очень разнообразного диапазона тока подшипников и конструкции (He et al., 2020). Обычные решения проблемы трения и износа также могут оказаться неприменимыми в EV / HEV. Например, использование современных модификаторов трения, таких как диалкидитиокарбаматы молибдена, приводит к потере эффективности по мере накопления миль (Korcek et al., 2000). Следовательно, необходимы новые стратегии и решения для улучшения трибологических характеристик.

Смазочные материалы

Современное состояние

Смазочные материалы играют важную роль в автомобилях. Недавний прогресс в области смазывания был отмечен в таких областях, как биосмазки, смазочные материалы на основе минеральных масел, добавки с наночастицами и смазки на основе углеродных нанотрубок, среди прочего (Rensselar, 2010; Tang et al., 2013; Zin et al., 2016; Сяхир и др., 2017; Дассеной, 2019; Нарита, Такекава, 2019).Исследования смазочных материалов были направлены на получение более высокой устойчивости к коррозии меди и совместимости с полимерами, используемыми в электронных компонентах EV / HEV (Lin et al., 2011; Hunt et al., 2017). Это включает разработку новых стандартных методов тестирования для измерения свойств электромобилей (Hunt, 2017). Другими ключевыми направлениями являются достижение низкой вязкости и улучшение электрических и термических свойств (Lou and Sabhapathy, 2004; Tazume, 2016). Наиболее успешными подходами являются использование противоизносных и фрикционных смазок на основе нанотехнологий, парофазной смазки, ионных жидкостей и маловязких масел (Farfan-Cabrera, 2019).Электрический разряд, подшипниковые токи, нестабильность смазочных материалов и синфазные напряжения — другие темы, представляющие интерес для исследователей (Willwerth, Roman, 2013; Xie et al., 2013; Romanenko et al., 2015, 2016; Gao et al., 2018a). . Исследование вязкости смазочного материала EV имеет большое значение. Gupta et al. сообщили о повышении эффективности двигателя в режиме электромобиля на 17% для маловязкого масла по сравнению с заводским трансмиссионным маслом (Gupta, 2012). В электромобиле нельзя упускать из виду важность смазки. При использовании консистентных смазок нанотехнологии, синтетические базовые масла и загустители продемонстрировали улучшенную смазывающую способность, более длительный срок службы и низкий момент трения (Cann, 2007; Chen et al., 2019b). Доказано, что литиевая смазка обладает такими преимуществами, как высокая адгезия, некоррозионность и влагостойкость, что делает их совместимыми с несколькими областями применения (Cann, 2007). Смазки на основе алюминия и карбамида тоже хорошо себя зарекомендовали; однако их производство связано с опасной переработкой и ограничениями в балансе процесса (Эндрю, 2019). Были попытки найти экологически чистые решения проблемы смазки. Благодаря низкому содержанию летучих органических соединений (ЛОС), низкой сжимаемости, высокой диэлектрической прочности и хорошей эмульгируемости смазочные материалы на биологической основе показали себя многообещающими в качестве альтернативы обычным маслам.Благодаря химическим модификациям (для обеспечения высокой термической стабильности и устойчивости к окислению) и использованию подходящих присадок для обеспечения несущих и фрикционных свойств они могут работать лучше, чем обычные смазочные материалы (Syahir et al., 2017). Био-дизайн также используется для повышения эффективности. Наканиши и др. предложили масляное уплотнение на основе биологических материалов, имитирующее суставной хрящ и имеющее сравнительно более низкий момент трения по сравнению с традиционными масляными уплотнениями (Nakanishi et al., 2016). Трансмиссионная жидкость в HEV содержит диспергаторы и должна обладать изолирующими свойствами (низкой электропроводностью), чтобы избежать короткого замыкания деталей двигателя.Tang et al. обработал диспергаторы в трансмиссионной жидкости фосфором (P) и бором (B) для улучшения противоизносных и антифрикционных свойств. Они сообщили, что отношения (B + P) / N от 0,1 до примерно 0,8: 1,0 были эффективны для достижения низкой электропроводности, равной 1700 пСм / м. Трансмиссионная жидкость для гибридных транспортных средств, изготовленная на основе минерального масла, была разработана с оптимальным соотношением диспергатор / детергент, что помогло достичь хороших антикоррозионных свойств и низкой электропроводности (Tang et al., 2013).Подшипники колес в электромобилях — важные цели для повышения эффективности. Необходимо хорошо контролировать высокий крутящий момент в ступичных подшипниках электромобиля. Используемая смазка должна стабильно работать при повышенных колебаниях температуры. Обычно используемые спецификации испытаний для смазки колесных подшипников приведены в Таблице 2.

Таблица 2 . Избранные спецификации испытаний, относящиеся к смазке ступичных подшипников в электромобилях (Эндрю, 2019).

Смазочные материалы и их применение в транспортных средствах

Для повышения производительности и эффективности транспортного средства необходимо оптимизировать все компоненты, участвующие в процессе выработки электроэнергии.Поэтому изучение смазочных материалов имеет принципиальное значение. В обычном транспортном средстве с двигателем внутреннего сгорания в качестве смазочных материалов используются моторное масло, трансмиссионные жидкости и консистентная смазка. Моторное масло обеспечивает гидродинамическую смазку двигателя, защиту от износа при контакте металла с металлом, охлаждение внутренних деталей двигателя, а также многие другие улучшающие характеристики и защитные функции (Passut, 2013). Будь то автоматическая ступенчатая трансмиссия (AT), бесступенчатая трансмиссия (CVT) или трансмиссия с двойным сцеплением (DCT), трансмиссионная жидкость имеет одно и то же широкое назначение: создание гидравлического давления, отвод тепла и защита металла. шестерни и другие детали от износа (Beckman, 2019).Основная роль пластичной смазки в автомобилестроении заключается в снижении потерь на трение за счет смазки подшипников, то есть большинства движущихся частей узла (Rawat and Harsha, 2019). Но наряду с разработками в автомобильной промышленности, смазочные материалы должны работать в суровых условиях и обеспечивать различные характеристики и совместимость (Soni and Singh Prajapati, 2017). В таблице 3 представлена ​​сводная информация о различных смазочных материалах, используемых в транспортных средствах с двигателями внутреннего сгорания (ICEV), гибридных или подключаемых гибридных транспортных средствах (HEV / PHEV) и электромобилях (EV).

Таблица 3 . Смазочные материалы, используемые в ICEV, HEV и EV.

HEV имеет электродвигатель рядом с двигателем внутреннего сгорания. Его двигатель внутреннего сгорания меньше по размеру по сравнению с автомобилями с ДВС соответствующих размеров. Как показано на рисунке 3 (Kendall, 2008), размер двигателя ДВС становится меньше, а размер электрических батарей увеличивается по мере приближения транспортного средства к электромобилю. Механизм DCT имеет наиболее эффективную трансмиссию с точки зрения механического КПД.Следовательно, большинство HEV на рынке имеют модульную трансмиссию DCT (Gahagan, 2017). В этих типах транспортных средств электродвигатель напрямую интегрирован с коробкой передач DCT и охлаждается трансмиссионной смазкой. Поскольку смазочная жидкость находится в контакте с электрическими компонентами, очень важно, чтобы она имела превосходные электрические свойства, такие как электрическая проводимость, диэлектрическая постоянная и электрическая прочность (Narita and Takekawa, 2019).

Рис. 3. (A) Иллюстрация электрических трансмиссий в сравнении размеров аккумуляторной батареи и двигателя внутреннего сгорания. (B) Представление основных компонентов электромобилей, HEV и ICEV, в которых применяются смазочные материалы (источники B : вверху — Tesla; посередине — сетевое шоу Volkswagen; внизу — салон Subaru Forester).

В электромобиле нет двигателя внутреннего сгорания. Основные функции смазочных материалов остаются прежними. С развитием технологий электронной мобильности эти смазочные материалы должны играть важную роль в обеспечении электрической совместимости, управления температурным режимом и адаптируемости материалов. Также ожидается, что в ближайшем будущем трансмиссии и оси электромобилей будут оснащены электродвигателем в корпусе агрегата (Beyer et al., 2019). В этом случае наличие обмоток электродвигателя в трансмиссии приведет к увеличению количества меди, контактирующей со смазочными материалами, и, следовательно, возникнет больше проблем с коррозией меди (Beyer et al., 2019). Большое количество тепла, выделяемого обмотками двигателя, проверяет способность смазки к теплопередаче, а также ее термическую стабильность. Чтобы выдержать эти высокие температуры, ожидается необходимость использования новых сплавов и полимеров (Davis, 2008) для производства компонентов транспортных средств, что может вызвать новые проблемы совместимости (Beyer et al., 2019).

Смазочные системы для EV / HEV

Недавно было сообщено о нескольких современных системах смазки EV / HEV. Гахаган сообщил, что DCT имеет преимущества более высокой энергоэффективности и снижения веса транспортного средства по сравнению с другими типами трансмиссии, а именно. АКПП и вариатор (Gahagan, 2017). Это происходит потому, что DCT не имеет потерь в гидротрансформаторе и не требует таких компонентов, как подача масла под высоким давлением. В их работе также была разработана смазка, совместимая с DCT, и была охарактеризована ее электропроводность и диэлектрическая прочность (Gahagan, 2017).В одной работе по моделированию энергоэффективности трансмиссии электромобиля Теграни и др. обнаружили, что использование единственного редуктора для передачи было оптимальной стратегией. При моделировании учитывались потери от КПД редуктора, электродвигателя и силового электронного устройства, а также передаточного числа (Tehrani et al., 2016). Лич и Пирсон сообщили, что конструкция двигателя HEV и средства управления влияют на смазочные материалы картера и что температура смазочного материала может быть значительно ниже по сравнению с обычным транспортным средством (Leach and Pearson, 2014).

Недавно появилось сообщение о нескольких энергоэффективных системах для электромобилей / HEV. Чау и Чан описали некоторые ключевые энергоэффективные системы, которые набирают популярность для гибридных транспортных средств из-за высокой энергоэффективности, например, систему рекуперации термоэлектрического отработанного тепла и выработку с его помощью электроэнергии для HEV, непрерывную переменную трансмиссию с электронным приводом (E-CVT). , и стартер-генератор в интегрированной конструкции, которая обеспечивает холодный запуск и зарядку аккумуляторов, что устраняет необходимость в маховиках и ремнях трансмиссии (Chau and Chan, 2007).

Система E-CVT отличается множеством преимуществ (Sasaki, 1998; Miller and Everett, 2005; Miller, 2006). К ним относятся более высокая надежность за счет механической простоты; высокая эффективность трансмиссии и двигателя за счет отсутствия гидротрансформаторов, переключения передач и сцепления, что приводит к общему уменьшению габаритов; функция остановки на холостом ходу полностью останавливает двигатель при остановке транспортного средства, тогда как функция электрического запуска обеспечивает весь крутящий момент для запуска транспортного средства с места; и рекуперативное торможение во время движения транспортного средства под уклон и ускорение дроссельной заслонки на полной мощности, при котором двигатель дополняется двигателем для обеспечения полной мощности транспортного средства.Юсаф сообщил, что для дизельного двигателя, оптимизированного для гибридных транспортных средств, удельный расход топлива на тормоза был наименьшим (<300 г / кВтч) при зарядной нагрузке 1 кВт и скорости 1 900–2700 об / мин. Сообщалось, что выбросы оксидов азота (NOx) находятся в допустимых пределах (<180 ppm) при 2500 об / мин в качестве оптимальной скорости для минимального выброса (Yusaf, 2009). Elgowainy et al. включили экономию топлива и использование электроэнергии в моделирование набора инструментов для анализа системы трансмиссии для PHEV (Elgowainy et al., 2009). Основное внимание уделялось пониманию использования энергии и выбросов парниковых газов для PHEV прямо от нефтяных скважин до времени эксплуатации (от скважин к колесам или WTW). Они сообщили, что у PHEV было меньше топлива, чем у HEV. Кроме того, на WTW сильно повлияли тип топлива, его экономия и тип производства электроэнергии. Лим и Ким разработали систему распыления масла для электромобиля для его колесных двигателей и использовали численное моделирование, чтобы оптимизировать форму полого вала для эффективной подачи.Разработанная система распыления масла показала улучшенные характеристики по сравнению с существующими (Лим и Ким, 2014). Быстрый подход к определению теплового поведения встроенных электроприводов был использован Paar et al. В этом подходе использовалась простая, но эффективная стратегия для прогнозирования потерь оборудования, которая может быть полезным подспорьем в управлении температурным режимом EV / HEV и проектировании (Paar et al., 2015).

Характеристики смазочных материалов для электромобилей

Основным компонентом смазки является базовое масло (БО). Практически все смазочные материалы сначала начинались как BO, и со временем к ним были добавлены различные присадки для улучшения характеристик и / или экономии энергии.Считается, что БО и их вязкость являются важными факторами для охлаждения, тогда как добавки играют решающую роль в электропроводности электромобилей. Однако также наблюдается, что добавки могут иметь небольшое влияние на охлаждающую способность (Kwak et al., 2019).

Смазочные материалы для электромобилей должны иметь более высокую электрическую изоляцию, чтобы предотвратить искрение, поскольку они будут непосредственно контактировать с электродвигателем и / или другими электрическими компонентами автомобиля.Условия эксплуатации электромобилей жесткие, могут быть высокие температуры, повышенное окисление и истирание частиц. Чтобы выдержать такие условия, смазочные материалы должны иметь стабильные диэлектрические свойства во всем. Кроме того, смазка находится в тесном контакте с различными материалами, что может привести к поломке, разбуханию, растрескиванию и т. Д. Компонентов. Большинство этих компонентов изготовлено из меди из-за ее высокой электропроводности. Поэтому очень важно, чтобы смазка имела отличную совместимость с медью.Электродвигатель и другие компоненты силовой электроники имеют диапазон рабочих температур, в котором они наиболее эффективны и долговечны. Задача смазочных материалов — обеспечить первоклассный отвод тепла при температурах до 180 ° C (Bouvy et al., 2012). Более высокий крутящий момент в электромобилях может вызвать проблемы износа, которые были беспрецедентными для автомобилей с двигателем внутреннего сгорания (Heap et al., 2011).

