POSÚDENIE BRZDNÝCH VLASTNOSTÍ VYBRANÝCH TYPOV AUTOBUSOV APPRECIATE OF BRAKE PROPERTIES ON CHOSEN TYPES OF BUSES

Transcription

1 POSÚDENIE BRZDNÝCH VLASTNOSTÍ VYBRANÝCH TYPOV AUTOBUSOV APPRECIATE OF BRAKE PROPERTIES ON CHOSEN TYPES OF BUSES ROMAN SIVÝ IVAN JANOŠKO Abstract The contribution describes appreciating brake properties of two buses, one is Karosa LC 734 with classic brake system and the second is Karosa LC 734 with ABS system. Measurements were realised on dry asphalt. Measuring device for accelerating and decelerating properties was used the gravitation sensor XL Meter. We were testing brakes by different initial speed of bus. The speed values were 40, 60 and 70 km.h -1. The efficiency of brake systems, the stability of vehicle during brake time is better with ABS systems and the brake trajectory is shorter. The average deceleration of motor-bus LC 734 without ABS is in level a =5,4 m.s -2 and motor-bus LC 734 with ABS is in level a =7,1 m.s -2. Key words: measurement, deceleration, brake trajectory, bus, ABS Úvod Medzi najdôležitejšie funkčné časti automobilu, ktoré majú priamy vplyv na bezpečnosť premávky zaraďujeme dynamické a brzdné sústavy automobilov. Dnes, v čase obrovského rozmachu automobilových technológií, je zisťovanie technického stavu vozidla čoraz náročnejšie. Na zvýšenie účinnosti spôsobov zhospodárovania prevádzky a zároveň zvyšovania bezpečnosti cestných motorových vozidel sa používajú vhodné precizne metódy technickej diagnostiky. Nákladné auto poháňané spaľovacím motorom sa po prvý raz objavilo v Nemecku v roku Bolo poháňané uhoľným plynom a používalo sa až do tridsiatych rokov dvadsiateho storočia, kedy Karl Benz uviedol na trh automobil s naftovým motorom. Tieto motory sa vyznačovali vysokou účinnosťou, úspornosťou a dlhou životnosťou. Uplatnili sa v druhej svetovej vojne, a to hlavne americké automobily s pohonom všetkých štyroch kolies. Po vojne sa začal rozmach automobilovej nákladnej dopravy, čo vyvolalo potrebu ďalšieho rozvoja naftových motorov. Začali sa montovať aj do vozidiel hromadnej dopravy hlavne pre svoju vysokú účinnosť a výkonnosť. V roku 1954 vyrobila firma Volvo turbo verziu naftového motora, čím sa zvýšil jeho výkon o 50%. Dôležitým faktorom pre hodnotenie mobilných dopravných prostriedkov sú brzdné dráhy a medzi základné zložky bezpečnosti patrí kvalitná a bezporuchová brzdná sústava automobilu, ktorá zabezpečuje spomalenie, zastavenie a zabezpečenie vozidla proti pohybu na rovine aj na svahu. V súčasnej dobe výraznou mierou prispel ku skráteniu brzdnej dráhy protiblokovací systém ABS, kde automobily vybavené týmto systémom dosahujú výborné brzdné vlastnosti. Neustále sa vo väčšej miere začínajú uplatňovať aj iné elektronické systémy, ktoré napomáhajú vodičom zvládať hraničné situácie. V osobných automobiloch sú to systémy ABS, EBD (rozdeľovač brzdnej sily), Kontaktná adresa:

