Гены Геракла – Автомобили – Коммерсантъ
«Примите мои поздравления, ваши великолепные новые шины позволили мне выиграть и значительно, на четыре часа, превзойти предыдущий рекорд», – примерно так выглядела телеграмма, которую 11 марта 1913 года автогонщик Феличе Наццаро отправил из Палермо в Милан инженеру Джованни Батиста Пирелли. Почему «примерно так», а не точно? Просто в итальянском оригинале вместо слова «шины» в телеграмме стояло французское слово «antiderapants» – «нескользящие» или «небуксующие». Характерная деталь.
«Ее техническое воплощение и коммерческое внедрение было сложной и долгой задачей. Предстояло решить множество проблем, и, когда казалось, что они решены, они снова возникли из-за непрерывного увеличения скорости и ускорения, а также из-за увеличения нагрузок», – вспоминал в 1946 году сын Джованни, Альберто Пирелли. В начале XX века, на заре автомобильной эры, машины становились все мощнее и быстрее, и тогдашние шины начали просто срываться с ободов при резких ускорениях.
Патент на шину Pirelli «Ercole», 1901 год, предоставлено Fondazione Pirelli.
Фото: Pirelli
Фото: Pirelli
Париж подождет
Впрочем, к тому времени уже шесть лет как было известно, что Pirelli – это не только скорость и инновационность, но еще и прочность, управляемость, комфорт. На счету итальянских шин уже была победа в знаменитом автопробеге 1907 года Пекин – Париж. Шестнадцать с лишним тысяч километров из Азии в Европу по тогдашним ухабистым, сложным дорогам, а иногда и по бездорожью стали экстремальным испытанием – и триумфом Ercole.
Экипаж мощного Itala 35/45 HP, обутого в шины Pirelli, первым пересек финишную черту в Париже, на две недели опередив других участников гонки.Больше того, командор экипажа Pirelli князь Сципионе Боргезе был так уверен в своей победе, что, доехав до Москвы, даже отклонился от маршрута, чтобы навестить тогдашнюю столицу, Санкт-Петербург, где ему уже заранее устроили торжество по случаю неминуемой победы, – и потом вернулся, чтобы продолжить путешествие в Париж.
Представители властей Китая на пассажирском месте автомобиля «Itala» на трассе гонки Пекин-Париж, 1907 год, предоставлено Fondazione Pirelli.
Фото: Pirelli
Прибытие «Itala» в Париж во время гонки Пекин-Париж, 1907 год, предоставлено Fondazione Pirelli.
Фото: Pirelli
Автомобиль «Itala», выставленный перед редакцией газеты «Le Matin», 1907 г. , предоставлено Fondazione Pirelli
Фото: Pirelli
Сципионе Боргезе на обложке брошюры «Пекин-Париж», 1907 год, предоставлено Fondazione Pirelli
Фото: Pirelli
Завода хватило надолго
Сразу после этого автопробега компания Pirelli представила свой знаменитый ныне логотип. А в Кирове сегодня, тогдашней Вятке, через которую проходила гонка, стоит памятник машине-победителю Itala 35/45 HP, подаренный городу Кировским шинным заводом – он с 2011 года принадлежит Pirelli. Завод соответствует MIRS (Modular Integrated Robotic System) – уровню автоматизации производства японскими роботами Komatsu. Эту программу автоматизации Pirelli с 2000 года внедрила на всех своих заводах, она позволяет полностью исключить ручной труд и сократить количество сотрудников одного завода до 300 человек.
Спорт круглых достижений
В столетней с лишним спортивной истории Pirelli немало славных страниц. Автомобили, обутые в ее шины, брали Гран-при на чемпионатах Франции и Италии, выигрывали Гран-при на первом мировом чемпионате в 1925 году на легендарной сегодня трассе в Монце. В 1950-м Pirelli выиграла свою первую гонку в Формуле 1, повторив результат на следующий год, а в 2011-м компания стала официальным поставщиком шин этого чемпионата.
Шины Pirelli несли успех победителям 24-часовой гонки в Ле-Мане, десятки раз гонщики благодаря им выигрывали чемпионаты мира по ралли, в 2019-м компания стала официальным поставщиком WRC World Rally Championship.
Но чтобы подтвердить чемпионский титул, нужно все время быть на острие передовых технологий – так было и в середине 1950-х, когда Pirelli даже на время отказалась от участия в гонках Формулы 1, чтобы сосредоточиться на разработке революционной модели радиальной шины Cinturato.
Автогонщик Гастоне Брилли-Пери на автомобиле Alfa Romeo выиграл пятый Гран-при Италии на трассе в Монце, 1925. Предоставлено Fondazione Pirelli
Фото: Pirelli
Автогонщик Антонио Бривио на Alfa Romeo 8C на старте пятого Гран-при Монцы, 1932 год. Предоставлено Fondazione Pirelli
Фото: Pirelli
А если ремнем?
Два-три слоя корда, уложенных под прямым углом к бортам, плюс нерастяжимый ремень, в несколько слоев проложенный по окружности под протектором, – такая конструкция позволяла протектору сохранять свой более плоский профиль даже при накачивании шины, что существенно улучшило управляемость автомобиля и устойчивость на дороге.
Pirelli Cinturato Winter2_3-4_DX LR
Фото: Pirelli
В 1950–1970-е шинами Pirelli Cinturato комплектовались с завода самые быстрые итальянские автомобили – Lamborghini, Lancia, Alfa Romeo, Maserati, Ferrari, а также автомобили других производителей по всему миру, включая MG, Rover, Volvo и Lotus. Для клиентов Jaguar и Aston Martin шины Pirelli Cinturato были дорогой опцией. Одно поколение Cinturato сменялось другим, в 2014 году была разработана Pirelli Cinturato P7, использующая технологии Формулы 1. Финскому пилоту Валттери Боттасу на одном из этапов Формулы эти шины Pirelli позволили продолжать гонку на скорости 316 км/ч.
Новейшее поколение Cinturato – «умная» шина. Первая, которая умеет подключаться через систему датчиков к сети 5G и «общаться» с бортовой электроникой автомобиля, давая обратную связь от дороги всем его электронным ассистентам. А также обмениваться дорожной информацией с такими же «умными» шинами соседей по дорожному потоку.
Производство Pirelli в России
Фото: Pirelli
Производство Pirelli в России
Фото: Pirelli
Производство Pirelli в России
Фото: Pirelli
Фото: Pirelli
Производство Pirelli в России
Фото: Pirelli
Производство Pirelli в России
Фото: Pirelli
Производство Pirelli в Милане
Фото: Pirelli
Производство Pirelli в Милане
Фото: Pirelli
Скажи, айс?
Есть такая штука, генетический код. Это система записи наследственной информации. Для большинства живых организмов Земли она единая, что свидетельствует о наличии у них общего предка. Точно так же он един и у всех шин Pirelli, несмотря на то, что они постоянно развиваются и модернизируются. Такой предок есть и у всех Pirelli – это первая модель автомобильной шины, Ercole. Вот и все Pirelli, вне зависимости от их предназначения, несут в себе фамильные качества своего предка, Ercole, – скоростные качества, надежность, управляемость, комфорт.
Pirelli Ice Zero 2
Фото: Pirelli
Шины нового поколения шипованной зимней линейки Pirelli Ice Zero 2 созданы для экстремальных условий на зимних дорогах и существуют в двух версиях: Ice Zero 2 – для легковых автомобилей класса премиум и престиж – и Scorpion Ice Zero 2, разработанная специально для современных SUV. Типоразмеры – от 16 до 22 дюймов. Ну и все высокие шинные технологии Pirelli – в наличии.
