Đối tượng thực nghiệm là dòng chủng loại xe khách hai tầng có ký hiệu HYUNDAIHB120ESL được sản xuất và chế tạo tại công ty trách nhiệm hữu hạn một thành viên sản xuất và lắp ráp ô tô khách Trường Hải. Xe có đặc điểm gồm 02 ghế ngồi và 40 giường nằm. Các giường nằm được bố trí thành ba dãy hai tầng.
Hình 4.1 Xe khách giường nằm HYUNDAIHB120ESL
Bảng 4.1 Các thông số kỹ thuật của xe khách giường nằm HYUNDAIHB120ESL
TT Tên thông số Đơn vị Giá trị
1 Trọng lượng bản thân kg 12800
2 Phân bố trọng lượng cầu trước kg 4300 3 Phân bố trọng lượng cầu sau kg 8500
4 Trọng lượng toàn bộ kg 16500
6 Khoảng cách trục mm 6150 7 Vết bánh trước/sau mm 2050/1860 8 Số trục 2 9 Công thức bánh xe 4x2 10 Lốp trước/ lốp sau 12R22.5/12R22.5 4.2.2 Phương án thực nghiệm
Nhằm giải quyết được mục đích của thí nghiệm. Thí nghiệm dự kiến cho xe thí nghiệm di chuyển trên 02 biên dạng đường có gắn các gờ giảm tốc tiêu chuẩn có biên dạng khác nhau (h1=0.02m, S1=0.8m và h2= 0.002m, S2=0.01m) ở các tốc độ khảo sát khác nhau cụ thể:
Đường thử thứ nhất có biên dạng hình sine, xe thí nghiệm vận hành ở các tốc độ V=10km/h, V=15km/h, V=20km/h, V=25km/h.
Đường thử thứ hai có các biên dạng hình bậc, xe thí nghiệm vận hành ở các tốc độ V=40km/h, V=60km/h.
Hình 4.2 Sơ đồ mô tả các địa điểm và dạng đường thực nghiệm
4.2.3 Các thông số đo đạc
Giá trị gia tốc theo phương thẳng đứng OZ và theo phương chuyển động OX tại các vị trí đầu vào tác động của các giường nằm thứ nhất, giường nằm thứ mười và giường nằm thứ mười ba.
4.3 Thiết bị thực nghiệm
4.3.1 Máy tính chuyên dụng kết hợp bộ thu thập dữ liệu 16 kênh DEWETRON-3020 DEWETRON-3020
Hình 4.4 Máy tính chuyên dùng- hệ thu thập dữ liệu DEWETRON 3020
Máy tính chuyên dùng- hệ thu thập dữ liệu DEWETRON 3020 có chức năng thu thập dữ liệu từ các cảm biến qua các kênh tín hiệu tương tự và kênh số. Các tín hiệu này được xử lý để cho ra các đại lượng vật lý thực thông qua phần mềm DASYLAB được cài sẵn. Thiết bị do Áo sản xuất 2013.
Thông số kỹ thuật của chính của thiết bị:
Nguồn điện sử dụng: 95÷260V AC.
Kích thước: 377x168x284 (mm).
Trọng lượng: 8,5kg.
Hệ điều hành sử dụng: Microsoft window 7.
4.3.2 GPS clock
GPS clock là thiết bị có tác dụng đồng bộ các thiết bị đo lường DEWETRON với thời gian thực. Tín hiệu đầu vào của thiết bị là các tín hiệu GPS và mã chuẩn thời gian IRIG.
Hình 4.5 GPS clock
4.3.3 Các cảm biến
4.3.3.1 Cảm biến vị trí H7
Cảm biến vị trí H7 hoạt động dựa trên nguyên lý quang học dùng để xác định vị trí gắn cảm biến so với vật phản chiếu ánh sáng.
Nguồn điện nuôi: 10÷30 V DC
Kích thước (dài x rộng x cao): 150x40x136mm
Khối lượng: 0.53kg.
Khoảng đo: 0÷500 mm.
Cảm biến H7 được kết nối với thiết bị đo thông qua cổng BNC vào bộ thu dữ liệu NDAQ và vào máy tính.