Базовые масла

БО производится из сырой нефти или химическим путем из синтетических материалов.Американский институт нефти (API) классифицирует БП на пять групп (API, 2015) в зависимости от технологии производства, содержания серы, уровня насыщения и индекса вязкости. Таблица 4 суммирует все пять групп и их характеристики. Первые три группы очищаются из нефтяной сырой нефти. БО группы IV — полностью синтетические (полиальфаолефиновые, ПАО) масла. Все другие БО, которые не попадают в группы с I по IV, включены в группу V. Они в основном содержат силикон, диэфир, сложный полиолефин, сложный фосфорнокислый эфир, алкилированный бензол и т. Д.По сути, если это синтетический БО, а не PAO, это БО группы V. Первые три группы БО отличаются в основном процессами производства от рафинированного нефтяного масла.

Таблица 4 . Классификация и свойства групп базовых масел согласно API.

В целом, термическая стабильность групп ВО улучшается с увеличением номера группы. В большинстве случаев БО группы V используются для создания присадок к смазочным материалам. В коммерческих целях широко используются БО групп II и III (Casserly et al., 2018). Насыщенные молекулы остаются стабильными в течение более длительного времени; следовательно, чем больше количество насыщенных веществ, тем выше прочность молекулярной связи и лучше сопротивление потере вязкости. Нефтяные БО содержат гораздо меньше насыщенных молекул по сравнению с синтетическими, что позволяет создавать более долговечные смазочные материалы. Кроме того, чем выше индекс вязкости (VI), тем более стабильна вязкость при изменении температуры. Индекс вязкости групп IV и V намного выше, чем у сырой нефти BOs (Hope, 2018).Было обнаружено, что БО с более высокой теплопроводностью, удельной теплоемкостью и плотностью обеспечивают лучшее охлаждение. Эффективность охлаждения также зависит от молекулярной структуры БО. Более длинные цепочки молекул обеспечивают лучшее охлаждение (Kwak et al., 2019).

Присадки к смазочным материалам
Присадки

выполняют три роли в любом смазочном материале: (1) улучшают желаемые свойства базового масла, (2) подавляют нежелательные свойства и (3) добавляют новые свойства смазочному материалу, которые улучшают его общие качества (Sniderman, 2017).В связи с растущим спросом на более высокую эффективность использования топлива и более чистые топливные остатки, новые двигатели становятся более сложными из-за многих компонентов, новых материалов и сплавов. Коробки передач в гибридных и электрических транспортных средствах более компактны и требуют более высоких скоростей и большего крутящего момента. Наряду с этим, смазочные материалы необходимы для снижения вязкости и увеличения интервалов замены (Guegan et al., 2019; Tsui, 2019).

Чтобы обобщить роль и требования к смазочным материалам в различных транспортных средствах, в таблице 5 перечислены обычно используемые присадки.Большинство присадок выполняют основную функцию, но, помимо этого, они также обладают вторичными свойствами, улучшающими общие характеристики смазочного материала.

Таблица 5 . Характеристики добавок и требования к ним.

Требования к смазочным материалам EV

Ожидается, что требования к трибологическим характеристикам в EV / HEV будут отличаться от требований к автомобилям с ДВС. Для электромобилей тепловые и электрические свойства смазки, коррозия меди и совместимость с эластомерами / полимерами EV / HEV являются одними из наиболее важных проблем (Clarke, 2014; Van Rensselar, 2019).Правильная смазка при скоростях выше 25000 об / мин будет важна для защиты от трения и износа уплотнений, подшипников и шестерен. Использование современных материалов в аккумуляторах и двигателях потребует разработки новых смазочных материалов, совместимых с этими материалами (Becker, 2019). Это так, потому что смазочные материалы могут контактировать с двигателями и батареями. Несовместимость смазочных материалов с взрывоопасными электролитами аккумуляторов и деталей двигателя может быть опасной и опасной.Использование смазочных материалов с низкой вязкостью также будет обусловлено целью достижения более высокой теплопередачи (Нарита и Такекава, 2019). В таблице 6 приведены основные параметры, необходимые для электромобиля, и их сравнение с автомобилями с ДВС. Каждый параметр смазочного материала во втором столбце Таблицы 6 важен для конкретного типа (ов) смазки на Рисунке 3 (раздел Смазочные материалы и их использование в транспортных средствах). В последнем столбце Таблицы 6 указаны все типы смазки, указанные на Рисунке 3.

Таблица 6 .Сравнение требований к смазке для автомобилей с ДВС и электромобилей / электромобилей.

Свойства смазочных материалов

Электрические свойства смазочных материалов

Смазочные материалы, используемые в электромобилях и грузовиках, выдерживают ток через смазанные подшипники, защищая при этом соприкасающиеся поверхности. Этот ток будет возникать на смазанных поверхностях, которые электрически связаны с электродвигателем (Busse et al., 1997; Tischmacher et al., 2010; Di Piazza et al., 2011; Hadden et al., 2016). Смазка с плохими электрическими свойствами может вызвать повреждение ED (электрический разряд) (Wang and Wang, 2008; Gunderson et al., 2011). Для достижения такой защиты важно выбирать смазочный материал с надлежащим электрическим сопротивлением и диэлектрической прочностью смазки на протяжении всего срока службы смазки. Соответствующий электрический импеданс и диэлектрическая прочность могут быть достигнуты путем изменения BO (Sangoro et al., 2008; Somers et al., 2013) или использования добавок (Flores-Torres et al., 2018a, b, c; Gao et al. , 2018а).

Чтобы избежать электрических повреждений, более важно иметь низкое электрическое сопротивление, чем высокая диэлектрическая проницаемость.Напряжение пробоя диэлектрика чистых неполярных BO, таких как PAO и минеральное масло, находится в диапазоне 10 кВ, что на порядки величины выше, чем напряжение, приложенное к подшипникам двигателя (Wang and Wang, 2008; Tischmacher et al., 2010; Gunderson и др., 2011). Однако напряжение диэлектрического пробоя масел резко снижается, когда они содержат примеси, такие как вода или присадки к смазочным материалам (Wang and Wang, 2008; Gunderson et al., 2011). Испытание на электрический износ подшипников показало, что повреждение ED может произойти при напряжении подшипника всего 100 В (Tischmacher et al., 2010; Виллверт и Роман, 2013). Напряжение диэлектрического пробоя непроводящей смазки может даже снизиться до нескольких вольт, если испытания проводились в течение длительного времени (Jeschke and Hirsch, 2014; Jeschke et al., 2015). Таким образом, нереально ожидать, что одна только высокая диэлектрическая прочность может предотвратить повреждение ЭД.

Некоторые БО имеют низкую электропроводность. Использование ионной жидкости в качестве чистой смазки обеспечит низкую проводимость, низкий коэффициент трения и высокую износостойкость (Sangoro et al., 2008; Somers et al., 2013). Однако это может вызвать трибокоррозионный эффект при высоком токе подшипников.

Электропроводность смазки также может быть изменена путем добавления присадок в BO. Общие добавки, влияющие на проводимость смазки, приведены в таблице 7. Некоторые вещества с полярными молекулами, такие как фосфолипид и салицилаты кальция, могут снижать проводимость смазки (Flores-Torres et al., 2018a, b, c; Gao et al., 2018a. ). Ионная жидкость в качестве присадки к смазке может эффективно повысить износостойкость и снизить проводимость смазки (Flores-Torres et al., 2018а, б, в). Однако его высокая стоимость препятствует широкому распространению.

Таблица 7 . Присадки, изменяющие проводимость смазки.

Кроме того, важно экспериментально проверить электрические повреждения. Несмотря на то, что существуют практические решения для контроля электропроводности, знания о том, как действуют эти добавки, все еще отсутствовали. В некоторых случаях добавление присадок может увеличить электрические повреждения, вызывая больший износ поверхности подшипника (Xie et al., 2013). Только эксперимент может определить, эффективна ли добавка для контроля электрического повреждения.

Испытания на электрическое повреждение смазки могут проводиться на двигателе или в лабораторных условиях. Свойства смазки можно измерить в контролируемой среде с помощью модифицированного трибометра (Jablonka et al., 2013; Chen and Liang, 2019). Чтобы проверить характеристики смазочного материала в реальных условиях, подшипники двигателя, работающие от инвертора, могут быть испытаны на смоделированных установках. Ток подшипника и износ можно измерить напрямую (Noguchi et al., 2010; Хобельсбергер и Поседел, 2013; Chatterton et al., 2016; Suzumura, 2016) с смоделированной установкой. В этих экспериментах напряжение, имитирующее напряжение инвертора, подавалось через подшипник для имитации рабочих условий внутри EV / HEV. Эксперимент также можно провести на реальных двигателях внутри EV / HEV. Благодаря использованию индуктивного измерения на электродвигателях, так называемое аппаратное обеспечение в контуре (HiL) обеспечивает более точное измерение и может интегрироваться в системы EV / HEV (Jeschke and Hirsch, 2014; Jeschke et al., 2015; Xie et al., 2016).

Механизмы электрического пробоя смазочных материалов

В условиях сильно изменяющейся заряженной среды требуются специально разработанные смазочные материалы, чтобы избежать повреждения компонентов и преждевременного выхода из строя из-за неправильной смазки. Некоторые изученные механизмы отказа включают деградацию, образование микропузырьков и электросмачивание. Что касается разложения, БО и загустители подвергаются химическому окислению с образованием карбоксильных соединений (Yu and Yang, 2011). Смазывающая способность теряется из-за образования высоковязких и кислых продуктов разложения и агломерации присадок (Романенко и др., 2016). Выделение тепла вызывает более быстрое испарение BO. Луо и др. впервые обнаружил явление образования микропузырьков в заряженной смазке (Luo et al., 2006). Локальный перегрев в заряженных условиях вызывает образование микропузырьков вокруг смазываемого контакта (Xie et al., 2008a, b). Когда эти микропузырьки выходят наружу от контакта, они имеют тенденцию сливаться. Не только смазка с микропузырьками подвержена электрическому пробою, но и дестабилизирует (Xie et al., 2008b). Частота переменного тока и изоляция электродов также влияют на образование микропузырьков. Недавно появилась информация о модели образования микропузырьков (Xie et al., 2009a). Образование микропузырьков иногда может привести к образованию пузырьков большого размера. Локальный градиент давления и вязкое сопротивление могут отодвинуть эти большие пузыри от поверхности. Диэлектрофоретические силы, которые представляют собой силы, испытываемые микропузырьком в результате действия внешнего электрического поля, также могут заставлять эти пузыри удаляться от точки образования.Что касается электросмачивания, электрическое поле вызывает межфазное напряжение на неполярной смазке, заключенной между двумя металлическими поверхностями (McHale et al., 2019). Это приводит к растеканию и разрушению смазки при слишком высоком электростатическом напряжении (Mugele and Baret, 2005). Из-за различных диэлектрических свойств двухфазная дисперсия смазки также может дестабилизировать (He et al., 2020).

Взаимодействие смазочного материала с электрическим полем

Было проведено фундаментальное исследование для понимания и настройки смазки в электрическом поле.Представляющими интерес явлениями являются электростатическое взаимодействие, распределение заряда, образование переходной пленки / структурные изменения и изменения химико-физических свойств (Xie et al., 2009b; Drummond, 2012). Было обнаружено, что смазке способствует слабое электростатическое взаимодействие (Kolodziejczyk et al., 2007; Fan and Wang, 2014). Статические заряды и кратковременные поляризованные заряды на поверхностях, которые могут быть индуцированы и усилены приложенным извне полем, усиливают электростатические взаимодействия (Goto, 1995; Yang et al., 2017; Jiang et al., 2018). При низких потенциалах износ преимущественно относится к адгезивному типу, тогда как при высоком потенциале преобладает абразивный тип. Было замечено, что постоянный ток увеличивает трение, в то время как трение уменьшается за счет переменного тока. Это происходит из-за вибрации, вызванной колеблющейся электростатической силой. Структурные изменения / образование пленки окислительного переноса в определенных сочетаниях материалов, например графит-графит и графит-медь, были признаны ответственными за повышенный износ и снижение трения под действием внешнего электрического поля (Lavielle, 1994; Csapo et al., 1996). Химические реакции и физическое поглощение происходят на границах раздела материалов под действием внешнего электрического поля, что приводит к изменению поверхностного трения и смазывания (Sweeney et al., 2012; Romanenko et al., 2016). Распределение заряда носителей (электронно-дырочных) за счет образования локализованных квантовых точек и электронно-дырочной рекомбинации влияет на межфазную подвижность и свойства поверхностного трения (He et al., 2020).

