Gồ giảm tốc là một biện pháp an toàn chủ động nhằm hạn chế tốc độ của phương tiện nhưng nó cũng gây nên những tác động tiêu cực đến người vận hành và di chuyển bằng phương tiện đường bộ. Nhằm đánh giá các tác động không mong muốn của gồ giảm tốc, bài báo tiến hành xây dựng mô hình không gian miêu tả dao động của xe khách giường nằm.
HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 Khảo sát ảnh hưởng thơng số kích thước gồ giảm tốc đến độ êm dịu chuyển động hành khách vận chuyển xe khách giường nằm sử dụng mơ hình khơng gian Investigating the effect of speed humps’ dimension parameter to the comfort of sleeper coaches’ passengers using full car model Nguyễn Mạnh Trường1,*, Vũ Đức Lập2, Nguyễn Thanh Quang3 Viện Nghiên cứu Cơ khí Học viện Kỹ thuật Quân Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội *Email: truong1601@gmail.com Tel: +84-2437649668; Mobile: 0989336003 Tóm tắt Từ khóa: Độ êm dịu; Gồ giảm tốc; Xe khách; Xe khách giường nằm Gồ giảm tốc biện pháp an toàn chủ động nhằm hạn chế tốc độ phương tiện gây nên tác động tiêu cực đến người vận hành di chuyển phương tiện đường Nhằm đánh giá tác động không mong muốn gồ giảm tốc, báo tiến hành xây dựng mơ hình khơng gian miêu tả dao động xe khách giường nằm Mơ hình không gian giúp phản ánh đầy đủ ảnh hưởng góc lắc dọc lắc ngang dao động xe Mơ hình xây dựng áp dụng khảo sát dạng khác gồ giảm tốc đến độ êm dịu chuyển động xe khách giường nằm Phương pháp giải sử dụng phương pháp số với ứng dụng phần mềm Matlab để đưa kết đánh giá Abstract Keywords: Comfort; Speed humps; Coach; Sleeping coach Speed humps are one of active safe methodsused to reduce the speed of vehicles, but they also adversely affectdrivers and passengers In order to determine speed humps’ undesirable effects on comfort, we built a full car model to describe vibration of sleeping coaches The full car model reflects roll and pitch motions The full car model is used to analyzethe effects of different type of speed humps to the comfort of passengesr The Model is solved by Matlab software to determine acceleration value (RMS) reflecting the comfort of passenger when travelling by sleep coach Ngày nhận bài: 02/7/2018 Ngày nhận sửa: 04/9/2018 Ngày chấp nhận đăng: 15/9/2018 GIỚI THIỆU Gồ giảm tốc biện pháp giảm tốc độ cách cưỡng tác động lên phương tiện người sử dụng rung động không mong muốn Muốn hạn chế tác động lên HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 phương tiện người sử dụng người lái buộc phải đưa giải pháp giảm tốc độ qua gồ giảm tốc Biên dạng gồ giảm tốc có nhiều dạng thường sử dụng biên dạng: hình trịn, hình sin, hình thang [1] Biên dạng hình trịn Biên dạng hình thang Biên dạng hình sin Hình Hình dạng hình học số gồ giảm tốc Theo [2] gồ giảm tốc áp dụng cho hệ thống giao thông nước phân loại thành ba loại: Bảng Kích thước dạng gồ giảm tốc Loại gồ giảm tốc I II III Chiều cao lớn H (cm) 6:9 6:9 6:9 Chiều cao theo phương dọc đường W (cm) 100 200 400 Hình Biên dạng gồ giảm tốc bố trí đường giao với đường sắt [2] Vật liệu chế tạo gồ giảm tốc thường sử dụng vật liệu làm đường, xi măng, cao su Việc đánh giá tác động loại gồ giảm tốc, tương ứng với kích thước độ rộng khác có ảnh hưởng đến độ êm dịu hành hách vận chuyển xe khách giường nằm báo nghiên cứu đánh giá HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 Tiêu chuẩn đánh giá mức độ thoải hành khách báo sử dụng giá trị RMS (Root Mean Square) đánh giá theo tiêu chuẩn ISO 2631-1 với giá trị gia tốc dao động theo phương thẳng đứng = ( ) (1) CƠ SỞ LÝ THUYẾT/XÂY DỰNG MƠ HÌNH KHẢO SÁT 2.1 Xây dựng mơ hình khơng gian xe