Статья опубликована в журнале «Деревообрабатывающая промышленность». Исследование проведено в рамках реализации программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».
Для снижения рисков неустойчивого управления и аварий при организации движения грузовых автомобилей по снежному покрытию надо повысить его эксплуатационные характеристики. Качество такой поверхности политехники впервые предлагают оценить по коэффициенту сцепления колес со снежным покрытием. Обычно его применяют для рассмотрения эффективности дорог общего пользования в летний период.
Ученые Пермского Политеха выявили, как достичь безопасных для движения значений с помощью внедрения фрикционных материалов. Это частицы песка или каменного материала, распределяемые по снежному покрову специальным устройством, чтобы снизить скольжение. Для выявления их оптимального размера нужна интеллектуальная система, которая смоделирует на компьютере цифровую версию дороги и построит зависимость коэффициента сцепления от других факторов.
Для ее создания политехники использовали нейросеть ANFIS, разработанную в среде MATLAB. В качестве обучающих данных в компьютер внесли результаты полевых исследований показателей снежных лесных дорог: температуру, влажность, вид, толщину и плотность покрытия, размер зерен материала и норму их распределения. Далее эти параметры вводили в разных сочетаниях друг с другом, и система высчитывала соответствующий им коэффициент сцепления.
Вычисления показали, что его оптимальная величина может быть обеспечена при использовании частиц каменного материала 15 мм с плотностью распределения 6 кг/м2. При этом плотность самой снежной поверхности должна составлять не менее 0,65 г/см3. Ожидаемое значение коэффициента сцепления при этом составило 0,445, что соответствует норме.
«Также для частиц 5-10 миллиметров распределение каменных материалов на снежных покровах должно соответствовать не менее, чем 4,5 кг/м2. Для 5-20 миллиметров – не менее 7кг/м2, для 15-20 миллиметров — не менее 8 кг/м2, а для 5-15 миллиметров – не менее 6кг/м2. Соблюдение этих пропорций позволит обеспечить безопасное движение лесовозного транспорта в зимний период», – комментирует Виталий Задворнов, ведущий инженер кафедры «Автомобильные дороги и мосты» ПНИПУ.
Данные исследований ученых ПНИПУ рекомендованы для использования в практике эксплуатации зимних лесных дорог. Они помогут повысить коэффициент сцепления и безопасность передвижения по снежным покрытиям в холодное время года.