Аналіз динаміки причин дорожньо-транспортних пригод і прогнозування небезпечних подій

Охарактеризовано проблему дорожньо-транспортних пригод (ДТП) і значного травматизму на дорогах у світі та Україні. Щорічно у світовому вимірі від аварій на дорогах гине 1,35 млн осіб, із яких майже 50 % – це пішоходи, велосипедисти і мотоциклісти. Країни втрачають близько 3 % внутрішнього валового продукту; також простежується залежність: чим вищий розвиток країни, тим кількість дорожньо-транспортних пригод є меншою. Аналогічно це стосується віку транспортного засобу: чим новіший автомобіль, тим менше потрапляє у дорожньо-транспортну пригоду. Проаналізовано причини ДТП, бо їх вивчення дає змогу планувати і впроваджувати заходи щодо зниження кількості небезпечних умов, обставин і ситуацій у системі «водій – автомобіль – дорога – довкілля». Віднедавна в Україні основними причинами ДТП і пов’язаного з ними травматизму було перевищення безпечної швидкості (7586–9999 подій), проблеми під час маневрування (5201–5522), порушення на перехрестях (2959–2352), недостатня дистанція (2420–1445), порушення на пішохідних переходах (1683–1680), керування транспортом у нетверезому стані (911–1819) тощо. Згідно з оцінкою динаміки причин ДТП в Україні, найбільше зросла кількість таких небезпечних подій: порушення вимог безпеки пасажиром (+73 %), перевищення безпечної швидкості руху транспортного засобу (+31,8 %), порушення правил проїзду пішохідних переходів (+10,5 %) та ін. Динаміка травматизму під час дорожньо-транспортних пригод має негативну тенденцію зростання від 24294 до 26141 випадків за останні три роки, а прогнозування продемонструвало подальше їх збільшення. Тому потрібно планувати і створювати зовнішні впливи для нормалізації ситуації на дорогах України – законодавчі, управлінські, технічні, організаційні та ін.

Удосконалення методу динамічної маршрутизації з часовими вікнами автомобільних перевезень сільськогосподарської продукції

Стаття присвячена вдосконаленню методу динамічної маршрутизації автомобільних перевезень транспортних засобів. Розглядається дрібногуртова доставка на кільцевих маршрутах магістральної транспортної мережі вантажів, які швидко псуються. Головним критерієм якості перевезення обрано мінімальну гарантовану тривалість доставки вантажів з усієї сукупності замовлень на перевезення. Обмеження стосуються горизонту прогнозування, а також часових вікон на доставку вантажів. Іншим обмеженням є інтенсивність використання автомобільних транспортних засобів. Поставлено вимогу залучення мінімальної кількості автомобільних транспортних засобів із наявних. Зроблено огляд та аналіз відомих методів динамічної маршрутизації, який показав, що при зростанні кількості замовлень, особливо незапланованих, вони стають неефективними за якістю результатів. З’ясовано, що застосування попередньої класифікації є способом, який покращує результат маршрутизації. У цій роботі як класифікаційну ознаку використано сумісність окремих операцій транспортного процесу, які виконуються послідовно, в єдиному потоці. Кожна з таких операцій стосується доставки дрібногуртових вантажів за одним замовленням. Попередня класифікація замовлень на перевезення дає змогу сформувати з них оптимальні кільцеві розвізні або збірні маршрути. Крім того, для планування доставки на кільцевих маршрутах вантажів, які швидко псуються, було вперше застосовано складання розкладу виконання транспортних операцій. Для цього розглядались часові зв’язки, які виникають між кожною парою заданих замовлень на перевезення. На основі вивчених зв’язків побудовано модель у вигляді орієнтованого графа. Впорядкування такого графа дає змогу розробити активний, найменш тривалий розклад виконання транспортного процесу. Такий метод дає змогу застосувати лінійне програмування при пошуку оптимального розкладу та метод гілок і меж при маршрутизації. Динамічні зміни дорожніх і транспортних умов не погіршують якості попередньо виконаної маршрутизації. Було виконано апробацію методики на тестових вхідних даних. Порівняння результатів, отриманих за запропонованим методом і відомим методом границь і меж, показав покращання щонайменше на 11 % показників якості розроблених маршрутів і розкладів.

