NGUYÊN cứu độ êm dịu CHUYỂN ĐỘNG của XE KHÁCH GIƯỜNG nằm được sản XUẤT và lắp ráp tại VIỆT NAM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ QUỐC PHÒNG

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ

NGUYỄN MẠNH TRƯỜNG

NGUYÊN CỨU ĐỘ ÊM DỊU CHUYỂN ĐỘNG CỦA XE
KHÁCH GIƯỜNG NẰM ĐƯỢC SẢN XUẤT VÀ LẮP RÁP
TẠI VIỆT NAM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

HÀ NỘI – NĂM 2022


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ QUỐC PHÒNG

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ

NGUYỄN MẠNH TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU ĐỘ ÊM DỊU CHUYỂN ĐỘNG CỦA XE
KHÁCH GIƯỜNG NẰM ĐƯỢC SẢN XUẤT VÀ LẮP RÁP
TẠI VIỆT NAM

Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực
Mã số: 9520116

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1. GS.TS Vũ Đức Lập
2. PGS.TS Nguyễn Thanh Quang

HÀ NỘI – NĂM 2022


i

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi và chưa
được ai công bố trong bất kỳ cơng trình nào khác. Các số liệu và kết quả đưa
ra trong luận án là trung thực.
Tác giả luận án


ii

LỜI CẢM ƠN
Trước tiên tôi xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tập thể các thầy hướng
dẫnvđã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn tơi trong suốt q trình thực hiện luận án
tại Học viện kỹ thuật quân sự.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến bộ môn Ô tô quân sự, khoa Động lực là
cơ quan chủ quản trực tiếp quản lý đã tạo các điều kiện thuận lợi cũng như đưa
ra các ý kiến đóng góp trong q trình tơi nghiên cứu và cơng tác tại học viện
kỹ thuật quân sự.

iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................ ii
DANH MỤC KÝ HIỆU ......................................................................... vii
DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ VÀ HÌNH VẼ ............................................. xi
DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................... xiv
MỞ ĐẦU................................................................................................. 1
Tính cấp thiết của luận án ........................................................................ 1
Mục đích của luận án ............................................................................... 2
Đối tượng nghiên cứu .............................................................................. 2
Phương pháp nghiên cứu ......................................................................... 2
Phương pháp lý thuyết: .................................................................................. 2
Phương pháp thực nghiệm ............................................................................. 3
Phạm vi nghiên cứu ................................................................................. 3
Các kết quả đã đạt được của luận án ........................................................ 3
Ý nghĩa khoa học của luận án .................................................................. 4
Điểm mới của luận án .............................................................................. 5
Cấu trúc luận án ...................................................................................... 5
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU ĐỘ ÊM DỊU CHUYỂN
ĐỘNG CỦA XE KHÁCH GIƯỜNG NẰM. ............................................. 6
1.1 Tổng quan về xe khách giường nằm. .................................................. 6
1.2 Tổng quan về các nghiên cứu và yêu cầu đối với giường nằm .......... 10
1.3 Tổng quan các nghiên cứu trong nước và quốc tế về độ êm dịu chuyển động . 14
1.3.1 Chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động .......................................... 14
1.3.2 Kích thích tác động ............................................................................. 15
1.3.3 Mơ hình dao động ............................................................................... 17

