Техническая эксплуатация транспортных средств как область науки определяет пути и методы наиболее эффективного управления техническим состоянием автомобильного парка для обеспечения регулярности и безопасности перевозок при наиболее полной реализации технических возможностей конструкции и обеспечения заданных уровней эксплуатационной надёжности автомобиля.

Основу обеспечения работоспособности транспортных средств составляет комплекс мероприятий по техническому обслуживанию и ремонту. Методология формирования данного комплекса была разработана в 1970-х–1980-х гг. прошлого века и, несмотря на изменение структуры автомобильного парка, совершенствование конструкций, повышение надёжности и современные возможности информационных систем, продолжает широко использоваться.

В результате техническое обслуживание планируется для группы транспортных средств с учётом усреднённых условий эксплуатации, без учёта индивидуальных особенностей и возможностей их частых вариаций. Это приводит к несоответствию фактической, усреднённой периодичности обслуживания и периодичности оптимальной, индивидуальной для каждого конкретного транспортного средства. Для каких-то автомобилей техническое обслуживание получается слишком ранним, что ведёт к недоиспользованию пробега, а для каких-то – поздним, что повышает поток отказов. Это делает техническую эксплуатацию недостаточно эффективной, особенно при эксплуатации грузовой техники.

По этой причине одним из ведущих направлений кафедры технической эксплуатации транспортных средств несколько последних лет является совершенствование методологии формирования систем технического обслуживания, а именно разработка адаптивных систем технического обслуживания автотранспортных средств.

Подобные системы не уникальны. Такие мировые производители грузовой техники, как Scania, Volvo, Mercedes уже внедряют элементы данных систем в эксплуатацию. Однако они являются закрытыми, а в условиях санкционного давления в большинстве случаев и недоступными. Внедрённых аналогов у отечественных производителей техники не зафиксировано. Это придаёт разработке отечественных адаптивных систем технического обслуживания дополнительную актуальность.

Адаптивные системы технического обслуживания основаны на телеметрии. Современный уровень техники позволяет получать данные о параметрах эксплуатации транспортного средства в режиме реального времени. Но алгоритмы анализа полученных данных как раз и являются предметом разработки. Эта возможность показана специалистами кафедры в ряде публикаций:

• Граевский, И. С. Механизм непрерывного контроля соблюдения экологических требований, предъявляемых к транспортным средствам в эксплуатации / И. С. Граевский, И. О. Черняев // Вестник гражданских инженеров. – 2018. – № 6 (71). – С. 180–184;
• Граевский, И. С. Об актуальности задач «цифровой экономики» в сфере технической эксплуатации транспортных средств / И. С. Граевский, И. О. Черняев // Транспорт России: проблемы и перспективы 2018: материалы международной-научно-практической конференции; Санкт-Петербург, 13–14 ноября 2018 г. Том 1. – Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий, 2018. – С. 31–36;
• Черняев, И. О. Использование современных методов анализа информации для решения задач технической эксплуатации автотранспортных средств / И. О. Черняев, И. С. Граевский, И. И. Воронцов // Вестник гражданских инженеров. – 2019. – № 1 (72). – С. 194–199;
• Черняев, И. О. О необходимости и механизме формирования систем технической эксплуатации автотранспортных средств на основе непрерывного контроля их технического состояния / И. О. Черняев // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. – 2019. – № 57. – С. 167–172.

В течение последнего года кафедрой сделан упор на разработку алгоритмов, позволяющих идентифицировать те или иные условия эксплуатации. Эти алгоритмы составляют основу методик индивидуальной коррекции сервисного интервала. В результате обеспечивается возможность обслуживания каждой единицы транспорта индивидуально, с периодичностью, оптимальной именно для неё.

Отправной точкой служит разработанная классификация методик коррекции сервисного интервала, представленная на рис. 1.

На одну из разработанных ранее методик – наиболее очевидную и простую для реализации, предполагающую использование данных о геопозиционировании – уже получен патент. (Патент № RU 2748781. Дата приоритета: 21.07.20. Черняев И. О. «Способ оперативной индивидуальной корректировки периодичности технического обслуживания автотранспортного средства».)

В течение 2024 г. проводились исследования, направленные на разработку других методик индивидуальной коррекции сервисного интервала на основе непрерывного контроля условий движения и непрерывного контроля уровня нагружённости.

Влияние режимов движения на эксплуатационную надёжность доказано и давно используется для коррекции периодичности технического обслуживания. Для возможности использования в адаптивных системах ТО необходим критерий, позволяющий осуществлять идентификацию условий движения в режиме реального времени.

Для идентификации условий движения обоснован такой критерий, как коэффициент вариации скорости CVv. Однако при всей очевидности и кажущейся простоте его применение осложняется необходимостью обоснования временной базы для расчёта.

Обоснование базы для расчёта выполнено на основе анализа ездовых циклов, применяющихся для имитации условий движения по ГОСТ Р 54810-2011 и Правилам ООН № 101. Установлены граничные значения коэффициента вариации скорости CVv, позволяющие идентифицировать городской, магистральный и смешанный циклы движения. Возможность применения критерия подтверждена в экспериментальных заездах по улично-дорожной сети Петербурга. Пример обработки экспериментальных данных, иллюстрирующий изменения значений CVv в зависимости от условий движения, приведён ниже на рис. 2.

Таким образом, применение критерия позволит в режиме реального времени осуществлять корректировку сервисного интервала с учётом условий движения каждого конкретного автомобиля. Более того, косвенно обеспечивается и учёт стилей вождения – ведь при определённом «уровне мастерства» водитель и на автомагистрали может двигаться с характеристиками городского цикла.

Второе направление исследований заключалось в разработке критерия, позволяющего оценивать в режиме реального времени уровень нагружённости транспортного средства. Связь режимов нагружения транспортного средства и отдельных его компонентов с изменением их технического состояния также подтверждена многими исследованиями. Этот критерий можно считать универсальным, комплексно учитывающим так или иначе все остальные.

Для возможности определения в режиме реального времени накопленной степени (величины) нагружённости предложено использовать модели, учитывающие сопротивление движению транспортного средства. В итоге разработан критерий, прямо пропорциональный пройденному расстоянию, часовому расходу топлива и обратно пропорциональный скорости движения транспортного средства. Коэффициентом пропорциональности служит предложенный коэффициент топливно-энергетической характеристики, учитывающий КПД двигателя и теплотворную способность используемого им топлива.

Возможность применения критерия также подтверждена в экспериментальных заездах по улично-дорожной сети Петербурга и Ленинградской области. На представленном ниже рисунке на «тепловой карте» трека движения красным цветом подсвечены участки с высокой нагружённостью, синим – с низкой.

Описанные исследования были выполнены в том числе в рамках гранта на выполнение научно-исследовательских работ научно-педагогическими работниками СПбГАСУ в 2024 г. Исполнитель работ по гранту – И. О. Черняев.

Результатом выполненных исследований стало обеспечение возможности формирования на их основе методик индивидуальной коррекции сервисного интервала автотранспортных средств.

В ходе дальнейших работ планируется выполнить разработку методик индивидуальной коррекции перечней операций по техническому обслуживанию, что позволит полностью создать базу для формирования адаптивных систем технического обслуживания транспортных средств.