Технологія виготовлення і математичні моделі апаратів високого тиску

Апарати високого тиску широко використовують у галузі переробки сільськогосподарської продукції, харчових виробництв, у різних галузях промисловості. Від досконалості їхньої конструкції залежать надійність роботи апаратів, безпека обслуговуючого персоналу, продуктивність і в кінцевому підсумку собівартість продукції. Особливістю проєктування апаратів є те, що їх розрахунок регламентується численними нормативними документами – державними і галузевими стандартами, нормами тощо. У результаті моделювання й розрахунку проаналізовані апарати високого тиску у вигляді циліндра в одно-, дво- і тришаровому виконанні, визначені еквівалентні напруження і натяги. Визначено вагові співвідношення. Апарати в тришаровому виконанні є міцними і найменш металомісткими, що суттєво зменшує вагу. Результатом представленої роботи є висновок про те, що спроєктувати апарат високого тиску на основі багатошарової конструкції є більш доцільним. Використання представлених теоретичних викладок дозволить дотриматися всіх вимог чинних нормативних документів, зменшити металомісткість устаткування, збільшити надійність його роботи, знизити собівартість і, зрештою, підвищити якість продукції, яка виробляється. При цьому основою розрахунків є правильний вибір і складання розрахункових схем, опрацювання різних типів конструкцій та алгоритмів. Основними методиками розрахунку апаратів високого тиску є використання загального рівняння масообміну із застосуванням формули Ламе та визначенням еквівалентних напружень в елементах апарата високого тиску. Подальше застосування теоретичних розрахунків на стадії проєктування дасть змогу розробникам знайти опти­маль­ні геометричні форми й розміри вузлів конструкції, виходячи з навантажень, які реально діють у процесі експлуатації уста­новки, що не завжди можливо зробити з використанням аналітичних залежностей.

Використання SolidWorks Flow Simulation під час моделювання геометричних форм деталей кузовів автомобілів

У роботі запропоновано сучасний підхід до моделювання геометричної форми верхнього спойлера-обтічника кабіни вантажного автомобіля за результатами проведеного імітаційного моделювання руху вантажного автомобіля з визначенням коефіцієнта лобового опору з метою зменшення коефіцієнта лобового опору повітря. Аналіз динаміки автомобіля і наукових праць стосовно аеродинаміки транспортних засобів, а також сучасних методик проведення аеродинамічних досліджень автомобілів і технологій виробництва кузовних та начіпних елементів кузовів автомобілів дав змогу визначити підходи до моделювання геометричних форм елементів кузова транспортних засобів на прикладі верхнього спойлера-обтічника кабіни вантажного автомобіля. Спойлери кабіни вантажного автомобіля різних геометричних форм змодельовано в CAD-системі SolidWorks з використанням поверхневого та твердотілого моделювання. Здійснено імітаційне моделювання руху автомобіля в середовищі модуля гідрогазодинамічного дослідження SolidWorks Flow Simulation, що дало змогу встановити траєкторії руху потоків повітря під час руху автомобіля. На підставі одержаних траєкторій руху повітря, що обтікає автомобіль, визначено контури та напрямні в різних проєкціях та перерізах із наступним використанням їх для геометричного моделювання форми спойлера кабіни складної геометричної форми. На підставі проведених досліджень встановлено значення сили опору повітря на поверхнях автомобіля, побудовано діаграми швидкостей руху повітря та його траєкторій; розраховано значення коефіцієнта лобового опору для кожного з варіантів використання спойлерів різних геометричних форм. Визначено та змодельовано геометричну форму спойлера, яка забезпечує найкращі результати з мінімальним значенням коефіцієнта лобового опору.

Дослідження руху секцій робочих органів посівних машин з метою рекуперації енергії

Рекуперація використаної енергії є одним із напрямів розвитку енергозбереження під час використання машин. Під час роботи сільськогосподарських машин одним із резервів рекуперації енергії є виконання посівних робіт машинами, робочі органи яких розміщені на рухомих секціях, що копіюють поверхню поля. Оскільки поля зазвичай не є ідеально рівними, тому існує велика ймовірність примусового руху секцій відносно рам машин. Cтворену таким рухом енергію і можна розглядати як енергію для рекуперації. Основними схемами кріплення висівних секцій сівалок є паралелограмна та радіальна. Виконавчим механізмом системи рекуперації руху секцій сівалок буде гідроциліндр, рух поршня якого створюватиме потік робочої рідини. У паралелограмній підвісці розмістимо гідроциліндр по лінії більшої діагоналі паралелограма. У радіальній підвісці сошникової секції хід штока гідроциліндра буде залежати від зміни вертикального положення сошника, а також від конструктивних особливостей секції. Результати розрахунків показують, що за однакових зовнішніх умов, а саме нерівностей поля, і за фактичних розмірів паралелограмної та радіальної підвісок робочих органів вибраних сівалок зміна довжини проєктованого штока гідроциліндра радіальної підвіски менш виражена, ніж паралелограмної підвіски. Також проведені теоретичні дослідження з визначення можливих переміщень штока, вмонтованого в багатошарнірні секції посівних машин, показали, що за використання гідроциліндра з діаметром поршня 40 мм вони дозволяють створювати подачу робочої рідини до 8,1 л/хв для паралелограмних секцій сівалки та до 3,9 л/хв для радіальних підвісок секцій.

