Kjøredynamikk

De kjøredynamikken er et spesialisert felt av dynamikk , som, med start fra lovene for maskinteknikk og eksperiment bestående funnet avhengigheter, med bevegelse av landkjøretøyer som er involvert (hjul, kjede og skinnegående kjøretøyer).

Kjøredynamikken inkluderer bestemmelse av avstand , tid , hastighet , akselerasjon , energiforbruk , drivkrefter, ytelse , motstand mot bevegelse, og når det gjelder jernbanebiler, også tilhengerbelastningen som skal transporteres og kjøretøyenes effektivitet .

Kjøredynamikk bruker tekniske, fysiske , matematiske og statistiske prinsipper og gir i sin tur grunnlaget for påfølgende mekaniske, strukturelle, operasjonelle og økonomiske studier.

Veibeskrivelse

Fra treghetssystemet (X, Y, Z) til det kroppsfaste koordinatsystemet (x ", y", z ") ved å gjespe, kaste og rulle

Kjøredynamikk anser de tre translasjonsbevegelsene i retning av hovedaksene som kroppens romlige bevegelse, nemlig

de tre rotasjonsbevegelsene rundt de tre hovedaksene (som resulterer i vinkel for rull-stigning-gir )

samt to typer vibrasjoner, som hver er preget av periodisk retur til startposisjon (og ikke bundet til hovedaksene):

  • Oversettelse og
  • Rotasjonsvibrasjon.

Rotasjonssekvensen er spesifisert i DIN ISO 8855 (vilkår for kjøredynamikk) for å komme fra et romlig fast treghetssystem til et fast koordinatsystem .

I en grundig undersøkelse (f.eks. Biler) er kjøredynamikken begrenset til underområder som f.eks

  • Lengdedynamikk (kjøring og bremsing, kjøremotstand , forbruk, ...)
  • Sidedynamikk (styring, sving, tippesikkerhet, ...)
  • Vertikal dynamikk (komfort, last, veielast, ...)

Resultatene av slike betraktninger blir deretter brukt i utformingen av drivverket (motor, girkasse, ...) og understellet , spesielt akselkonstruksjonen, men også i økende grad i elektroniske førerhjelpesystemer som blokkeringsfrie bremsesystemer ( ABS), trekkraftkontroll (ASR) og elektroniske stabilitetsprogrammer (ESP)).

Når det gjelder tohjulinger ( sykler , motorsykler , ...), kan ikke førerens vekt og kroppsmåling overses. Derfor utføres kjøredynamikkhensyn for fører / tohjulssystem her. Resultatene er innarbeidet i utformingen av rammen, løpehjulene, eventuelle eksisterende fjærelementer og, i tilfelle motorsykler, monteringsposisjonen til drivenheten og de ovennevnte komponentene, hvis noen.

Metoder for kjøredynamikk

Kjøremanøvrer

Det utføres et stort antall standardiserte manøvrer for den objektive og subjektive vurderingen av kjøreatferd. For eksempel forskjellige definerte kjøremanøvrer som

  • Rett frem (under forstyrrelser)
  • Stasjonær sirkulær reise
  • Lastendringsreaksjon
  • (enkelt / dobbelt) filbytte (' VDA filbyttetest' i henhold til ISO 3888-2)
  • Slalom manøvrerer
  • Bremseforsøk

utført. Dette kan gjøres

  • i den "åpne sløyfen" med et forutbestemt løp av rattet, gasspedalen eller bremsen, uten å ta hensyn til deres innvirkning på kjøretøyets bevegelse, eller
  • i "lukket sløyfe" med en spesifisert kjøreoppgave. Dette utføres i simuleringen eller i senere utviklingsfaser av (for det meste) testførere som tar hensyn til kjøretøyets reaksjoner i sine kontrollinnganger.

Under disse manøvrene registreres et stort antall forskjellige variabler for å utlede parametere for den objektive beskrivelsen av den dynamiske kjøretøyets oppførsel. I tillegg til disse objektive parametrene er den subjektive vurderingen av kjøreatferd fortsatt et viktig kriterium når du setter opp kjøretøyene. Motsatt har den subjektive vurderingen en effekt på definisjonen av parametere som best representerer det subjektive inntrykket.