iv

1.3.4 Tổng quan các nghiên cứu trên thế giới .............................................. 18
1.3.5 Tổng quan các nghiên cứu trong nước................................................ 22
1.4 Xác định mục tiêu, đối tượng, phương pháp, nội dung và phạm vi
nghiên cứu. ............................................................................................ 23
1.4.1 Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................... 24
1.4.2 Đối tượng nghiên cứu ......................................................................... 24
1.4.3 Phương pháp nghiên cứu .................................................................... 24
1.4.4 Nội dung và phạm vi nghiên cứu ........................................................ 25
KẾT LUẬN CHƯƠNG I ....................................................................... 26
CHƯƠNG II: CƠ SỞ THIẾT LẬP MƠ HÌNH NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG XE
KHÁCH GIƯỜNG NẰM .......................................................................... 27
2.1 Giả thiết khi xây dựng mơ hình dao động xe khách giường nằm. ...... 27
2.2 Mơ hình khảo sát dao động .............................................................. 27
2.2.1 Mơ hình dao động khơng gian xe khách giường nằm ........................ 27
2.2.2 Mơ hình dao động của giường nằm .................................................... 30
2.3 Thiết lập hệ phương trình vi phân .................................................... 33
2.3.1 Thiết lập hệ phương trình vi phân mơ tả dao động xe khách giường nằm . 33
2.3.2 Thiết lập hệ phương trình vi phân khảo sát dao động của người nằm 44
2.4 Mô tả toán học biên dạng mặt đường theo ISO 8608. ....................... 48
2.4.1 Các đặc trưng cơ bản của kích thích ngẫu nhiên. ............................... 48
2.4.2 Biên dạng mặt đường ngẫu nhiên ....................................................... 49
2.4.3 Xây dựng biên dạng ngẫu nhiên theo tiêu chuẩn ISO 8608. .............. 52
2.5 Tối ưu bằng thuật toán di truyền ...................................................... 56
KẾT LUẬN CHƯƠNG II ...................................................................... 60
CHƯƠNG III. KHẢO SÁT DAO ĐỘNG XE KHÁCH GIƯỜNG NẰM ĐƯỢC
SẢN XUẤT VÀ LẮP RÁP TẠI VIỆT NAM ............................................... 61
3.1 Thiết lập mô hình khảo sát trong phần mềm Matlab ......................... 61

v

3.1.1 Thiết lập sơ đồ khảo sát ...................................................................... 61
3.1.2 Thông số đầu vào của mơ hình khảo sát ............................................. 63
3.2 Các chế độ khảo sát ......................................................................... 64
3.3 Kết quả khảo sát. ............................................................................. 65
3.3.1 Chế độ khảo sát 1: Khảo sát giá trị RMS tại vị trí giường nằm thứ
nhất, thứ mười ba và thứ mười, khi xe đi qua biên dạng mặt đường hình
sine q0=0.035m, S=4m. ............................................................................... 65
3.3.2 Chế độ khảo sát 2: Khảo sát giá trị RMS tại vị trí giường nằm thứ
nhất, thứ mười, thứ mười ba khi xe đi qua biên dạng mặt đường hình sine
q0=0.025m, S=4m. ....................................................................................... 71
3.3.3 Chế độ khảo sát 3: Khảo sát giá trị RMS tại vị trí giường nằm thứ nhất
khi xe đi qua biên dạng mặt đường được xây dựng theo tiêu chuẩn ISO
8608-1995 .................................................................................................... 75
3.3.5 Chế độ khảo sát 4. Khảo sát giá trị RMS tại giường nằm thứ nhất khi
thay đổi góc nghiêng. ................................................................................... 81
3.3.6 Chế độ khảo sát 5: Khảo sát giá trị RMS tại vị trí giường nằm thứ nhất
khi xe đi qua biên dạng mặt đường giao cắt với đường sắt hình sine đơn vị
q0=0.09m, S=4m. ......................................................................................... 91
3.3.7 Chế độ khảo sát 6: Khảo sát giá trị RMS tại các vị trí ghế khác nhau
khi xe đi qua biên dạng hình sine qo =0.02m, S=0.8m. ............................... 98
3.3.8 Ứng dụng thuật toán di truyền trong tối ưu các thông số của giường
nằm ............................................................................................................. 101
KẾT LUẬN CHƯƠNG III ................................................................... 106
CHƯƠNG IV. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ................................. 107
4.1 Mục tiêu thực nghiệm .................................................................... 107
4.2 Đối tượng thực nghiệm, phương án thực nghiệm, thông số thực nghiệm ... 108

4.2.1 Đối tượng thực nghiệm ..................................................................... 108
4.2.2 Phương án thực nghiệm .................................................................... 109
4.2.3 Các thông số đo đạc .......................................................................... 110


vi

4.3 Thiết bị thực nghiệm ...................................................................... 111
4.3.1 Máy tính chuyên dụng kết hợp bộ thu thập dữ liệu 16 kênh
DEWETRON-3020 .................................................................................... 111
4.3.2 GPS clock .......................................................................................... 112
4.3.3 Các cảm biến ..................................................................................... 112
4.3.3.1 Cảm biến vị trí H7 ...................................................................... 112
4.3.3.2 Cảm biến gia tốc ......................................................................... 113
4.4 Phương án bố trí cảm biến trên xe và sơ đồ cảm biến ..................... 114
4.4.1 Phương án bố trí lắp đặt cảm biến .................................................... 114
4.4.2 Sơ đồ đấu nối cảm biến ..................................................................... 115
4.5 Các chế độ thí nghiệm ................................................................... 116
4.6 Một số hình ảnh trong q trình thực hiện thí nghiệm .................... 116
4.7 Xử lý số liệu thực nghiệm .............................................................. 118
KẾT LUẬN CHƯƠNG IV ................................................................... 121
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................. 122
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ............... 124
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................... 125
PHỤ LỤC ............................................................................................ 130