Тепловые свойства

Молекулярная структура BO определяет теплоемкость и теплопроводность смазки (Pettersson, 2007).Молекулярная структура БО определяет, сколько «квантовых состояний» он может иметь, например, сколько способов он может свободно вращаться или вибрировать. Чем выше номер вращательного и колебательного квантового состояния, тем выше теплоемкость (Callen, 1998). Когда имеется большое количество колебательных и вращательных состояний, требуется больше энергии для повышения средней кинетической энергии, например температуры. Теплопроводность BO коррелировала с молекулярной диффузией во флюиде (Gedde, 1995).Чем легче молекулы смазки проходят друг через друга, тем выше теплопроводность смазки. Это также означает, что существует взаимосвязь между вязкостью смазочного материала и тепловыми свойствами смазочного материала, поскольку как плотность квантового состояния молекулы, так и коэффициент диффузии тесно коррелируют с вязкостью смазочного материала. Эта корреляция может ограничить выбор смазочного материала, если учитываются как трибологические условия работы, так и регулирование температуры. Когда трибологические условия работы имеют более высокий приоритет, трудно изменить термические свойства BO.Таким образом, желательно изменить термические свойства смазки с помощью некоторых присадок.

Добавление наночастиц к смазке может значительно увеличить теплопроводность и теплоемкость смазки (Shaikh et al., 2007; Jin et al., 2014). По сути, добавление этих диспергированных наночастиц увеличивало переносчики тепловой энергии. Добавление 0,8 об.% Наночастиц кремнезема может удвоить теплопроводность смазки (Shaikh et al., 2007). ПАО, содержащее 0,5 об.% углеродных нанотрубок имеет более чем 50% теплопроводности по сравнению с чистым PAO. Однако наночастица также снижает удельную теплоемкость смазки (Barbés et al., 2013). Эту присадку можно использовать для оптимизации тепловых свойств смазки в соответствии с любой конкретной конструкцией системы охлаждения силового агрегата. Кроме того, добавка в виде наночастиц улучшает трибологические характеристики смазочных материалов (Dai et al., 2016; Chen et al., 2019a). Экспериментальные доказательства того, что этот метод работает в смазке EV / HEV, все еще отсутствовали, но потенциал есть.

Наиболее распространенный экспериментальный метод измерения теплопроводности смазки был назван методом нестационарного нагрева (Nagasaka and Nagashima, 1981; Håkansson et al., 1988). Этот метод проиллюстрирован на рисунке 4A. Экспериментальная установка с нестационарным нагревом проволоки проста в исполнении и имеет высокую точность. В этом методе использовалась проволока из платины или никеля, которая была запаяна внутри цилиндрического сосуда высокого давления, заполненного смазкой. Проволока на короткое время нагревалась электрически, и ее температура одновременно контролировалась по ее электрическому сопротивлению.Теплопроводность и теплоемкость смазки можно рассчитать по изменению температуры проволоки. По сути, эту измерительную установку можно смоделировать как осесимметричную задачу теплопереноса (Håkansson et al., 1988). Он имеет дополнительное преимущество при использовании для определения характеристик смазочных материалов, так как термические свойства смазочного материала сильно коррелируют с его давлением, а метод переходного процесса с нагревом под давлением относительно легко реализовать.

Рисунок 4 .Измерение тепловых свойств смазки с помощью метода переходной горячей проволоки (A), и метода лазерной вспышки (B) . Желтый цвет указывает на смазку, а красный — на источник тепла.

Для измерения небольшого количества смазочного материала для измерения коэффициента температуропроводности можно использовать метод лазерной вспышки (Tada et al., 1978; Vozár and Hohenauer, 2004; Shaikh et al., 2007). Эта система измерения проиллюстрирована на рисунке 4B. Эта система использовала лазер для нагрева смазки и оптического измерения изменения температуры (Vozár and Hohenauer, 2004).Вместо осесимметричного стержня этот метод моделирует систему как плиту бесконечного размера. Лазер нагревает бесконечно тонкий слой смазки, и, таким образом, изменение температуры может быть согласовано с функцией температуропроводности и теплоемкости (Vozár and Hohenauer, 2004). Этот метод имеет преимущество при использовании для экспериментов с небольшими партиями, поскольку он требует лишь крошечного количества смазки.

Таким образом, для проверки тепловых свойств смазочного материала требуется контролируемый источник тепла и точная система контроля температуры.Точность и прецизионность системы зависели от простой и удобной для моделирования настройки измерения. Как в методе нестационарного нагрева, так и в методе лазерной вспышки используются уравнения теплопереноса с уменьшенными размерами. Метод лазерной вспышки имеет преимущество перед тестированием небольшого количества смазки.

Характеристики автомобиля с точки зрения смазочных материалов

Характеристики трения

Смазочные материалы играют важную роль в различных компонентах транспортных средств. В частности, на общую производительность транспортных средств влияют смазочные материалы.Чтобы оценить такие эффекты, хотя не было найдено ни одного отчета в таком объеме сравнения, мы проанализировали фрикционные характеристики трансмиссионной жидкости транспортных средств, исходя из нашего собственного понимания. Понятно, что у электромобилей есть электродвигатель, который имеет более высокую скорость ускорения, чем механические. Такая смазка выдерживает более высокую скорость сдвига в электромобилях, чем в других случаях. Предполагается, что рассматриваемые автомобили были полностью смазаны. Таким образом, фрикционное поведение двух сценариев EV и ICE соответственно оценивается и отображается на рисунке 5.Здесь мы используем ДВС в качестве эталона и электромобиль для сравнения. В качестве параметра производительности мы использовали широко распространенную кривую Стрибека. На рис. 5А показан расчетный коэффициент трения (CoF) в зависимости от времени. Синий цвет — ДВС, красный — ЭМ. Рисунок 5B представляет собой построенную кривую Стрибека с числом Зоммерфельда (число Зоммерфельда η V / P , где η = вязкость жидкости, V = скорость, P = нагрузка). Следует отметить, что это наилучший предполагаемый сценарий для электромобилей: предположим, что гидродинамический режим смазки был достигнут, а коэффициент трения был таким же низким, как у автомобиля с ДВС.Цифры были получены на основе данных из нескольких опубликованных отчетов о поведении кривой Стрибека для смазочных материалов. Используются следующие граничные условия: изначально (время = 0) смазочные материалы имеют конечный CoF. CoF постепенно падает до минимального значения с течением времени. После определенного временного интервала в гидродинамическом режиме смазки CoF повышается от своего минимального значения и имеет тенденцию к увеличению. Каждая буква обозначает точку. Меньшие буквы относятся к смазочным материалам EV, а заглавные — к автомобильным смазкам ICE.BDL, ML и HDL относятся к режимам граничной смазки, смешанной смазки и гидродинамической смазки, соответственно, в случае автомобильных смазочных материалов с ДВС. Аналогичным образом, bdl, ml и hdl относятся к режимам граничной смазки, смешанной смазки и гидродинамической смазки, соответственно, в случае смазочных материалов EV. Параметр λ, где λ = t / r, t = толщина пленки и r = шероховатость поверхности, определяет режимы смазки.

Рисунок 5 .Качественное сравнение фрикционных характеристик электромобилей и ДВС. (A) — коэффициент трения от времени, а (B) — стандартная кривая Штрибека, построенная против числа Зоммерфельда. BDL, ML и HDL относятся к режимам граничной смазки, смешанной смазки и гидродинамической смазки соответственно. Маленькие буквы в легенде предназначены для EV, а заглавные — для ICE. Каждая буква обозначает точку. Параметр λ, где λ = t / r, t = толщина пленки и r = шероховатость поверхности, определяет режимы смазки.Число Зоммерфельда: η V / P , где η = вязкость жидкости, V = скорость, P = нагрузка.

В электромобиле трибологическая среда вокруг подшипников для одного и того же смазочного материала отличается от окружающей среды в автомобиле с ДВС. Смазка EV будет состоять из более легких масел с низкой вязкостью (как указано в Таблице 6). Это связано с тем, что функция смазки с высокой нагрузкой (как в автомобиле с ДВС) будет заменена в основном функцией передачи крутящего момента (Van Rensselar, 2019).Смазка подшипников в электромобиле будет подвергаться воздействию высоких скоростей, высоких температур и сильно колеблющихся электрических и магнитных полей.

В электромобиле электродвигатель передает высокий пусковой крутящий момент (Van Rensselar, 2019). Это приводит к более быстрому достижению высокой скорости уноса смазкой EV по сравнению со смазкой ICE, где скорость увеличивается постепенно. Таким образом, в EV во временной шкале (рис. 5A) режимы граничного слоя смазки (bdl) и смешанной смазки (ml) появляются быстрее, чем в ICE (BDL и ML соответственно).Кроме того, период удлинения (rs) продолжается в течение более длительного времени перед крутым подъемом (st). Часть кривой, обозначенная буквой «rs», представляет собой зону, в которой смазочный материал не подвергается деградации, а значение CoF более или менее одинаково. В электромобиле более легкое масло с коэффициентом теплопередачи приведет к более высокой скорости охлаждения. Таким образом, на более низких скоростях, когда тепловая нагрузка будет меньше, смазка сможет уменьшить нагрев из-за своей более высокой склонности к охлаждению. Только на высоких скоростях, что происходит по прошествии длительного времени, проявляются эффекты термической и электрической деградации.На высоких скоростях высокая тепловая нагрузка в сочетании с воздействием сильных флуктуирующих электрических полей на масло приведет к началу деградации смазочного материала (точка «s»). В ДВС, напротив, такая деградация смазочного материала происходит довольно быстро из-за большой механической нагрузки в дополнение к термической нагрузке и высоковязкому маслу с более низким коэффициентом теплопередачи. Таким образом, точка «C» появляется перед буквой «s» на рисунке 5A. Часть rs пунктирна, чтобы показать, что COF в этой области может колебаться выше или ниже, чем у автомобиля с ДВС.Таким образом, разработчики смазочных материалов должны тщательно учитывать несколько ключевых аспектов при разработке смазочных материалов для электромобилей: вязкость, тепловую и электрическую среду, потери на трение, режим смазки, контактную нагрузку и тип подшипника, среди возможных других.

Соответственно, есть несколько аспектов кривой Стрибека (рис. 5B), которые выявляются для смазочного материала, используемого в трансмиссии EV (кривая pqrst), по сравнению с использованием в трансмиссии автомобиля с ДВС (кривая ABCD).

1) В трансмиссии EV предпочтительно использовать смазку с низкой вязкостью (Van Rensselar, 2019).В начале (время = 0) из-за низкой вязкости смазки контакт металл-металл будет больше по сравнению с трансмиссией ICE (в которой используется масло с более высокой вязкостью) (Allen and Drauglis, 1969). Из-за более высокого контакта металл-металл начальный коэффициент трения будет выше в случае EV (Zhang, 2006). Это приведет к аналогичному или несколько более высокому начальному CoF в начале (точка p) по сравнению с таковым в ICE (точка A), то есть p либо перекрывается с A, либо несколько выше, чем A.

2) Число Зоммерфельда задается как η V / P , где η = вязкость жидкости, V = скорость, P = нагрузка.Увеличение скорости жидкости ( V ) приводит к увеличению числа Зоммерфельда (слева направо по оси x на рисунке 5B). Параметр перехода режима смазки «λ» определяется как отношение толщины пленки к шероховатости поверхности (λ = t / r, t = толщина пленки, r = шероховатость поверхности; для BDL λ <1,2; для ML: 1,2 <λ <3; для HDL: λ> 3) (Chong and Cruz, 2014). Поскольку смазка в EV будет иметь более низкую вязкость, чем в автомобиле с ДВС, начальная толщина пленки ( т ) будет ниже в EV, чем в ДВС (т.е.е., т EV < т ICE ). Это связано с тем, что толщина жидкости прямо пропорциональна вязкости жидкости (Guangteng and Spikes, 1996). Следовательно, это будет означать, что λ EV ICE . Таким образом, для достижения значения 1,2 (которое является значением для перехода режима от bdl к ml) для смазки EV потребуется более высокое соответствующее увеличение числа Зоммерфельда (и, следовательно, скорости, V ) по сравнению со смазкой ICE. .Другими словами, требуемое приращение скорости (Δ V ) будет больше в смазке EV для достижения перехода режима смазки со смешанным слоем («мл») (т. Е. Δ V EV > Δ V ICE ). Это привело бы к более длительному режиму пограничного слоя (bdl) по сравнению с режимом ICE (BDL).

3) Режим смешанной смазки обозначен областью ML для смазки ICE и ml для смазки EV. Интересны наклоны кривых qr (для смазки EV) и BC (для смазки ICE).По тем же причинам, что и в пункте 2 ранее, требуемое приращение скорости (Δ V ) будет больше в смазке EV для достижения перехода к гидродинамическому слою («hdl») перехода режима смазки (т. Е. Δ V EV > Δ В ДВС ). Это приведет к более пологому наклону qr по сравнению с BC. Кроме того, смазка EV будет иметь высокую тепловую нагрузку в результате больших токов и колеблющихся электрических и магнитных полей. В таких условиях недавние отчеты показали, что при более высокой температуре смазки скорость снижения CoF медленнее, на что указывает более пологий наклон qr по сравнению с BC (Lu et al., 2006; Николич и др., 2018).

4) В режиме гидродинамической смазки стабильно высокая толщина пленки на очень высоких скоростях в электромобиле препятствует контакту металл-металл для смазки EV. Это замедляет рост CoF из-за термического и электрического разрушения смазки. Следовательно, rs-часть кривой EV более удлинена, чем у ICE (точка C). После точки s дальнейшее увеличение скорости приведет к более резкому увеличению CoF (st) по сравнению с CD в смазке ДВС. Это происходит потому, что на высоких скоростях: (а) происходит сильное тепловыделение, которое может привести к некоторой термической деградации смазки, уменьшающей толщину пленки, и (б) возникает деформация пленки, вызванная электрическим полем (например,g., электросмачивание, микропузырьки, межфазные химические реакции и электрический разряд). Оба они приводят к усилению контакта металл-металл и, следовательно, к более крутому росту CoF (Lu et al., 2006; Vladescu et al., 2018).