På den annen side måles lastparametere i lengre testkjøringer. De kan for eksempel brukes til å bestemme den samlede lasten for hele kjøretøyet eller individuelle komponenter, eller for å bestemme forbruket som er relevant i praksis, avhengig av ruteprofil, lasttilstand, førertype, ...

Kjøredynamikk simulering

Kjøremanøvrene ble opprinnelig utviklet og utført i prøvekjøring. Imidlertid krever oppretting av digitalt produkt simulering av disse manøvrene i bilens dynamiske simulering. For en realistisk simulering, digitale kjøretøymodeller med ulik kompleksitet, fra den flate enkeltspormodellen til et solo-kjøretøy til tredimensjonale multikroppsmodeller (MKS) av for eksempel flerenhetebiler med fjærede og ikke-fjærede masser, komplekse aksel kinematikk og elastokinematics (K & C), komplekse dekkmodeller og andre effekter er brukt i simuleringsprogrammer utføre visse manøvrer praktisk talt. For å lukke fører-kjøretøy-miljøkontrollløkken kreves det også en tilsvarende førermodell og banemodell. For å simulere komplekse testscenarier, må førermodellen være innebygd i en manøvrekontroll for å kunne behandle manøvreringsinstruksjoner pålitelig. Den avgjørende faktoren her er at dynamisk veksling mellom lukket sløyfe (fører-kjøretøy i kontrollsløyfen) og åpen sløyfemanøver (åpen kontrollsløyfe) er mulig i de enkelte manøvreringsfasene i langsgående og lateral dynamikk.

Kontrollsystemer er en uatskillelig del av kjøretøyene. Innflytelsen fra kontrollenhetene som er relevante for kjøredynamikk blir vanligvis tatt i betraktning ved hjelp av en maskinvare i sløyfen eller modellen i sløyfesimuleringen .

Også her er det simuleringsberegninger av lengre reiser til f.eks. B. å bestemme drivstofforbruket eller miljøpåvirkningen avhengig av utformingen av kjøretøyet og drivverket (motor, girforhold, girpunkter, masser osv.). Å simulere virkelige ruter som B. forbruksrunden til "auto motor und sport", må den virtuelle sjåføren være i stand til å følge de tilsvarende obligatoriske og forbudte skiltene (f.eks. Fartsgrense).

Fordelen med simuleringen ligger i at detaljerte uttalelser om kjøredynamiske egenskaper er mulige i en tidlig utviklingsfase. Gitt det økende produktutvalget og kompleksiteten til kjøretøyene, kan problemområder identifiseres tidlig.

På grunn av den omfattende reproduserbarheten (bare omtrent med maskinvare i løkken), kan forskjellige resultater tydelig tilordnes endrede beregningsspesifikasjoner. For dette er det ofte tilstrekkelig å simulere kjøretøyet i detalj bare med hensyn til den påvirkningsvariabelen som vurderes. En annen fordel er kunnskapen om komplekse årsaker, effekter og relasjoner, som er vanskeligere å oppnå i den ofte begrensede oppfatningen / måling av virkeligheten.

Benktest

  • Kinematikk, elastokinematikk
  • suspensjon
  • Strukturelle treghetsmomenter, tyngdepunkt
  • Aerodynamiske koeffisienter (vindtunnel)
  • Komponenttesting (komponentbelastning, styrke)

Måleutstyr, målestand

De målte variablene som brukes i førerprøver er typiske

De mest moderne gyroplattformene er implementert som GPS / INS-systemer. En spesiell kontroller ( Kalman-filter ) brukes til å slå sammen dataene fra de to systemene til gyroplattformen og GPS for å dra nytte av fordelene med satellittnavigasjon og inerti-navigasjon for det samlede resultatet. Dette øker blant annet. tilgjengeligheten og målenøyaktigheten, og fører til ytterligere observerbare størrelser.