vii

DANH MỤC KÝ HIỆU

TT Ký hiệu

Tên ký hiệu

Đơn vị

1

M

Khối lượng treo

kg

2

M1

Khối lượng không được treo của cầu trước

kg

3

M2

Khối lượng không được treo của cầu sau

kg

4

Jx

Mơ men qn tính của khối lượng treo theo trục x

kg.m2

5

Jy

Mơ men qn tính của khối lượng treo theo trục y

kg.m2

6

J1x

7

J2x

8

CL1

Hệ số độ cứng của lốp bên trái của cầu trước

N/m

9

CR1

Hệ số độ cứng của lốp bên phải của cầu trước

N/m

10

CL2

Hệ số độ cứng của lốp bên trái của cầu sau

N/m

11

CR2

Hệ số độ cứng của lốp bên phải của cầu sau

N/m

12

KL1

Hệ số giảm chấn của lốp bên trái của cầu trước

N.s/m

13

KR1

Hệ số giảm chấn của lốp bên phải của cầu trước

N.s/m

14

KL2

Hệ số giảm chấn của lốp bên trái của cầu sau

N.s/m

15

KR2

Hệ số giảm chấn của lốp bên phải của cầu sau

N.s/m

16

C11

Hệ số độ cứng hệ thống treo bên trái của cầu trước

N/m

Mơ men qn tính của khối lượng không được
treo cầu trước theo trục x
Mô men qn tính của khối lượng khơng được
treo của cầu sau theo trục x

kg.m2

kg.m2


viii

17

C12

Hệ số độ cứng hệ thống treo bên phải của cầu trước

N/m

18

C21

Hệ số độ cứng hệ thống treo bên trái của cầu sau

N/m

19

C22

Hệ số độ cứng hệ thống treo bên phải của cầu sau

N/m

20

K11

Hệ số giảm chấn hệ thống treo bên trái cầu trước

N.s/m

21

K12

Hệ số giảm chấn hệ thống treo bên phải cầu trước

N.s/m

22

K21

Hệ số giảm chấn hệ thống treo bên trái cầu sau

N.s/m

23

K22

Hệ số giảm chấn hệ thống treo bên phải cầu sau

N.s/m

24

L

Chiều dài cơ sở

m

25

a

Khoảng cách từ cầu trước đến tọa độ trọng tâm

m

26

b

Khoảng cách từ cầu sau đến tọa độ trọng tâm

m

27

f1

28

f2

29

e1

Khoảng cách giữa các tâm treo trên cầu trước

m

30

e2

Khoảng cách giữa các tâm treo trên cầu sau

m

31

CRf

Hệ số độ cứng của thanh ổn định trên cầu trước

N.s/rad

32

CRR

Hệ số độ cứng của thanh ổn định trên cầu sau

N.s/rad

33

Z

Khoảng cách giữa các điểm đặt của các bánh xe
cầu trước
Khoảng cách giữa các điểm đặt của các bánh xe
cầu sau

Tọa độ suy rộng của khối lượng treo theo phương
thẳng đứng

m

m

m


ix

Tọa độ suy rộng của khối lượng treo quay quanh

34

trục x
Tọa độ suy rộng của khối lượng treo quay quanh

35

36

trục y

x

cầu trước theo phương thẳng đứng
Tọa độ suy rộng của khối lượng không được treo

37

38

Tọa độ suy rộng của khối lượng không được treo

cầu trước quay quanh trục x

x

Tọa độ suy rộng của khối lượng không được treo
cầu sau theo phương thẳng đứng
Tọa độ suy rộng của khối lượng không được treo

