Chương 1: Tổng quan 2 Chương 2: Xây dựng mô hình động lực học không gian xác định mất ổn định lật ngang đoàn xe sơ mi rơ moóc Chương 3: Khảo sát xác định mất ổn định lật ngang đoàn xe sơ mi rơ moóc khi quay vòng Chương 4: Nghiên cứu thực nghiệm Những kết quả mới của luận án 1. Luận án đã xây dựng được mô hình động lực học đoàn xe sơ mi rơ moóc (ĐXSMRM) 46 bậc tự do. Mô hình có thể khảo sát được các trạng thái động lực học đoàn xe khác nhau; 2. Luận án đã khảo sát được ảnh hưởng của các thông số như chiều cao trọng tâm, góc quay bánh xe dẫn hướng (góc lái) và vận tốc khi quay vòng đến sự mất ổn định lật ngang ĐXSMRM; 3.
Luận án đã xây dựng được các đồ thị 3D của các thông số đánh giá mất ổn định lật ngang như LTR, RSF và các thông số như gia tốc ngang, góc lắc ngang theo vận tốc xe và góc lái; 4. Luận án đã đề xuất được phương pháp xác định vùng mất ổn định lật ngang của ĐXSMRM khi quay vòng với quy luật đánh lái Ramp Steer Maneuver (RSM). Đã đề xuất được phương pháp xác định ngưỡng chuyển động an toàn theo vận tốc xe và góc lái bằng mô hình động lực học. Kết quả của nghiên cứu có thể được làm cơ sở để thiết kế các hệ thống cảnh báo và điều khiển chống lật ngang sau này; 5.
Luận án đã lựa chọn được phương pháp và xây dựng hệ thống thí nghiệm để kiểm chứng mô hình động lực học ĐXSMRM khi quay vòng. Ý nghĩa thực tiễn của luận án Mất ổn định lật ngang là dạng tai nạn rất nguy hiểm không chỉ cho bản thân ĐXSMRM mà còn các thành phần tham gia giao thông khác. Luận án đã xây dựng được mô hình động lực học ĐXSMRM để nghiên cứu các quá trình mất ổn định. Mô hình có thể ứng dụng để nghiên cứu động lực học quay vòng tới hạn của ĐXSMRM.
Đã sử dụng mô hình để khảo sát được một số trạng thái lật ngang đặc trưng. Luận án đã phân tích, lựa chọn, đề xuất thông số đặc trưng cho cảnh báo và chống lật ngang. Ý nghĩa khoa học của luận án 3 - Phương pháp xây dựng mô hình và mô hình động lực học ĐXSMRM được xây dựng trong luận án có ứng dụng để khảo sát động lực học ĐXSMRM. Phương pháp xác định ngưỡng mất ổn định lật ngang theo gia tốc ngang có ý nghĩa thực tiễn và khoa học trong nghiên cứu cảnh báo và điều khiển chống lật ngang.
- Luận án có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo cho các nhà sản xuất trong quá trình nghiên cứu cải tiến hoặc thiết kế mới nhằm tăng tính ổn định chuyển động của ĐXSMRM. TỔNG QUAN Hiện nay, vận chuyển hàng hóa bằng đoàn xe là một trong những phương thức vận chuyển quan trọng của các nền kinh tế phát triển. Vận chuyển bằng đoàn xe được phát triển ở các quốc gia có mạng lưới giao thông liên lục địa. Lợi thế của mạng lưới giao thông này là mặt đường rộng, thoáng, chất lượng mặt đường tốt, vận hành an toàn, tốc độ đoàn xe có thể đạt đến 120 km/h.
Với kích thước và khối lượng lớn, đoàn xe đã cho thấy hiệu quả của việc vận chuyển các loại hàng hóa, đặc biệt là đối với hàng hóa chuyên dùng. Có thể giảm 25% lượng nhiên liệu tiêu hao cho vận chuyển 100 tấn/km hàng hóa khi nâng tải trọng ĐXSMRM từ 16 lên 32 tấn [12]. Ở Việt Nam, ĐXSMRM được sử dụng tương đối phổ biến. Khi chuyển động đoàn xe chiếm một hành lang di chuyển lớn hơn các phương tiện khác.
