Teorija kretanja drumskih vozila

UVOD
Osnovni zadatak teorije kretanja vozila je proučavanje dejstva sila na vozilo, odnosno njihovih uzroka i posledica. Prva podela ove oblasti može se izvršiti prema karakteru podloge po kojima se vozilo kreće, pa se posebno razmatraju:

• teorija kretanja po tvrdim podlogama (drumska vozila), i
• teorija kretanja po mekim podlogama (vanputna vozila)

U proučavanju kretanja vozila po mekim podlogama, uzimanje u obzir mehaničkih osobina zemljišta, pre svega njegovih napona i deformacija po kretanju, od suštinskog je značaja. S obzirom na raznovrsnost tipova zemljišta, velik broj uticajnih parametara čije je su varijacije u realnim uslovima često intenzivne i stohastičke (vlažnost, prostorna raspodela mehaničkih svojstava…), a na kraju i zbog kompleksnog naponsko – deformacijskog ponašanja mekog zemljišta, kretanje vanputnih vozila proučava se u okviru posebne discipline, koja ovde neće biti dalje razmatrana. U proučavanju kretanja drumskih vozila, vozilo se kreće po nedeformabilnoj podlozi odnosno mehanička svojstva podloge su takva da se njene deformacije pod uticajem vozila mogu zanemariti. Disciplina koja proučava kretanje vozila po tvrdm podlogama se uobičajeno naziva DINAMIKA VOZILA.

Podela dinamike vozila i oblasti proučavanja
Vozilo predstavlja kompleksan dinamički sistem sa velikim brojem stepeni slobode. Posmatrajući samo telo vozila (karoserija sa pripadajućim elementima), ono u opštem slučaju predstavlja telo sa svih 6 stepeni slobode u prostoru, slika 1 [chula.ac.th] Pored toga, svaki od točkova takođe ima po 6 stepeni slobode, čime ukupan broj stepeni slobode dostiže 30, bez uzimanja u obzir bilo kakvih unutrašnjih pomeranja tj. deformacija (koje se u stvarnosti javljaju u određenoj meri). S obzirom na veze između točkova i vozila, parametri koji opisuju sva ova kretanja su u međusobnim interakcijama. Takođe, mnogi elementi iskazuju složene forme ponašanja sa izrazitim nelinearnostima. Analitičko modeliranje kretanja vozila u opštem slučaju zato bi dovelo do izuzetno složenog sistema jednačina, pri čemu bi bila potpuno izgubljena preglednost i razumevanje pojedinih uticaja i međuzavisnosti. Zbog toga je detaljna analiza kretanja vozila predmet specifičnih razmatranja, pri čemu se za ovakve analize obavezno koriste računarski podržane simulacije. Za potrebe proučavanja kretanja vozila i razumevanje osnovnih zakonitosti, međutim, svrsishodna je analiza specijalnih, pojednostavljenih slučajeva kretanja, koji smanjuju broj stepeni slobode i uticajnih faktora, omogućavajući na taj način bolju preglednost i razumevanje sistema. U praksi se ovi specijalni slučajevi klasifikuju prema osama duž kojih deluju sile koje su od interesa pa se tako dinamika vozila klasifikuje na sledeće celine:

• uzdužna dinamika – sile deluju u pravcu kretanja; glavni aspekti izučavanja su otpori kretanja i mogućnost njihovog savladavanja, kočenje itd.; kretanje vozila je translatorno, parametri kretanja se obično tretiraju kao unapred zadati; matematički pristup je ovde najjednostavnji i bazira se uglavnom na algebarskim relacijama;
• poprečna dinamika – sile deluju u pravcu poprečne ose, od interesa je pre svega kretanje vozila u krivini; matematički modeli su po pravilu znatno složeniji nego kod uzdužne dinamike, pre svega zbog kompleksnog ponašanja pneumatika, ali i zbog prisustva većeg broja uticajnih faktora
• vertikalna dinamika – sile deluju u pravcu vertikalne ose, područje od interesa su oscilacije vozila i njihov uticaj na komfor putnika kao i na kontakt točka sa podlogom; uglavnom se zasniva na primeni teorije oscilacija