39

cầu sau quay quanh trục x

rad

rad

m

rad

m

rad

40

qL1

Biên dạng mặt đường tác động bánh trái cầu trước

m

41

qR1

Biên dạng mặt đường tác động bánh phải cầu trước

m

42

qL2

Biên dạng mặt đường tác động bánh trái cầu trước

m

43

qR2

Biên dạng mặt đường tác động bánh phải cầu trước

m

44

Xij

Tọa độ tại điểm giường nằm ij theo phương OX

m

45

Yij

Tọa độ tại điểm giường nằm ij theo phương OY

m

46

m10

Khối lượng phần thân trên

kg

47

m20

Khối lượng phần thân dưới

kg

48

J1

Mô men quán tính phần thân trên

kg.m2


x

kg.m2

49

J2

Mơ men qn tính phần thân dưới

50

r1

Khoảng cách từ khối lượng phần trên đến gốc

m

51

r2

Khoảng cách từ khối lượng phần dưới đến gốc

m

52

rc1

Khoảng cách từ vị trí tiếp xúc lưng tới T0

m

53

rc2

Khoảng cách từ vị trí tiếp xúc đùi tới T0

m

54

rc3

Khoảng cách từ vị trí chân tới T0

m

55

Z1

Tọa độ suy rộng theo phương Z tại T0

m

56

X1

Tọa độ suy rộng theo phương X tại T0

m

Tọa độ suy rộng xoay quanh trục OY của phần

57

thân trên
Tọa độ suy rộng xoay quanh trục OY của phần

58

thân dưới

rad

rad

59

Z10

Tọa độ ban đầu theo phương Z tại T0

m

60

X10

Tọa độ suy rộng theo phương X tại T0

m

Tọa độ suy rộng xoay quanh trục OY của phần

61

thân trên
Tọa độ suy rộng xoay quanh trục OY của phần

62

thân dưới

rad

rad

63

RMS

Root mean square

m/s2

64

μ

Giá trị trung bình

m

65

σ

Độ lệch chuẩn


xi

66

OX

Phương chuyển động của phương tiện

67

OZ

68

ISO

International Organization for standardization

69

SAE

Society of Automotive Engineers

Phương vng góc với mặt đường và ngược chiều
với trọng lực

DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ VÀ HÌNH VẼ
Hình 1.1 Xe khách giường nằm hai tầng .......................................................... 6
Hình 1.2 Cấu tạo các tầng của xe khách giường nằm ....................................... 7
Hình 1.3 Liên kết giữa tầng 1 và tầng 2 của một dãy ....................................... 8
Hình 1.4 Trích dẫn u cầu các kích thước của giường nằm theo QCVN
09:2015/BGTVT .............................................................................................. 9
Hình 1.5 Bố trí bên trong xe khách giường nằm ............................................ 10
Hình 1.6 Các thơng số kích thước của giường nằm ........................................ 11

Hình 1.7 Các góc của dáng điệu của người được khun dùng trong cơng tác
thiết kế . .......................................................................................................... 12
Hình 1.8 Các tư thế khác nhau của hành khách theo ISO 2631-1 .................. 15
Hình 1.9 Biểu đồ các dạng tín hiệu dao động. ................................................ 16
Hình 1.10 Các dạng tín hiệu............................................................................ 17
Hình 2.1 Mơ hình khảo sát khơng gian xe khách giường nằm ....................... 28
Hình 2.2 Mơ hình dao động giường nằm ........................................................ 31
Hình 2.3 Hàm tự tương quan thơng thường. ................................................... 49
Hình 2.4 Biên dạng mặt đường ngẫu nhiên .................................................... 50
Hình 2.5 Các dạng biên dạng mặt đường khác nhau theo ISO 8608 .............. 53
Hình 2.6 Sơ đồ thuật tốn di truyền tìm thơng số hệ số độ cứng và hệ số
giảm chấn ........................................................................................... 58
Hình 3.1 Khối tính tốn dao động mơ hình khơng gian xe khách giường nằm ......62
Hình 3.2 Khối tính tốn dao động của mơ hình giường nằm.......................... 62
Hình 3.3 Bố trí giường nằm tại tầng thứ nhất ................................................. 63
Hình 3.4 Bố trí giường nằm tại tầng thứ hai ................................................... 63
Hình 3.5 Gia tốc 0X tại hơng ở vị trí giường số 1 .......................................... 66
Hình 3.6 Gia tốc 0Z tại hơng ở vị trí giường số 1 ........................................... 66