Thêm nữa do kích thước, tải trọng lớn và kết cấu hai thân liên kết qua khớp nối, ĐXSMRM dễ bị mất ổn định hơn các xe đơn. Ngoài sự mất ổn định trên đường thẳng (phanh, tăng tốc), thì ĐXSMRM còn rất dễ mất ổn định ngang khi quay vòng hoặc chịu các tác động ngang như gió ngang hoặc va chạm với các phương tiện khác. Khi quay vòng, ĐXSMRM có thể bị mất ổn định hướng và mất ổn định lật ngang. Đây là dạng tai nạn nguy hiểm không chỉ cho bản thân ĐXSMRM mà cả các thành phần tham gia giao thông khác.
Vì vậy, nghiên cứu xác định mất ổn định lật ngang là cần thiết trong thời điểm khi hệ thống giao thông chưa hoàn chỉnh do còn nhiều đoạn giao cắt và mật độ giao thông lớn. Kết quả nghiên cứu hướng đến làm đầu vào cho các hệ thống điều khiển ổn định lật ngang hoặc làm tín hiệu cảnh báo cho người lái. Để làm được việc đó, cần phải xác định được các trạng thái mất ổn định lật ngang căn cứ vào các tiêu chí đánh giá. Đánh giá lật ngang là vấn đề khó khăn; hiện nay trên thế giới chưa có tiêu chuẩn hoặc tiêu chí cụ thể để đánh giá.
Nội dung chương này trình bày về xu thế phát triển và các dạng mất ổn định ĐXSMRM khi quay vòng. Bên cạnh đó, cơ sở lý thuyết về lật ngang ĐXSMRM và các tiêu chí đánh giá mất ổn định lật ngang được phân tích để từ đó đề xuất các chỉ tiêu đánh giá sử dụng trong luận án. Xu thế phát triển và vấn đề mất ổn định ĐXSMRM 1. Xu thế phát triển ĐXSMRM Hiện nay, trên thế giới vận tải bằng đoàn xe đang được phát triển nhằm nâng cao năng suất vận chuyển, giảm ùn tắc giao thông, giảm lượng khí thải, giảm ô nhiễm 5 môi trường.
Nghị quyết 96/53EC của Liên minh Châu Âu [63] xác định trọng lượng và kích thước xe tải nặng, cho phép xe tải có tải trọng lớn hơn và dài hơn nhằm phục vụ cho vận tải liên vận quốc tế. Điều đó cho phép tăng khả năng vận chuyển, giảm ùn tắc giao thông và giảm lượng khí thải. Tuy nhiên, phát triển đoàn xe cũng kéo theo một số vấn đề như tăng áp lực đối với đường, làm giảm tuổi thọ của đường, đồng thời cũng gia tăng tai nạn giao thông. Phân loại đoàn xe Khái niệm đoàn xe là tổ hợp các xe đơn: (i) XĐK kéo một hay nhiều SMRM đơn; (ii) XĐK, kéo SMRM và kéo theo một số rơ moóc (RM) độc lập [46].
Trong khuôn khổ luận án này, như đã trình bày trong phần đối tượng nghiên cứu đoàn xe sơ mi rơ moóc gồm một xe đầu kéo (XĐK) kéo theo một sơ mi rơ moóc (SMRM) được chọn để nghiên cứu, sau này gọi tắt là đoàn xe sơ mi rơ moóc (ĐXSMRM). Nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về vận chuyển hàng hóa, các nước trên thế giới đã sử dụng rất nhiều ĐXSMRM. Theo thống kê ở Mỹ năm 2013 có khoảng 5,6 triệu ĐXSMRM [14]. Tình hình sử dụng ĐXSMRM ở Châu Âu trong những năm gần đây cũng phát triển rất mạnh.
Theo thống kê của Eurostat [32] đoàn xe vận chuyển khoảng 50% tổng lượng hàng hóa chuyên chở của các nước như ở Phần Lan chiếm 57%, Thụy Điển chiếm 52%. Hà Lan cho phép chiều dài tối đa 25,25m, khối lượng tối đa 60000kg (các nước Bắc Âu tương ứng 18,75m và 50000kg) [54]. Đến năm 2012 số lượng ĐXSMRM ở các nước Châu Âu như: Pháp 6 khoảng 310 ngàn xe, Đức gần 290 ngàn xe, Phần Lan hơn 270 ngàn xe, Tây Ban Nha hơn 250 ngàn xe, Thổ Nhĩ Kỳ hơn 200 ngàn xe, Hà Lan hơn 130 ngàn xe, Ý khoảng 100 ngàn xe, Rumani gần 80 ngàn xe, Cộng hòa Séc khoảng 50 ngàn xe. Ở Việt Nam số lượng ĐXSMRM cũng phát triển rất nhanh, theo số liệu chưa đầy đủ hiện nay cả nước có gần 70 ngàn xe [14].
