Современный автомобиль представляет собой сложную динамическую систему, функционирование которой происходит при действии различных случайных факторов, как со стороны внешней среды, так и, естественно, возникающих внутри нее случайных возмущений, отказов. Внешняя среда может вносить неопределенность, случайность исходных данных, ситуаций, случайным образом изменять характер взаимодействия между составными частями, узлами и агрегатами автомобиля. Внутри подобной динамической системы также могут возникать случайные возмущения, представляющие собой ошибки измерения, преобразования информации, действие различного рода помех, вследствие проявления неучтенных, но объективно действующих причин.
Эффективность функционирования автомобиля как технической системы зависит от его технического состояния. В процессе эксплуатации, если не применять специальных мер, техническое состояние ухудшается. В связи с этим вытекает проблема управления техническим состоянием автомобиля.
Проблемам управления техническим состоянием динамических систем посвящен целый ряд научных работ, среди которых можно выделить работы Барзилович Е.Ю. [1], Буравлева А.И. [2], Смирнова Н.М., Ицкович А.А., Овсянникова А.А. [6–7], Срагович В.Г. [8] и ряда других авторов.
Общая проблема управления техническим состоянием автомобиля включает в себя следующие общие аспекты:
- оптимальная организация контроля над изменением технического состояния;
- эффективные методы контроля и прогнозирования изменения параметров технического состояния;
- определение моментов проведения профилактических работ;
- определение оптимального объема профилактических работ, а также работ по восстановлению при минимальных затратах.
Проведенные статистические исследования следует рассматривать в рамках оптимальной организации контроля над изменением технического состояния и разработки эффективных методов контроля и прогнозирования изменения параметров технического состояния автомобилей. Тем более, что тот уровень средств диагностики, которого они достигли в последние 5–10 лет, вполне позволяет реализовать практически любые задачи по прогнозированию.
В данной статье мы рассмотрим результаты статистических исследований по прогнозированию изменения параметров технического состояния тормозных систем автомобилей ВАЗ.
Статистические исследования проводились с целью получения данных о техническом состоянии конкретных автомобилей и динамике его изменения в процессе эксплуатации. Они включали в себя:
- Сбор исходных данных об исследуемых автомобилях.
- Сбор статистической информации по параметрам их технического состояния и ее дальнейшая обработка.
- Прогнозирование изменения параметров технического состояния автомобилей на основе предлагаемых методик.
- Получение информации о результатах прогнозирования и принятие дальнейшего управляющего решения.
К сожалению, ввиду ограниченного объема статьи невозможно полностью привести результаты исследований. Более подробно они изложены в работе Зубрицкас И.И. «Вопросы прогнозирования параметров диагностирования тормозных систем в рамках совершенствования системы управления техническим состоянием автомобилей» [5].
Исследования проводились на базе ОТО ООО «Контроль», г. Великий Новгород, с использованием линии диагностики ЛТК-2Л для автомобилей семейства «ВАЗ». Статистическая выборка состояла из 50 автомобилей.
Расчёт закономерностей изменения параметров технического состояния проводился по 10 основным показателям тормозной системы, которые фиксируются линией диагностики ЛТК-2Л:
- Общая удельная тормозная сила – ОУТС (рабочей ТС).
- Общая удельная тормозная сила (стояночной ТС).
- Ось 1: Относительная разность тормозных сил (ОРТС).
- Ось 1: Расчётная тормозная сила – РТС (слева).
- Ось 1: Расчётная тормозная сила (справа).
- Ось 2: Относительная разность тормозных сил.
- Ось 2: Расчётная тормозная сила (слева).
- Ось 2: Расчётная тормозная сила (справа).
- Стояночная тормозная система: Наибольшая тормозная сила – НТС (слева).
- Стояночная тормозная система: Наибольшая тормозная сила (справа).
Для всей совокупности параметров были рассчитаны основные характеристики законов распределения по формулам
(1)
(2)
(3)
(4)
где xср – среднее значение; Пmax, Пmin – максимальное и минимальное значения параметра; σ2 – дисперсия; σ – среднеквадратическое отклонение; Va – коэффициент вариации.