xii

Hình 3.7 Gia tốc OX tại điểm thân trên giường số 1 ...................................... 67
Hình 3.8 Gia tốc OZ tại điểm thân trên giường số 1 ...................................... 67
Hình 3.9 Giá trị RMS tại vị trí hơng theo trục OX ở các vận tốc khác nhau.. 68
Hình 3.10 Giá trị RMS tại vị trí hơng theo trục OZ ở các vận tốc khác nhau 68
Hình 3.11 Giá trị RMS tại vị trí thân trên theo trục OX ở các vận tốc khác nhau.......69
Hình 3.12 Giá trị RMS tại vị trí thân trên theo trục OZ ở các vận tốc khác nhau ....69
Hình 3.13 Giá trị RMS tại vị trí thân dưới theo trục OX ở các vận tốc khác nhau ..70
Hình 3.14 Giá trị RMS tại vị trí thân dưới theo trục OZ ở các vận tốc khác nhau...70

Hình 3.15 Giá trị RMS tại vị trí hơng theo trục OX ở các vận tốc khác nhau 71
Hình 3.16 Giá trị RMS tại vị trí hơng theo trục OZ ở các vận tốc khác nhau 72
Hình 3.17 Giá trị RMS tại vị trí thân trên theo trục OX ở các vận tốc khác nhau....72
Hình 3.18 Giá trị RMS tại vị trí thân trên theo trục OZ ở các vận tốc khác nhau ....73
Hình 3.19 Giá trị RMS tại vị trí thân dưới theo trục OX ở các vận tốc khác nhau ..73
Hình 3.20 Giá trị RMS tại vị trí thân dưới theo trục OZ ở các vận tốc khác nhau...74
Hình 3.21 Biên dạng mặt đường được xây dựng theo ISO 8608 ................... 75
Hình 3.22 Gia tốc 0X tại điểm hơng ............................................................... 76
Hình 3.23 Gia tốc 0Z tại điểm hơng................................................................ 76
Hình 3.24 Gia tốc phi 1 ................................................................................... 77
Hình 3.25 Gia tốc phi 2 ................................................................................... 77
Hình 3.26 Gia tốc 0X tại điểm thân trên ......................................................... 78
Hình 3.27 Gia tốc 0Z tại điểm thân trên ......................................................... 78
Hình 3.28 Gia tốc 0X tại điểm đùi .................................................................. 79
Hình 3.29 Gia tốc 0Z tại điểm đùi .................................................................. 79
Hình 3.30 Giá trị gia tốc 0X tại vị trí hơng ở V=60km/h ............................... 81
Hình 3.31 Giá trị gia tốc 0Z tại vị trí hơng ở V=60km/h ................................ 81
Hình 3.32 Giá trị gia tốc 0X tại vị trí thân trên ở V=60km/h ......................... 82
Hình 3.33 Giá trị gia tốc 0Z tại vị trí thân trên ở V=60km/h .......................... 82
Hình 3.34 Giá trị gia tốc 0X tại vị trí thân dưới ở V=60km/h ........................ 83
Hình 3.35 Giá trị gia tốc 0Z tại vị trí thân dưới ở V=60km/h ........................ 83
Hình 3.36 Giá trị gia tốc tổng hợp ở V=60km/h ............................................. 84
Hình 3.37 Giá trị gia tốc OX tại vị trí hơng ở V=80 km/h ............................. 84
Hình 3.38 Giá trị gia tốc OZ tại vị trí hơng ở V=80 km/h .............................. 85
Hình 3.39 Giá trị gia tốc OX tại vị trí thân trên ở V=80 km/h ....................... 85
Hình 3.40 Giá trị gia tốc OZ tại vị trí thân trên ở V=80 km/h ........................ 86
Hình 3.41 Giá trị gia tốc OX tại vị trí thân dưới ở V=80 km/h ...................... 86
Hình 3.42 Giá trị gia tốc OZ tại vị trí thân dưới ở V=80 km/h....................... 87
Hình 3.43 Giá trị gia tốc tổng hợp ở V=80 km/h ............................................ 87