Управление температурой

В предыдущем разделе мы обсудили смазочные материалы и их влияние на характеристики автомобиля с точки зрения трения. Было замечено, что терморегулирование важно для электромобилей / тяжелых автомобилей. Оптимальная производительность электродвигателей требует рабочих условий с контролируемым температурным режимом.Чтобы поддерживать терморегулируемые рабочие условия, тепловой путь между источником потерь энергии и теплоотводом должен иметь высокую теплопроводность (Yang et al., 2016b). Одним из наиболее важных тепловых путей в EV / HAV были контакты со смазкой. В дополнение к этому, смазка может циркулировать, чтобы обеспечить дополнительное охлаждение электродвигателей (Stockton, 1983; Hasebe et al., 1994). Неудачное управление температурой увеличивает сопротивление медных проводов в электродвигателе, снижая его эффективность.Высокая температура в электродвигателе также может размагничивать постоянные магниты и снижать ожидаемый срок службы электродвигателя (Yang et al., 2016b).

Два тепловых свойства смазки могут повлиять на терморегулирование EV / HEV. Теплопроводность и теплоемкость смазочных материалов влияют на эффективность охлаждения электродвигателей в EV / HEV.

Взаимосвязь между тепловыми свойствами смазки и потерей эффективности электродвигателя в разных транспортных средствах различается.Здесь мы предлагаем упрощенную модель для характеристики влияния тепловых свойств смазки с использованием метода анализа размеров.

Основной вклад в потерю электроэнергии вносит сопротивление катушки (Yang et al., 2016b):

ηloss = rloss (1 + ΔTα) (1)

, где η потери — потеря эффективности, вызванная удельным сопротивлением катушки, r потеря — потеря эффективности, вызванная удельным сопротивлением катушки при комнатной температуре, Δ T — повышение температуры по сравнению с комнатной температурой, и α — температурный коэффициент меди, равный 0.0393% К −1 (Каллен, 1998).

Тепловая энергия, вызывающая это изменение, может частично рассеиваться потоком смазки, что можно сделать вывод на основе принципов анализа размеров:

Wmotorηloss = Fcooling m˙CpΔT (2)

, где F охлаждение — это фактор, который характеризует скорость передачи тепловой энергии в смазку, ṁ это скорость потока смазки, а C p — удельная теплоемкость смазка.Поскольку F охлаждение меньше единицы и безразмерно, этот коэффициент можно приблизить к

. Fохлаждение = мин (KKs, 1) (3)

, где K — теплопроводность смазочного материала, а K s — величина, связанная с конструкцией транспортного средства, и имеет тот же размер, что и теплопроводность. Комбинируя уравнения (1), (2) и (3), можно исключить Δ T . Уравнение потери эффективности, связанной с тепловой энергией смазочного материала, равно

. ηloss = rloss (1 + Wmotorrlossαmin (KKs, 1) m˙Cp-Wmotorrlossα) (4)

Используя уравнение (4), можно построить график зависимости между тепловыми характеристиками и эффективностью EV / HEV, который показан на рисунке 6.На этой кривой выделяются две области. Когда теплопроводность и теплоемкость низкие, например в области 0,0 на оси, двигатель не может быть эффективно охлажден, и потеря эффективности сильно коррелировала с тепловыми свойствами смазки. Когда теплопроводность и теплоемкость достаточно высоки, когда ось x перемещается вверх, корреляция между тепловыми свойствами смазки и КПД двигателя незначительна. Это указывает на то, что существует требование нижнего предела как для теплопроводности смазочного материала, так и для теплоемкости смазочного материала.Этот предел следует использовать при разработке смазочных материалов для электромобилей.

Рисунок 6 . Связь между потерей сопротивления η , потерей и тепловыми свойствами смазки.

Отказ по причине электрического тока

Подобно ICE, трансмиссия электромобилей и HEV требует различных и уникальных физических свойств смазочных масел (Yang et al., 2016a; Becker, 2019). Одним из наиболее важных требований к смазке EV / HEV является ее низкий импеданс.И электромобили, и автомобили с высоким энергопотреблением питаются от батарей, вырабатывающих одно постоянное напряжение. Управление скоростью достигается с помощью процесса широтно-импульсной модуляции. По сути, полупроводниковое устройство, называемое инвертором, быстро переключает входное напряжение на двигатель (Walther and Holub, 2014; Hadden et al., 2016; Reed et al., 2017). Импульсно-модулированный вход не может полностью потребляться электродвигателями. Это вызывает дополнительную утечку тока от ротора двигателя на землю. Этот паразитный ток проходит через подшипники, поддерживающие ротор, и попадает в окружающую среду.В дополнение к этому, трибопары внутри этих подшипников могут действовать как конденсатор при высоком сопротивлении смазочного материала. Напряжение между этими трибопарами будет увеличиваться до тех пор, пока не достигнет напряжения пробоя смазочной пленки, вызывая большой скачок тока. Без надлежащего смягчения это может вызвать как электрические помехи, так и механические повреждения электромобилей.

Амплитуда вышеупомянутого скачка тока тесно связана с электрическими свойствами смазки, электрическим импедансом смазки и электрической прочностью.Электрический импеданс смазки определяет электрическую проводимость смазываемых трибопар. Электрическая прочность смазки определяет напряжение пробоя на смазываемых трибопарах. Трибопары, смазанные смазкой с высоким сопротивлением, вызовут накопление электрического заряда, что приведет к пробою диэлектрика и повреждению компонентов (He et al., 2020). Пиковый ток подшипника был в несколько раз выше при смазке непроводящей смазкой (Walther and Holub, 2014).

Диэлектрический пробой смазки может вызвать большой ток в подшипнике. Этот ток подшипника может вызывать электронные магнитные помехи для соседних компонентов (Akagi and Tamura, 2006; Di Piazza et al., 2011). Это также может привести к разрушительному повреждению подшипников и трансмиссии. Война вызывается электрическим разрядом (ED) или процессом трибокоррозии (Akagi and Tamura, 2006; Mukherjee et al., 2009; Walther, Holub, 2014; Chatterton et al., 2016; Kwak et al., 2019; He et al., др., 2020).Возникновение ЭД часто имеет пиковый ток около нескольких ампер (Tischmacher et al., 2010; Chatterton et al., 2016; He et al., 2020). Ток вызвал сильное локализованное тепло, которое плавит и удаляет крошечные части несущих поверхностей (He et al., 2020). Повреждение ED может вызвать различные типы износа, зависящие от типа подшипника и свойств смазочного материала. Электрические «микрократеры» и «обледенение» указали на повреждение, нанесенное многими ED (Chatterton et al., 2016). Они характеризовались микроскопическими «кратерами», которые плотно прилегали друг к другу.В предыдущих отчетах рыхлые микрократеры также назывались «точечными» (Chatterton et al., 2016). Однако это может сбивать с толку, потому что «точечную коррозию» можно интерпретировать как другое явление, происходящее при коррозии. Иногда микрократеры называли повреждениями ЭД, которые реже, но глубже проникают в опорную поверхность. Когда смазка имеет низкую диэлектрическую прочность и низкое сопротивление, эффект трибокоррозии может вызвать «гофрированное» повреждение. Он характеризовался вытянутыми микрократерами на поверхности.На рисунке 7 показана взаимосвязь между электрической прочностью, электрическим сопротивлением и повреждением электрических подшипников.

Рисунок 7 . Взаимосвязь между электрическими свойствами смазки и повреждением подшипников.

Из-за уникальных режимов отказа традиционные противоизносные присадки, такие как ZDDP и MoDTC в ДВС, могут не подходить для электромобилей / гибридных систем трансмиссии (Spikes, 2008, 2015; Becker, 2019). Такие добавки, образующие трибопленку, могут привести к увеличению электрического сопротивления (Flores-Torres et al., 2018а; Гао и др., 2018а, б). Однако некоторые новые противоизносные присадки к смазочным материалам могут обеспечивать как противоизносные свойства, так и низкую проводимость, например присадки с ионной жидкостью или наночастицы на основе углерода (Somers et al., 2013; Naddaf and Heris, 2018).

В дополнение к прямому повреждению контактирующих поверхностей, заряд, который накапливается между двумя компонентами, может вызывать и другие типы отказов смазочного материала. Смазочная пленка может разрушиться под действием высокого электрического заряда, вызывая смазочное голодание (Xie et al., 2017). Термический диэлектрический пробой напрямую привел к деградации смазки (Didenko, Pridemore, 2012; Liu, 2014; Романенко и др., 2015, 2016). Ток ED может разрушать и окислять смазку в подшипниках, что еще больше снижает их электрическую прочность (Романенко и др., 2015).

Наконец, не всегда электрическая проводимость смазки чем выше, тем лучше. В трансмиссии смазка нужна как изолятор. Смазка со слишком низкой проводимостью также может вызвать утечку тока (Flores-Torres et al., 2018а; Gao et al., 2018b).

Энергоэффективность для электромобилей и автомобилей будущего

Достижение высокой энергоэффективности — одна из основных целей будущих электромобилей / HEV. Энергоэффективность неразрывно связана с тепловым КПД и дизайном. Здесь представлены фундаментальные вопросы, материалы и аспекты проектирования системы смазки EV / HEV, которые сосредоточены на достижении высоких энергетических и тепловых КПД. Для будущих исследований необходимы более фундаментальные исследования поведения смазочных материалов в приложенном электрическом поле и динамических условиях EV / HEV.Кроме того, необходимо точно установить влияние смазочных материалов на износ и коррозию компонентов EV / HEV. Высокотемпературная и электрическая стабильность маловязкой смазки в EV / HEV представляют значительный интерес.

Основные вопросы смазки

Понимание влияния электрических и магнитных полей на системы смазки электромобилей имеет огромное научное и промышленное значение. Исследования должны быть сосредоточены на минимизации электрического поля и заземления, уменьшении электрического пробоя, улучшении характеристик изоляции подшипников и улучшении проводимости смазываемой поверхности раздела (He et al., 2020). Необходим оптимальный выбор и контроль электропроводности смазки. Высокая электрическая проводимость может привести к утечке тока, тогда как низкая проводимость (менее 4 × 10 −12 См / см) может привести к накоплению статического заряда и возникновению электрической дуги, ухудшающей смазку (Gahagan, 2017; Whitby, 2018). . Обнаружение, классификация и количественная оценка электрических сред, окружающих смазку, необходимо дополнить недорогими надежными альтернативами и общей моделью для прогнозирования тока подшипников.Разработка новых материалов, которые могут быть самосмазывающимися и самовосстанавливающимися с адаптированными поверхностями для желаемого электрического отклика, являются хорошими направлениями для будущих исследований. Разработанный смазочный материал должен обеспечивать защиту компонентов электромобиля при частых запусках / остановках. Эффекты образования эмульсии в жидкости в результате конденсации воды могут представлять интерес для исследований. Все эти фундаментальные проблемы требуют решения в будущих исследованиях, которые требуют коллективного участия промышленности и научных кругов.

Дизайн смазки

Существует несколько аспектов, которые необходимо учитывать при разработке термических и энергоэффективных смазочных материалов EV / HEV. Использование жидкостей с низкой вязкостью приведет к уменьшению толщины пленки. Уменьшение толщины пленки приведет к более высокой рабочей температуре, что приведет к снижению усталостной долговечности подшипников (Peskoe-Yang, 2020). При разработке смазки использование органических молекул с более длинной цепью и меньшим количеством разветвлений улучшит теплопередачу за счет межмолекулярных столкновений (Narita and Takekawa, 2019).Было обнаружено, что даже низкие количества фосфора или серы могут быть чрезвычайно вредными для компонентов. Следовательно, противоизносные и антиоксидантные добавки, такие как диалкилдитиофосфаты, нельзя использовать в будущих составах (Korcek et al., 2000). Поскольку использование пластичной смазки является доминирующим, понимание фундаментального механизма смазки пластичной смазкой и теоретических инструментов для прогнозирования их характеристик в будущем EV / HEV будет иметь первостепенное значение. Потребуются новые составы пластичных смазок, способных выдерживать колебания высоких температур и высокий сдвиг.Увеличится использование экологически чистых и биоразлагаемых смазок. Новый и разнообразный дизайн EV / HEV потребует изменения состава смазок, охлаждающих жидкостей и трансмиссионных масел. Потребность в смазке будет особенно высока для электромобилей, при этом первостепенное значение имеют такие свойства, как срок службы смазки, водостойкость, несущая способность, коррозионная стойкость и характеристики при низких температурах (Peskoe-Yang, 2020). Для пластичных смазок желательно получить пониженные характеристики крутящего момента за счет лучшего сочетания загустителей, BO и присадок.Составы консистентной смазки также не должны изменять электрические и механические свойства (твердость, трещиностойкость и прочность на разрыв) компонентов в EV / HEV. Кроме того, из-за разнообразия компонентов электромобилей и конструкции весьма желательно получать смазки для конкретных условий применения, а не разрабатывать универсальные (Gonçalves et al., 2017). Смазки на основе полимочевины могут обеспечить долговечное уплотнение. Следовательно, они будут пользоваться большим спросом в будущих электромобилях, в то время как пластичные смазки на литиевой основе столкнутся с множеством неопределенностей (Andrew, 2019).