4.3.3.2 Cảm biến gia tốc
Cảm biến gia tốc sử dụng 02 cảm biến ba trục ICP 356A16 gắn ở hai vị trí của các giường nằm với các thông số kỹ thuật:
Độ nhạy: 10.2 mV/(m/s2) Dải đo: ± 490 m/s2 Dải tần số (± 5%) (Trục y và Z): 0,5 : 5000 Hz. Dải tần số (± 5%) (Trục x): 0,5 : 4500 Hz. Tần số cộng hưởng: ≥ 25 kHz Đáp ứng pha (± 50) : 1: 5000 Hz.
Giới hạn quá tải (xung): ± 68.600 m/s2 Vùng nhiệt độ làm việc: -54: 80 0C
4.4 Phương án bố trí cảm biến trên xe và sơ đồ cảm biến
4.4.1 Phương án bố trí lắp đặt cảm biến
Hình 4.7 Sơ đồ lắp vị trí cảm biến H7
4.4.2 Sơ đồ đấu nối cảm biến
Hình 4.9 Sơ đồ đấu nối các cảm biến Cảm biến gia tốc 1 (ICP 356A16) Cảm biến H1 P Nguồn 12VDC Cảm biến H1 T Dây tín hiệu Dây nguồn Nguồn 220VAC Bộ khếch đại DAQ-ACC Cảm biến gia tốc 2 (ICP 356A16) Bộ khếch đại DAQ-ACC GPS-clock
4.5 Các chế độ thí nghiệm Bảng 4.2 Các chế độ thử nghiệm Bảng 4.2 Các chế độ thử nghiệm TT Tên chế độ Loại đường chạy thử Tốc độ vận hành
Nội dung thực hiện
1 Chế độ 1 Đường thử 1
V=10km/h Lắp đặt cảm biến gia tốc và đo ghi dữ liệu tại các đầu vào tác động vào các
vị trí giường thứ nhất, giường thứ mười và giường thứ mười ba V=15km/h V=20km/h V=25km/h 2 Chế độ 2 Đường thử 2 V=40km/h Lắp đặt cảm biến gia tốc và đo ghi dữ liệu tại các đầu vào tác động vào các
vị trí giường thứ nhất, giường thứ mười và giường thứ mười ba V=60km/h
Mỗi một vận tốc tại chế độ thí nghiệm được tiến hành đo ghi trong ba lần được lưu lại trên các file và được đặt tên theo quy ước: CDX1_VX2_LX3. Trong đó X1: Tên các chế độ thử, X2: Vận tốc thử nghiệm, X3: Lần đo.
Hình 4. 10 Lắp đặt cảm biến gia tốc
Hình 4. 12 Toàn cảnh buổi thí nghiệm
4.7 Xử lý số liệu thực nghiệm
Số liệu thí nghiệm được phân tích và xử lý bằng phần mềm Origin Pro 8.5.1. Trong các file đã tiến hành đo đạc được có một số file không ghi nhận được kết quả do quá trình nhiễu có ảnh hưởng đến kết quả đo. Quá trình xử lý kết quả số liệu thí nghiệm đo được ở biên dạng đường thử thứ nhất với V=25km/h.
Hình 4. 13Gia tốc az1 thực nghiệm đo tại giường nằm thứ mười ba
Sử dụng hệ số tương quan để đánh giá đồ thị az1 của quá trình tính toán lý thuyết và quá trình thực nghiệm tại các điểm của đồ thị trong cùng khoảng thời gian chia tương ứng:
= ∑ ( − ̅)( − )
∑ ( − ̅) ∑ ( − ) (4.1)
Kết quả phân tích và xử lý đồ thị với khoảng thời gian của các điểm lấy để tính toán là 0.001s cho thấy:
Đồ thị gia tốc az1 giữa kết quả tính toán lý thuyết và kết quả đo đạc thực tế có hệ số tương quan r=0.902 .
Với kết quả thu được có thể nhận thấy mô hình được xây dưng và áp dụng trong khảo sát tính toán lý thuyết đạt được độ tin cậy.
KẾT LUẬN CHƯƠNG IV
Chương IV đã tiến hành xây dựng chương trình thí nghiệm và thí nghiệm được ở các trường hợp điều kiện mặt đường khác nhau và ở điều kiện vận hành vận tốc khác nhau để tiến hành đo đạc các thông số gia tốc tại các vị trí giường nằm khác nhau đặc trưng trên xe nhằm cung cấp số liệu để tiến hành so sánh và kiểm chứng với mô hình lý thuyết.
