Таблица 5
Определение эквивалентного времени до отказа
Харак- Фактическое Коэф- Эквивалент-
терный время до от- фициент ное время Примечание
размер x каза, ч КУ до отказа
0,5 2006 156347,64
0,35 1,033 80,51202
0,35 48 77,94 3741,12
0,35 48 3741,12
0,22 74 5767
0,22/0,18 48 3741
0,18 184 14341
0,18 281 77,94 21901
0,18 501 39048
0,18/0,15 189 14730
0,15 1051 77,94 81915 Дефект контактной площадки
0,15 2061 77,94 160634 Посторонние металлические
частицы
0,13 168 77,94 13094
0,13 1001 77,94 78018
ности отказов с доверительной вероятностью 0,9 в первом приближении принять среднее значение X отдельно для ПЛИС (ПЛМ), элементов памяти и т. п. Логично было бы отдельно выделить элементы с характерным размером, равным или меньшим 0,13 мкм.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Результаты испытаний показывают, что интенсивности отказов ПЛИС практически не зависят от характерного размера х и степени интеграции. Это связано, по-видимому, с более совершенной технологией, и можно считать, что с
уменьшением характерного размера безотказность практически не ухудшается и определяется суммарной наработкой (число отказов в большинстве случаев равно нулю).
ЛИТЕРАТУРА
1. Петрухин Б. П., Пикапов А. Т., Ша-выкин Н. А. Сравнительный анализ методов оценки интенсивности отказов КМДП СБИС // Надежность. — 2008. — № 2 (25). — С. 39—44.
2. Altera, Reliability Report №№ 34—46, Q4 2000 — Q3 2006, Q2 2007, Q2 2008. <www.altera.com>.
3. Altera, Reliability Report № 47, Q4 2008. <www.altera.com>.
4. Device Reliability Report Fourth Quarter 2006, UG116 (v3.3.2), March 28, 2007. <www.xilinx.com>.
5. Device Reliability Report Second Quarter 2007, UG116 (v4.1), August 31, 2007. <www.xilinx.com>.
6. Device Reliability Report Second Quarter 2008, UG116 (v5.1), August 15, 2008. <www.xilinx.com>.
Борис Петрович Петрухин — канд. техн. наук, вед. научн. сотрудник Института проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН (ИПУ РАН);
Николай Александрович Шавыкин — научн. сотрудник ИПУ РАН.
® (495) 334-88-11 □
УДК 621.01:534.1
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ КОНТРОЛЬ НЕРОВНОСТИ ДОРОЖНОГО ПОКРЫТИЯ
Ю. С. Легович, Д. Ю. Максимов, Ю. В. Максимов
Обсуждается возможность реализации технических устройств автоматизированного контроля неровности дорожного покрытия в городе.
Ключевые слова: неровности дороги, колебания автомобиля, датчики ускорения, электромеханические аналогии.
ВВЕДЕНИЕ
Для поддержания в надлежащем состоянии дорожного хозяйства г. Москвы Управлению дорожного хозяйства Департамента ЖКХиБ необходимо своевременно получать объективную информацию о текущем состоянии дорожного покрытия с целью выявления участков, требующих ремонта или проведения уборочных работ, и контроля их качества. На данный момент Депар-
тамент, в основном, руководствуется сводками исполнителей работ и отчетами выборочных контрольных проверок заказчиков — информацией субъективного характера, поступающей с некоторой задержкой. Снижение роли человеческого фактора в оценке реальной ситуации повысит эффективность принимаемых управленческих решений, в том числе и с точки зрения минимизации расходов по содержанию дорог.
В связи со сказанным представляется целесообразным автоматизировать процесс сбора информации о текущем состоянии дорог, обеспечив его техническими средствами.
Для этой цели может быть использован наземный общественный транспорт, регулярно курсирующий по основным транспортным артериям города, или транспортные средства (ТС), специально предназначенные для контроля состояния
дорожного покрытия. Получение и обработку собираемой информации в режиме реального времени могла бы осуществлять АСУ ОДС ДЖКХиБ.
В данной работе обсуждается возможность реализации технических устройств, устанавливаемых на средствах наземного транспорта с целью автоматизации контроля профиля проезжей части или степени неровности дорожного покрытия, поскольку степень неровности дорожного покрытия является одним из основных показателей его состояния (важна также регистрация параметров состояния основных узлов используемого для указанных целей ТС).
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ И РЕШЕНИЕ
Для получения информации о неровности дорожного покрытия при движении целесообразно применять обычные датчики ускорения, установленные в тех или иных местах ТС. Выявление колебаний датчиков, вызванных неровностями дороги, имеет следующие особенности. Во-первых, при движении на датчики кроме сил, обусловленных неровностями профиля проезжей части, будут воздействовать также помехи, возникающие при вибрациях работающего двигателя, вибрациях других вращающихся узлов автомобиля (колес, валов и т. п.), силы от внешних воздействий на корпус автомашины (воздушных потоков, дождя, перемещения пассажиров и т. п.). Во-вторых, степень воздействия на датчики всех сил будет зависеть от технического состояния всех агрегатов ТС.