Запатентованная технология шипа с двойным сердечником (Dual Stud) гарантирует этим зимним шинам отличное сцепление и более короткий тормозной путь на льду – сокращают его и зигзагообразные края блоков, кромки моментального сцепления. Специальные контейнеры для ледяной крошки помогают шипам очищаться. Тягу в глубоком снегу повышают снегозацепы плечевой зоны. Баланс и стабильность для тяги и торможения в целом обеспечивают разнонаправленные каналы протектора. Более жесткие блоки протектора плечевой зоны и 3D-ламели улучшают управляемость. За прекрасное сцепление на мокром асфальте отвечает V-образный ускоритель отвода воды.
История рекламы Pirelli – тема книги, изданной в 2017 году совместно Фондом Пирелли и издательством Corraini. Она рассказывает о рекламных кампаниях Pirelli с 1970-х до 2002 года и называется «Advertising with Capital P» – «Реклама c большой буквы П».
Фото: Pirelli
Фото: Pirelli
Первая победа Pirelli в автоспорте состоялась в 1905 году в гонках Суза – Монченизио, первом в мире соревновании по скоростному подъему в гору. Pirelli оснастила своими шинами машины трех гонщиков, двое в финале поднялись на подиум.
Фото: Pirelli
Итог: оценки за поведение на льду, на снегу, за комфорт – высшие, 10 из 10. Оценка спортивности, как и положено наследникам Ercole и Cinturato, – 9, не случайно шинами Scorpion Ice Zero 2 прошли омологацию Lamborghini. Поведение в слякоти и грязи – 8. И даже на мокром и на сухом покрытии шипованные Ice Zero 2 заработали по 7 баллов, что делает их идеальными шинами для российских условий – в особенности для мегаполисов, где лед сменяет каша из снега и реагентов, а сухой асфальт чередуется с влажным. Особый упор разработчики линейки Ice Zero 2 делали на акустический комфорт.
Pirelli_Sottozero Serie 3
Фото: Pirelli
Впрочем, для любителей тишины и бесшумной «липучки» у Pirelli есть альтернатива Ice Zero 2 – фрикционные шины Ice Zero Fr. Назначение то же – премиальные седаны, включая спортивные, и кроссоверы. У Ice Zero Fr отметки за поведение на сухом и мокром покрытии будут даже на один балл повыше, чем у шипованных, – 8. Все три модели Ice Zero доступны в версии Runflat, так что проколы с ними будут не так опасны.
Модель Scorpion Ice Zero 2 прошла омологацию Lamborghini. Конструкция этих шин Pirell позволяет водителю уверенно управлять на голом льду даже спортивным внедорожником Lamborghini Urus – с массой в две с лишним тонны и 650-сильным двигателем.
Фото: Pirelli
Фото: Pirelli
Рисунок протектора у обеих новинок зимней линейки Pirell, Ice Zero 2 и Scorpion Ice Zero 2, одинаковый. Но вторая модель получила усиленную внутреннюю конструкцию, которая позволяет этим шинам выдерживать высокие нагрузки, характерные для SUV.
Фото: Pirelli
Еще два предложения Pirelli российским автомобилистам этой зимой – фрикционные шины Winter Sottozero 3 и Cinturato Winter 2. Первые разработаны совместно с ведущими мировыми автопроизводителями для эксклюзивных автомобилей премиум-класса: Alfa Romeo, Audi, BMW, Jaguar, Lamborghini, Maserati, McLaren, Mercedes, Porsche, Tesla. Вторые – новейший продукт линейки Cinturato, разработанный для современных седанов и внедорожников.
Stella Bianca – так называлась модель Pirelli, которая более двух десятилетий помогала гонщикам Ferrari занимать подиумы по всему миру. В 1948-м Ferrari на шинах Pirelli выиграет Гран-при в гонках, которые через два года станут Формулой 1.
Фото: Pirelli
Гран-при Пенья-Рин, 1948, предоставлено Fondazione Pirelli
Фото: Pirelli
Pirelli Course Team: механик проверяет давление в шинах Pirelli «Aerflex» во время гонки Mille Miglia, 1952. Предоставлено Fondazione Pirelli
Фото: Pirelli
Обулся – и хоть сейчас в автопробег Пекин – Париж. А по пути, экспромтом, в Санкт-Петербург и обратно, чтобы отметить победу, в которой уже никто не сомневается.
Александр Янковский
Дидактический материал для входного контроля по физике 10 класс
Входная контрольная работа по физике для 10-х классов
Вариант 1 Часть 1 К каждому из заданий 1 – 8 даны 4 варианта ответа, из которых только один правильный.
1. Автомобиль на прямолинейной дороге начинает разгоняться с ускорением 0,5 м/с2 из состояния покоя и через некоторый промежуток времени достигает скорости 5 м/с. Чему равен этот промежуток времени?
1) 0,1 с 2) 1 с 3) 2,5 с 4) 10 с
2. Имеются две абсолютно упругие пружины. К первой пружине приложена сила 6 Н, а ко второй – 3 Н. Сравните жесткость k1 первой пружины с жесткостью k2 второй пружины при их одинаковом удлинении.
1) k1 = k2 2) k1 = 2k2 3) 2k1 = k2 4) k1 = k2
3. Два тела находятся на одной и той же высоте над поверхностью Земли. Масса одного тела m1 в два раза больше массы другого тела m2. Относительно поверхности Земли потенциальная энергия
1) первого тела в 2 раза больше потенциальной энергии второго тела 2) второго тела в 2 раза больше потенциальной энергии первого тела 3) первого тела в 4 раза больше потенциальной энергии второго тела 4) второго тела в 4 раза больше потенциальной энергии первого тела
4. Автомобиль массой 1 т, движущийся со скоростью 20 м/с, начинает тормозить и через некоторое время останавливается. Чему равна общая сила сопротивления движению, если до полной остановки автомобиль проходит путь 50 м?
1) 400 Н 2) 500 Н 3) 4000 Н 4) 8000 Н
5. После того, как горячую воду налили в холодный стакан, внутренняя энергия
1) и воды, и стакана уменьшилась 2) и воды, и стакана увеличилась 3) стакана уменьшилась, а воды увеличилась 4) стакана увеличилась, а воды уменьшилась
6. Какой преимущественно вид теплопередачи осуществляется при согревании у костра? 1) теплопроводность 2) конвекция 3) излучение 4) конвекция и теплопроводность
7. Необходимо экспериментально обнаружить, зависит ли сила сопротивления, препятствующая движению тела в воздухе, от размера тела. Какие из указанных шаров можно использовать? 1) А и В 2) А и Б 3) А и Г 4) В и Г
Часть 2
При выполнении заданий ответ надо записать в виде числа в указанных единицах. Единицы физических величин писать не нужно.
В1. В сосуд с холодной водой опустили стальное сверло массой 1 кг, нагретое до температуры 200°С. В сосуде установилась температура 50 °С. Какое количество теплоты получила вода на нагревание? Потерями энергии на нагревание сосуда и окружающего воздуха пренебречь. Удельная теплоемкость стали 460 Дж/(кг⋅°С). Ответ дать в киложоулях.
В2. Тележка массой 20 кг, движущаяся со скоростью 0,3 м/с, нагоняет другую тележку массой 30 кг, движущуюся в ту же сторону со скоростью 0,2 м/с, и сцепляется с ней. Чему равна скорость движения тележек после сцепки? Ответ дать в м/с.