Avhengig av oppgaven, tilføres andre målte variabler, f.eks. B. Bremsetrykk og hjulhastighet. Siden kjøretøyene selv har sensorer, kan disse signalene hentes via CAN-bussen .

Jernbanebiler

Kjøretidsbestemmelse

De analytisk-kinematiske metodene for å analysere kjøretøyets bevegelse på skinnen er basert på den forenklende antagelsen om at kjøretøyets form er konsentrert i et masseløst punkt. For bevegelsesmodeller som resulterer derfra i form av differensiallikninger , antas det at de underliggende bevegelsesformene er kontinuerlige eller kontinuerlige i seksjoner. For beregningen antas det også at rykket er konstant i snitt. Den endring i rykk , som er matematisk den fjerde derivat av banen med hensyn til tid, blir dermed lik null.

Siden kjøredynamikkprosedyrene for å bestemme kjøretider har vært brukt i veldig lang tid, har følgende fire typer prosedyrer dukket opp:

  1. Generelle grafiske differensierings- og integreringsmetoder, som er relativt upresise og ikke lenger brukes i dag,
  2. Spesielle grafiske bestemmelsesprosedyrer for kjøredynamikken. B. bestemmelse av reisetid i henhold til Strahl , Müller og Unrein . Dette inkluderer også Udo Knorrs "Fahrdiagraph" fra 1920-tallet. Alle disse prosessene er bare av historisk betydning.
  3. Metoder for analytisk trinnvis differensiering og integrering, også referert til som "trinnprosedyrer" (tidstrinn, avstandstrinn, hastighetstrinn og akselerasjonstrinnmetode). Disse metodene, som i form av "tidstrinnsmetoden" inneholder til og med den minste metodiske feilen, er veldig egnet for å simulere bevegelsessekvensen.
  4. Metoder for å differensiere eller integrere en lukket funksjon av bevegelsesprosessen. Disse kan brukes til å beregne individuelle bevegelsesfaser og kan allerede utføres på en lommekalkulator, men det er en forutsetning at minst en av de nødvendige variablene kan fremstilles som en lukket, integrerbar eller differensierbar funksjon.

dynamikk

Hjulsettens design, fjæring, fjæring og demping av boggiene og andre effekter er gjenstand for kjøredynamikken til jernbanevogner. Generering av krefter i hjul- / skinnekontaktsonen spiller her en avgjørende rolle. Kunnskap om disse relasjonene muliggjør analyse av dynamiske prosesser, f.eks. B. sinusbølgen .

Se også

litteratur

  • Transpress leksikon transport . Transpress VEB forlag for transport, Berlin 1980.
  • Dietrich Wende: Kjøredynamikk . Transpress VEB forlag for transport, Berlin 1983.
  • Manfred Mitschke, Henning Wallentowitz: Dynamikk av motorvogner . Springer, Berlin 2004, ISBN 3-540-42011-8 .
  • Georg Rill: Simulering av motorvogner . 2007 ( online [PDF; åpnet 4. september 2011]).
  • Bernd Heißing, Metin Ersoy, Stefan Gies: Chassis Manual : Basics, Driving Dynamics, Components, Systems, Mechatronics, Perspectives . Vieweg / Springer Vieweg 2007, 2008, 2011, 2013. Kapittel 2: Kjøredynamikk ( online , 7 MB, 119 sider)
  • Klaus Knothe, Sebastian Stichel: Rail Vehicle Dynamics . Springer, 2003, ISBN 978-3-642-62814-6 .

weblenker

Wikibooks: Rail Vehicle Technology: Driving Dynamics  - Learning and Teaching Materials

Fotnoter

  1. ↑ Bernhard Heissing, Metin Ersoy, Stefan Gies (red.): Chassismanual: Grunnleggende, kjøredynamikk, komponenter, systemer, mekatronikk, perspektiver . 3. Utgave. Vieweg + Teubner, 2011, ISBN 978-3-8348-0821-9 , pp. 125–129 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
  2. ↑ a b c d Dietrich Wende: Kjøredynamikk. Transpress VEB Verlag for Transport, Berlin 1983, s.15.
  3. ↑ Innhold (pdf), Forord (pdf)