Проектирование системы

Конструкция системы для EV / HEV должна обеспечивать условия, которые дополняют смазочный материал для работы с оптимальными характеристиками для достижения высокой тепловой и энергетической эффективности. Около 57% энергии электромобиля используется для преодоления трения (Farfan-Cabrera, 2019). Это прекрасная возможность для снижения потерь энергии в электронике, использовании аккумуляторных батарей, кондиционировании воздуха, аэродинамическом сопротивлении и вентиляции кабины электромобилей / электромобилей. Поскольку электромобили будут в большей степени ориентированы на передачу крутящего момента, роль смазочных материалов будет больше в уменьшении NVH (шума, вибрации и резкости).Динамика высокоскоростного ротора, управление и смазка высокоскоростного воздушного компрессора станут популярными темами исследований (Van Rensselar, 2019). Будущие электромобили выиграют от распылительного охлаждения. Сток от распылительного охлаждения можно использовать для сопутствующей смазки подшипников. Гидродинамическая нагрузка на опорные подшипники в электромобилях должна быть ниже, чем в автомобилях с ДВС. Таким образом, несущую функцию смазочных материалов в транспортных средствах с ДВС необходимо перенести на функцию передачи крутящего момента в электромобилях (Van Rensselar, 2019).Контроль чрезмерной аэрации масла также следует учитывать в общем процессе проектирования. Чтобы снизить усталость подшипников, более легкие смазочные материалы и компоненты системы смазки потребуют в 10 раз большего срока службы, чем те, на которые рассчитаны существующие механические системы (Van Rensselar, 2019). Трансмиссионная жидкость должна иметь высокий коэффициент теплопередачи для охлаждения двигателя. Для компенсации поверхностной адгезии (ползучести) и эффекта тонких пленок, возникающих в результате использования смазочных материалов с низкой вязкостью, потребуются усовершенствованные покрытия.Увеличенные периоды замены смазочного материала приводят к проблемам износа и долговечности компонентов из-за ухудшения качества смазочного материала. Следовательно, будущие конструкции электромобилей должны быть сосредоточены на установке интеллектуальных систем мониторинга масла, которые могут контролировать несколько параметров и с использованием современных высококачественных датчиков (Korcek et al., 2000). Потребуются усовершенствованные конструкции охлаждения, такие как прямое жидкостное охлаждение на основе стержневых ребер, используемое Ван и др., Для повышения надежности компонентов (Wang et al., 2014).

Сводка

В данной статье мы рассмотрели современное состояние и проблемы смазочных материалов, используемых в электрических и гибридных транспортных средствах.Из примерно 150 статей был проведен всесторонний обзор смазочных материалов с точки зрения состава и жидкостных / электрических / физических свойств в зависимости от различных условий, в которых они используются в транспортных средствах. На основе собранной информации и данных мы проанализировали фрикционные характеристики этих транспортных средств в зависимости от условий эксплуатации. Были исследованы фрикционные характеристики, терморегулирование и пробой диэлектрика. Было установлено, что рабочие параметры в значительной степени зависят от свойств смазочных материалов, которые имеют решающее значение для энергоэффективности и надежности.В этом обзоре были отмечены три аспекта, которые ранее не обсуждались.

• Кривая Стрибека для электромобилей представляет собой серьезные проблемы, чем в противном случае. Высокая скорость ускорения создает проблемы для быстрого образования смазочных пленок и поддержания стабильности при повышенной температуре и электрическом поле.

• Оптимизированные электрические свойства смазки могут предотвратить электрическое повреждение подшипников, которое часто наблюдается в электромобилях. Свойства: электрический импеданс и диэлектрическая прочность.Выявлена ​​взаимосвязь между повреждением подшипников и электрическими свойствами смазки.

• Тепловой КПД электродвигателя зависит от тепловых свойств смазки: теплопроводности, теплоемкости и расхода. Оптимизация энергоэффективности может быть достигнута путем оценки этих свойств на предмет высокой эффективности.

Из этого обзора становится очевидным, что достижение высоких смазочных характеристик и надежности компонентов без ущерба для энергоэффективности транспортного средства является сложной задачей.Этот обзор можно использовать в качестве руководства при разработке перспективных смазочных материалов для электромобилей и гибридных автомобилей.

Взносы авторов

YC, SJ и AR провели поиск литературы, проанализировали информацию и написали статью. WZ предоставил материалы и проверил документ. HL разработал структуру и содержание и написал статью. Все авторы внесли свой вклад в статью и одобрили представленную версию.

Конфликт интересов

WZ используется компанией Tesla.

Остальные авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Часть этой работы спонсировалась X-Grants, президентским фондом повышения квалификации ТАМУ.

Список литературы

Акаги, Х., Тамура, С. (2006). Пассивный фильтр электромагнитных помех для устранения как тока подшипника, так и тока утечки на землю от двигателя с инверторным приводом. IEEE Trans. Власть Электрон . 21, 1459–1469. DOI: 10.1109 / TPEL.2006.880239

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Аллен, К. М., и Драуглис, Э. (1969). Смазка пограничного слоя: однослойная или многослойная. Одежда 14, 363–384. DOI: 10.1016 / 0043-1648 (69)

-9

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эндрю, Дж. М. (2019). Будущее пластичных смазок в эпоху электромобилей. Tribol. Lubr. Технол .75, 38–44.

Google Scholar

API (2015). Руководство по замене базовых масел API для моторных масел для легковых автомобилей и масел для дизельных двигателей (Вашингтон, округ Колумбия), E1 – E28.

Google Scholar

Аткинс, М. Дж., И Кох, К. Р. (2003). Подробное сравнение нескольких технологий трансмиссии . Отчет о техническом документе SAE №: 0148-7191. DOI: 10.4271 / 2003-01-0081

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Барбес, Б., Páramo, R., Blanco, E., Pastoriza-Gallego, M. J., Pineiro, M. M., Legido, J. L., et al. (2013). Измерения теплопроводности и удельной теплоемкости наножидкостей Al 2 O 3 . J. Thermal Anal. Калорим. 111, 1615–1625. DOI: 10.1007 / s10973-012-2534-9

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Барнс А. М., Бартл К. Д. и Тибон В. Р. А. (2001). Обзор диалкилдитиофосфатов цинка (ZDDPS): характеристика и роль в смазочном масле. Tribol. Int. 34, 389–395. DOI: 10.1016 / S0301-679X (01) 00028-7

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Беккер, Э. П. (2019). Смазки и электромобили. Триболо. Lubr. Технол . 75:60.

Google Scholar

Бейер, М., Браун, Г., Гахаган, М., Хигучи, Т., Хант, Г., Хьюстон, М., и др. (2019). Концепции смазочных материалов для трансмиссий и мостов электрифицированных транспортных средств. 14, 428–437. DOI: 10.2474 / тролль.14.428

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Буви, К., Бальцер, С., Джек, П., Гиссинг, Дж., Личиус, Т., и Экштейн, Л. (2012). «Целостное моделирование транспортных средств с использованием modelica — приложения по управлению температурным режимом и стратегии эксплуатации для электрифицированных транспортных средств», Труды 9-й Международной конференции MODELICA; 3-5 сентября; 2012 г., (Мюнхен: электронное издание университета Линчёпинга).

Google Scholar

Брэдли, Т. Х., и Фрэнк, А. А. (2009). Дизайн, демонстрации и оценка воздействия на экологичность подключаемых гибридных электромобилей. Обновить. Поддерживать. Энергия Ред. . 13, 115–128. DOI: 10.1016 / j.rser.2007.05.003

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Буссе Д., Эрдман Дж., Керкман Р., Шлегель Д. и Скибински Г. (1997). Характеристики напряжения на валу и подшипниковых токов. IEEE Ind. Appl. Mag . 3, 21–32. DOI: 10.1109 / 2943.628116

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Каллен, Х. Б. (1998). Термодинамика и введение в термостатистику .Хобокен, штат Нью-Джерси: Американская ассоциация учителей физики.

Google Scholar

Канн, П. (2007). Консистентная смазка подшипников качения — роль загустителя. Lubr. Sci . 19, 183–196. DOI: 10.1002 / LS.39

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кассерли, Э., Ланглес, Т., Спрингер, С. П., Кумар, А., Мэллори, Б. Дж. Л. М. (2018). Влияние базовых масел на загущение и физические свойства консистентных смазок. евро.Смазать. Ind. Magazine 144, 32–37. Доступно в Интернете по адресу: http://www.lube-media.com/wp-content/uploads/Lube-Tech-115-The-Effect-of-Base-Oils-on-Thickening-and-Physical-Properties-of- Lubricating-Greases.pdf

Google Scholar

Чаттертон, С., Пеннакки, П., и Ваня, А. (2016). Электрическая точечная коррозия упорных подшипников качения: моделирование и экспериментальные данные. Tribol. Инт . 103, 475–486. DOI: 10.1016 / j.triboint.2016.08.003

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чау, К.Т., и Чан, К. С. (2007). Новые энергоэффективные технологии для гибридных электромобилей. Proc. IEEE . 95, 821–835. DOI: 10.1109 / JPROC.2006.8

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чен Ю. и Лян Х. (2019). Трибологическая оценка электрического сопротивления смазываемых контактов. Дж. Трибол . 142: 114502. DOI: 10.1115 / 1.4045578

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чен Ю., Реннер П. и Лян Х.(2019a). Дисперсия наночастиц в смазочном масле: критический обзор. Смазочные материалы 7: 7. DOI: 10.3390 / смазочные материалы7010007

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чен, Ю., Ван, X., Клирфилд, А., и Лян, Х. (2019b). Противозадирные свойства наночастиц α-цирконийфосфата в качестве присадок к консистентным смазкам. Дж. Трибол . 141: 031801. DOI: 10.1115 / 1.4041538

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чонг, В., и Круз, М. (2014).Упругопластический контакт шероховатых поверхностей: модель линейного контакта для граничного режима смазки. Meccanica 49, 1177–1191. DOI: 10.1007 / s11012-013-9861-1

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кларк Д. (2014). Понимание требований к смазочным материалам для гибридных электромобилей . SAE International.

Google Scholar

Кович, М. Дж. (2003). «Модификаторы вязкости олефиновых сополимеров», Chemical Industries (Нью-Йорк, Нью-Йорк: Марсель Деккер), 293–328.

Google Scholar

Csapo, E., Zaidi, H., and Paulmier, D. (1996). Трение динамического электрического контакта графит-графит в присутствии аргона. Одежда 192, 151–156. DOI: 10.1016 / 0043-1648 (95) 06788-4

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дай В., Хейреддин Б., Гао, Х. и Лян, Х. (2016). Роль наночастиц в масляной смазке. Tribol. Инт . 102, 88–98. DOI: 10.1016 / j.triboint.2016.05.020

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дассеной, Ф.(2019). Наночастицы в качестве присадок для разработки высокоэффективных и экологически чистых моторных масел. Tribol. Онлайн . 14, 237–253. DOI: 10.2474 / трол.14.237

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дэвис, Дж. (2008). «Легкие материалы для легковых и грузовых автомобилей», , Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии, , изд. П. Гэри (Брюссель: Управление европейской политики WWF).

Ди Пьяцца, М. К., Рагуза, А., и Витале, Г.(2011). Оценка потерь мощности в активных фильтрах электромагнитных помех CM для подавления тока подшипников. IEEE Trans. Ind. Electron . 58, 5142–5153. DOI: 10.1109 / TIE.2011.2119456

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Диденко Т., Придемор В. Д. (2012). Отказ электрического гофрирования трехлопастного роликоподшипника. J. Fail. Анальный. Ранее . 12, 575–580. DOI: 10.1007 / s11668-012-9598-5

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дункан, М. П.(2019). Рост электромобилей. Tribol. Lubr. Технол . 75: 6.

Google Scholar

Эгеде, П. (2017a). «Тематические исследования по сравнению (легких) электромобилей с обычными и эталонными электромобилями», в Environmental Assessment of Lightweight Electric Vehicles , eds C. Herrmann and S. Kara (Cham: Springer International Publishing), 93–119. DOI: 10.1007 / 978-3-319-40277-2_5

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эгеде, П.(2017b). «Электромобили, легкая конструкция и воздействие на окружающую среду» в «Экологическая оценка легких электромобилей» , 9–40. DOI: 10.1007 / 978-3-319-40277-2_2

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Элговайни А., Бернем А., Ван М., Мольбург Дж. И Руссо А. (2009). Энергопотребление и выбросы парниковых газов подзаряженными гибридными электромобилями на колесах . Технический отчет SAE. DOI: 10.2172 / 951259

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фарфан-Кабрера, Л.И. (2019). Трибология электромобилей: обзор критических компонентов, текущего состояния и будущих тенденций улучшения. Tribol. Инт . 138, 473–486. DOI: 10.1016 / j.triboint.2019.06.029

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фен У. и Фиглиоцци М. А. (2012). Парки обычных и электрических коммерческих автомобилей: тематическое исследование экономических и технологических факторов, влияющих на конкурентоспособность коммерческих электромобилей в США. Proc. Soc. Behav.Sci . 39, 702–711. DOI: 10.1016 / j.sbspro.2012.03.141

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Флорес-Торрес, С., Холт, Д. Г., и Кэри, Дж. Т. (2018). Составы смазочных масел для силовых агрегатов электромобилей . Вашингтон, округ Колумбия: Бюро по патентам и товарным знакам США.

Google Scholar

Флорес-Торрес, С., Холт, Д. Г. Л., и Кэри, Дж. Т. (2018a). Метод контроля электропроводности смазочных масел в силовых агрегатах электромобилей .Патент США 0,100,118A1. Аннандейл, Нью-Джерси: ExxonMobil Research and Engineering Co.

Google Scholar

Флорес-Торрес, С., Холт, Д. Г. Л., и Кэри, Дж. Т. (2018b). Метод предотвращения или минимизации электростатического разряда и диэлектрического пробоя в силовых агрегатах электромобилей . Патент США № 0,100,120A1. Аннандейл, Нью-Джерси: ExxonMobil Research and Engineering Co.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Флорес-Торрес, С., Холт, Д. Г. Л., и Кэри, Дж. Т. (2018c). Составы смазочных масел для силовых агрегатов электромобилей. Патент США № 0,100,117А1. Аннандейл, MJ: ExxonMobil Research and Engineering Co.