Вариант 2
Часть 1 К каждому из заданий 1 – 8 даны 4 варианта ответа, из которых только один правильный. 1. Автомобиль начинает разгоняться по прямолинейной дороге из состояния покоя с ускорением 0,5 м/с2. Какой будет скорость автомобиля через 10 с?
1) 0,05 м/c 2) 0,5 м/c 3) 5 м/c 4) 20 м/c
2. Имеются две абсолютно упругие пружины. Под действием одной и той же силы первая пружина удлинилась на 6 см, а вторая – на 3 см. Сравните жесткость k1 первой пружины с жесткостью k2 второй.
1) k1 = k2 2) 4k1 = k2 3) 2k1 = k2 4) k1 = 2k2
3. Кинетическая энергия тела массой 100 г, соскользнувшего с наклонной плоскости, равна 0,2 Дж. Чему равна высота наклонной плоскости? Трением пренебречь.
1) 0,1 м 2) 0,2 м 3) 1 м 4) 2 м
4. Тело движется вдоль поверхности стола под действием горизонтальной силы тяги 0,2 Н с ускорением, равным 0,8 м/с2. Сила трения составляет 0,08 Н. Чему равна масса данного тела?
1) 0,15 кг 2) 0,33 кг 3) 1,5 кг 4) 3,3 кг
5. При превращении жидкости в пар величина межмолекулярных промежутков …
1.не изменяется. 2.может и увеличиваться, и уменьшаться. 3.уменьшается. 4.увеличивается.
6. Каким способом можно осуществить теплопередачу между телами, разделенными безвоздушным пространством?
1) только с помощью теплопроводности 2) только с помощью конвекции 3) только с помощью излучения 4) всеми тремя способами
8. Необходимо экспериментально установить, зависит ли выталкивающая сила от объема погруженного в жидкость тела. Какой набор металлических цилиндров из алюминия и меди можно использовать этой цели?
1) только А 2) только Б 3) А или Б 4) А или В
Часть 2
При выполнении заданий ответ надо записать в виде числа в указанных единицах. Единицы физических величин писать не нужно.
В1. Оловянное тело при охлаждении на 20 градусов выделяет количество теплоты, равное 9200 Дж. Чему равна масса этого тела? Удельная теплоемкость олова 230 Дж/(кг⋅°С). Ответ дать в кг.
В2. Тележка массой 20 кг, движущаяся со скоростью 0,5 м/с, сцепляется с другой тележкой массой 30 кг, движущейся навстречу со скоростью 0,2 м/с. Чему равна скорость движения тележек после сцепки, когда тележки будут двигаться вместе? Ответ дать в м/с
Какие неисправности появляются из-за дисбаланса колес? | Обслуживание | Авто
На первый взгляд безобидное биение колес может свидетельствовать о ряде серьезных недостатков автомобиля. Более того, в некоторых случаях неотбалансированные колеса сами провоцируют многочисленные поломки подвески. Они ответственны и за неправильную работу электронных систем, а также снижают ресурс деталей трансмиссии.
Что такое дисбаланс?
Понятия «дисбаланс» и «разбалансировка» обычно касаются тех технических элементов автомобиля, которые совершают вращательные движения. Это могут быть не только колеса, но и валы трансмиссии, тормозные диски и барабаны, а также шарниры равных угловых скоростей. Каждая из этих деталей имеет ось симметрии, и в случае нарушения расположения центра тяжести или из-за появления люфта в подшипниках начинаются вибрации.
При неуравновешенности вращающихся масс возникает дисбаланс, который провоцирует инерционные колебания внутри технического узла. Эти вибрации приводят к росту разнонаправленных нагрузок и постепенному разрушению деталей и креплений.
Вибрации колес
Одна из частых причин возникновения дисбаланса — механическое повреждение колесных дисков. Если они имеют крупные вмятины, то центр масс диска искажается и во время вращения возникает центробежная сила, воздействующая на ось. Эта вибрация поглощается деталями подвески, пружинами, амортизатором и резинометаллическими шарнирами. То же самое происходит при налипании внутри диска грязи или снега.
Нередко на баланс колес оказывают влияние и шины. Распределение материала в них неоднородно, отчего центр масс не совпадает с центральной осью колеса. Поэтому мастера шиномонтажа уравновешивают массы с помощью небольших грузиков.
Дисбаланс может возникать из-за крупного камня, застрявшего в протекторе, из-за неравномерности его износа, разной толщины боковин, наличия повреждений резины, «грыж» и прочих нарушений геометрии покрышки. Чем старше шина, тем больше накапливается подобных повреждений.
Как узнать, какие колеса разбалансированы?
При слабом дисбалансе вибрации можно почувствовать уже на скорости 80-100 км/ч. А при сильном — даже на скорости 40 км/ч и меньше. Характер вибраций меняется с набором скорости, возникают биения и толчки рулевого колеса, педалей, кресла и дребезжание салонных панелей. В худшем случае будет нарушена курсовая устойчивость транспортного средства. Водитель слышит посторонние звуки и пульсацию шума, резко снижается комфорт передвижения.
Если разбалансированы передние колеса, то обычно отмечаются вибрации руля и педалей, наблюдается незначительная потеря курсовой устойчивости.
Если разбалансированы задние колеса, то машину будет уводить в сторону при разворотах.
Повреждения из-за тряски
При длительном игнорировании дисбаланса возможна поломка одного или нескольких технических узлов. Во-первых, быстрее изнашиваются резинометаллические элементы шасси. Неподрессоренные массы переживают вибрации хуже всего. Ослабевают крепления, разбиваются подшипники. Повышается риск поломки элементов тормозной системы. К примеру, могут выскочить из креплений пружины в барабанных тормозах.
Часто выходят из строя ступичные подшипники, а также крепления ШРУСов. Далее эти повреждения сказываются на большинстве элементов шасси и трансмиссии.
Из-за вибраций хуже работают электронные помощники движения, такие как ABS и ESP. Электроника дает сбои и может показать ошибки на приборной панели.
Неколесный дисбаланс
Если водитель чувствует вибрации только при торможении, то дисбаланс колес не является его главной причиной. Вероятнее всего, виноваты тормозные диски, барабаны или колодки. Возможно, диск деформировался из-за перегрева. В этом случае придется менять деталь целиком.
Вибрировать может колодка, которая сорвалась с крепления. Ее необходимо срочно чинить из-за риска повреждения поршня суппорта. Также вибрации вызывает заклинивший суппорт. Если его не починить, колодка будет чиркать по рабочей поверхности диска или барабана и вызывать износ и даже изменение траектории движения автомобиля.
Вибрации при движении также возникают из-за поломки некоторых технических узлов, в том числе шарниров равных угловых скоростей (ШРУСов), подушек силового агрегата или коробки передач, крепежей и демпферов выхлопной системы.
Вызов разуму: Нобелевскую премию по физике присудили за изучение сложности
5 октября были объявлены имена лауреатов Нобелевской премии по физике в 2021 году. Половину призовой суммы в 10 млн шведских крон (около $1,14 млн) разделят между собой американский ученый японского происхождения Сюкуро Манабе и германский исследователь Клаус Хассельман. Согласно официальной формулировке, они удостоены награды за физическое моделирование климата Земли, количественную оценку его изменчивости и надежное прогнозирование глобального потепления. Вторая половина премии достанется итальянскому физику Джорджо Паризи за открытие взаимодействия беспорядка и флуктуаций в физических системах от атомных до планетарных масштабов.