Функціональні моделі інформаційної технології та архітектура інформаційної системи оперативного планування заготівлі молока на території громад

Виконано аналіз наукових праць та предметної галузі. Обґрунтовано доцільність розроблення функціональних моделей процесів інформаційної технології та обґрунтування архітектури інформаційної системи оперативного планування заготівлі молока на території громад. Вони забезпечать якісне проєктування відповідних інформаційних систем і технологій, а також прийняття безпомилкових управлінських рішень. Запропонована інформаційна технологія оперативного планування заготівлі молока на території громад. Вона враховує особливості предметної області та передбачає виконання п’яти взаємозв’язаних груп процесів. Зазначені процеси дозволяють проводити збір, обробку і збереження даних. Розроблені функціональні моделі відображають управлінський процес оперативного планування. Це лежить в основі прийняття якісних управлінських рішень щодо формування оперативних планів та нарядів на виконання робіт. Запропонована архітектура інформаційної системи оперативного планування заготівлі молока на території громад передбачає створення п’яти взаємопов’язаних підсистем, які пов’язані з базою даних. Зазначена інформаційна система являє собою програмний додаток. Він забезпечує підтримку прийняття управлінських рішень під час оперативного планування заготівлі молока на території громад. Користувачі (виробники молока) інформаційної системи мають доступ до візуалізованих даних. До цих даних належить обсяг постачання молока в переробний цех за заданий період, а також його вартість відповідно до укладених угод. Адміністратор (проєктний менеджер цеху переробки молока) має доступ до даних усіх користувачів. Окрім того, адміністратор має доступ до сформованих оперативних планів заготівлі молока на території громади для окремої доби та нарядів на виконання робіт.

Дослідження взаємозв’язку між емісією фотонів електростимульованого насіння озимого ріпаку та його посівними якостями

Стаття присвячена підвищенню посівних та врожайних якостей насіннєвого матеріалу озимого ріпаку завдяки його передпосівній стимуляції в електричному полі коронного розряду. Для розкриття причинно-наслідкового зв’язку між режимами передпосівної обробки насіння та його посівними і врожайними якостями, оптимізації параметрів обробки та розширення знань про механізм перебігу біологічних процесів у простимульованому насінні запропоновано використати методи фотолюмінесценції та час-корельованого підрахунку одиничних фотонів TCSPC, які випромінює оброблене насіння у видимому діапазоні спектра. У результаті проведених досліджень встановлено, що поглинання та перетворення енергії зовнішнього електричного поля під час електростимуляції насіння відбувається нелінійно. Основні перетворення відбуваються впродовж перших 15 с незалежно від напруженості електричного поля. Виявлено релаксаційні процеси, які набувають домінуючого характеру після 15 с електростимуляції. Доведено, що передпосівна електростимуляція призвела до покращання посівних властивостей насіння озимого ріпаку. Отримані результати корелюються з результатами емісії фотонів, які випромінює оброблене насіння. Найвищі значення енергії проростання та лабораторної схожості, які становили 87 та 96 %, що відповідно на 9 і 8 % перевищили контроль, отримано за режиму обробки Е = 2 кВ/см, t = 30 с. За цього режиму обробки спостерігалося максимальне підвищення наднизької емісії фотонів порівняно з контрольним зразком – 287 проти 125. На підставі цього можна зробити попередні висновки, що найефективнішим режимом обробки посівного матеріалу можна вважати той, за якого емісія випромінюваних ним одиничних фотонів є найбільшою.

Методичні засади визначення пасивної безпеки кузовних конструкцій колісних транспортних засобів

У статті викладено вдосконалення методичних засад визначення пасивної безпеки кузовних конструкцій колісних транспортних засобів завдяки застосуванню методу кінцевих елементів. Відповідно до методології пасивна безпека колісних транспортних засобів значною мірою забезпечується конструкцією їхніх кузовів та кабін. Саме вони сприяють поглинанню основної частини енергії удару, що виникає під час дорожньо-транспортної пригоди, і забезпечують збереження всередині салону залишкового життєвого простору для водія, пасажирів і зменшення аварійних навантажень, які діють на них. Відповідно до існуючих вимог і для зручності їх застосування в процесі проєктування кузовних конструкцій колісних транспортних засобів розроблено чотири критерії оцінки пасивної безпеки кузовних конструкцій. Згідно з методикою, на початковому етапі проєктування, коли ще відсутні креслення поверхонь, геометрія кузовної конструкції повинна попередньо вибиратися за її раціональної силової схеми з урахуванням вимог пасивної безпеки і міцності самої конструкції. При цьому мають визначатися необхідні розміри конструктивних перерізів, їх співвідношення між силовими елементами. У цьому разі слід застосовувати інженерний метод розрахунку конструкцій за граничним станом, заснований на кінематичній теоремі. У разі досягнення належного збігу результатів за окремими вузлами рекомендується продовжувати розробку кінцево-елементної моделі всієї конструкції. Паралельно належить вести підготовку до випробувань хоча б одного зразка конструкції для здійснення остаточної верифікації результатів. При їх належній збіжності отриману кінцево-елементну модель можна використовувати для оцінки пасивної безпеки конструкції в умовах дії всіх регламентованих стандартами видів аварійного навантаження. У цьому разі оцінку пасивної безпеки змінених варіантів конструкції (модифікацій базової моделі) можна вже здійснювати без проведення експериментів. Існуючі сучасні пакети програм LS-Dyna і Abaqusі дозволяють це робити на належному рівні.