Với các tín hiệu thu thập được trong quá trình thí nghiệm, luận án đã tiến hành xử lý tín hiệu các thông số gia tốc đo đạc được bằng phần mềm Origin Pro 8.5.1. Kết quả thí nghiệm được tiến hành so sánh với kết quả tính toán lý thuyết trong cùng điều kiện vận hành. Kết quả so sánh trong cùng điều kiện thời gian có hệ số tương quan r=0.902 . Các kết quả sau xử lý đã cho thấy tính tương đồng của mô hình tính toán lý thuyết là phù hợp với mô hình thực tế.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết quả đạt được và đóng góp của luận án
Luận án đã tiến hành xây dựng được mô hình toán học dùng trong việc khảo sát và đánh giá dao động của xe khách giường nằm. Mô hình luận án xây dựng gồm mô hình không gian của xe khách giường nằm và mô hình dao động của người nằm. Hai mô hình trên được liên kết với nhau tại các điểm liên kết và thể hiện thông qua dịch chuyển của các điểm liên kết giữa giường nằm và sàn xe được thể hiện trong các mô hình.
Mô hình đã được xây dựng có thể được áp dụng trong việc khảo sát các biên dạng mặt đường khác nhau: Biên dạng hình sine, biên dạng hình sine đơn vị, biên dạng mặt đường ngẫu nhiên được xây dựng theo tiêu chuẩn ISO 8608 hoặc có thể áp dụng cho các biên dạng mặt đường khác nữa, tương ứng với các điều kiện vận hành (vận tốc) cụ thể khác nhau. Kết quả tính toán là các giá trị RMS theo tiêu chuẩn ISO 2631-1 phản ánh tại các vị trí giường nằm bất kì trên xe. Kết quả có thể được dùng để so sánh, đánh giá sự thay đổi độ êm dịu tại các vị trí giường nằm trên xe và sự thay đổi của điều kiện vận hành tác động đến độ êm dịu của các vị trí.
Trong quá trình khảo sát ảnh hưởng của thông số góc nghiêng giường nằm đến độ êm dịu của xe khách giường nằm và nhận thấy góc nghiêng giường nằm 110÷130o giúp tạo cảm giác thoải mái nhất cho hành khách sử dụng.
Với mô hình đã được xây dựng luận án đã tiến hành ứng dụng được thuật toán di truyền trong việc khảo sát và và tìm ra các thông số hệ số độ cứng và hệ số giảm chấn tối ưu phản ánh cho các đặc tính của đệm giường nằm khi xe đi qua một biên dạng mặt đường xác định. Kết quả tính toán tối ưu sẽ là lựa chọn tham khảo cho các nhà sản xuất và lắp ráp ô tô trong nước trong quá trình
nghiên cứu chế tạo, lựa chọn, kiểm tra đánh giá được loại đệm giường nằm phù hợp với điều kiện khai thác vận hành tại nước ta.
2. Một số hạn chế
Do có những hạn chế nhất định về thời gian và chưa tìm được nguồn kinh phí hỗ trợ nên luận án chưa tiến hành chế tạo thử nghiệm chủng loại giường nằm đã được nghiên cứu tính toán để thử nghiệm nhằm đánh giá các kết quả thu được từ quá trình nghiên cứu lý thuyết.
3. Hướng nghiên cứu tiếp theo
Nghiên cứu thực nghiệm các thông số đã tính toán đề xuất của giường nằm để đánh giá một cách đầy đủ và hoàn thiện các kết quả nghiên cứu của luận án đã thực hiện được.
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ
[1] (2018) Khảo sát ảnh hưởng yếu tố kích thước của gờ giảm tốc đến độ êm dịu của xe tác động nên cảm giác của hành khách được vận chuyển bằng xe khách giường nằm, Số đặc biệt tháng 10/2018 Tạp chí cơ khí Việt Nam.