Погода в доме
Сегодня практически все профессиональные климатологи согласны с тем, что на планете идет глобальное потепление и причина его — выбросы углекислого газа из-за сжигания ископаемого топлива. Но путь к этому знанию был долгим и трудным. Климат — сложная система с множеством влияющих друг на друга факторов. Моделировать его очень непросто. Сюкуро Манабе — один из пионеров этих исследований.
В начале 1960-х годов Манабе разработал модель, которая связывала количество солнечных лучей с конвекцией в атмосфере Земли. Что это такое? Воздух очень прозрачен, поэтому солнечные лучи проходят сквозь него, практически не нагревая. Зато они нагревают поверхность Земли, а уж от контакта с ней нагреваются воздушные массы. Теплый воздух легче холодного и поэтому поднимается вверх, вытесняя с большой высоты прохладный воздух. Тот опускается к поверхности Земли и в свою очередь нагревается от нее. В то же время ранее нагретый воздух, поднявшийся высоко над Землей, успевает остыть. Получается круговорот, в котором воздушные массы движутся вверх и вниз. Он и называется конвекцией.
Реклама на Forbes
Тогда же Манабе исследовал роль парниковых газов — углекислого газа, метана и озона. Физик продемонстрировал, что атмосфера должна разогреваться парниковым эффектом. Нагретая Солнцем поверхность Земли испускает инфракрасные волны, которые легко проходят через обычный воздух, но поглощаются парниковыми газами. Те передают поглощенное тепло окружающему воздуху и тем самым нагревают его.
В конце 1960-х годов будущий лауреат и его коллеги начали моделирование глобальной циркуляции воздуха, воды и тепла в системе «атмосфера — океан — суша». Эта прорывная работа была опубликована в 1975 году и заложила основы современных климатических моделей. Наработки Манабе стали мощным инструментом для исследования климатических перемен, как современных, так и происходивших в далеком прошлом.
Клаус Хассельман также занимался исследованиями климата. Он ответил на два вопроса, которые и поныне задают скептически настроенные непрофессионалы, не подозревая, что климатологам давно известен ответ. Во-первых, как можно предсказывать поведение климата на сотни лет вперед, когда и прогноз погоды на ближайшую неделю не всегда оказывается точным? Во-вторых, почему мы возлагаем вину за глобальное потепление на человечество, если климат нашей планеты много раз менялся задолго до появления человека?
Прогнозировать погоду на много дней вперед действительно трудно, и тому есть веские причины. Никакую физическую величину невозможно измерить абсолютно точно, у любого прибора есть некоторая погрешность. Физик, измеривший скорость автомобиля, должен сказать не «она равна 60 км/ч», а, например, «она равна 60 ± 0,5 км/ч». Оперируя данными, ученые обязательно учитывают, с какой погрешностью они известны. От этого зависит, с какой точностью будет получен результат расчетов.
Как правило, малая погрешность в исходных данных дает малую же погрешность в результате. Измерив скорость автомобиля с точностью до 0,5 км/ч, можно смело планировать поездку: вряд ли кого-то смутит опоздание на минуту-другую. Но так бывает не всегда. Есть процессы (они называются хаотическими), которые накапливают погрешность со временем, причем очень быстро (по экспоненте). В результате малейшая неточность в знании начальных условий приводит к тому, что через некоторое время мы вообще не имеем представления, где находится этот условный автомобиль.
Формирование погоды — это хаотический процесс. Вот почему прогноз на один-два дня обычно сбывается (погрешность еще не успела накопиться), а прогноз на месяц мало чем отличается от гадания на кофейной гуще. Но климат — это погода, усредненная за сотни, тысячи или даже миллионы лет. Хассельман показал, что на таких масштабах поведение атмосферы становится гораздо более предсказуемым. Климат на ближайшее столетие действительно легче спрогнозировать, чем погоду на неделю.
Также Хассельман разработал методы, которые позволяют отличить воздействие на климат природных процессов и человека. Благодаря этим инструментам мы точно знаем, что нынешнее глобальное потепление носит рукотворный характер.
Язык сложности
Джорджо Паризи известен широтой научных интересов — они простираются от квантовой теории поля до поведения птиц в стаях. Дело в том, что на самом деле лауреата интересует вопрос, выходящий за рамки физики, биологии и других специализированных наук: взаимодействие порядка и хаоса в сложных системах.
Самая знаменитая работа Паризи посвящена изучению спиновых стекол. Так называются твердые немагнитные материалы, по которым редко и хаотично разбросаны магнитные атомы.
Спиновые стекла очень интересны исследователям, изучающим процессы в неупорядоченных системах. Дело в том, что хаос в них фиксированный, «застывший»: хаотично разбросанные магнитные атомы не перемещаются по веществу. Вместе с тем они взаимодействуют друг с другом, в том числе и на большом расстоянии, заставляя друг друга менять ориентацию магнитного поля. Получается, что в спиновом стекле динамичность (взаимодействие магнитных атомов), стабильность (их неподвижность) и случайность (расположение магнитных атомов) сбалансированы идеальным для исследователя образом. На примере спиновых стекол можно открывать законы, которые проявляются в других сложных системах, куда более трудных для изучения, например биосфере Земли.
Впрочем, исследовать даже эту простейшую из сложных систем — отнюдь не простое дело. В 1970-х годах физики изучали порядок, возникающий в спиновых стеклах при очень низких температурах, но получали противоречивые результаты. Паризи разработал новый и очень необычный математический аппарат, который позволил решить проблему. Это главный, хотя и далеко не единственный вклад лауреата в теорию сложных систем.
В дальнейшем оказалось, что разработанный Паризи математический язык позволяет понять и описать множество сложных явлений в таких на первый взгляд далеких друг от друга областях, как математика, биология, нейробиология и машинное обучение.
Мнение редакции может не совпадать с точкой зрения автора
Красивый сарай. Эксплуатация Audi A6 Allroad (Ауди Оллроад) 2020
Откатал год на Ауди. Все еще неоднозначные впечатления. Не ожидал, что при незначительном различии в ттх A6 Allroad и бмв Х5 окажутся настолько разными. Ну то есть и так было заранее очевидно, что Ауди более комфортна и меньше «про драйв», но в действительности ощущения более сложные.
Полноуправляемое шасси с подруливающими задними колесами обеспечивает А6 отличную и даже азартную управляемость. Пневматическая подвеска опускает автомобиль в режиме dynamic, уменьшая дорожный просвет до 11 см, и делая амортизаторы жестче. Мотор задушен на 249 «доналоговых» сил, но способен в спортивном режиме обеспечить неплохую динамику, а «подрыв» на низах так просто хорош без всяких скидок. И вот так вот все здорово, пока не спотыкаешься о коробку.
С дизельными моторами Ауди А6 идет только на классической 8х акпп. Коробка сама по себе хороша. Плавная, быстрая, комфортная… если едешь в режиме «драйв» и нажимаешь газ не больше чем в полпедальки. Если в движении прожать педаль полностью, коробка задумывается скидывая 2-3 ступени, после чего идет плавное ускорение. Для режима «драйв» в общем вполне. Но вот перед совершением маневра привычно включаешь спорт-режим и…
Что в таком случае происходит на бмв? Коробка сразу понижает передачу, что улучшает приемистость, а если дать газу сильнее, то быстро скидывает еще 1-2 передачи и ты получаешь ускорение нарастающее плавно, когда без рывка просто вдавливает в кресло. А что происходит когда включаешь спорт-режим коробки на Ауди? Ничего. Если ты ехал на D8, то станет S8, на этом мысль останавливается. Зато при нажатии на газ реакции коробки «обостряются» — даже нажав в полпедали, коробка пытается скинуть 4-5 передач, так что пауза между нажатием на педаль и началом ускорения получается чуть меньше, чем вечность. При этом после переключения обороты мотора близки к отсечке, и дальше почти сразу идет переключение вниз. Как будто специально сделали так, чтобы спорт-режим был максимально бестолковым и не комфортным.
