Россия
Россия
Россия
УДК 004.942 Исследование поведения объекта на основе его математической модели
В статье представлена аналитическая модель расчета скорости начала аквапланирования автотранспортного средства с учетом текущих дорожных условий. Актуальность исследования обусловлена высокой долей дорожно-транспортных происшествий, связанных с нарушением скоростного режима движения в неблагоприятных погодных условиях. Авторами разработана математическая модель, основанная на интегральных уравнениях сохранения массы и импульса, учитывающая геометрические параметры шины, характеристики водяной пленки и дорожного покрытия. Предложенная модель позволяет рассчитать критическую скорость начала аквапланирования для конкретного транспортного средства. В статье приведены результаты расчетного моделирования исследования влияния различных факторов на скорость начала аквапланирования по разработанной модели. Результаты исследования могут быть использованы для повышения безопасности дорожного движения, в том числе при эксплуатации беспилотных транспортных средств, проектировании транспортной инфраструктуры, проведении автотехнической экспертизы, а также для обеспечения безопасного взлета и посадки летательных аппаратов самолетного типа.
аквапланирование; безопасность дорожного движения; критическая скорость движения; математическое моделирование; дорожные условия; водяная пленка на дорожном покрытии; беспилотные транспортные средства
1. Баканов К. С. Дорожно-транспортная аварийность в Российской Федерации в 2023 году: Информационно аналитический обзор / К. С. Баканов, П. В. Ляхов, А. С. Айсанов [и др.]. — М.: ФКУ «НЦ БДД МВД России», 2024. — 154 с. — EDN: https://elibrary.ru/BYRSGR.
2. Witcher C. Determination of rates of occurrence for hydroplaning events with naturalistic driving data / С. Witcher, D. Christ, J. Sudweeks, C. Layman, M. Perez // Journal of Safety Research. — 2024. — Vol. 91. — Pp. 303–313. — DOI:https://doi.org/10.1016/j.jsr.2024.09.018.
3. Hermange С. Experimental investigation of the leading parameters influencing the hydroplaning phenomenon / C. Hermange, V. Todoroff, F. Biesse, Y. Le-Chenadec // Vehicle System Dynamics. — 2022. — Vol. 60. — № 7. — Pp. 2375– 2392. — DOI:https://doi.org/10.1080/00423114.2021.1901941. — EDN: https://elibrary.ru/KUGNKN.
4. Dehnad M. H. A review of numerical and experimental studies on hydroplaning of vehicles in motion on road surfaces / M. H. Dehnad, A. Yazdi // Results in Engineering. — 2024. — Vol. 23. — Article 102438. — DOI:https://doi.org/10.1016/j. rineng.2024.102438.
5. Jing C. Numerical study of the tire hydroplaning behavior of aircraft on grooved concrete pavement / C. Jing, Du Nizhi, Z. Nan, Li Yue, D. Xue, Z. Hui // PLoS ONE. — 2023. — Vol. 18. — № 11. — DOI:https://doi.org/10.1371/journal. pone.0292701.
6. Vilsan A. Hydroplaning of Tires: A Review of Numerical Modeling and Novel Sensing Methods / A. Vilsan, C. Sandu // Proceedings of the ASME 2023 International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference. — 2023. — DOI:https://doi.org/10.1115/DETC2023-116314.
7. Lee H. S. FDOT’s Enhanced Hydroplaning Prediction Tool / Lee H. S., Carvajal M., Holzschuher C., Choubane B. // Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board. — 2021. — Vol. 2675. — № 10. — DOI:https://doi.org/10.1177/03611981211011479.
8. Hermange C. In-depth analysis of hydroplaning phenomenon accounting for tire wear on smooth ground / C. Hermange, G. Oger, Y. Le Chenadec, M. De Leffe // Journal of Fluids and Structures. — 2022 — Vol. 111(11–14). — Article 103555. — DOI:https://doi.org/10.1016/j.jfluidstructs.2022.103555.