xiii

Hình 3.44 Giá trị gia tốc OX tại vị trí hơng ở V=100 km/h ........................... 88
Hình 3.45 Giá trị gia tốc OZ tại vị trí hơng ở V=100 km/h ............................ 88
Hình 3.46 Giá trị gia tốc OX tại vị trí thân trên ở V=100 km/h ..................... 89
Hình 3.47 Giá trị gia tốc OZ tại vị trí thân trên ở V=100 km/h ...................... 89
Hình 3.48 Giá trị gia tốc OX tại vị trí thân dưới ở V=100 km/h .................... 90
Hình 3.49 Giá trị gia tốc OZ tại vị trí thân dưới ở V=100 km/h..................... 90
Hình 3.50 Giá trị gia tốc tổng hợp của giường thứ nhất ở V=100 km/h ........ 91
Hình 3.51 Mặt cắt ngang gồ giảm tốc ............................................................. 92
Hình 3.52 Biên dạng gồ giảm tốc theo thời gian khi xe chạy qua V=60km/h .........93
Hình 3.53 Gia tốc OX tại hơng khi xe chạy qua V=60km/h .......................... 93
Hình 3.54 Gia tốc OZ tại hơng khi xe chạy qua V=60km/h ........................... 94
Hình 3.55 Gia tốc OX tại thân khi xe chạy qua V=60km/h............................ 94
Hình 3.56 Gia tốc OZ tại thân khi xe chạy qua V=60km/h ............................ 95
Hình 3. 57 Gia tốc OX tại vị trí hơng.............................................................. 95
Hình 3.58 Gia tốc OZ tại vị trí hơng ............................................................... 96
Hình 3.59 Gia tốc OX tại vị trí thân trên ........................................................ 96
Hình 3.60 Gia tốc OZ tại vị trí thân trên ......................................................... 97
Hình 3.61 Gia tốc OX tại vị trí thân dưới ....................................................... 97
Hình 3.62 Gia tốc OZ tại vị trí thân dưới ........................................................ 98
Hình 3.63 Giá trị gia tốc tại các vị trí giường nằm khác nhau ở V=25km/h .. 99
Hình 3.64 Giá trị gia tốc tại các vị trí giường nằm khác nhau ở V=40km/h .. 99
Hình 3.65 Giá trị gia tốc tại các vị trí giường nằm khác nhau ở V=60km/h 100
Hình 3.66 Giá trị gia tốc tại các vị trí giường nằm khác nhau ở V=80km/h 100
Hình 3.67 Đồ thị biểu diễn hàm mục tiêu và số lần lai tạo ........................... 101
Hình 3.68 Đồ thị biểu diễn giá trị cgi, kgi sau tối ưu ................................... 101
Hình 3.69 Đồ thị gia tốc trước và sau khi tối ưu các thơng số ..................... 104
Hình 4.1 Xe khách giường nằm HYUNDAIHB120ESL.............................. 108

Hình 4.2 Sơ đồ mô tả các địa điểm và dạng đường thực nghiệm ................. 110
Hình 4.3 Sơ đồ mơ tả vị trí các giường nằm ................................................. 110
Hình 4.4 Máy tính chun dùng- hệ thu thập dữ liệu DEWETRON 3020... 111
Hình 4.5 GPS clock ....................................................................................... 112
Hình 4.6 Cảm biến đo vị trị H7 ..................................................................... 112
Hình 4.7 Sơ đồ lắp vị trí cảm biến H7 .......................................................... 114
Hình 4.8 Sơ đồ lắp vị trí cảm biến gia tốc tại các vị trí giường nằm được sử
dụng để khảo sát ............................................................................................ 114
Hình 4.9 Sơ đồ đấu nối các cảm biến............................................................ 115
Hình 4. 10 Lắp đặt cảm biến gia tốc ............................................................. 117


xiv

Hình 4. 11 Lắp đặt hệ thống máy tính trong q trình đo............................. 117
Hình 4. 12 Tồn cảnh buổi thí nghiệm.......................................................... 118
Hình 4. 13 Gia tốc az1 thực nghiệm đo tại giường nằm thứ mười ba ........... 119
Hình 4. 14 Gia tốc tính tốn lý thuyết az1 của giường nằm thứ mười ba ..... 119

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Giới hạn của các giá trị Gd(n0), Gd(Ω0) theo ISO 8608. .................. 54
Bảng 3.1 Bảng các chế độ khảo sát ................................................................. 64
Bảng 3.2 Bảng giá trị gia tốc tại các vị trí giường nằm .................................. 80
Bảng 3.3 Phân loại gồ giảm tốc ...................................................................... 92
Bảng 3.4 Bảng các giá trị của thông số kết cấu tối ưu của giường nằm ....... 102
Bảng 4.1 Các thông số kỹ thuật của xe khách giường nằm
HYUNDAIHB120ESL ................................................................................. 108
Bảng 4. 2 Các chế độ thử nghiệm ................................................................. 116

