Метод защиты сочленённого электробуса от бокового опрокидывания

Обложка


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. Современная тенденция к применению электробусов в последние несколько лет нарастает. Также на маршруты выходят и сочленённые электробусы. Эти транспортные средства из-за наличия тяжёлых тяговых аккумуляторных батарей, преимущественно на крыше, обладают склонностью к повышенному углу крена и склонностью к опрокидыванию. Поэтому существует необходимость в применении мер по защите от опрокидывания таких транспортных средств.

Цель — разработка закона и алгоритма управления, позволяющего путём снижения крутящего момента снизить склонность сочленённого электробуса к опрокидыванию.

Методы и материалы. При разработке и исследовании алгоритма используется среда имитационного моделирования MATLAB&Simulink с разработанной математической моделью пространственного движения сочленённого электробуса.

Результаты. Представлен вывод формул для вычисления критической скорости прохождения поворота секций для сочленённых транспортных средств, сформулированы алгоритм и закон управления тягой в зависимости от параметров поворота, представлены графики, обосновывающие работоспособность и эффективность алгоритмов.

Заключение. Практическая ценность разработанного алгоритма заключается в практическом применении на сочленённом транспортном средстве с целью снижения склонности к повышенным углам крена и защиты от опрокидывания.

Об авторах

Акоп Ваганович Антонян

Инновационный центр «КАМАЗ»; Московский политехнический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: antonyan.akop@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-5566-6569
SPIN-код: 4797-9808
Scopus Author ID: 57217148592

канд. техн. наук, доцент, главный специалист Группы имитационного моделирования и оптимизации алгоритмов, старший научный сотрудник Передовой инженерной школы электротранспорта

Россия, 121205, Москва, Инновационный центр Сколково, Большой бул., д. 62; 107023, Москва, ул. Большая Семеновская, 38

Александр Владимирович Климов

Инновационный центр «КАМАЗ»; Московский политехнический университет

Email: klimmanen@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5351-3622
SPIN-код: 7637-3104
Scopus Author ID: 57218166154

канд. техн. наук, доцент, руководитель службы электрифицированных автомобилей; старший научный сотрудник Передовой инженерной школы электротранспорта

Россия, 121205, Москва, Инновационный центр Сколково, Большой бул., д. 62; 107023, Москва, ул. Большая Семеновская, 38

Андрей Олегович Бучкин

Московский политехнический университет

Email: bucha934@mail.ru
ORCID iD: 0009-0005-8897-2086

инженер-программист 2 категории Группы имитационного моделирования и оптимизации алгоритмов

Россия, 107023, Москва, ул. Большая Семеновская, 38

Список литературы

  1. El-Geneidy A.M., Vijaayakumar N. The Effects of Articulated Buses on Dwell and Running Times // Journal of Public Trasportation. 2011. Vol. 14, N. 3. P. 63–86. doi: 10.5038/2375-0901.14.3.4
  2. Holland S.P., Mansur E.T., Muller N.Z., et al. The environmental benefits of transportation electrification: Urban buses // Energy Policy. Part A. 2021. Vol. 148. doi: 10.1016/j.enpol.2020.111921
  3. Kim J., Song I., Choi W. An Electric Bus with a Battery Exchange System // MDPI. Energies. 2015. № 8. P. 6806–6819. doi: 10.3390/en8076806
  4. Fan Y., Du Ch., Wang Q. Study on the Influence of the Center of Gravity of Fuel Cell City Bus on its Handling Characteristics // Mechanica. 2020. Vol. 26, N. 5. P. 416–425. doi: 10.5755/j01.mech.26.5.23590
  5. Тарасик, В.П. Теория движения автомобиля. СПб.: БХВ-Петербург, 2022. EDN: FOWIQZ
  6. Ларин В.В. Теория движения полноприводных колёсных машин: учебник для вузов. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. EDN: QNWYGX
  7. Гладов Г.И., Петренко А.М. Специальные транспортные средства: Теория. М.: Академкнига, 2006.
  8. Анкинович Г.Г., Вержбицкий А.Н., Жилейкин М.М. Метод определения параметров движения двухосных колёсных машин для обеспечения работы системы динамической стабилизации // Известия ВУЗов. Машиностроение. 2017. № 3. С. 31–39. doi: 10.18698/0536-1044-2017-4-11-20 EDN: YJMIVZ
  9. Тадеусевич Р., Боровик Б., Гончаж Т. и др. Элементарное введение в технологию нейронных систем с примерами программ. М.: Горячая линия-Телеком, 2011.
  10. Антонян А.В. Метод защиты электробуса большого класса от бокового опрокидывания // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2022. № 4. С. 67–74. doi: 10.46960/1816-210X_2022_4_67 EDN: AVEPZB
  11. Жилейкин М.М. Теоретические основы повышения показателей устойчивости и управляемости колёсных машин на базе методов нечёткой логики. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2016. EDN: ZCOFWV
  12. Жилейкин М.М., Котиев Г.О. Моделирование систем транспортных средств. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2021. EDN: ZCUXHH