khách giường nằm Mơ hình dao động xe khách giường nằm xây dựng mơ hình hóa khối lượng tập trung khối lượng treo khối lượng không treo Tất phần khối lượng treo giải thiết phẳng cứng tuyệt đối đặc trưng thông số M, Ix, Iy Khối lượng treo đặt lên hệ thống cầu trước (M1, I1x) cầu sau (M2, I2x) phụ thuộc thông qua hệ thống treo khí nén (C11, K11, C12, K12, C21, K21, C22, K22) Hệ thống lốp cầu trước cầu sau thể qua thông số hệ số độ cứng hệ số giảm chấn (CL1, K11, CR1, K12, CL2, K21, CR2, K22) Giường nằm mô tả khối lượng tập trung hành khách đặt lên phần tử đàn hồi giảm chấn phản ánh đặc tính giường nằm (Cgi1, Kgi1) Hình Mơ hình dao động khơng gian xe khách giường nằm Bằng phương pháp Lagrang mơ hình dao động xe khách giường nằm đặc trưng hệ phương trình vi phân mơ tả dao động: HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 ̈+( + ) ̇+( ) + + + + ) ̇ + − − ) + − − ) ̇ +( − + − − ̇ )x − ( )x + ( + + − ) −( )x ̇ − ( − + + ) ̇ +( ) =0 − − + +( +( +( −( +( +( ̈ +( ̈ +( x ̈ + (− ̈ +( x ̈ + (− + +( +( +( +( +( +( −( ) ̇+( + + + + − + − + )x − ( + ̇ )x + ( − ) =0 + − + + − − − − + − − + + − + + − − ) ̇ +( − + ) +( + + ) −( ) ̇ +( − )x + ( − − −( +( +( = − + ) − (2) ) − ) ̇ +( −( −( )x ̇ + ) ) ̇ − + + − + − ) +( ) ̇ +( − − + + ) ̇ +( + + )x ̇ − ( + )x + ( ) +( + )x ̇ + ( ) ̇ +( − ) =0 ) ̇−( ) +( ) ̇ +( + − ) ̇ −( ) +( + + + )x + ( + + + − + ) − + − + ̇ + + ̇ − + +( − + =− − +( +( +( = + ) ̇ + ) ) ) ̇ )x + ) ̇ )x (4) ) − + )x ̇ ) ̇ + − ) ̇ +( ) −( ) ̇ −( − + + ) +( − ) ̇ +( − − + − )x ̇ + ( − + )x + ( + + + ) ̇ +( + − + ) − ̇ + + ̇ ) ̇ −( ) +( ) ̇ +( + − ) ̇ +( ) +( + + + )x + ( + + + − + ) − + − + ̇ + + ̇ (3) ) (6) ) − + + − (5) )x ̇ ) ̇ (7) HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 ̈ +( ) ̇ +( − + + ) ) +( − − + − + + + + − ̇ + + −( +( +( +( +( =− ̈ = ( − ) +( +( − )x + + )+ ) ̇ − ) ̇ + )x ̇ (8) ) ̇ + + ) ̇ ̇ − ̇ (9) Mô hình khơng gian khảo sát dao động xe khách giường nằm gồm bậc tự miêu tả biểu diễn hệ thống phương trình vi phân bậc 2.2 Xây dựng mơ hình miêu tả biên dạng gồ giảm tốc Biên dạng gồ giảm tốc mơ hình tốn theo [1], biên dạng viết thể matlab hình Hình Biên dạng mặt đường gồ giảm tốc KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Mơ hình khảo sát độ êm dịu xe khách giường nằm áp dụng trường hợp khảo sát xe chạy qua loại gồ giảm tốc với vận tốc khác cụ thể vận tốc V = 20km/h; V = 40km/h; V = 60km/h Bảng Bảng giá trị thơng số mơ hình TT 3 Tên thông số Khối lượng treo Mơ men qn tính thân xe theo trục x Mơ men qn tính thân xe theo trục y Khối lượng cầu trước Khối lượng cầu sau Độ cứng hệ thống treo cầu trước bên phải Ký hiệu M Jx Jy m1 m2 C11 Đơn vị kg kg.m2 kg.m2 kg kg N/m Giá trị 13403 9664 45469 746 1355 200000 HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Độ cứng hệ thống treo cầu trước bên trái Hệ số giảm chấn hệ thống treo cầu trước bên phải Hệ số giảm chấn hệ thống treo cầu trước bên trái Độ cứng hệ thống treo cầu sau bên phải Độ cứng hệ thống treo cầu sau bên trái Hệ số giảm chấn hệ thống treo cầu sau bên phải Hệ số giảm chấn hệ thống treo cầu sau bên trái Hệ số độ cứng lốp Hệ số giảm chấn lốp Chiều dài sở Khoảng cách từ tâm cầu trước đến tọa độ trọng tâm Khoảng cách từ tâm cầu sau đến tọa độ trọng tâm Khoảng cách từ tâm cầu trước đến vết bánh xe cầu trước Khoảng cách từ tâm cầu sau đến vết bánh cầu sau Khoảng cách từ tọa độ trọng tâm đến vị trí treo hệ thống treo cầu trước Khoảng cách từ tọa độ trọng tâm đến vị trí treo hệ thống treo cầu sau Hệ số độ cứng chống lật lắp cầu trước Hệ số độ cứng chống lật lắp cầu sau Hệ số độ cứng đệm giường nằm Hệ số giảm chấn đệm giường nằm