Из-за таких странных настроек включать S неудобно и даже опасно — вместо того чтобы быстро совершить маневр, ты ждешь когда машина поедет. В этом смысле просто в D управление ускорением получается намного комфортнее и проще. Ситуацию спасают подрулевые лепестки, которыми стал пользоваться для выполнения маневров обгона по встречке. Скинул вручную 2-3 передачи и уверенно выполняешь маневр, получая ускорение в момент нажатия на педаль и есть всегда понятный и достаточный запас мощности.
По этой причине постоянно езжу в режиме «машины» allroad с просветом в 16 см, хотя есть еще comfort — 13 см, auto — те же 13 см, но жесткость и просвет могут меняться автоматически в зависимости от дорожных условий. Dynamic с просветом в 11 самый жесткий, включаю только при долгих поездках по шоссе, что бывает редко. Как ни странно, самый мягкий и комфортный — именно allroad. Видимо оптимальный получается ход подвески — на «комфорте» лежачих полицейских проходит жестче. На allroad можно спокойно проезжать что на 40, что на 60. А маленькие лежачие копы проезжает вообще как тень от столба. Но зато при ускорении больше чем в полпедали начинает задирать нос, а при торможении корму, почти как на катере.
И так получается, что машина может ехать очень по-всякому, но как будто специально заточена именно под спокойное движение по дорогам различного качества. Допандемийный образ жизни не очень сочетался у меня с таким автомобилем, но теперь стал намного меньше проводить времени за рулем, хотя годовой пробег снизился всего в 2 раза. Это потому что теперь езжу на нем только загород или в какие-то поездки посмотреть достопримечательности соседних областей. И спокойный режим allroad с ускорением в полпедали для этого очень подходит очень хорошо.
Неоднократно съезжал с асфальта — залазил в грязь и песок. Полный привод с самоблокирующимся дифференциалом позволяет двигаться с постоянной пробуксовкой продолжительное время. Практического смысла в этом для меня нет, когда езжу за грибами или в лес погулять, то особо не буксую так чтобы перегреть муфту, но иногда выезжаю на карьер, подрифтить по песочку, покарабкаться в горки и все вот это. Низкая геометрическая проходимость компенсируется высокой моральной.
Если говорить о впечатлениях в целом — рад что попробовал этот интересный для меня автомобиль, можно б и поменять. К сожалению, с покупкой новых машин сейчас полная вакханалия творится. 2-3 млн накидывают сверху на машины, которых люди ждали 6-8 месяцев. Треш и угар. Для совершения трех-четырех поездок в месяц даже подходить не хочется вот к этому всему, и непонятно когда закончится.
Скорость автомобиля и безопасность. Часть 1
Эта первая статья из небольшой серии посвященной положительному и отрицательному влиянию скорости на нашу жизнь. Все статьи для сжатия материала будут представлены в виде тезисов.
Серия статей написана на основе Отчета по управлению скоростью от 2006 года составленного по результатам конференции представителей транспортных министерств Европы.
В последующих статьях речь пойдет об окружающей среде, о воздействии на общество в долговременной перспективе, а также о преимуществах, которые предоставляет высокая скорость. Также будут приведены примеры ограничения и принципы назначения скоростных режимов в городах развитых стран.
Но сначала о самом наболевшем – о безопасности. Как известно в России в год гибнет в ДТП 1 человек из 6 000. Разберемся, как скорость влияет на количество ДТП и вероятность смертельного исхода. Основной упор будет сделан на взаимодействие пешехода и автомобиля, как наиболее сильно конкурирующих объектов дорожного движения.
Содержание
Скорость и вероятность ДТП
Скорость и частота ДТП
Влияние неоднородности скорости на ДТП
Влияние скорости на тяжесть ДТП
Влияние скорости на область обзора
Выводы
Скорость и вероятность ДТП
Рассмотрим остановочный путь автомобиля. Длину остановочного пути можно рассчитать, зная время реакции водителя и длину тормозного пути автомобиля после нажатия на тормоз.
Среднее время реакции составляет 1 секунду. При увеличении скорости движения увеличивается и пройденное за 1 секунду расстояние. Расстояние, пройденное с момента нажатия педали до полной остановки, пропорционально квадрату скорости. При увеличении скорости с 50 км/ч до 80 км/ч тормозной путь увеличивается в 2 раза. Соответственно избежать столкновения намного тяжелее.
Необходимо также учитывать, что на сыром асфальте тормозной путь увеличивается на 25%. То есть тормозной путь автомобиля с 60 км/ч на сыром асфальте будет равен тормозному пути на 70 км/ч на сухом асфальте.
При скорости автомобиля 80 км/ч время реакции в пересчете на дистанцию займет 22 метра. Дополнительно на сухом асфальте водителю потребуется минимум 36 метров для полной остановки.
Если ребенок выбежит на дорогу перед водителем на расстоянии 36 метров, то почти наверняка он умрет при начальной скорости автомобиля 70 км/ч, получит увечья при скорости автомобиля 60 км/ч, а при скорости автомобиля 50 км/ч водитель избежит столкновения.
Но если ребенок выбежит на дорогу за 15 метров перед автомобилем, он, скорее всего, получит смертельные травмы, даже если автомобиль двигается со скоростью 50 км/ч.
[box type=»info» style=»rounded»]Рассчитать длину остановочного пути и время торможения, при различных условиях (начальная скорость, время реакции, тип покрытия) можно с помощью калькулятора. На английском языке можно найти упрощенный вариант.[/box]
[box type=»info» style=»rounded»]При нормальных условиях приблизительную длину остановочного пути можно рассчитать по формуле (Скорость [км/ч] разделить на 10 и возвести в квадрат)[/box]
Скорость и частота ДТП
Проектные и функциональные характеристики дорог сильно влияют на зависимость между скоростью и частотой аварий. Влияет, например, наличие и вид пересечений, присутствие пешеходов и велосипедистов.
В более сложных ситуациях риски аварий и влияния скорости больше.
Скоростные магистрали, например, это простые случаи с меньшими рисками аварий. Городские улицы, наоборот, более комплексные с более высокими рисками ДТП.
Основными жертвами ДТП в городских условиях являются пешеходы, велосипедисты, мотоциклисты. Основные факторы, способствующие этому – разница в скорости и в весе.
В южной Австралии проводили сравнение между рисками из-за превышения скорости с рисками из-за содержания алкоголя в крови. Было принято, что при 60 км/ч и 0 промилле относительные риски равны единице.
С 70 км/ч относительные риски начинают резко расти. Это превышение всего на 10 км/ч и соответствует 0.8 промилле алкоголя в крови при 60 км/ч.
Влияние неоднородности скорости на ДТП
Неоднородность скорости в транспортном потоке приводит к увеличению количества обгонов и, как следствие, более высокому уровню рисков. Высокий разброс скоростей тесно связан с авариями со смертельным исходом на всех дорогах — городских и загородных.
Чаще всего снижение скорости приводит к снижению неоднородности скоростей в потоке.
Частота аварий вырастает на 10-15% при превышении средней скорости на 1 км/ч. При превышении средней скорости потока на 10 и более км/ч количество аварий начинает резко расти для городских дорог. Для загородных дорог рост количества аварий не настолько критичен.