Анализ взаимодействия указанных сил проводился на основе представления ТС динамической моделью с сосредоточенными параметрами, распространенного в инженерных расчетах при анализе колебаний, согласно которому инерционные свойства механизма сосредоточены в отдельных точках в виде приведенных масс, и эти точки связаны между собой упругими, диссипативными и геометрическими безынерционными связями [1]. В нашем случае шина колеса и опора двигателя будут рассматриваться как безынерционные линейные упруго диссипативные элементы, а амортизатор ударных нагрузок с
Рис. 1
Рис. 2
пружиной подвески (рессорой) — как безынерционный нелинейный упруго диссипативный элемент. Инерционные свойства колеса будем характеризовать некоторой эквивалентной массой, включающей в себя массы частей, жестко связанных со ступицей колеса (в том числе массы диска колеса, шины и, частично, рессоры). Эквивалентная масса корпуса в нашем случае не включает в себя массу двигателя, который рассматривается как отдельный элемент, но учитывает (частично) массу рессоры.
Рассмотрим схематическое изображение механической системы, аналогичной (с некоторым приближением) части ТС (автомобиля), опирающейся на одно колесо (рис. 1), где приняты следующие обозначения элементов системы и их характеристик:
vt — вертикальная составляю -щая скорости перемещения участка шины колеса, соприкасающегося с дорогой;
St — шина колеса с коэффициентом упругости kt и коэффициентом трения rt ;
Fw — вертикальная составляющая результирующей силы помех вращающегося колеса (силы дисбаланса, шумы подшипника и т. п.);
Mw — эквивалентная масса колеса (с учетом массы узлов, жестко связанных с осью колеса);
Sa — пружина подвески (рессора) с коэффициентом упругости ka;
S—A — амортизатор ударных воздействий на колесо с коэффициентами трения rd и rr в прямом и
обратном направлениях соответственно;
7<Ь — вертикальная составляю -щая результирующей силы помех, непосредственно воздействующих на корпус автомашины (ветер, дождь и т. п.);
Мь — эквивалентная масса части корпуса, опирающейся на одно колесо;
Бе — опора двигателя с коэффициентом упругости ке и коэффициентом трения ге;
— вертикальная составляю -щая результирующей силы помех работающего двигателя;
Ме — эквивалентная масса части двигателя, опирающейся на одно колесо.
В соответствии с методом электромеханических аналогий [2—4] на рис. 2 представлен электрический аналог схемы рассматриваемой механической системы. На рисунке приняты следующие обозначения элементов схемы:
1{ — источник тока — аналог скорости колебаний участка шины, соприкасающегося с дорогой, в рассматриваемой механической системе (сила тока 1{ пропорциональна скорости V);
С, Са и Се — конденсаторы — аналоги гибкости шины колеса рессоры Ба и опоры двигателя Бе соответственно (емкости конденсаторов обратно пропорциональны соответствующим коэффициентам упругости или, что тоже самое, прямо пропорциональны коэффициентам гибкости упругих элементов);
14
Sensors & Systems • № 8.2009
Rt и Re — резисторы, характеризующие потери в шине колеса и опоре двигателя при их деформациях соответственно (сопротивления резисторов пропорциональны соответствующим коэффициентам трения);
Ew, Eb и Ee — источники напряжения — аналоги сил Ft, Fb и Fe соответственно (ЭДС источников напряжения пропорциональны соответствующим силам);
Lw, Lb и Le — катушки индуктивности — аналоги масс Mw, Mb и Me соответственно (индуктивности катушек пропорциональны массам);
Da — диод — аналог амортизатора S—A; сопротивления диода в прямом и обратном направлениях (R^ и Rr) пропорциональны соответствующим коэффициентам трения амортизатора.
В схеме рис. 2 считаем заданными диапазоны значений параметров пассивных элементов (т. е. значения емкостей, индуктивностей и сопротивлений), определяемые допустимыми вариациями нагрузок на колесо, давления в шине колеса, параметров резины, амортизатора ударных нагрузок и опоры двигателя. Методики определения значений параметров пассивных элементов эквивалентной схемы для ТС рассмотрены ниже.
О характеристиках помеховых напряжений от действия сил дисбаланса колеса и вибраций двигателя можно сделать лишь априорные предположения, например, о наличии в спектре Ew составляющих с частотами, пропорциональными частоте вращения колеса, а в спектре Ee — составляющих с частотами, пропорциональными числу оборотов двигателя, валов коробки передач и т. п. Эти предположения могут быть подкреплены результатами статистических измерений. Помехо-вые напряжения от действия сторонних сил на корпус ТС носят еще менее определенный случайный характер.
Искомым в данной схеме является функция времени It (а, значит, и пройденного расстояния), вернее, интеграл от It, дающий значение вертикального перемещения участка шины, соприкасающегося с дорогой. Задача, таким образом, заключается в определении места установки датчиков ускорений (при минимальном их количестве) и алгоритмов обработки получаемых данных, при которых результат будет иметь минимальную погрешность. При этом желательно своевременно регистрировать случаи выхода параметров узлов за допустимые пределы и случаи перегрузки ТС, для чего необходимо контролировать соответствующие характеристики Ew, Ee и Lb.
Для рассматри
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.