Số lượng ĐXSMRM tăng mạnh ở các địa phương có nhiều bến cảng, khu công nghiệp, cửa khẩu. Tại thành phố Hải Phòng tính đến tháng 7 năm 2013 có khoảng 7. Tại thành phố Hồ Chí Minh đến cuối năm 2015 có gần 11. Tuy nhiên, do ĐXSMRM có kích thước, khối lượng lớn và kết cấu hai thân nên dễ mất ổn định chuyển động và gây tai nạn giao thông.
Theo báo cáo thường niên về tình hình tai nạn giao thông của hãng Volvo [65], ở 27 nước châu Âu năm 2009 có khoảng 35.000 nạn nhân chết vì tai nạn giao thông, năm 2010 là 31. Trong báo cáo này cũng đưa ra các loại xe tải có tải trọng lớn hơn 3,5 tấn gây ra 7.200 vụ tai nạn chiếm 17% số vụ tai nạn nghiêm trọng và 7% thương vong là do xe tải hạng nặng gây ra theo số liệu trung bình từ năm 2005 đến 2008. Theo thống kê của Cơ quan giao thông Mỹ [31] thì năm 2011 có 3.341 người chết vì tai nạn giao thông có liên quan đến các loại xe tải hạng nặng; số người chết lại có xu hướng tăng theo từng năm. Các tác giả Sogol và Thomson [61] có phân tích dữ liệu thống kê số vụ tai nạn từ tháng 04 năm 2001 đến hết tháng 12 năm 2003 tại Mỹ cho thấy: dạng tai nạn do mất điều khiển chiếm 18,7% số vụ tai nạn liên quan đến xe tải lớn.
Trong đó có 54,6% là do lật ngang, 30,8% là do mất ổn định hướng và 14,6% là cả hai dạng mất ổn định trên. Hãng Volvo [65] có chỉ ra một số nguyên nhân gây ra tai nạn giao thông do ô tô. Trong đó khoảng 90% nguyên nhân xuất phát từ con người. Có thể kể đến sự mất tập trung, quá tốc độ, khả năng nhận thức nguy hiểm.
Có khoảng 30% số trường hợp là do yếu tố môi trường gây nên ví dụ như: chất lượng đường xấu, xuống cấp sau thời gian sử dụng, kết cấu đường không phù hợp. Theo Cục Đăng kiểm Việt Nam, trong năm 2014 toàn quốc xảy ra 9 vụ TNGT liên quan đến ĐXSMRM. Nhưng chỉ riêng năm tháng đầu năm 2015, cả nước đã xảy ra 22 vụ TNGT liên quan đến ĐXSMRM, tập trung ở các địa bàn Hải Phòng, TP.HCM, Bình Dương, Đồng Nai.HCM xảy ra 11 vụ (chiếm 50% cả nước) làm chết 8 người, bị thương 5 người. Các vụ tai nạn giao thông liên quan đến 7 ĐXSMRM đều từ nghiêm trọng đến đặc biệt nghiêm trọng với số người chết và bị thương rất cao [19].
Phân loại mất ổn định ĐXSMRM So với xe đơn, ĐXSMRM có cấu tạo gồm 3 phần cơ bản là XĐK, SMRM và khớp nối. Khi đoàn xe chuyển động chịu các tác động từ người lái, đường, ngoại cảnh (hình 1.2) bao gồm: + Tác động của người lái: ga (MAij), phanh (MBij), và quay vòng (δij). Khi ĐXSMRM chuyển động, XĐK có thể chịu cả 3 tác động. Còn SMRM chịu tác động của tác động phanh; + Tác động của đường: Liên kết lốp đường thể hiện qua hệ số bám đường (φijmax, φijmin) và biên dạng đường (hij).