Из графика также видно, что уменьшение скорости отдельного автомобиля относительно средней скорости потока не приводит к увеличению числа аварий.
Влияние скорости на тяжесть ДТП
Даже если превышение скорости не является основной причиной аварии, от скорости в момент столкновения сильно зависит тяжесть последствий ДТП. Приблизительная зависимость количества тяжелых аварий и аварий со смертельным исходом от изменения скорости движения представлена на графике.
Повышение скорости на 10% приводит к увеличению количества всех аварий на 21%, к увеличению количества тяжелых аварий или аварий со смертельным исходом на 33%, к увеличению количества аварий со смертельным исходом на 46%. Снижение скорости на 10% — к уменьшению этих видов аварий на, соответственно, 19%, 27% и 34%.
Ситуация сильно зависит от типа дороги и допустимой скорости на этих дорогах. На графике ниже представлен прирост ДТП при изменении скорости движения на 1 км/ч для различных скоростей движения.
Наиболее серьезное влияние на тяжесть аварии при изменении скорости, как видно из таблицы, приходится на дороги с низкими допустимыми скоростями. Это городские дороги.
Тяжесть последствий сильно зависит от участников дорожного движения. Пешеходы, велосипедисты и мотоциклисты имеют большой риск получения серьезных травм, так как они не защищены. У них нет металлического каркаса, ремней и подушек безопасности.
Вероятность гибели пешехода в ДТП увеличивается с ростом скорости столкновения. Расследования показали, что при столкновении с пешеходом на скорости 30 км/ч 90% пешеходов выживают, в то время как столкновения на скорости 50 км/ч приводят к гибели 80% пешеходов.
Водитель и пассажиры автомобиля при этом практически не страдают.
Влияние скорости на область обзора
При увеличении скорости движения область обзора водителя существенно уменьшается. Это физиологическая особенность организма человека. Таким образом, высокая скорость в городских условиях не дает водителю возможность правильно спрогнозировать ситуацию, потому что он не видит окружающую обстановку.
На скорости 40 км/ч угол обзора водителя составляет 100 градусов. Это позволяет видеть препятствия на дороге, а также оценивать ситуацию справа и слева от дороги. На скорости 130 км/ч угол обзора составляет 30 градусов и менее, что значительно снижает возможность оценки водителем потенциальной опасности.
Выводы
Высокая скорость является причиной трети всех ДТП. Кроме того, высокая скорость отягчает последствия ДТП, произошедших по другим причинам.
Влияние скорости на несчастные случаи особо серьезно в городах, где имеет место взаимодействие нескольких групп участников дорожного движения: автомобили, пешеходы, велосипедисты.
Существует порог скорости автомобиля, выше которого организм пешехода физически не может выжить. При столкновении на скорости 45 км/ч выживает только 50 % пешеходов.
Для снижения травматизма на дорогах необходимо принять меры для соблюдения обоснованного скоростного режима, а также свести к минимуму разброс скорости в потоке.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Влияние массы транспортного средства, скорости и ношения ремня безопасности на причины смерти в дорожно-транспортных происшествиях
Настоящее расследование было основано на файлах Совета по расследованию дорожно-транспортных происшествий страховых компаний в отношении тех дорожно-транспортных происшествий со смертельным исходом в Финляндии в период 1972-1979 годов, когда погиб водитель или пассажир на переднем сиденье. Всего было проанализировано 1197 погибших. При столкновениях, когда другой автомобиль был явно более тяжелым (распределение массы менее 1/5), травмы головы были значительными (p менее 0.001) чаще встречается в качестве основной причины смерти (57,3%), чем в случае, когда сталкивающиеся транспортные средства имели примерно одинаковый вес (распределение массы 2 / 3-3 / 2), и в этом случае травмы головы были обнаружены в 37,8% случаев. случаи стать основной причиной смерти. Когда скорость превышала 80 км / ч, количество травм головы как основной причины смерти значительно увеличивалось (p менее 0,001) при столкновениях, когда автомобили имели примерно одинаковый вес (распределение массы 2 / 3-3 / 2) и в единичные автомобильные аварии.Пристегивание ремней безопасности повлияло на распределение причин смерти в единичных авариях с участием легковых автомобилей и в столкновениях, когда автомобили имели примерно одинаковый вес, но не повлияло на распределение причин смерти в столкновениях, в которых находилось другое транспортное средство. явно тяжелее. В единичных дорожно-транспортных происшествиях, когда пострадавшие не использовали ремни безопасности, было больше травм головы (54,2%) как основной причины смерти, чем среди пострадавших, которые использовали ремни безопасности (травмы головы у 36 человек.8% как основная причина смерти). При столкновениях, когда автомобили имели примерно одинаковый вес, травмы шейного отдела позвоночника были более частой причиной смерти жертв, которые использовали ремни безопасности, чем тех, кто не пристегнулся (21,3% / 13,7%). Механизмом смертельных травм шейного отдела позвоночника у пострадавших, использовавших ремни безопасности, было быстрое сгибание шеи за счет максимального замедления в 38% случаев.
Определение влияния массы вагона и скорости транспортного средства на вертикальные колебания рельсового транспортного средства, движущегося с постоянным ускорением по мосту, с использованием экспериментальных и численных методов
Вибрации жизненно важны для безопасности схода с рельсов и комфорта пассажиров, которые могут возникнуть на железнодорожных транспортных средствах из-за грузовика и близлежащие условия.В частности, при перемещении по мосту силы динамического взаимодействия из-за движущихся нагрузок еще больше увеличивают вибрации. В этом исследовании вертикальные колебания рельсового транспортного средства в средней точке моста, где величина прогиба, как ожидается, будет максимальной, были определены с помощью роликовой установки в масштабе 1: 5 и численного метода Newmark- β . Моделирование для различных масс вагонов и скоростей транспортных средств проводилось с использованием обоих методов. Результаты, полученные с помощью численных и экспериментальных методов, были сопоставлены, и было продемонстрировано, что первый был точным с 8.Допустимая погрешность 9%. Численное моделирование было выполнено путем определения различных комбинаций тестов с планом эксперимента Тагучи. После оценки полученных результатов с помощью анализа ANOVA было определено, что масса вагона оказывала уменьшающееся влияние на вертикальные колебания рельсового транспортного средства на 2,087%, в то время как скорость рельсового транспортного средства увеличивала влияние на вибрации на 96,384%.