Дослідження параметрів процесу миття деталей в ультразвуковій ванні

Огляд і аналіз теорій щодо використання ультразвуку для очищення деталей дає підстави вважати доцільним пошук нових шляхів для оптимізації цього процесу, а також виведення нових математичних моделей для більш точного опису з урахуванням впливу різних факторів. Метою дослідження було визначення впливу трьох основних факторів на процес миття забруднених деталей з використанням ультразвуку. Як стенд було вибрано ультразвукову ванну Ultrasonic Cleaner JP-031S об’ємом 6,5 л з частотою ультразвукового випромінювача 40 KHz і потужністю ультразвукового випромінювача 180 W, а як об’єкти миття – 24 штучно забруднених фрагменти труби квадратного профілю з відхиленням у масі не більше як 1,15 % між собою. Було здійснено повний факторний експеримент за умови впливу таких факторів: тривалість миття, температура мийного розчину, концентрація водного розчину мийних компонентів. Критерієм оптимізації обрано відсоток змитого забруднення. Створено матрицю реалізації плану ПФЕ . Відтворюваність результатів експерименту була підтверджена за допомогою критерію Кохрена, що дало змогу вивести рівняння регресії в загальному вигляді і розрахувати його коефіцієнти. Значущість коефіцієнтів була визначена за допомогою критерію Стьюдента, а дисперсія адекватності виправленої моделі була підтверджена за допомогою критерію Фішера. Таким чином було встановлено, що два фактори: x1, x2 (відповідно час миття і температура мийного розчину) – з 95 %-вою вірогідністю є значущими. Після переходу рівняння регресії до розкодованого вигляду було отримано математичну модель, яка дозволяє розрахунковим способом знайти процент змитого забруднення, враховуючи розглянуті фактори, і може бути використана для майбутніх розрахунків оптимізації процесу миття забруднених деталей. На основі рівняння регресії були побудовані поверхні відгуку, в яких залежності є надзвичайно близькі до лінійних, за збільшення часу миття, температури мийного розчину і концентрації водного розчину мийних компонентів збільшується відсоток змитого забруднення.

Дослідження двоступінчатого фільтра тонкої очистки дизельного пального

Обґрунтована необхідність очистки дизельного пального в системах живлення дизельних двигунів від механічних забруднень і води. Видалення забруднень з пального може здійснюватися з використанням різних методів, в основі яких лежать хімічні, фізико-хімічні і фізичні процеси. Найпоширенішими є фізичні методи очистки та зневоднення пального з використанням фільтрувальних пористих перегородок. З’ясовано переваги та недоліки гідрофобних і гідрофільних фільтрувальних матеріалів. Перспективним є забезпечення безперервної регенерації гідрофобної фільтрувальної поверхні з використанням гідродинамічного ефекту без використання додаткових пристосувань. Матеріалом для гідрофобної перегородки слугувала металева сітка з фторопластовим покриттям. Проведено дослідження з визначення ефективності зневоднення пального, водопроникності та гідравлічного опору гідрофобних перегородок із різним прохідним перерізом комірок пор фільтрувального матеріалу. Кращими фільтрувальними властивостями володіє сітка № 004, яка прийнята матеріалом для фільтрувального елементу фільтра тонкої очистки пального. Запропонований фільтр виконаний двоступінчатим. У першому ступені відбувається основна очистка палива від забруднень і води, у другому – додаткова очистка та повернення забруднень назад у бак. В обох ступенях використовується фільтрувальний елемент, пориста перегородка якого виконана у вигляді зрізаного конуса з гідрофобного матеріалу. Проведено розрахунок габаритних розмірів гідродинамічного фільтра з умови рівності потоку пального у всіх його прохідних перерізах. Проведені випробування довели ефективність запропонованого фільтра з водовідокремлення та збільшення його ресурсу роботи порівняно зі серійними фільтрами тонкої очистки дизельного пального.