[2] (2018) Khảo sát yếu tố kích thước của gồ giảm tốc đến độ êm dịu chuyển động của hành khách được vận chuyển bằng xe khách giường nằm sử dụng mô hình không gian, Hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc về cơ khí lần thứ V- VCME 2018
[3] (2018) Nghiên cứu ảnh hưởng của biên dạng mặt đường ngẫu nhiên đến độ êm dịu chuyển động tác động lên cảm giác của hành khách khi di chuyển bằng xe khách giường nằm, Số đặc biệt tháng 11/2018 Tạp chí khoa học giao thông vận tải.
[4] (2018) Investigate effect of changing base length to motion comfort on coach is made and assembly at Vietnam, 1st INDO –ASEAN conference on Innovative Approaches in Applied Sciences and Technologies.
[5] (2019) Evaluation motion comfort of sleeper coach, the type of vehicle is manufactured and assembled at Vietnam, effect of random road profile based on standard ISO 8608, Advances in engineering research and application. Lecture note in networks and systems, vol 104, Springer, cham.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tham khảo tiếng việt
[1]. Bộ giao thông vận tải (2015), QCVN 09: 2015/BGTVT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng an toàn kỹ thuật và bảo vệ môi trường đối với ô tô. [2]. Bộ giao thông vận tải (2017), Ban hành cùng quyết định số 1578/QĐ- BGTVT: Hướng dẫn tạm thời xây dựng gờ giảm tốc, gồ giảm tốc tại vị trí đường bộ giao cắt cùng mức với đường sắt.
[3]. Đặng Việt Hà (2010), Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến độ êm dịu chuyển động của ô tô khách được đóng mới tại Việt Nam, luận án tiến sỹ, Đại học Giao Thông Vận Tải.
[4]. Nguyễn Văn Trà (2006), Nghiên cứu ứng dụng hệ thống treo bán tích cực ở sơ đồ ¼ để nâng cao độ êm dịu chuyển động của ô tô, luận án tiến sỹ, Học viện Kỹ Thuật Quân Sự.
[5]. Trần Thanh An (2012), Nghiên cứu tối ưu các thông số hệ thống treo ô tô khách sử dụng tại Việt Nam, luận án tiến sỹ, Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự. [6]. Trương Mạnh Hùng (2017), Nghiên cứu dao động của ô tô khách có sử
dụng hệ thống treo khí nén, luận án tiến sỹ, Đại học Giao Thông Vận Tải.
Tài liệu tham khảo tiếng anh
[7]. Bendat JS, Piersol AG (1986), Random data: Analysis and measurement procedures, 2nd edn, Wiley, NewYork.
[8]. C. F. Tan, W. Chen, F. Kimman, W. M. Rauterberg (2009) Sleeping posture analysis of economy class aircraft Seat, Proceeding of the world congress on Engineering Vol I.
[9]. C.F. Beards BSc, PhD, C Eng, MRAeS, Mioa, Engineering vibration analysis with application to control systems, Edward Arnold
[10]. Cyril M. Harris, Allan G. Piersol (2002) Harris’ Shock and Vibration Handbook, McGraw-Hill.
[11]. Daniel J. Inman (2006) Vibration with control, John Wiley & Sons. Ltd [12]. Dragan Sekulic, Vlastimir Dedovic, Srdjan Rusvov, Slavisa Salimic,
Aleksanda Obradovic (2013) Analysis of vibration effects on the comfort of intercity bus user by oscillatory model with ten degrees of freedom, Elsevier, Applied Mathematical Modelling.
[13]. Emanuele Guglielmino, Tudor Sireteanu, Charles W.Stammers, Gheorghe Ghita, Marius Giuclea (2008) Semi- active Suspension control, Springer
[14]. G.P. Liu, J.B. Yang, J.F, Whidborne (2003), Multiobjective optimisation and control, Research studies press LTD.
[15]. Galad Ali Hassaan, Nasser Abdul- Azim Mohammed (2015) Vehicle dynamics response to road Hump using a 10 degrees of freedom full-car model, International Journal of computer techniques_ Volume 2.
[16]. Gao Zepeng, Nan Jinrui, Liu Lian, Xu Xiaolin (2017) Research on air suspension control system based on fuzzy control, Sciencedirect, The 8th
international conference on applied energy – ICAE2016.