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Расчётная схема приложения поперечных сил и моментов на секции электробуса. П.1 — поперечная плоскость передней секции; П.2 — поперечная плоскость задней секции; mкм1  — масса передней секции, кг; mкм2 — масса задней секции, кг; g — ускорение свободного падения, м/с²; v₁  — скорость передней секции, м/с; v₂ — скорость задней секции, м/с; Rсц  — вертикальная сила в сцепном устройстве, Н; B  — колея колёс, м; Rп1  — кинематический радиус поворота передней секции, м; Rп2  — кинематический радиус поворота задней секции, м; hцм1   — высота центра масс передней секции, м; hцм2   — высота центра масс задней секции, м; γ  — измеренный угол складывания, рад.

Скачать (136KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Структурная схема формирования запрашиваемого крутящего момента на тяговый инвертор; ωz1 — измеренная угловая скорость передней секции, рад/с; ωz2  — измеренная угловая скорость второй секции, рад/с; B  — колея колёс, м; hцм1  — высота центра масс передней секции, м; hцм2  — высота центра масс задней секции, м; θруль — угол поворота управляемых колес, рад; γ — измеренный угол складывания, рад; xкр.оп1 — ошибка по управлению в передней секции; xкр.оп2 — ошибка по управлению в задней секции; hкр.оп1 — сомножитель регулятора передней секции; hкр.оп2 — сомножитель регулятора задней секции; hкр.оп — сомножитель регулятора, минимальный из hкр.оп1, hкр.оп2; Mref  — максимальный крутящий момент, Н∙м; hпедаль — степень нажатия на педаль хода; «инв» — инвертор.

Скачать (117KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Форма логистической функции: a — стандартной; b — преобразованной. x — аргумент логистической функции; x(t) — аргумент преобразованной логистической функции; σ — выходная переменная логистической функции; h(t) — выходная переменная преобразованной логистической функции.

Скачать (105KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Траектории электробусов: a — Электробуса 1; b — Электробуса 2: синий график — траектория центра масс передней секции; оранжевый график — траектория центра масс задней секции.

Скачать (221KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Нормальная реакция на заднем ведущем колесе внутреннего борта: a — Электробуса 1; b — Электробуса 2.

Скачать (315KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Критическая и измеренная угловые скорости вращения передней секции: a — Электробуса 1; b — Электробуса 2; красный график — критическая угловая скорость передней секции; зелёный график — измеренная угловая скорость передней секции.

Скачать (341KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Критическая и измеренная угловые скорости вращения задней секции: a — Электробуса 1; b — Электробуса 2; красный график — критическая угловая скорость передней секции; зелёный график — измеренная угловая скорость передней секции.

Скачать (335KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Углы крена передней и задней секций: a — Электробуса 1; b — Электробуса 2; синий график — угол крена передней секции; оранжевый график — угол крена задней секции.

Скачать (341KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).