1

MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của luận án
Cùng với sự phát triển của cở sở hạ tầng đường xá, nhu cầu lựa chọn đi
lại của người dân ở các cự ly trung bình và xa ln đặt ra những địi hỏi cho
các phương tiện vận chuyển đường bộ đáp ứng nhu cầu này không ngừng phải
cải tiến để nâng cao chất lượng. Trong những năm gần đây số lượng xe khách
giường nằm đang được tăng lên rất nhanh. Trước xu hướng phát triển của chủng
loại xe khách giường nằm, rất nhiều các doanh nghiệp sản xuất lắp ráp ô tô
trong nước đã tiến hành sản xuất và chế tạo chủng loại này để cung cấp ra thị
trường. Nguồn gốc xuất xứ các mẫu xe này chủ yếu đến từ hai quốc gia Hàn
Quốc và Trung Quốc dưới dạng các xe sát xi sau đó được các đơn vị chế tạo bổ
sung các bộ phận: khung vỏ, giường nằm và lắp đặt nội thất để hoàn thiện. Hiện
nay những nghiên cứu về xe khách giường nằm nói chung và các đặc tính kỹ
thuật của giường nằm nói riêng, để từ đó đưa ra các đề xuất, phương pháp kiểm
tra, điều chỉnh các thông số của một chủng loại giường nằm phù hợp với điều
kiện sử dụng của Việt Nam, giúp nâng cao tính tiện nghi, tăng cảm giác dễ chịu
của hành khách hầu như chưa được đề cập đến trong các công trình trong nước,
cũng như phản ánh một cách rất hạn chế ở các cơng trình nghiên cứu trên thế
giới. Do đó việc đề tài lựa chọn hướng nghiên cứu về độ êm dịu chuyển động
của xe khách giường nằm được sản xuất và lắp ráp tại Việt Nam là hết sức cấp
thiết để từ đó có thể đưa ra những ý kiến khoa học đóng góp cho các nhà sản
xuất và người sử dụng nhằm nâng cao hơn nữa chất lượng phục vụ của chủng
loại xe này khi đưa vào sử dụng, góp phần phát triển kinh tế xã hội đất nước và
nâng cao chất lượng đời sống của người dân.


2

Mục đích của luận án
Mục đích của luận án là xây dựng mơ hình để tiến hành khảo sát, đánh
giá các tác động từ bên ngoài: biên dạng mặt đường, yếu tố vận hành (vận tốc)
đến độ êm dịu chuyển động trên xe khách giường nằm. Trên cơ sở các kết quả
đạt được đã hình thành nên phương pháp đánh giá, kiểm tra và từ đó đưa ra các
đánh giá và nhận xét cho các nhà sản xuất, lắp ráp trong việc lựa chọn và chế
tạo chủng loại giường nằm có đặc tính phù hợp với điều kiện vận hành sử dụng
tại Việt Nam, nhằm nâng cao tính tiện nghi, êm dịu khi lựa chọn di chuyển bằng
xe khách giường nằm.

Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là chủng loại xe khách giường nằm hai tầng.

Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp lý thuyết kết hợp với phương pháp thực nghiệm
Phương pháp lý thuyết:
 Sử dụng phương pháp năng lượng và phương trình Lagrang loại II để
thiết lập mơ hình khơng gian khảo sát dao động xe khách giường nằm
và mơ hình khảo sát dao động của giường nằm.
 Sử dụng phương pháp số để xây dựng mô tả các biên dạng mặt đường
thực tế và trong các điều kiện vận hành khác nhau để khảo sát gồm:
Biên dạng mặt đường hình sine, hình sine đơn vị, biên dạng mặt đường
ngẫu nhiên được xây dựng theo tiêu chuẩn ISO 8608.
 Xác định thông số dùng để đánh giá độ êm dịu là các giá trị gia tốc tác
động lên người nằm tại các vị trí tiếp xúc của người nằm với giường.
Các thông số được đánh giá dựa trên chỉ số RMS và theo tiêu chuẩn
ISO 2631-1.