Google Scholar

Гахаган, М. П. (2017). Смазочные материалы для гибридных электрических автоматических трансмиссий . Отчет о техническом документе SAE. DOI: 10.4271 / 2017-01-2358

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гао, З., Салви, Л., и Флорес-Торрес, С. (2018a). Смазочные масла с высокой проводимостью для электромобилей и гибридных автомобилей . Патент США № 0,100,115A1. ExxonMobil Research and Engineering Co.

Google Scholar

Гао, З., Салви, Л., и Флорес-Торрес, С. (2018b). Смазочные масла с высокой проводимостью для электромобилей и гибридных автомобилей . Вашингтон, округ Колумбия: Бюро по патентам и товарным знакам США.

Google Scholar

Гонсалвес, Д., Виейра, А., Карнейру, А., Кампос, А., и Сибра, Дж. (2017).Толщина пленки и соотношение трения в грубых контактах, смазываемых консистентной смазкой. Смазочные материалы 5:34. DOI: 10.3390 / смазочные материалы5030034

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гото, К. (1995). Влияние поверхностного наведенного напряжения на режим износа нержавеющей стали. Одежда 185, 75–81. DOI: 10.1016 / 0043-1648 (95) 06600-4

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гуантенг, Г., Спайкс, Х. А. (1996). Формирование пограничной пленки базовыми смазочными жидкостями. Tribol. Транс . 39, 448–454. DOI: 10.1080 / 10402009608983551

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гейган, Дж., Саутби, М., и Спайкс, Х. Дж. Т. Л. (2019). Добавки-модификаторы трения, синергизм и антагонизм. Tribol. Lett. 67:83. DOI: 10.1007 / s11249-019-1198-z

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гундерсон, С., Фульц, Г., Снайдер, К., Райт, Дж., Гшвендер, Л., и Хейджер, С. (2011). Влияние содержания воды на диэлектрическую прочность полиальфаолефиновых (ПАО) охлаждающих жидкостей. IEEE Trans. Dielectr. Электр. Insul . 18, 295–302. DOI: 10.1109 / TDEI.2011.5704521

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гупта, А. (2012). Характеристики смазочных материалов для двигателей и трансмиссий электрических, гибридных и гибридных транспортных средств. Государственный университет Огайо.

Google Scholar

Håkansson, B., Andersson, P., and Bäckström, G. (1988). Усовершенствованная процедура термофизических измерений под давлением. Rev. Sci. Инструмент . 59, 2269–2275. DOI: 10.1063 / 1.1139946

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Hadden, T., Jiang, J. W., Bilgin, B., Yang, Y., Sathyan, A., Dadkhah, H., et al. (2016). «Обзор напряжений на валу и подшипниковых токов в электродвигателях EV и HEV», IECON 2016 — 42-я ежегодная конференция Общества промышленной электроники IEEE .

Google Scholar

Хэмблин П., Кристен У. и Часан Д. Дж. Л. С. (1990). Беззольные антиоксиданты, дезактиваторы меди и ингибиторы коррозии: их применение в смазочных маслах. Lubr. Sci. 2, 287–318. DOI: 10.1002 / LS.3010020403

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хасебе, М., Мияиси, Ю., Вакута, С., Минезава, Ю., Хара, Т., и Цузуки, С. (1994). Система циркуляции масла для электромобиля . Вашингтон, округ Колумбия: Бюро по патентам и товарным знакам США.

Google Scholar

Хэ Ф., Се Г. и Ло Дж. (2020). Неисправности электрических подшипников в электромобилях. Трение 8, 4–28. DOI: 10.1007 / s40544-019-0356-5

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Куча, А.Х., Сах, Ж.-Дж. Ф., Каминский Л. А. (2011). Система управления двигателем для управления крутящим моментом в системе гибридной трансмиссии . Вашингтон, округ Колумбия: Бюро по патентам и товарным знакам США.

Google Scholar

Хобельсбергер, М., Поседел, З. (2013). Метод контроля тока на валу и / или изоляции вала электрических машин и устройство для выполнения метода . Вашингтон, округ Колумбия: Бюро по патентам и товарным знакам США.

Google Scholar

Хольмберг, К., Андерссон, П., Эрдемир, А. (2012). Глобальное потребление энергии из-за трения в легковых автомобилях. Tribol. Инт . 47, 221–234. DOI: 10.1016 / j.triboint.2011.11.022

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Холмберг, К., Эрдемир, А. (2019). Влияние трибологии на использование энергии и выбросы CO 2 во всем мире, а также в двигателях внутреннего сгорания и электромобилях. Tribol. Инт . 135, 389–396. DOI: 10.1016 / j.triboint.2019.03.024

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Надежда, К.Дж. Л. (2018). ПАО способствует повышению энергоэффективности моторных масел 0W-20 для легковых автомобилей. Смазочные материалы 6:73. DOI: 10.3390 / смазочные материалы6030073

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хорн, В. В. (1949). Полиметакрилаты в качестве присадок, улучшающих индекс вязкости, и присадок, понижающих температуру застывания. Ind. Eng. Chem. 41, 952–959. DOI: 10.1021 / ie50473a017

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хант, Г. (2017). Новые взгляды на температурную зависимость присадок к смазочным материалам от коррозии меди. SAE Int. J. Fueis Lubr. 10, 521–527. DOI: 10.4271 / 2017-01-0891

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хант, Дж. Дж., Гахаган, М. П., и Пеплоу, М. А. (2017). Метод сопротивления проволоки для измерения коррозии меди смазочными жидкостями. Смазка. Sci . 29, 279–290. DOI: 10.1002 / LS.1368

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Яблонка К., Гловня Р., Бонгаертс Дж. И Моралес-Эспехель Г. (2013). Влияние полярности смазки на емкостные измерения ЭГД-контактов. Tribol. Инт . 61, 95–101. DOI: 10.1016 / j.triboint.2012.11.016

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Йешке С., Хирш Х. (2014). «Исследования электромагнитных помех тяговой системы электромобиля в динамической работе», 2014 Международный симпозиум по электромагнитной совместимости (IEEE: Гетеборг).

Google Scholar

Йешке, С., Цяпенко, С., Хирш, Х. (2015). «Исследования токов вала тяговой системы электромобиля в динамической работе», Международный симпозиум IEEE по электромагнитной совместимости (EMC), (IEEE: Dresden), 2015 г.

Google Scholar

Jiang, Z., Fang, J., Chen, Y., Wu, J., Liu, P., Gu, K., et al. (2018). Обзор смазочных механизмов с точки зрения трибоэлектрофизики и трибоэлектрохимии. Sci. China Technol. Sci . 61, 1–11. DOI: 10.1007 / s11431-017-9291-3

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Джин, Х., Андрич, Т., Цекмес, И. А., Кочетов, Р., Моршейс, П. Х., Смит, Дж. Дж. (2014). Свойства наножидкостей диоксида кремния на основе минеральных масел. IEEE Trans. Dielectr. Электр. Insul . 21, 1100–1108. DOI: 10.1109 / TDEI.2014.6832254

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кендалл, Г. (2008). Подключено: конец нефтяного века . Брюссель: Офис европейской политики WWF.

Колодзейчик, Л., Рохас, Т., Мартинес-Мартинес, Д., Фернандес, А., и Санчес Лопес, Дж. (2007). Наночастицы палладия с модифицированной поверхностью как превосходная присадка для смазки. J. Резолюция о наночастицах . 9, 639–645.DOI: 10.1007 / s11051-006-9124-3

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Корчек, С., Сораб, Дж., И Джонсон, Дж. Р. К. (2000). Автомобильные смазочные материалы следующего тысячелетия. Ind. Lubr. Трибол . 52, 209–220. DOI: 10.1108 / 003687

373175

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Квак, Ю., Кливленд, К., Адхварью, А., Фанг, X., Херли, С., и Адачи, Т. (2019). Основные сведения о базовых маслах и смазочных материалах для электрических трансмиссий .Ричмонд, Вирджиния: Технический документ SAE. Отчет №: 0148-7191. DOI: 10.4271 / 2019-01-2337

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Lavielle, L. (1994). Влияние электрического поля на трение полиэтилен-терполимерной пленки о стальную подложку. Одежда 176, 89–93. DOI: 10.1016 / 0043-1648 (94)

-1

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лич, Б., и Пирсон, Р. (2014). Смазка и охлаждение двигателя при эксплуатации гибридного автомобиля.Технический отчет SAE. DOI: 10.4271 / 2014-01-2784

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Левэ П. З., Дроссинос Ю. и Тиль К. (2017). Влияние налоговых стимулов на проникновение электромобилей на рынок: попарное сравнение совокупной стоимости владения. Энергетическая политика . 105, 524–533. DOI: 10.1016 / j.enpol.2017.02.054

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лим, Д. Х., и Ким, С. С. (2014). Тепловые характеристики системы охлаждения масляным распылением для колесных двигателей электромобилей. Заявл. Тепловой Eng . 63, 577–587. DOI: 10.1016 / j.applthermaleng.2013.11.057

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Lin, X.-Z., Zhu, M.-H., Mo, J.-L., Chen, G.-X., Jin, X.-S., and Zhou, Z.-R. (2011). Трибологические и электродуговые свойства пары углерод / медь в процессе трения скольжения с приложенным электрическим током. Пер. Цветные металлы. Soc. Китай 21, 292–299. DOI: 10.1016 / S1003-6326 (11) 60712-7

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лю В.(2014). Распространены преждевременные отказы подшипников двигателя из-за прохождения высокочастотного электрического тока. Eng. Неудача. Анал . 45, 118–127. DOI: 10.1016 / j.engfailanal.2014.06.021

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лу, З., и Сабхапати, П. (2004). Терморегулятор трансмиссии гибридного электрического транспортного средства . Патенты Google.

Google Scholar

Лу X., Хонсари М. М. и Гелинк Э. Р. М. (2006). Кривая Стрибека: экспериментальные результаты и теоретический прогноз. Дж. Трибол . 128, 789–794. DOI: 10.1115 / 1.2345406

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ло, Дж., Хэ, Ю., Чжун, М., и Цзинь, З. (2006). Явление газового пузыря в наноразмерной пленке жидкости под действием внешнего электрического поля. Заявл. Phys. Lett . 89: 013104. DOI: 10.1063 / 1.2213979

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ма, Х., Бальтазар, Ф., Тейт, Н., Риера-Палоу, X., и Харрисон, А. (2012). Новое сравнение выбросов парниковых газов в течение жизненного цикла электромобилей с аккумуляторными батареями и автомобилей с двигателем внутреннего сгорания. Энергетическая политика . 44, 160–173. DOI: 10.1016 / j.enpol.2012.01.034

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Маром Р., Амальрадж С. Ф., Лейфер Н., Джейкоб Д. и Аурбах Д. (2011). Обзор современных и практичных материалов для литиевых батарей. J. Mater. Chem . 21, 9938–9954. DOI: 10.1039 / c0jm04225k

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Макхейл, Г., Орм, Б., Уэллс, Г., и Ледесма-Агилар, Р. (2019). Видимые углы смачивания на поверхностях, пропитанных смазкой / SLIPS: от супергидрофобности до электросмачивания. Langmuir 35, 4197–4204. DOI: 10.1021 / acs.langmuir.8b04136

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Миллер Дж. (2006). Архитектура силовой установки гибридного электромобиля типа e-CVT. Power Electron. IEEE Trans . 21, 756–767. DOI: 10.1109 / TPEL.2006.872372

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Миллер, Дж. М., и Эверетт, М. (2005). Оценка ультраконденсаторов в качестве кэша питания в Toyota THS-II, GM-Allision AHS-2 и гибридных силовых установках Ford FHS , Vol.1. 481–490.

Google Scholar

Mugele, F., and Baret, J.-C. (2005). АКТУАЛЬНЫЙ ОБЗОР: электросмачивание: от основ до приложений. J. Phys. Конденсированное вещество 17, R705 – R774. DOI: 10.1088 / 0953-8984 / 17/28 / R01

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мукерджи Р., Патра А. и Банерджи С. (2009). Влияние импульсного преобразователя с частотно-модулированной широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) на качество входной системы электроснабжения. IEEE Trans. Власть Электрон .25, 1450–1459. DOI: 10.1109 / TPEL.2009.2037421

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Наддаф А., Херис С. З. (2018). Экспериментальное исследование теплопроводности и электропроводности наножидкостей на основе дизельного топлива, состоящих из графеновых нанопластинок и углеродных нанотрубок. Внутр. Commun. Тепломассообмен . 95, 116–122. DOI: 10.1016 / j.icheatmasstransfer.2018.05.004

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Нагасака, Ю., и Нагашима, А.(1981). Одновременное измерение теплопроводности и температуропроводности жидкостей нестационарным методом горячей проволоки. Rev. Sci. Инструмент . 52, 229–232. DOI: 10.1063 / 1.1136577

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Наканиси Ю., Хонда Т., Касамура К., Накашима Ю., Накано К., Кондо К. и др. (2016). «Биологическое уплотнение вала в насосе охлаждающей жидкости для электромобилей», Международная конференция IEEE по исследованиям и применению возобновляемых источников энергии (ICRERA), 2016 г., .

Google Scholar

Нарита, К., и Такекава, Д. (2019). Технологии смазочных материалов, применяемые в трансмиссиях гибридных электромобилей и электромобилей . Chiba: Технический доклад SAE №: 0148-7191. DOI: 10.4271 / 2019-01-2338

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Николич, Н., Дорич, Дж., Антоник, З., и Митар, Дж. (2018). Влияние нагрузки и вязкости масла на форму кривой Стрибека для подшипника с длинной шейкой .