[17]. Georg Rill (2012), Road vehicle dynamics fundamentals and modeling, CRC press Taylor & Francis Group,
[18]. Guangtai Zheng, Yi Qui, Michael J Griffin (2009), Planar multi-body modelling of the in- axis and cross-axis apparent mass of the seated human body with vertical whole-body vibration, 44th United Kingdom conference on human responses to vibration, held at Loughborough University, England, 7-9 September 2009.
[19]. Ile Mircheski, Tatjana Kandikjan, Sofija Sidorenko (2014), Comfort analysis of vehicle driver’s seat through simulation of the sitting process, Tehnicki vjesnik 21, 2(2014), 291-298.
[20].ISO 2631-1 standard (1997) Mechanical vibration and shock_ Evaluation of human explosure to whole body vibration_ Part 1: General requirements. [21]. ISO 8608 standard (2016) Mechanical vibration, road surface profiles,
reporting of measured data.
[22]. John C.Dixon, Ph.D, F.I.Mech.E., F.R.Ae.S (2007) The shock absorber Handbook, John Wiley & Son, Ltd.
[23].Karl Popp Werner Schiehlen (2010) Ground vehicle dynamic, Springer [24]. Katsuhiko Ogata (2004) System dynamics, Pearson Prentise Hall
[25]. Kihong Shin, Joseph Hammond, Fundamentals of signal processing for sound and vibration engineers, John Wiley & Son, Ltd.
[26]. M. Agostinacchio, D. Ciampa, S. Olita (2013), The vibrations induced by surface irregularities in road pavements _ SpringerLink.com.
[27]. M. Shinozuka, digital simulation of random processes and its applications (1972), Journal of sound and vibration, pages 111-128.
[28]. M.J. Griffin (1990), Handbook of human vibration
[29]. Mark A.Koshute, Michael Blaszkiewicz, Brian L. Neal (2015), Benchmarking of Polyurethane technologies for automotive seat cushion, ResearchGate.
[30]. Mark F. Sonnenschein (2015) Polyurethanes: Science, technology, Markets, and Trends, First edition, John Wiley & Son, Inc.
[31]. Matthew P Reed (2000) Survey of auto seat design recommendations for improved comfort, Research gate.
[33]. Ornwipa Thamsuwan, Ryan P. Blood, Randal P. Ching, Linda Boyle, Peter W. Johnson (2012), Whole body vibration exposures in bus drivers: A comparison between a high-floor coach and a low- floor city bus, Elsevier International Journal of Industrial Ergonomics.
[34]. Reza N. Jazar (2013) Advance vibrations, Springer.
[35]. Reza N.Jazar (2008) Vehicle dynamics theory and application, Springer [36]. S.Graham Kelly (2012) Mechanical Vibration theory and applications,
Cengage learning.
[37]. Sung Yuk Kim, Jong Rok An, Key Sun Kim (2016) A study on the stiffness characteristics according to the body pressure on the seat cushion for vehicle, Indian Journal of Science and Technology, Vol 9(46).
[38]. US Department of homeland security science and technology Directorate First responders Group (2015) Ambulance patient compartment human factors design guidebook, Homeland security science and technology. [39]. Wael Abbas, Ashraf Emam, Saeed Badran, Mohamed Shebl, Ossama
Abouelatta (2013) Optimial seat and suspension design for a half car with driver model using genetic Algorithm, Intelligent control and automation 4,199-205.
[40]. Guangtai Zheng, Yi Qiu, Michael J Griffin (2009) Planar multi-body Modelling of the in-axis and cross-axis apparent mass of the seated human body with vertical whole body vibration, the 44th United Kingdom conference on human responses to vibration.
[41]. Xian Xu Bai, Shi Xu Xu, Wei cheng, Li Jun Qian (2017) On 4 degree of freedom biodynamic models of seated occupants: Lumped parameter modeling, Journal of sound and vibration 402 (2017) 122-141.
[42]. Jong Jin Bae, Namcheol Kang (2018) Development of a five degree of freedom seated human model and parametric studies for its vibrational charateristics, Hindawi shock and vibration volumn 2018.
[43].Tadas Lenkutis, Aurimas Cerskus, Nikolaj Sesok, Andrius Dzedzickis, Vytautas Bucinskas (2020) Road surface profile synthesis: Assessment of