2 BA (brzdný asistent), v prostriedkoch hromadnej dopravy sa okrem ABS uplatňuje aj ASR (regulácia proti preklzávaniu hnacích kolies) ai. Pravdepodobne prvým prístrojom brániacim pri brzdení zablokovaniu kolies bolo zariadenie J.E.Francisa z roku 1908, ktoré však bolo vyvinuté pre parné lokomotívy. Neskôr, keď začali na cestách pribúdať automobily prišli od vedcov prvé návrhy technických riešení. V roku 1928 si nechal patentovať regulátor brzdnej sily Karl Wessel a v roku 1936 Robert Bosch, ktorého firma neskôr ABS aj zrealizuje. Sériovo sa začína montovať do vozidiel až v 90-tych rokoch 20-teho storočia, dovtedy iba ako zvláštna výbava. Ďalšie zdokonaľovanie napomohlo vzniku pokročilejších elektronických systémov, ako sú kontrola trakcie alebo jazdnej dynamiky. Už z názvu systému ABS je zrejmé, že jeho úlohou je zabrániť blokovaniu kolies pri brzdení. Ak totiž brzdíme tak intenzívne, že sa kolesá zablokujú, automobil prestane reagovať na pohyby volantu a prichádzame o možnosť vozidlo smerovo riadiť. Vo väčšine prípadov sa tiež predlžuje brzdná dráha. Kolesá blokujú skôr na povrchoch s nižšou priľnavosťou, napr. na ujazdenom snehu, ľade alebo za mokra, prospech z ABS je preto v takýchto situáciach vyšší. Naopak na sypkých povrchoch v kombinácii so zlými tlmičmi môže brzdnú dráhu predĺžiť. Vo všeobecnosti však jeho prednosti prevažujú. Prácu protiblokovacieho systému riadi elektronická jednotka. Tá získava od snímačov na kolesách údaje o ich otáčkach. Ak pri brzdení zistí, že sa niektoré z kolies prestáva otáčať a má tendenciu blokovať, zníži na ňom pôsobiaci brzdový tlak pomocou akčného člena - elektronicky riadeného elektromagnetického ventilu ovládajúceho prietok brzdovej kvapaliny. Dôsledkom zníženia brzdového tlaku je pokles brzdnej sily a odblokovanie kolesa. Pretáčajúce sa koleso môže byť zasa brzdené. Riadiaca jednotka dovolí brzdový tlak na kolese opäť zvyšovať až po hranicu hroziaceho bloku a celý proces sa cyklicky opakuje. Proces úpravy brzdového tlaku je v moderných systémoch optimalizovaný tak, aby sa priľnavosť medzi pneumatikou a vozovkou využila čo najlepšie. Materiál a metódy Vonkajším sumárnym ukazovateľom a prejavom kvality prenášaného výkonu motora, brzdnej sústavy a pneumatík je pozdĺžne (príp. priečne) zrýchľovanie/ spomaľovanie vozidla. Snímanie zrýchlení na osiach x/y/z si vyžaduje aplikovať príslušné jednozložkové, resp. viaczložkové snímače zrýchlenia s príslušným záznamovým a vyhodnocovacím softvérom. Väčšina jednozložkových meracích zariadení však neumožňuje hlbšie posúdiť skutočnosti, ktoré sa odohrávajú v rámci brzdových sústav. Jedná sa hlavne o poruchové stavy, zníženie účinnosti, opotrebenie, ktoré majú v konečnom dôsledku vpliv na predĺženie času nábehu bŕzd a celkového času brzdenia, a tým aj nežiadané zväčšenie brzdnej dráhy. Pre konkrétne meranie sme použili prístroj na meranie spomalenia XL Meter. Súčasne je možné na tomto prístroji vykonávať tri nezávislé merania. Môže merať brzdnú dráhu, čas brzdenia a brzdné spomalenie naraz v rozsahu do 1,3g. Ďalšími súčasťami meracej aparatúry sú elektronické stopky, externý spínač a piate koleso. Stopky majú funkcie ŠTART, STOP, RESET, MEDZIČAS A KONŠTANTNÝ ČAS. Externý spínač je vo forme šľapky umiestnený na brzdovom pedáli a slúži ako stop spínač ku stopkám. Piate koleso sa pripája k zadnej časti autobusu. Na obvode kolesa sú v pravidelných intervaloch upevnené magnety, na vidlici kolesa je namontované čítacie zariadenie(indukčný snímač), ktoré je pripojené k vyhodnocovaču. Na obr.1-4 je prezentovaná meracia technika.

3 Obr.1 Piate koleso Obr.2 XL Meter + čítač Obr.3 Monitor skutočnej rýchlosti Obr.4 Externá šľapka Ako testovacie vozidlá sme použili dva autobusy Karosa LC 734 používané v prevádzke s platnou kontrolou STK, pričom v jednom z nich je nainštalovaný protiblokovací systém ABS, druhý autobus je vybavený štandardnými brzdovými systémom. Vozidlá boli testované na suchom asfalte, pri dvoch rýchlostiach a to 40, 60 km.h -1 a pri autobuse s ABS sme merali aj rýchlosť 70 km.h -1. Obidve vozidlá boli merané bez záťaže. Teplota okolia bola t = 20,5 C. Technické parametre vozidiel a ich pneumatík sú uvedené v tabuľke 1.

4 Tab.1 Technické parametre meraných autobusov Typ vozidla KAROSA LC 734 KAROSA LC 734 ABS Plný výkon, kw Zdvihový objem valcov, cm Dĺžka vozidla, mm Šírka vozidla, mm Výška vozidla, mm Rázvor náprav, mm Pohotovostná hmotnosť, kg Užitočné zaťaženie, kg Celková hmotnosť, kg Typ pneumatík 11 R 22,5 NR 11 ALL STEEL TUBELESS 16 PR MATADOR 295/80 R 22,5 Tlak pneumatiky, MPa Hĺbka dezénu, mm Pľ 7,8 8 Pp 7,9 8 Zľvon. 8 7,9 Zľvnút. 8 7,8 Zpvon. 8,1 8,1 Zpvnút. 7,9 7,8 Pľ 11,7 11,5 Pp 10,7 11,6 Zľvon. 10,9 10,9 Zľvnút. 11,6 11,5 Zpvon. 10,9 10,9 Zpvnút. 11,8 11,9 Výsledky a diskusia Funkčnosť oboch brzdných systémov bola experimentálne overená pri rôznych rýchlostiach. Namerané hodnoty brzdného spomalenia, času brzdenia a brzdných dráh sú zaznamenané v tabuľke 2, ilustračný záznam z merania na suchej asfaltovej vozovke z rýchlosti 60 km.h -1 u oboch autobusov je na obrázku 5 a 6.