Google Scholar

Ногучи, С., Какинума, С.-Н., и Канада, Т. (2010). Измерение постоянного напряжения, вызывающего точечную коррозию. J. Adv. Мех. Des. Syst. Производство . 4, 1084–1094. DOI: 10.1299 / jamdsm.4.1084

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Паар К., Муэтце А. и Кольбе Х. (2015). Влияние интеграции машины на тепловые характеристики привода с постоянными магнитами для гибридной электрической тяги. IEEE Trans. Ind. Заявление . 51, 3914–3922. DOI: 10.1109 / TIA.2015.2427280

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пассут, С.А. (2013). «Смазочные материалы для двигателей», в Encyclopedia of Tribology , ред. Q. J. Wang и Y.-W. Чанг (Бостон, Массачусетс: Springer), 977–981.

Google Scholar

Пеское-Янг, Л. (2020). Электромобили делают будущее смазки неопределенным. Tribol. Lubr. Технол . 76, 24–25.

Google Scholar

Петтерссон, А. (2007). Высокоэффективные базовые жидкости для экологически чистых смазочных материалов. Tribol. Инт . 40, 638–645. DOI: 10.1016 / j.трибоинт.2005.11.016

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пропфе Б., Редельбах М., Сантини Д. Дж. И Фридрих Х. (2012). Анализ затрат на подключаемые гибридные электромобили, включая затраты на техническое обслуживание и ремонт, а также стоимость перепродажи. World Elect. Автомобиль J . 5, 886–895. DOI: 10.3390 / wevj5040886

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рават С.С., Харша А. (2019). Текущие и будущие тенденции в консистентной смазке. Автомобильная трибология: Springer.

Google Scholar

Рид, Дж. К., Людуа, Д. К., Мейсон, В. П., и Вольф, Д. (2017). Поворотный конденсатор для шунтирования высокочастотных подшипниковых токов и снижения электромагнитных помех в электрических машинах. Патент США № 9,653,970B2. Мэдисон, Висконсин: C-Motive Technologies Inc.

Google Scholar

Ренсселар Дж. (2010). Смазочные материалы на биологической основе: готовимся к экологически чистому миру. Tribol. Lubr. Технол . 66, 32–34.

Google Scholar

Романенко, А., Муэтце, А., и Ахола, Дж. (2016). Влияние электростатических разрядов на диэлектрическую прочность и состав пластичной смазки подшипников. IEEE Trans. Ind. Заявление . 52, 4835–4842. DOI: 10.1109 / TIA.2016.2596239

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Романенко А., Мютце А. и Ахола Дж. (2015). «Влияние электростатических разрядов на электрические свойства смазки подшипников», Международная конференция по электрическим машинам и приводам IEEE (IEMDC), 2015 г., (Сан-Диего, Калифорния: IEEE).DOI: 10.1109 / IEMDC.2015.7409068

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Росси А. (1980). Добавка для снижения температуры застывания для топлива и смазочных материалов . Вашингтон, округ Колумбия: Бюро по патентам и товарным знакам США.

Google Scholar

Sangoro, J., Iacob, C., Serghei, A., Naumov, S., Galvosas, P., Kärger, J., et al. (2008). Электропроводность и поступательная диффузия в ионной жидкости тетрафторбората 1-бутил-3-метилимидазолия. Дж.Chem. Phys . 128: 214509. DOI: 10.1063 / 1.2

6

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сасаки, С. (1998). «Недавно разработанная Toyota гибридная трансмиссия», в материалах Труды 10-го Международного симпозиума по силовым полупроводниковым устройствам и ИС ISPSD’98 (IEEE Cat No98Ch46212) . DOI: 10.1109 / ISPSD.1998.702540

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шейх С., Лафди К. и Поннаппан Р. (2007). Улучшение теплопроводности в масле ПАО, легированном углеродными наночастицами: экспериментальное исследование. J. Appl. Phys . 101: 064302. DOI: 10.1063 / 1.2710337

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Somers, A. E., Howlett, P. C., MacFarlane, D. R., and Forsyth, M. (2013). Обзор ионных жидких смазок. Смазочные материалы 1, 3–21. DOI: 10.3390 / смазочные материалы1010003

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сони А. и Сингх Праджапати Р. (2017). Трибологические аспекты двигателя внутреннего сгорания. IRJET 9, 451–454.

Google Scholar

Sounding Board (2020). Смазочные добавки. Tribol. Смазать. Технол .

Google Scholar

Шипы, Х. (2008). Противоизносные присадки с низким и нулевым содержанием сульфатной золы, фосфора и серы для моторных масел. Lubr. Sci . 20, 103–136. DOI: 10.1002 / LS.57

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Стоктон, Т. Р. (1983). Система смазки трансмиссии и охлаждения двигателя . Вашингтон, округ Колумбия: У.S. Ведомство по патентам и товарным знакам.

Google Scholar

Судзумура Дж. (2016). Предотвращение точечной коррозии подшипников качения с помощью электропроводящей смазки. Q Rep. RTRI . 57, 42–47. DOI: 10.2219 / rtriqr.57.1_42

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Суини, Дж., Хаузен, Ф., Хейс, Р., Уэббер, Г. Б., Эндрес, Ф., Ратленд, М. В. и др. (2012). Управление трением на нанометровом уровне о золото в ионной жидкости с помощью потенциально-зависимого слоя ионной смазки. Phys. Rev. Lett . 109: 155502. DOI: 10.1103 / PhysRevLett.109.155502

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сяхир А. З., Зулкифли Н. В. М., Масьюки Х. Х., Калам М. А., Алабдулкарем А., Гульзар М. и др. (2017). Обзор смазочных материалов на биологической основе и их применения. J. Clean. Прод . 168, 997–1016. DOI: 10.1016 / j.jclepro.2017.09.106

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тада, Ю., Харада, М., Танигаки, М., и Eguchi, W. (1978). Метод лазерной вспышки для измерения теплопроводности жидкостей — приложение к жидкостям с низкой теплопроводностью. Rev. Sci. Инструмент . 49, 1305–1314. DOI: 10.1063 / 1.1135573

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Tang, H.-Z., and Jao, T.-C. (2013). «Диспергирующие добавки», в Encyclopedia of Tribology , eds. Q.J. Wang и Y.-W. Чанг (Бостон, Массачусетс: Springer), 771–781.

Тан, Т. Х.-З., Девлин, М., Матур, Н., Хенли, Т., и Саатхофф, Л. (2013). Смазки для (гибридных) электрических трансмиссий. SAE Int. J. Fuels Lubr. 6, 289–294. DOI: 10.4271 / 2013-01-0298

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тазуме, К. (2016). Система циркуляции масла для электродвигателя гибридного электромобиля . Вашингтон, округ Колумбия: Бюро по патентам и товарным знакам США.

Google Scholar

Тегерани, Г. М., Келкка, Дж., Сопанен, Дж., Миккола, А., и Керкканен, К.(2016). Моделирование энергопотребления электромобилей путем моделирования эффективности компонентов трансмиссии. SAE Int. J. Commer. Veh . 9, 31–39. DOI: 10.4271 / 2016-01-9016

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тишмахер Х., Гаттерманн С., Кризе М. и Виттек Э. (2010). «Износ подшипников, вызванный токами в подшипниках, индуцированными преобразователем», IECON 2010 — 36-я ежегодная конференция IEEE Industrial Electronics Society (Глендейл, Калифорния). DOI: 10.1109 / IECON.2010.5675212

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Цуй, Д. (2019). Производители добавок ждут изменений. Market Trends 75, 18–19.

Google Scholar

Ван Ренсселар, Дж. (2019). Трибология электромобилей. Tribol. Lubr. Технол . 75, 34–6.

Google Scholar

Владеску, С.-К., Маркс, Н., Фернандес, Л., Барсело Ф. и Спайкс, Х. (2018). Гидродинамическое трение масел с модифицированной вязкостью в опорных подшипниках. Tribol. Lett . 66: 127. DOI: 10.1007 / s11249-018-1080-4

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Возар, Л., и Хохенауэр, В. (2004). Флэш-метод измерения температуропроводности. Обзор. Высокий темп. Высокий пресс . 36, 253–264. DOI: 10,1068 / htjr119

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вальтер, Х. К., Голуб Р. А. (2014). «Смазка электродвигателей в соответствии со стандартом IEEE 841-2009, недостатки и потенциальные возможности улучшения», в 2014 Техническая конференция IEEE по нефтяной и химической промышленности (PCIC) (IEEE: Сан-Франциско, Калифорния).

Google Scholar

Ван, X., и Ван, Z. (2008). «Влияние частиц на пробивное напряжение трансформаторных масел на основе минералов и сложных эфиров», Конференция по вопросам электрической изоляции и диэлектрических явлений за 2008 год (Квебек, Квебек: IEEE). DOI: 10.1109 / CEIDP.2008.4772859

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван, Ю., Джонс, С., Дай, А., и Лю, Г. (2014). Повышение надежности за счет встроенного жидкостного охлаждения в силовых модулях IGBT для гибридных и электромобилей. Microelectron. Reliabil . 54, 1911–1915. DOI: 10.1016 / j.microrel.2014.07.037

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Уитби Р. Д. (2018). Масла для гибридных электромобилей. Tribol. Lubr. Технол . 74:88.

Google Scholar

Уилверт, А., Роман, М. (2013). «Повреждение электрических подшипников — скрытая проблема в тяговых двигателях с инверторным приводом», на конференции и выставке по электрификации транспорта IEEE (IEEE), (Мичиган, Индиана), 2013 г.DOI: 10.1109 / ITEC.2013.6573484

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Се, Г., Цуй, З., Си, Л., и Го, Д. (2017). Дестабилизация микробулочки смазочного масла в условиях нагнетания. Ind. Lubr. Трибол . 69, 59–64. DOI: 10.1108 / ILT-11-2015-0184

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Се, Г., Ло, Дж., Го, Д., Лю, С., и Ли, Г. (2013). Повреждения смазываемых поверхностей подшипников под действием слабых электрических токов. Sci. China Technol. Sci . 56, 2979–2987. DOI: 10.1007 / s11431-013-5399-7

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Се, Г., Ло, Дж., Лю, С., Го, Д., Ли, Г., и Чжан, К. (2009a). Влияние свойств жидкости на рост и характеристики движения микропузырьков, индуцированных электрическими полями в ограниченных пленках жидкости. J. Phys. D Прил. Phys . 42: 115502. DOI: 10.1088 / 0022-3727 / 42/11/115502

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Се, Г., Луо, Дж., Лю, С., Го, Д., и Чжан, К. (2009b). «Замораживание» наноразмерных жидкостей под действием электрического поля. Langmuir 26, 1445–1448. DOI: 10.1021 / la9v

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Се, Г., Ло, Дж., Лю, С., Чжан, К., и Лу, X. (2008a). Явление микропузырьков в наноразмерной смазочной пленке на водной основе, вызванное внешним электрическим полем. Tribol. Lett . 29, 169–176. DOI: 10.1007 / s11249-007-9288-8

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Се, Г., Луо, Дж., Лю, С., Чжан, К., Лу, X., и Го, Д. (2008b). Влияние внешнего электрического поля на жидкую пленку, заключенную в нанозазор. J. Appl. Phys . 103: 094306. DOI: 10.1063 / 1.2

3

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Xie, K., Liu, L.-C., Li, X.-P., and Zhang, H.-L. (2016). Бесконтактное измерение сопротивления и емкости пленки смазочного масла в подшипниках качения в режиме реального времени с использованием метода связи электрического поля. Измерение 91, 606–612.DOI: 10.1016 / j.measurement.2016.05.080

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ян, Х., Лю, К., Ван, Ю., Лю, Х., Ман, Дж., И Сун, Б. (2017). Электронный контроль нанотрибологических свойств текстурированной поверхности с помощью лазерной обработки. Дж. Спектроск . 2017: 7

2. DOI: 10.1155 / 2017/7

2

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Янг Ю., Али К. А., Ролевельд Дж. И Эмади А. (2016a). Современные электрифицированные силовые агрегаты — гибридные, подключаемые к сети и электромобили. Внутр. J. Powertrains 5, 1–29. DOI: 10.1504 / IJPT.2016.075181

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Янг Ю., Билгин Б., Каспрзак М., Налакат С., Садек Х., Прейндл М. и др. (2016b). Тепловое управление электрических машин. ИЭТ Электр. Syst. Трансп . 7, 104–116. DOI: 10.1049 / iet-est.2015.0050

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Yu, Z.-Q., Yang, Z.-G. (2011). Анализ усталостного разрушения смазываемого пластичной смазкой роликоподшипника электродвигателя. J. Fail. Анальный. Ранее . 11, 158–166. DOI: 10.1007 / s11668-010-9422-z

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Юсаф, Т. Ф. (2009). Оптимизация дизельных двигателей для электромобилей. J. Energy Resourc. Технол . 131: 012203. DOI: 10.1115 / 1.3068347

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжан Ю. (2006). Граничная смазка — важная смазка в следующий раз. J. Mol. Жидкости 128, 56–59. DOI: 10.1016 / j.molliq.2005.12.002

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Зин В., Барисон С., Агрести Ф., Колла Л., Пагура К. и Фабрицио М. (2016). Улучшение трибологических и термических свойств смазок за счет нанодобавок на основе графена. RSC Adv . 6, 59477–59486. DOI: 10.1039 / C6RA12029F

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Анализ автомобилей

Новая графика — Анализ автомобилей / Разработка команды

Развитие автомобилей в рамках команды Формулы 1 можно разделить на четыре отдельных элемента:

Аэродинамическая прижимная сила — это сила, которая толкает автомобиль и, что более важно, шины в землю во время поворота.Чем сильнее автомобиль вдавливается в землю, тем большее боковое ускорение (или скорость на середине поворота) он может создать. Следовательно, прижимная сила — чрезвычайно важный элемент автомобиля F1.

