22 февраля 2016г.
Перевозка крупногабаритных тяжеловесных грузов (КТГ) в настоящее время востребована по причине, в том числе, высокой конструктивной сложности перевозимых грузов, и в следствии этого невозможности осуществления перевозки компонентов, из которых состоит груз, по отдельности и сборки непосредственно на месте эксплуатации. Другими словами сборка перевозимого груза может быть осуществлена только на заводе изготовителе, а сам груз необходимо доставить к месту эксплуатации в максимально собранном виде.
Для достижения такой цели могут применяться различные виды транспорта: водный, железнодорожный, воздушный и автомобильный. Бывают случаи, когда используются несколько видов транспорта при одной перевозке. Максимальные параметры КТГ для различных видов транспорта приведены в Табл.1.
Таблица 1
|
Параметры КТГ
|
|
|
Транспорт
|
|
|
|
|
автомобильный
|
железнодорожный
|
водный
|
воздушный
|
|
Масса, т
|
Без ограничений
|
500,0
|
Без ограничений
|
250,0**
|
|
Длина, м
|
177,2*
|
92,1
|
|
290,0
|
43,0**
|
|
Ширина, м
|
7,5*
|
4,48
|
|
29,0
|
6,4**
|
|
Высота, м
|
7,5*
|
5,15
|
|
15,6
|
4,4**
|
|
* Условно допускаются к перевозке без реконструкции автомобильных дорог и искусственных сооружений;
** Данные для самолета АН-225 Мрия
|
Как видно из Табл.1, наибольшими возможностями для перевозки КТГ обладает водный транспорт. Однако его применение не всегда возможно, по причине отсутствия причалов в конечной точке маршрута перевозки КТГ. По этому водный транспорт используют вместе с автомобильным, который в свою очередь доставляет груз от изготовителя в порт для погрузки и до заказчика после разгрузки в порту назначения.
Стоит отметить, что не всегда удается перевезти груз водным транспортом по причине отсутствия в районе доставки груза рек или в неподходящее для такой транспортировки время года. В этом случае на первое место встает перевозка на автомобильном транспорте.
В настоящее время в мире для перевозки КТГ используются следующие виды автомобильного транспорта:
1) Автопоезда – тяжеловозы, состоящие из тягача и прицепа или полуприцепа большой грузоподъемности (Рисунок 1);
2) Модульные самоходные платформы, способные соединяться друг с другом для увеличения грузоподъемности и увеличения площадки для перевозки груза (Рисунок 2). Также данные платформы способны работать на некотором расстоянии друг от друга при перевозке длинных грузов (Рисунок 3).
В последнем случае каждой
платформой управляет
один оператор, что может негативно сказаться на скорости движения
автопоезда и отрицательно повлиять на безопасность перевозки
груза.
На самоходных транспортных средствах применятся электронная система управления поворотом осей, которая позволяет поворачивать их независимо друг от друга по различным законам управления. Диапазон поворота осей при этом составляет от -90 до +90 градусов. Блоксхема
аналогичной системы управления приведена на Рисунке 4.
Рис.4. Блоксхема
системы электронно – гидравлического управления поворотом:
1 – задающее устройство (рулевое колесо или пульт дистанционного управления (ПДУ));
2 – сигнал величины угла поворота;
3 – обратная связь; 4 – блок поиска логических ошибок; 5 – микропроцессор; 6 – анализатор режима движения;
7 – блок аварийной
остановки; 8 – блок обратной связи; 9 – пропорциональный
сервовентиль; 10 – индуктивный датчик смещения; 11 – пропорциональные электромагниты; 12 – блок контроля пропорциональности смещения золотника;13 – индикаторы текущих
и заданных значений
углов поворота; 14 – генератор переменного напряжения; 15 – блок питания;
16 – блок выбора движения (а – нормальное движение; б – движение
«крабом»; в – движение
вокруг собственной оси; г – диагональное движение;
д – боковой поворот)
При использовании электронной системы поворота
осей на каждой платформе вполне логично сделать так, чтобы при перевозке
груза на платформах, работающих
на некотором расстоянии друг от друга, задняя платформа (ведомая)
при движении по криволинейным траекториям двигалась по траектории движения передней платформы (ведущей), другими
словами след в след.
Рассмотрим схему подобного автопоезда
при вышеназванном способе
движения, представленную на Рисунке 5:
В данном случае
движение автопоезда описывается системой уравнений:
Работа системы
управления будет происходить следующим
образом. Сигналом электронной системе управления о том, что транспортное средство начало движение
по криволинейной траектории будет являться изменение
угловой скорости поворота осей.
Кроме того в точке начала
поворота осей необходимо
зафиксировать неподвижную систему координат, необходимую для расчета траектории
движения ведомого звена. После этого координаты переходной траектории могут быть определены по формулам:
где α1 - угол поворота задающей
колесной опоры;
kп – режимный параметр поворота,
равный отношению угловой скорости
поворота задающей колесной опоры к поступательной скорости движения ведущего
звена.
Курсовой угол, угол между продольной осью ведущего звена и осью неподвижной системы
координат, можно определить по формуле:
где V – скорость движения транспортного средства.
При движении
транспортного средства по круговой траектории расчет координат прекращается, и идет расчет пути движения по круговой траектории. В точке выхода ведущего звена с кругового
участка на переходной система
управления снова начинает расчет координат по вышеприведенным уравнениям.
При движении по круговой траектории приращение курсового угла можно определить по формуле:
Ведомое звено движется следующим
образом: после определения точки начала переходной
кривой, вычисляется момент времени начала
входа движения по ней ведомого
звена в зависимости от длины перевозимого груза и скорости
движения ведомого звена. Путь, пройденный ведомым
звеном можно определить при помощи датчика
пройденного пути, связанного с неприводным колесом. Также для контроля
положения ведомого звена
можно применять следующие зависимости:
Курсовые углы при этом удобно определять при помощи, например,
гироскопических датчиков.
Выше приведенные зависимости вполне могут быть использованы для разработки системы
управления поворотом самоходного транспортного средства для перевозки КТГ с применением электронной системы управления. Это позволит управлять автопоездом одному оператору, повысит
маневренность и увеличит среднюю скорость движения
по маршруту.
Статья опубликована в рамках Программы стратегического развития
ФГБОУ МАДИ на период 2012 – 2016 гг.
Список литературы
1. Белоусов, Б.Н. Колесные транспортные средства особо большой грузоподъемности. Конструкция. Теория. Расчет. / Б.Н. Белоусов, С.Д. Попов.
– М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 2006.
– 728с.
2. Белоусов, Б.Н. Прикладная механика наземных тягово
– транспортных средств с мехатронными системами. / Б.Н. Белоусов, С.Б. Шухман – М.: Агроконсалт, 2013.
–612с.
3.
Закин, Я.Х. Маневренность автомобиля и автопоезда / Я.Х. Закин.
– М.: Машиностроение, 1986. – 136 с.
4. Scheuerle SPMT 3000 [Электронный
ресурс]. – 2012. – Режим доступа: http://static.sstorg.ru/files/products_out/4649097.pdf?title=Техника_СПМТ.pdf, свободный. – Заглавие
с экрана.