1. Введение
Проектирование и производство высокоскоростных поездов требует глубокого понимания динамического поведения этих транспортных средств, движущихся по земле, и гибкой конструкции.Для определения вибраций, возникающих в рельсовых транспортных средствах на гибкой конструкции при различных условиях нагружения, в литературе был представлен ряд численных и экспериментальных исследований. Обзор предыдущих исследований в литературе показал, что используемые математические модели для оценки взаимодействия мост-транспортное средство были разработаны с использованием либо теории Эйлера-Бернулли [1–6], либо теории балок Тимошенко [5, 7, 8]. Рельсовые транспортные средства были смоделированы как имеющие две колесные пары [9–11] и двухступенчатые подвески [10, 12], причем обе оси определены как подрессоренная масса.Точки контакта между рельсовым транспортным средством и мостом моделировались исходя из предположения, что колесные пары представляют собой движущиеся нагрузки [3, 7] или движущиеся массы [1, 3, 5]. Взаимодействие между транспортным средством и мостом моделировалось либо с использованием метода суперпозиции мод, когда неровности моста, транспортного средства и рельса взаимодействуют друг с другом [4, 12], либо с использованием метода дискретных конечных элементов [2, 9, 13] . Взаимодействия между моделируемым рельсовым транспортным средством и мостом были численно определены с использованием методов Ньютона-Рафсона и Ньюмарка [11].Влияние скорости, нагрузки и демпфирования на транспортное средство и мост было исследовано с использованием трехмерного поезда и конечно-элементной модели моста [14]. Поскольку наиболее часто встречающимися неровностями рельсов были неровности, износ и ухудшение состояния железных дорог из-за определенных движений грунта, некоторые исследователи исследовали влияние дефектов рельсов на динамическое поведение транспортного средства и моста [6, 15, 16]. Разрушающие эффекты рельсов и железной дороги использовались в качестве входных данных в системе как случайные и неслучайные воздействия [6].Проведено определение комфорта движения в скоростных поездах, проезжающих по мосту [17]. С этой целью рельсовое транспортное средство, рельс, рельсовая подушка, шпала, балласт и мост были смоделированы в интерактивном режиме. Влияние скорости, неровностей рельсов, а также первичной и вторичной систем подвески на комфорт вождения было исследовано отдельно, и было определено, что влияние неровностей рельсов было более значительным, чем влияние других параметров. В другом исследовании теоретическое и прикладное взаимодействие между высокоскоростным поездом и мостом сравнивалось друг с другом [18].Кроме того, значения ускорения тележки были измерены с помощью датчиков, а значения ускорения рельсового транспортного средства были оценены с использованием методов анализа основных компонентов (PCA) и частичного наименьшего квадрата (PLS) [19].
Поскольку безопасность железнодорожного транспорта при увеличении скорости транспортировки имеет большое значение с точки зрения схода с рельсов и комфорта пассажиров, необходимо провести более точные исследования. Однако, учитывая реалистичные условия испытаний, невозможно провести полностью реалистичное экспериментальное исследование, поскольку рельсовые транспортные средства и другие элементы железнодорожных систем могут быть дорогостоящими.С этой точки зрения, некоторое экономичное маломасштабное испытательное оборудование и численные модели обычно использовались для оценки динамического поведения рельсового транспортного средства в желаемых сценариях. Первая малогабаритная роликовая установка [18, 20] была изготовлена для определения взаимодействия колеса и рельса. На железных дорогах Чесапика и Огайо, Балтимора и Огайо конструкции тележек для двухмодального грузового вагона были испытаны на роликовой установке 1:10. В Японии использовались роликовые станки с масштабированием 1: 5 и 1:10 [4] для проверки характеристик колебаний высокоскоростных транспортных средств.Роликовые станки в масштабе 1: 5 были сконструированы Принстонским университетом в США [21] и использовались для исследования сил контакта между колесом и фланцем и режимов опрокидывания рельсового транспортного средства. С другой стороны, теоретические модели, разработанные для определения нестабильности транспортных средств, были протестированы с использованием масштабных роликовых станков в масштабе 1: 5 в Манчестерском столичном университете в Англии [22, 23]. Первый небольшой роликовый станок в Германии [24] был разработан RWTH Aachen Technical University. Роликовый станок с масштабированием 1: 5 был разработан в Немецком аэрокосмическом центре [22] на основе теории соотношения.В Национальном институте исследований транспорта и безопасности во Франции была создана роликовая установка в масштабе 1: 4 [25] и разработана система подвески рельсового транспортного средства. С другой стороны, роликовые установки в масштабе 1: 4 и 1: 5, разработанные Политехническим университетом [26], использовались для исследования условий устойчивости, контактных сил и сцепления рельсовых транспортных средств [27, 28].
Исследования ускоряющего движения рельсового транспортного средства на гибких конструкциях, таких как мост, ограничены, и это явление еще полностью не изучено.Кроме того, еще не проводились экспериментальные исследования взаимодействия рельсового транспортного средства с мостом с использованием роликовой установки в масштабе 1: 5. В этом исследовании были применены экспериментальные и численные методы для определения влияния скорости транспортного средства и массы вагона для следующего конкретного случая: транспортное средство движется с постоянным ускорением по мосту, а транспортное средство находится в средней точке моста. Экспериментальные исследования проводятся на роликовой установке в масштабе 1: 5. Взаимодействие рельсового транспортного средства и моста моделируется с использованием суперпозиции режимов моста и его связанного уравнения движения с ускоряющимся транспортным средством.Затем связанное уравнение движения всей системы решается с использованием метода Newmark- β . Затем сравниваются экспериментальные и численные результаты и проверяется точность математической модели. Численное моделирование достигается путем определения различных комбинаций тестов с использованием плана эксперимента Тагучи (DOE). Полученные результаты оцениваются с помощью анализа ANOVA; затем влияние массы вагона и скорости транспортного средства на вертикальные колебания рельсового транспортного средства, пересекающего середину моста.
2. Модель взаимодействия тележки и моста
2.1. Модель тележки
Рельсовые вагоны можно моделировать с использованием различных степеней свободы [2, 6, 9]. На рис. 1 (а) показана модель четверти транспортного средства, проезжающего по мосту длиной 30 мм с постоянным ускорением.
Модель тележки, показанная на рисунке 1 (b), смоделирована с 5 степенями свободы вертикального смещения рельсового транспортного средства, вертикального смещения рамы тележки, углового смещения из-за движения по тангажу рамы тележки и вертикальные перемещения передних и задних колес тележки, и, соответственно.
Таким образом, получаем уравнение вертикального движения вагона, определение вертикального движения рамы тележки, определение шагового движения рамы тележки и определение вертикального движения колесных пар. как указано выше. Вот масса полувагона; масса тележки; момент инерции тележки; и — колесные массы; — расстояние между осью переднего колеса и центром тележки; расстояние между осью заднего колеса и центром тележки; ,,, — параметры передней и задней подвески системы первичной подвески тележки соответственно; ,,, — параметры контакта Герца между передними и задними колесами и рельсом соответственно; , — вторичные параметры подвески; и — перемещения передних и задних колес в точках контакта соответственно; и — скорости смещения точек контакта передних и задних колес соответственно.Из (1) — (4) общее уравнение движения четверти транспортного средства получается следующим образом: матрицы общей массы, общего демпфирования и общей жесткости, а также векторы общего смещения и общей силы для четверти транспортного средства вычисляются на основе по (5) (Приложение А).
2.2. Модель моста
Поскольку отношение длины перемычки к его поперечному сечению относительно мало, выбраны однородная модель балки Эйлера-Бернулли с простой опорой и метод суперпозиции мод [2, 29]: В (6) — жесткость при изгибе балки, — модуль Юнга балки, — момент инерции поперечного сечения балки, — масса балки на единицу длины, — коэффициент демпфирования на единицу длины, — связанная сила, действующая на балку, — смещение балки в точке контакта транспортного средства с мостом и является функцией Дирака [3].