Aerodynamic Drag — С любым аэродинамическим элементом, например секцией крыла, когда вы создаете прижимную силу, вы также создаете некоторый уровень сопротивления. Сопротивление — это сила сопротивления; военно-воздушные силы, которые пытаются замедлить движение автомобиля по трассе. Поэтому команды разработчиков шасси F1 постоянно пытаются уменьшить сопротивление или, по крайней мере, добавить прижимную силу с минимальным дополнительным сопротивлением.Мы называем это аэродинамической эффективностью, и это объясняется в следующем разделе.

Мощность двигателя / силового агрегата — Это, как я уверен, все мы понимаем по сути, относится к количеству мощности, которую производит двигатель / силовой агрегат. Проще говоря, чем больше мощности, тем лучше время круга. Хотя это очень грубый анализ, он дает представление об общем результате силы. Команды силовых агрегатов и производители постоянно пытаются развить больше мощности в своих силовых агрегатах, чтобы дать командам шасси лучшее общее время круга.Производительность силового агрегата определяется главным образом по прямой линии; мы называем это участком трассы с ограничением мощности, и чем больше мощности мы можем добавить в этот момент, тем быстрее будет движение автомобиля по прямой.

Tighter Grip — это еще один очень чувствительный параметр характеристик автомобиля Формулы 1. Чем выше сцепление шины с дорогой, тем выше характеристики на поворотах и, следовательно, меньше время круга. Это очень похоже на аэродинамическую прижимную силу.Мы должны учитывать, что в настоящее время у нас есть один поставщик шин для Формулы 1. Таким образом, для целей этого графика он считается идентичным для всех автомобилей. Мы учитываем только аэродинамическую прижимную силу / сопротивление и мощность двигателя. Конечно, мы знаем, что во многих случаях сцепление шин между автомобилями с одинаковым составом на одной и той же трассе в одно и то же время будет немного отличаться. Это может быть связано с тем, как шина эксплуатируется между разными автомобилями, и это приводит к незначительной разнице в характеристиках.В среднем случае и из-за того, что у нас один поставщик шин, мы можем считать, что сцепление с дорогой должно быть одинаковым для разных автомобилей.

Давайте рассмотрим команду шасси и аэродинамические разработки более подробно. Два основных аэродинамических инструмента, которые используют команды, — это аэродинамическая труба и вычислительная гидродинамика. Команды, по сути, пытаются развить большую прижимную силу либо с тем же уровнем сопротивления, либо с меньшим. Они хотят разработать более аэродинамичный и эффективный автомобиль.Стоит отметить, что в современной Формуле 1 аэродинамические испытания или разработки ограничены. Этот регламент был введен несколько лет назад, чтобы снизить финансовую нагрузку на команды в условиях войны вооружений, которая развернулась вокруг повышения аэродинамических характеристик автомобиля. Благодаря этим продуманным правилам, известным как ограничения аэродинамических испытаний (ATR), команды теперь ограничены в отношении того, сколько пробегов в аэродинамической трубе они могут выполнить или сколько расчетов гидродинамики (CFD) они могут выполнить, и все это в поисках развивая свою машину.Это означает, что они должны быть невероятно эффективными в своих методах разработки, поскольку каждый запуск должен иметь значение.

С помощью разработанных нами расчетов и моделирования мы хотим иметь возможность реконструировать эти циклы разработки в разных командах и иметь возможность на протяжении всего сезона отображать динамику развития каждой команды по сравнению с ее соперниками. Это даст нам действительно четкую картину того, как сезон развивается от команды к команде, и, что еще более важно, тенденции развития и то, что может произойти в последующих гонках.Например, сможет ли Red Bull догнать Mercedes в этом сезоне? Указывает ли их тенденция развития, что это будет так? Кто выигрывает в полузащите с точки зрения развития? Насколько быстро команда полузащиты может развить свою аэродинамику по сравнению с командой высшего уровня? Мы надеемся, что сможем ответить на все эти вопросы с помощью этой новой графики F1 Insight.

Объяснение производительности (прижимная сила и сопротивление)

В предыдущем разделе мы объяснили параметры производительности, на которых сосредоточены команды.Но также важно попытаться объяснить, как команды устанавливают целевые показатели как для прижимной силы, так и для параметров сопротивления. Для этого нам нужно учитывать, как оба параметра влияют на время круга. На графиках ниже мы выражаем влияние на время круга показателей прижимной силы и сопротивления. Они известны, соответственно, как CL и CD, что относится к тому факту, что мы действительно рассматриваем коэффициент подъемной силы и сопротивления, а не фактическую подъемную силу и сопротивление, на которые влияют окружающие условия и которые труднее контролировать во время разработки и упражнений на корреляцию между трасса и аэродинамическая труба.

Эти графики показывают чувствительность CL и CD к времени круга. Мы выражаем это как процент сокращения времени круга на каждое «очко» увеличения либо CL (прижимной силы), либо CD (сопротивления). «Балл» относится к процентному пункту, поэтому, например, если коэффициент подъемной силы или CL для конкретной команды был 4,80, и они принесли улучшение, которое стоило увеличения на 1 балл, то их значение CL увеличилось до 4.81.

В приведенном выше примере мы выделили чувствительность трека Муджелло красной полосой. Это показывает, что чувствительность CL составляет -0,033% времени круга на точку CL, тогда как сопротивление определяется как 0,068% времени круга на точку CD. Давайте посмотрим на другой пример:

Команда приносит апгрейд, у которого на 5 очков больше прижимной силы, но на 3 очка больше сопротивления Муджелло. Делает ли это автомобиль в целом быстрее?
• CL — 5 x -0,033 = -0,165% / круг (быстрее)
• CD — 3 x 0.

Следовательно, команда не стала бы предлагать такое обновление, поскольку это было бы сочтено «аэродинамически неэффективным». То, что мы ищем, — это эффективность «безубыточности» (B.E.) — величина сопротивления, которую вы можете добавить по отношению к прижимной силе, что приведет к тому же самому времени прохождения круга. Это выводится из простого уравнения ниже:

В случае схемы Муджелло, следовательно, мы имеем следующее:

Это означает, что на каждую добавленную единицу прижимной силы (или CL) мы не должны добавлять больше, чем (1/2.06) единиц CD. Если мы хотим сделать машину быстрее в целом, нам нужно развить прижимную силу и сопротивление выше B.E. эффективность.

Моделирование

Моделирование начинается с выбора эталонной команды / автомобиля для каждой трассы. Команда может отличаться от расы к расе, или мы можем оставить ее неизменной. В настоящее время наиболее очевидной командой для сравнения является Mercedes, поскольку они чаще всего являются самыми быстрыми.

Рассматривая время круга команд и его сравнение с эталоном, мы можем сделать вывод о разнице в аэродинамической прижимной силе, лобовом сопротивлении и мощности двигателя.

Важнейшая аэродинамическая прижимная сила в сочетании с сцеплением шин информирует нас о характеристиках автомобиля на поворотах, а мощность двигателя и сопротивление дают нам информацию о характеристиках на прямой.

Для уровня точности, требуемого в этом приложении, мы можем считать, что каждый автомобиль имеет одинаковый уровень сцепления для данного времени суток на трассе. То есть моделирование учитывает сцепление в разные дни, но не учитывает различия в сцеплении шин для разных автомобилей в одно и то же время дня для данной трассы.Конечно, есть крайние случаи, когда конкретный автомобиль не может генерировать достаточно тепла (= сцепление) в конкретном комплекте шин, но это не учтено в этой конкретной версии модели.

Принимая во внимание, что над аэродинамическими аспектами своих автомобилей работают 10 групп шасси, с разработкой силовых агрегатов мы ограничены только четырьмя производителями. Что касается уровней мощности, то они ограничены Mercedes, Ferrari, Renault и Honda. Обратите внимание, что по правилам уровни производительности между «производственной» командой по сравнению с командой заказчика должны быть идентичными.Например, характеристики силового агрегата (PU) между командой Mercedes GP и Williams, которая также использовала Mercedes PU, будут идентичны характеристикам, предоставленным производителем PU.

Чтобы оценить различия каждой команды по сравнению с Mercedes, мы моделируем круг, который соответствует телеметрическому (мы называем это моделирование круга или «симуляция круга»).

На этом начальном моделировании мы настраиваем входные параметры модели — прижимную силу, сопротивление, мощность, чтобы получить чувствительность.Чувствительность говорит нам, насколько изменяется время круга в результате изменения.

Затем мы сравниваем телеметрию конкретного конкурента с телеметрией Mercedes и, таким образом, можем вычислить «дельта-время» (разница во времени между двумя сигналами скорости, когда ось x или область представляет собой расстояние вокруг трек) в каждой позиции трека. Затем мы восстанавливаем дельта-время, используя предварительно рассчитанные значения чувствительности.Используя методы регрессии и оптимизируя каждый из настраиваемых параметров производительности, мы можем быстро получить «реконструированный» автомобиль, который сообщает нам различия в прижимной силе, сопротивлении и мощности относительно эталона. Это представлено на рисунке ниже, на котором измеренное дельта-время [нижний сигнал], выделенное красным, можно сравнить с дельта-временем, полученным с помощью метода моделирования (черный). Можно отметить, что «соответствие» (насколько хорошо совпадают два сигнала) очень близко, что говорит нам о том, что метод оптимизации произвел точную оценку разницы прижимной силы, сопротивления и мощности.Конечно, подгонка не может быть идеальной, так как гонщик тоже играет роль — люди по-разному реагируют на симуляцию, но я думаю, вы можете видеть, что в случае с гонщиками Формулы 1 они довольно близки!

Как мы упоминали ранее, мощность и сопротивление имеют очень похожий эффект с точки зрения «дельта-времени». Метод, который мы использовали, чтобы учесть это, состоит в том, чтобы учесть, что каждая гусеница оказывает немного разное влияние как на мощность двигателя, так и на аэродинамическое сопротивление, и что мощность является функцией двигателей, а сопротивление — функцией автомобиля.Конечно, на «оптимизацию» этих двух параметров по-прежнему будут влиять некоторые неопределенности, учитывая близость их эффектов. Построение изображения по нескольким схемам поможет повысить точность, и на этом этапе сезона модели дают точную картину.

В целом, дельта-характеристика лучше представлена ​​дельта-временем круга на каждом квалификационном круге, и чувствительность говорит нам, как было получено это дельта-время круга.

На графике слева у нас есть дельты к Mercedes для всех команд (для каждой команды мы считали самого быстрого гонщика).Дельты нормализованы к 80-секундному кругу, а положительное число означает, что он медленнее, чем эталон, которым в данном случае является Mercedes.

Результаты подбора прижимной силы, сопротивления и мощности представлены на следующих графиках. Первый, CL, представляет собой дельту коэффициента прижимной силы в процентах по отношению к эталонному автомобилю — Mercedes (то есть, если эталонный автомобиль имеет значение 5, а рассматриваемый автомобиль имеет значение 4.85, CL на графике будет (5,00-4,85) * 100 = 15 (они называются точками). Второй график показывает тот же результат для CD, который аналогичен методологии CL, но в данном случае относится к аэродинамическому сопротивлению. Последний график, PW, — это дельта мощности двигателей в кВт относительно эталонного Mercedes.

В общем, у команд есть возможность менять CL и CD — обычно это связано с заменой заднего крыла. Команды делают это для того, чтобы адаптировать свои машины к характеристикам данной трассы, которая определяется чувствительностью, описанной ранее.Следовательно, возможно, что некоторые автомобили немного более конкурентоспособны на определенных трассах, чем другие, поскольку оптимизация их пакета CL / CD обычно может работать лучше, чем другие. Тем не менее, команды не смогут использовать свой «лучший» пакет на всех трассах, так как он не может быть оптимизирован для данной трассы. Фактически, трасса может потребовать более низкого уровня CD, чем стандартное заднее крыло автомобиля. Как уже упоминалось, CL и CD связаны, и снижение CD может привести к менее оптимизированному корпусу для схемы — это становится компромиссом между двумя эффектами.Для некоторых команд компромисс лучше оптимизировать, увеличивая уровень CD, в то время как другие ищут лучший общий пакет, уменьшая CD. Однако все команды руководствуются характеристиками схемы и требованиями, если только у них нет достаточно большого запаса производительности, который позволил бы им использовать неоптимальные настройки с точки зрения моделирования. Они хотят сбалансировать требования, например, с учетом стиля вождения или износа шин.

Мы можем перевести дельты CL-CD-PW в дельта-время круга.Это также может быть указано во времени круга для круга 80 секунд (это просто время круга в процентах, умноженное на 0,8).

Если мы сосредоточимся на разнице между командами Red Bull и Mercedes, то увидим, что в этом сезоне есть тенденция, когда RBR догоняет MER. Данные содержат некоторый шум, но следует отметить, что это совершенно нормально для такого рода данных с такой высокой степенью изменчивости).Шум в данных возникает из-за вышеупомянутых переменных, среди которых также присутствует повторяемость драйвера.

Мы можем сгладить дельта-время круга, используя скользящее среднее по трем гонкам, и увидеть тенденции с меньшим шумом.

Резюме

Имея возможность обрабатывать данные хронометража и моделирования описанным выше способом, мы можем оценить ключевые характеристики каждой машины.Это позволяет нам отслеживать тенденции в течение года и видеть, какие автомобили выигрывают, а какие проигрывают. Где развернутся захватывающие сражения в гонке за драгоценными очками? Мы можем представить себе, какую важную роль играют технические команды в этой закулисной игре в шахматы.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.