9. Chen X. Permeable friction course design with consideration of hydroplaning risk / X. Chen, H. Wang // Canadian Journal of Civil Engineering. Canadian Science Publishing. — 2024. — DOI:https://doi.org/10.1139/cjce-2024-0267.
10. Ковалев В. А. Определение скорости возможного аквапланирования / В. А. Ковалев, А. И. Фадеев, Е. С. Воеводин [и др.] // Вестник Иркутского государственного технического университета. — 2014. — № 5(88). — С. 115– 119. — EDN: https://elibrary.ru/SGJFEH.
11. Schulz H. E. A Water Films and Hydroplaning on Highways: Hydrodynamic Aspects / H. E. Schulz, J. E. Curry, A. L. Simões // Journal of Transportation Engineering. Part B: Pavements. — 2021. — May. — DOI: 10.1061/ JPEODX.0000309.
12. Cabut D. Analysis of the water flow inside tire grooves of a rolling car using refraction particle image velocimetry / D. Cabut, M. Michard, S. Simoens, L. Mees, V. Todoroff, C. Hermange, Y. Le Chenadec // Physics of Fluids. —2021. — Vol. 33(3). — Article 032101. — DOI:https://doi.org/10.1063/5.0038834. 13. Акименко А. В. Методика и алгоритм расчета местных потерь напора в трубопроводах / А. В. Акименко, Е. А. Аникеев, Р. Ю. Медведев // Моделирование систем и процессов. — 2023. — Т. 16. — № 4. — С. 7–15. — DOI:https://doi.org/10.12737/2219-0767-2023-16-4-7-15. — EDN: https://elibrary.ru/MUAJWN.
13. Семин М. А. Совершенствование методов расчета эквивалентного напора эжекторных установок в горных выработках большого сечения / М. А. Семин, С. В. Мальцев, В. А. Родионов // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. — 2024. — Т. 335. — № 7. — С. 185–195. — DOI: 10.1 8799/24131830/2024/7/4393. — EDN: https://elibrary.ru/QSJVTA.
14. Соколов М. А. Сравнение способов представления зависимости кинематической вязкости пресной воды от температуры / М. А. Соколов // Труды Крыловского государственного научного центра. — 2020. — № 1(391). — С. 42–49. — DOIhttps://doi.org/10.24937/2542-2324-2020-1-391-42-49. — EDN: https://elibrary.ru/LCQOBP.
15. Корсун А. С. Интегральная модель описания профиля скорости в шероховатых каналах для инженерных расчетов гидравлического сопротивления / А. С. Корсун, М. И. Писаревский, Ю. Н. Писаревская, В. Н. Федосеев // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы. — 2022. — № 2. — С. 132–140. — EDN: https://elibrary.ru/CTHLIR.
16. Калякин А. М. Новая зависимость для определения коэффициента гидравлического сопротивления в переходной зоне сопротивления (от ламинарного режима к турбулентному) / А. М. Калякин, Е. В. Чеснокова // Инженерно-строительный журнал. — 2012. — № 2(28). — С. 51–55. — EDN: https://elibrary.ru/OWKIRD.
17. Montini E. Development and Experimental Assessment of a Control Logic for Hydroplaning Prevention / Е. Montini, М. Salierno, S. Frigerio, S. Melzi // 16th International Symposium on Advanced Vehicle Control. — 2024. — Pр. 293–300. — DOI:https://doi.org/10.1007/978-3-031-70392-8_42.
18. Gurganus C. F., Chang S., Gharaibeh N. G. Evaluation of hydroplaning potential using Mobile Lidar measurements for network-level pavement management applications // Road Materials and Pavement Design. — 2021. — Vol. 23. — № 1. — Pр. 1–10. — DOI:https://doi.org/10.1080/14680629.2021.1899962.
19. Rana Md. M. Impact of autonomous truck implementation: rutting and highway safety perspectives / Md. M. Rana, K. Hossain // Road Materials and Pavement Design. — 2022. — Vol. 23. — № 10. — P. 2205–2226. — DOI: 10.108 0/14680629.2021.1963815. — EDN: https://elibrary.ru/CNFWXE.