5 Obr.5 Karosa LC 734, 60 km/h, suchá vozovka, ABS, nábeh 0,62 s Obr. 6 Karosa LC 734, 60 km/h, suchá vozovka, bez ABS, nábeh 0,585 s Tabuľka 2

6 Druh vozidla KAROSA LC 734 ABS KAROSA LC 734 Predpísaná počiatočná rýchlosť v p, km.h Skutočná počiatočná rýchlosť v 0, km.h -1 44,2 62,65 73,89 40,4 62,45 Pľ Brzdná dráha s 0, m Pp Zľ 11,9 23,79 43,91 10,7 26,95 Zp 11,9 23,79 43,91 10,7 26,95 Pľ 18,8 25,4 42,6 Dĺžka stôp viditeľných s 1,m Pp 18,4 25,5 43,1 10,4 20,2 Zľ 11,2 19,8 36,8 9,7 22,6 Zp 12,8 19,9 37,5 Čas akcelerácie t p, s 16,302 26,39 36,343 20,767 32,639 Celkový čas t c, s 23,568 33,343 45,122 26,845 38,287 Brzdné spomalenie MFDD, m.s -2 7,49 7,06 6,92 6,2 5,41 Čas brzdenia tbr, s 1,87 2,57 3,63 1,88 3,13 Čas nábehu brzdného účinku, s 1,62 0,62 0,73 0,44 0,585

7 Obr.7 Merané autobusy Obr.8 Brzdná dráha s ABS

8 Obr.9 Brzdná dráha bez ABS Záver Príspevok prezentuje testovanie a porovnávanie brzdných vlastností bežne používaných autobusov mestskej dopravy SAD Nitra. Experimentálne boli zisťované aké brzdné dráhy a a brzdné spomalenia dosahujú vozidlá Karosa LC 734 vybavené systémom ABS a štandardnými brzdami, či pri brzdení sa stráca smerovú stabilita, resp. či nedochádza k rotácii, aký je nábeh brzdných síl a čas brzdenia. Porovnanie brzdných vlastností bolo posudzované z rôznych nájazdových rýchlosti 40, 60, 70 km.h -1. Pri autobuse so systémom ABS sme namerali dlhší čas nábehu brzdných síl o cca 0,2-0,6s., čo je spôsobené modifikovanou konštrukciou brzdnej sústavy a reguláciou brzdných síl na jednotlivých kolesách zvlášť. Aj pri dlhšom nábehu je však čas brzdenia kratší a brzdné spomalenie oveľa väčšie. Autobus so štandardnými brzdami brzdí veľmi nerovnomerne, o čom svedčia aj stopy pneumatík. Vozidlo taktiež nedržalo pri brzdení smerovú stabilitu a došlo k rotácii vozidla. Naopak autobus so systémom ABS držal smerovú stabilitu a správal sa ovládateľne. Aj keď dochádza k čiastočnej strate pozdĺžneho spomalenia na úkor priečneho, zisk smerovej stability je jednoznačnou výhodou. Preto aj záver je jednoznačný, že montáž systémov ABS do prostriedkov hromadnej dopravy je opodstatnená až žiaduca najmä v zhoršených klimatických podmienkach. Použitá literatúra 1. HLAVŇA,V.-ISTENÍK,R.-BARANOVIČ,P., 2001:An analysis of mobile vehicle with dual run. In: Komunikácie. Vedecké listy. Žilinská univerzita, 3/2001, s.20-35, ISSN IKRINSKÝ, A.-PATEK, P.-TICHÝ, J.,1987: Teória dopravných a manipulačných prostriedkov, Bratislava 1987, 284 s.

9 JANOŠKO,I., 1996: Snímanie a monitorovanie parametrov motorov a traktorov. Habilitačná práca, Nitra, Mechanizačná fakulta 1996, 159 s 4. SEMETKO, J.- JANOŠKO, I., 2005: Zisťovanie parametrov traktorov. (Monografia). Nitra 2005, ES SPU,140 s. ISBN Súhrn Príspevok popisuje posúdenie brzdných vlastností dvoch autobusov typového radu Karosa LC 734, jeden s klasickým brzdným systémom a druhý so systémom ABS. Experimentálne merania boli uskutočnené na suchej vozovke. Merania rýchlosti, dráhy a spomalenia boli realizované pomocou zariadenia XL meter na princípe gravitačného zrýchlenia. Ako počiatočné nájazdové rýchlosti boli zvolené hodnoty 40, 60 a 70 km.h -1..Možno konštatovať, že vozidlo s ABS systémom dosiahlo lepšiu brznú účinnosť ako aj stabilitu, brzdná dráha z počiatočných rýchlostí je kratšia. Priemerné spomalenie autobusu LC 734 bez ABS je v úrovni a =5,4 m.s -2 a autobusu LC 734 s ABS je v úrovni a =7,1 m.s -2. Kľúčové slová: meranie, spomalenie, brzdná dráha, autobus, ABS