Силы, создаваемые транспортным средством на мосту во время его проезда по мосту, в зависимости от положения передних и задних колес, определяются в течение времени, когда переднее колесо входит в мост, и выдерживается в течение времени, когда заднее колесо покидает мост. мост. Согласно методу Галеркина, вертикальное смещение в перемычке можно найти как [2] где — поперечные собственные функции (т. Е. Модальные формы) балки, а — обобщенные координаты упругого прогиба элемента балки.Нормализованные собственные функции балки с простой опорой приведены ниже [2]: Модальное уравнение моста — In (10), и это матрицы модального демпфирования и модальных собственных частот соответственно. Размеры этих матриц определяются модальным координатным вектором, выражающим режим вибрации моста. Модальные уравнения состоят из независимых уравнений с единственной степенью свободы, каждое из которых выражает одну моду колебаний моста. Для решения этого уравнения используются методы кусочной интерполяции, такие как методы Ньюмарка и Рунге-Кутта.Характеристические уравнения, описывающие влияние переднего колеса (11) и заднего колеса (12) на мост, следующие: Функции Дирака для переднего колеса (13) и заднего колеса (14) задаются следующим образом: В этом контексте вертикальные смещения, вызываемые передними и задними колесами в точках контакта на рельсе, рассчитываются с использованием вертикального смещения моста и неровностей рельса. Значения полного смещения, вызываемого передними и задними колесами в точках контакта на мосту, можно определить с помощью (15), а изменение этих моментов во времени можно получить с помощью (16).Результирующая статическая нагрузка в точках контакта рассчитывается с использованием массы полувагона, массы тележки и массы колесных пар: Общее усилие в точках контакта на мосту можно рассчитать с помощью следующих уравнений: Общая пара Уравнение тележки и моста может быть получено следующим образом: общая масса, общее демпфирование, общие матрицы жесткости, общий вектор силы и общий вектор смещения взаимодействия транспортного средства с мостом представлены в Приложении B.
2.3. Методология Newmark-
βМетод Newmark- β — это один из методов численного интегрирования, который вычисляет динамический характер взаимодействия транспортного средства с мостом за очень короткие интервалы времени и условий. Для выполнения таких расчетов предполагается, что конструкция имеет определенные характеристики жесткости и демпфирования для каждого из этих интервалов и что внешние воздействия известны. Следующие пункты представляют содержание алгоритма Newmark- β [20]: (i) На начальном этапе должны быть известны смещение, скорость и ускорение.(ii) Временные интервалы и константы Newmark- β должны быть определены: (iii) Эффективная матрица жесткости равна (iv) Эффективная сила при is (v) Смещение при is (vi) Общий вектор ускорения (24) и общий вектор скорости (25) at получены из общего вектора смещения: Уравнение, полученное путем извлечения среднеквадратичного значения (RMS) ускорений рельсового транспортного средства [31], составляет
2,4. Неровности рельсов
Со временем износ, волнистость и движения грунта вызывают определенные неровности на рельсах.Эти случайные неровности рельсов выражаются как спектральная плотность мощности с использованием термина пространственной частоты [32]: где обозначает скорость транспортного средства. По данным Федерального управления железных дорог (FRA), неровности рельсов в вертикальном направлении определены как 6 классов. Функция спектральной плотности мощности (PSD) неровностей рельсов приведена в [33], где — постоянная неровностей рельсов (0,1675), а и — два значения пространственной частоты отсечки, которые равны (23,294) и (13.123) соответственно. Значения длины волны частоты варьируются от (1,5) до (300) м [33]. Чтобы получить неровности рельсов во временной области для указанной функции PSD (спектральной плотности мощности), используются преобразования Фурье: где означает случайные числа в интервале. На рис. 2 показана неровность рельса по отношению к PSD (а) и расстоянию (б).
На блок-схеме, полученной из численной модели (рис. 3), математические модели рельсового транспортного средства (5) и моста (10) связаны с помощью метода наложения мод (19).Расположение осей рельсового транспортного средства на мосту определяется на каждой итерации и формируются матрицы общей массы, демпфирования и жесткости системы (Приложение Б). С помощью численного метода Newmark- β начальные значения ускорения вычисляются для каждой итерации и определяются местоположение, скорость и ускорение вагона.
3. Роликовые установки в масштабе 1: 5
При формировании малогабаритной модели рельсового подвижного состава в первую очередь необходимо определить масштаб для проектирования агрегата.Предыдущие исследования показывают, что обычно выбирается шкала 4 или 5 на основе соображений размеров, конструкции и стоимости. Среди них есть четыре различных подхода для рельсового транспортного средства в масштабе 1: 5 в зависимости от длины [30]. Сравнение четырех масштабных коэффициентов на основе параметров рельсового подвижного состава приведено в таблице 1.
|
Исследование в [30] показало, что наиболее близкие результаты к масштабной реальной модели 1: 1 были получены из масштабного коэффициента Паскаля (Таблица 1).Поэтому в данном исследовании используется масштабный коэффициент Паскаля. Расчетные параметры рельсового транспортного средства в масштабе 1: 5, рассчитанные на основе масштабного коэффициента Паскаля, представлены в таблице 2.
|
Роликовый станок в масштабе 1: 5 был разработан для определения характеристик вертикальной вибрации тележки Y32, которая также используется в высокоскоростных поездах в Турции. Система привода состоит из трехфазного двигателя переменного тока мощностью 2 кВт и системы ремня и шкивов.В типе UIP60, приводимом в движение ремнем и шкивом, ролики, обработанные как профили рельсов с масштабом 1: 5, перемещают колесные пары тележки. Тележка смоделирована таким образом, чтобы иметь только вертикальные компоненты первичной и вторичной систем подвески и без системы тяги и надрессорной балки. Максимальная скорость тележки роликовой установки в масштабе 1: 5 может достигать 300 км / ч. Для моделирования массы вагона использовались стальные объемы 30 × 30 × 30 см. На испытательном стенде была спроектирована гибкая конструкция, состоящая из девяти пружин, для воспроизведения нагрузки в реальном времени от стального моста типа SB30 [34] (Рисунок 4).
Для измерения вертикальных колебаний масс вагона использовались датчики вибрации, которые могут производить измерения в диапазоне частот от 0 до 60 Гц с интервалом 50 мс (Рисунок 6). Данные, полученные с датчиков, использовались после фильтрации в соответствии с частотой среза 1 Гц в полосе 1/3 октавы. С помощью датчиков массы вагонов усреднялись данные, полученные из трех разных точек, и моделировалось прохождение рельсового транспортного средства над центральной точкой моста с использованием роликовой установки 1: 5 (рис. 5).
4. Проверка
Для обеспечения точности динамической модели с пятью степенями свободы в MATLAB выполняется серия имитаций рельсового транспортного средства, движущегося по мосту с постоянным ускорением, равным 0,37 м / с 2 для среднего и 0,49 м / с 2 для менее комфортного уровня комфорта пассажира в соответствии со стандартом ISO 2631, и моделирование было выполнено на масштабированной роликовой установке 1: 5. Для моделирования используются три различных значения скорости транспортного средства (150, 200 и 250 км / ч), в то время как масса половинного вагона выбрана равной 20.75 и 25,00 тонн. После определения средней части моста, где проезжает транспортное средство в течение 1 секунды, сравниваются вертикальные колебания, полученные в результате обоих симуляций, как показано на рисунках 6–9.
На рисунках 6–9 показано, что результаты, полученные на роликовой установке в масштабе 1: 5, и моделирование значительно ближе друг к другу, вместе с возрастающим влиянием значений скорости рельсового транспортного средства на вертикальные колебания. Когда среднеквадратичные значения вертикальных колебаний, полученные для модели моста рельсового транспортного средства с 5 степенями свободы и от роликовой установки в масштабе 1: 5, сравниваются друг с другом, можно видеть, что динамическая модель и экспериментальные методы дают одинаковые результаты. с максимальной погрешностью 7.423% для горизонтального ускорения транспортного средства, равного 0,37 м / с 2 (Таблица 3), и максимальная погрешность 8,899% для горизонтального ускорения транспортного средства, равного 0,49 м / с 2 (Таблица 4). Также можно видеть, что увеличение горизонтального ускорения вызывает увеличение вертикальной вибрации при средних скоростях транспортного средства 150 км / ч.
|