Результаты вычислений приведены в табл. 1.
По расчётным данным были построены графики интегральной (F(x)) и дифференциальной (f(x)) функций распределения для каждого из 10 параметров тормозной системы (ТС), на рис. 1 представлен график для одного из параметров. На рис. 1 также указаны: среднее значение (xср), среднеквадратическое отклонение (σ), дисперсия (σ2)и коэффициент вариации (Va), соответствующие рассматриваемому параметру.
Для прогнозирования изменения параметров технического состояния тормозной системы были рассчитаны математические закономерности изменения для всех 10 параметров выборки. Полученные закономерности представлены в табл. 2.
С использованием данных табл. 2 были построены графики интегральной (F(x)), дифференциальной (f(x)) функций и кривой распределения параметров (Y), которые наглядно иллюстрируют распределение параметра технического состояния и закономерности их изменения в процессе эксплуатации. На рис. 2 приведен пример распределения параметра – общая удельная тормозная сила рабочей тормозной системы, где 
– верхнее и нижнее предельное значение параметра; Н – нормативное значение параметра согласно диагностической карте.
Таблица 1
Основные характеристики закона распределения параметров технического состояния (ТС) тормозной системы автомобилей семейства «ВАЗ»
|
Параметр ТС |
Пmax |
Пmin |
xср |
σ2 |
σ |
Va |
|
ОУТС (рабочей ТС) |
0,9 |
0,19 |
0,545 |
0,014 |
0,1183 |
0,2171 |
|
ОУТС (стояночной ТС) |
0,42 |
0,03 |
0,225 |
0,0042 |
0,065 |
0,2889 |
|
Ось 1 ОРТС |
0,84 |
0 |
0,42 |
0,0196 |
0,14 |
0,3333 |
|
Ось 1 РТС слева |
2894 |
301 |
1597,5 |
186768,0278 |
432,1667 |
0,2705 |
|
Ось 1 РТС справа |
2784 |
320 |
1552 |
168647,1111 |
410,6667 |
0,2646 |
|
Ось 2 ОРТС |
0,93 |
0 |
0,465 |
0,024 |
0,155 |
0,3333 |
|
Ось 2 РТС слева |
2650 |
156 |
1403 |
172778,7778 |
415,6667 |
0,2963 |
|
Ось 2 РТС справа |
2785 |
123 |
1454 |
196840,1111 |
443,6667 |
0,3051 |
|
НТС слева |
2363 |
162 |
1262,5 |
134566,6944 |
366,8333 |
0,2906 |
|
НТС справа |
2365 |
150 |
1257,5 |
136284,0278 |
369,1667 |
0,2936 |
Рис. 1. Общая удельная тормозная сила (рабочей ТС)
Таблица 2
Закономерность распределения параметров
|
Параметр технического состояния (ТС) |
Закон распределения |
|
ОУТС (рабочей ТС) |
|
|
ОУТС (стояночной ТС) |
|
|
Ось 1 ОРТС |
|
|
Ось 1 РТС слева |
|
|
Ось 1 РТС справа |
|
|
Ось 2 ОРТС |
|
|
Ось 2 РТС слева |
|
|
Ось 2 РТС справа |
|
|
НТС слева |
|
|
НТС справа |
|
Рис. 2. Общая удельная тормозная сила (рабочей ТС)
Вывод: проведенные статистические исследования позволили определить основные характеристики законов распределения параметров технического состояния тормозной системы, а также рассчитать математические закономерности изменения для всех параметров статистической выборки, что дало реальную возможность для прогнозирования изменения параметров технического состояния тормозных систем автомобилей семейства ВАЗ.
Рецензенты:
Швецов И.В., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой промышленной энергетики, ФГБОУ ВПО «Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого», г. Великий Новгород;
Майоров В.А., д.т.н., профессор кафедры промышленной энергетики, ФГБОУ ВПО «Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого», г. Великий Новгород.
Работа поступила в редакцию 15.07.2014.