C12 K11 K12 C21 C22 K21 K22 CL KL L a b f1 f2 e1 N/m Ns/m Ns/m N/m N/m Ns/m Ns/m N/m Ns/m m m m m m m 200000 20000 20000 400000 400000 40000 40000 1000000 150 4,098 1,902 1 e2 m CRF CRR Cgii Kgii N/m N/m N/m Ns/m 30000 30000 40000 220 Kết khảo sát Hình Giá trị gia tốc giường nằm thứ qua gồ giảm tốc với V = 20km/h Qua biểu đồ đồ thị phản ánh giá trị gia tốc vị trí giường nằm thứ xe qua biên dạng gồ giảm tốc với vận tốc V = 20km/h nhận thấy giá trị đỉnh gia tốc dao động vị trí giường nằm thứ thay đổi theo biên dạng loại gồ giảm tốc loại I, loại II, loại III HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 Bảng Giá trị RMS vị trí giường nằm thứ Giá trị RMS Giá trị gia tốc RMS xe qua gồ giảm tốc với vận tốc khác (t=7s) Biên dạng V = 20km/h V = 40km/h V = 60km/h Biên dạng gồ giảm tốc loại I 0,1126 0,03388 0,01405 Biên dạng gồ giảm tốc loại II 0,01143 0,06041 0,009755 Biên dạng gồ giảm tốc loại III 0,02257 0,03061 0,03999 Kết bảng giá trị RMS phản ánh xe qua loại gồ giảm tốc vận tốc khác V = 20km/h, V = 40km/h, V = 60km/h: Gồ giảm tốc loại I ghi nhận giá trị RMS đạt giá trị cao tương ứng với vận tốc V = 20km/h Gồ giảm tốc loại II ghi nhận giá trị RMS đạt giá trị cao tương ứng với vận tốc V = 40km/h Gồ giảm tốc loại III ghi nhận giá trị RMS đạt giá trị cao tướng ứng với vận tốc V = 60km/h KẾT LUẬN Mức độ phản ánh độ thoải hành khách di chuyển xe khách giường nằm phản ánh qua số RMS Giá trị RMS nhỏ phản ánh tốt độ thoải hành khách di chuyển Giá trị RMS phụ thuộc vào kích thước gồ giảm tốc định người lái cách lựa chọn vận tốc phương tiện qua gồ giảm tốc Kết khảo sát nhận thấy với biên dạng gồ giảm tốc tạo nên giá trị RMS thay đổi vị trí giường nằm xe di chuyển qua với vận tốc khác Với trường hợp khảo sát ghi nhận giá trị nhỏ RMS xe qua biên dạng gồ giảm tốc loại I, loại II vận tốc V = 60km/h, với gồ giảm tốc loại III vận tốc V = 20km/h Đây kết tham vấn hỗ trợ cho người quản lý giao thông lựa chọn chủng loại gồ giảm tốc phù hợp với mục tiêu hạn chế tốc độ phương tiện DANH MỤC DANH PHÁP/KÝ HIỆU hx x : Chiều cao mấp mô gồ giảm tốc (m) : Tọa độ mặt đường cắt ngang (m) TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Weber Philip A, Toward A Canada standard for the geometric design of speed bump_ Carleton university Ottawa, Ontario, Canada, 1998 [2] 1578/QĐ-BGTVT, 2017, Quyết định việc ban hành hướng dẫn tạm thời xây dựng gờ giảm tốc, gồ giảm tốc vị trí đường giao cắt mức với đường sắt, Bộ giao thông vận tải [3] Reza N Jazar, 2008 Vehicle dynamics Theory and application, Springer [4] Thomas D Gillespie, Fundametals of vehicle dynamic, Society of automobtive enginneers, Inc [5] Reza N Jazar, 2013 Advanced Vibrations a modernp approach, Springer [6] Nguyen Manh Truong, Vu Duc Lap, Nguyen Thanh Quang, Investigating effect of changing base length to motion comfort on coach is made and assembly at Vietnam, 2018, 1st INDO-ASEAN conference on innovative approaches in applied sciences and technologies ... thường sử dụng vật liệu làm đường, xi măng, cao su Việc đánh giá tác động loại gồ giảm tốc, tương ứng với kích thước độ rộng khác có ảnh hưởng đến độ êm dịu hành hách vận chuyển xe khách giường nằm. .. hình thang Biên dạng hình sin Hình Hình dạng hình học số gồ giảm tốc Theo [2] gồ giảm tốc áp dụng cho hệ thống giao thông nước phân loại thành ba loại: Bảng Kích thước dạng gồ giảm tốc Loại gồ. .. tốc mơ hình tốn theo [1], biên dạng viết thể matlab hình Hình Biên dạng mặt đường gồ giảm tốc KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Mơ hình khảo sát độ êm dịu xe khách giường nằm áp dụng trường hợp khảo sát xe chạy