Модель движения транспортного средства по криволинейной траектории с учетом трения качения

Данная статья посвящена проблеме адекватного математического описания процесса движения транспортного средства по криволинейной траектории с учетом корреляции динамических и кинематических параметров данного процесса. Подчеркивается важность учета влияния сил сопротивления движению транспортного средства в направлении качения, при движении по криволинейной траектории, на минимально допустимый радиус кривизны при заданной скорости движения или на максимально возможную скорость движения транспортного средства при заданном радиусе кривизны траектории его движения.
В настоящее время при движении транспортного средства по криволинейной траектории минимальный радиус кривизны при заданной скорости или максимально допустимая скорость при заданном радиусе кривизны траектории определяются без учета сил сопротивления движению в направлении качения. Это приводит к необоснованному завышению предельно допустимой скорости транспортного средства при движении по криволинейной траектории с заданным радиусом кривизны, что, в свою очередь, при создании программного обеспечения для беспилотных транспортных средств, может привести к повышению аварийности.
В статье предложено инновационное решение данной проблемы посредством учета влияния трения качения и моментов сопротивления в элементах трансмиссии транспортного средства на величину центростремительной силы, действующую на транспортное средство при движении по криволинейной траектории.
Целью исследования является разработка математической модели движения транспортного средства по криволинейной траектории с учетом влияния трения качения и сил сопротивления в трансмиссии транспортного средства на максимально возможную скорость транспортного средства при заданном радиусе кривизны траектории и на минимально возможный радиус кривизны траектории при заданной скорости движения транспортного средства. Установлено, что сила сопротивления движению транспортного средства в направлении качения уменьшает величину центростремительной силы, обеспечивающую движение транспортного средства по криволинейной траектории определенной кривизны, на величину, равную силе сопротивления движению в направлении качения транспортного средства.

1. Носков Н. К., Трояновская И. П., Титов С. А. Математическая модель силового взаимодействия колеса с грунтом при повороте машины // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение. – 2017. – Т. 17. – № 3. – С. 5–15. DOI: 10.14529/engin170301.

2. Шухман С. Б., Соловьев В. И. Математическая модель криволинейного движения колеса по грунту // Известия высших учебных заведения. Транспортное и энергетическое машиностроение. – 2012. – № 8. – С. 24–31. EDN: PBJFUJ.

3. Федотов А. И., Тихов-Тинников Д. А., Быков А. В., Лысенко А. В. Математическая модель процесса движения автомобиля по окружности // Вестник Иркутского государственного технического университета. – 2017. – Т. 21. – № 2. – С. 199–207. DOI: 10.21285/1814-3520-20172-199-207.

4. Тарасик В. П., Пузанова О. В. Методика оценки управляемости и устойчивости автомобиля при движении на вираже // Вестник Белорусско-Российского университета. Машиностроение. – 2019.– № 3 (64). – С. 93–103. DOI: 10.53078/20778481_2019_3_93.

5. Тарасик В. П. Методика имитационного моделирования режима испытаний на управляемость и устойчивость автомобиля при входе в поворот // Вестник Белорусско-Российского университета. Машиностроение. – 2019. – № 2 (63). – С. 44–53. DOI: 10.53078/20778481_2019_2_44.

6. Любимов И. И., Буйлов Ю. А. Исследование связи увода колес автомобиля с жесткостью подвески // Вестник СГТУ. Транспорт. – 2013. – Т. 2. – № 1 (70). – С. 192–195. EDN: REAWZV.

7. Баулина Е. Е., Дементьев Ю. В., Итурралде П., Кислов А. А. К вопросу исследования устойчивости и управляемости гибридного автомобиля с изменяемым в процессе движения типом привода // Известия МГТУ «МАМИ». – 2012. – Т. 1. – № 2 (14). – С. 29–38. EDN: PUWPTD.

8. Бутин Д. А., Тумасов А. В., Вашурин А. С., Аникин А. А., Палутин Ю. И. Исследование режимов качения пневматической шины при испытаниях управляемости и устойчивости // Труды НГТУ им. Р. Е. Алексеева. – Нижний Новгород. – 2018. – № 3 (122). – С. 107–110. DOI: 10.46960/1816-210X_2018_3_107.

9. Кравец В. Н., Мусарский Р. А. Исследование скольжения колес при повороте автомобиля // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. – 2014. – № 6 (651). – С. 35–38. EDN: SEZQQF.

10. Дячук М. В., Петренко Д. И. Моделирование управляемости легкового автомобиля // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. – 2009. – № 12 (141). – С. 29–37.

11. Чикрин Д. Е. Логика и структура построения системы управления беспилотных транспортных средств // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. Информатика, вычислительная техника и управление. – 2021. – Т. 23. – № 4. – С. 96–102. [Электронный ресурс]: http://www.ssc.smr.ru/media/journals/izvestia/2021/2021_4_96_102.pdf. Доступ 27.05.2024.

12. Зезюлин Д. В., Тюгин Д. Ю., Тумасов А. В., Грошев А. М. [и др.]. Разработка системы беспилотного управления движением транспортного средства с электроприводом // Труды НГТУ им. Р. Е. Алексеева. – Нижний Новгород. – 2018. – № 1 (120). – С. 165–174. DOI: 10.46960/1816-210X_2018_1_165.

13. Кузнецова М. В., Веремеенко Е. Г. Перспективы внедрения беспилотного управления автомобильными перевозками // Молодой исследователь Дона – электронный журнал ДГТУ. – 2018. – № 5 (14). – С. 67–72. EDN: YHKGYP.

14. Юзаева А. Г., Кукарцев В. В. Беспилотные автомобили: опасности и перспективы развития // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. – 2016. – Т. 2. – № 12. – С. 120–122. EDN: XRYBJP.

15. Dikmen, M., Burns, C. M. Autonomous Driving in the Real World: Experiences with Tesla Autopilot and Summon. Automotive’UI 16: Proceedings of the 8th International Conference on Automotive User Interfaces and Interactive Vehicular Applications. [New York]: [Association for Computing Machinery], 2016, рр. 225–228. DOI: 10.1145/3003715.3005465.

16. Herrmann, A., Brenner, W., Stadler, R. Autonomous Driving: How the Driverless Revolution Will Change the World. Bingley: Emerald Publishing, 2018, xiii, 445 p. ISBN: 978–1–78714–834–5.

17. Leong, W. L., Martinel, N., Huang, S., Micheloni, C., Foresti, G. L., Teo, R. S. H. An Intelligent Auto-Organizing Aerial Robotic Sensor Network System for Urban Surveillance. Journal of Intelligent and Robotic Systems: Theory and Applications, 2021, Vol. 102, Iss. 2, Art. 33. DOI: 10.1007/s10846-021-01398-y.

18. Akbari, Y., Almaadeed, N., Almaadeed, S., Elharrouss, O. Applications, databases and open computer vision research from drone videos and images: a survey. Artifi cial Intelligence Review, 2021, Vol. 54, Iss. 5, рр. 3887–3938. DOI: 10.1007/s10462-020-09943-1.

19. Litman, T. Autonomous Vehicle Implementation Predictions Implications for Transport Planning. 2021. [Электронный ресурс]: https://vtpi.org/avip.pdf. Доступ 24.05.2024.