3

 Sử dụng thuật toán di truyền để tối ưu các thơng số đặc trưng cho đặc
tính dao động của giường nằm (hệ số độ cứng, hệ số giảm chấn) trong
điều kiện khảo sát.
Phương pháp thực nghiệm
Thí nghiệm trên chủng loại xe khách giường nằm phổ biến để đánh giá
kiểm chứng mơ hình tính tốn lý thuyết đã được xây dựng.

Phạm vi nghiên cứu
Trong mơ hình khảo sát dao động khơng gian nói chung có kể đến ảnh
hưởng của các dao động theo các phương khác nhau OX, OY, OZ và các góc
lắc theo các trục nhưng đối với mơ hình khảo sát dao động của mơ hình hành
khách do kích thước theo chiều rộng nhỏ hơn nhiều kích thước theo chiều dài
của giường nằm nên mơ hình đã khơng xét đến ảnh hưởng của dao động theo
phương OY và chủ yếu tập trung và các phương dao động theo OX và OZ.
Trong phạm vị nghiên cứu của mình, Luận án chủ yếu tập trung vào chỉ
tiêu phản ánh độ êm dịu mà chưa đề cấp đến các chỉ tiêu liên quan đến tính an
tồn chuyển động của xe.

Các kết quả đã đạt được của luận án
Xây dựng mơ hình khảo sát dao động tổng thể của cả xe khách giường
nằm và hành khách, từ mơ hình đó sẽ xác định gia tốc theo các phương khác
nhau tác động lên người nằm tại các vị trí tiếp xúc của hành khách với giường
nằm.
Đã khảo sát được độ êm dịu của xe khách giường nằm tương ứng với các
điều kiện tác động của biên dạng mặt đường khác nhau như: biên dạng mặt
đường hình sine, biên dạng mặt đường hình sine đơn vị, biên dạng mặt đường


4

ngẫu nhiên ở các cấp đường khác nhau được mô tả theo tiêu chuẩn ISO 8608,
ứng với các điều kiện vận hành vận tốc khác nhau.
Xác định được các thông số như hệ số độ cứng và hệ số giảm chấn của
giường nằm tối ưu phù hợp với điều kiện khai thác sử dụng

Ý nghĩa khoa học của luận án
Các nghiên cứu về xe khách nói chung và cụ thể là đối tượng xe khách
giường nằm ở trong nước có một số hạn chế về mơ hình khảo sát, trong khi các
nghiên cứu của thế giới thì chưa phù hợp với điều kiện sản xuất lắp ráp và sử
dụng ở Việt Nam. Nội dung luận án nghiên cứu về ảnh hưởng của các thơng số
đặc tính dao động của giường nằm ảnh hưởng đến độ êm dịu của hành khách
khi vận chuyển bằng xe khách giường nằm tại Việt Nam là lời giải đáp ứng
phần nào yêu cầu đặt ra của thực tiễn. Việc xây dựng mơ hình khảo sát dao
động tổng thể của xe khách giường nằm và hành khách nhằm đánh giá tác động
của các yếu tố biên dạng mặt đường và các yếu tố khai thác vận hành khác nhau
tại Việt Nam là hết sức cần thiết và có ý nghĩa khoa học quyết định đến các
nghiên cứu và kết quả khảo sát độ êm dịu chuyển động của xe khách giường
nằm được sản xuất và lắp ráp tại Việt Nam.
Luận án cũng đã đưa ra phương pháp kiểm tra để từ đó đưa ra các đánh
giá và nhận xét đối với chủng loại giường nằm trong các điều kiện hoạt động
cụ thể, đặc biệt là các thông số dao động đặc trưng cho đệm giường nằm. Các
thơng số đã xác định có thể được dùng làm tham khảo cho các nhà sản xuất và
lắp ráp xe giúp nâng cao chất lượng sản phẩm.
Mơ hình đã xây dựng có thể ứng dụng trong điều khiển và tối ưu các
thông số của hệ thống treo và giường nằm nhằm nâng cao tính êm dịu cũng như
tính an tồn chuyển động của chủng loại xe khách giường nằm.


5

Điểm mới của luận án
Xây dựng mơ hình khảo sát dao động của giường nằm.
Kết hợp mơ hình khảo sát dao động của giường nằm và mơ hình khảo sát
dao động không gian của xe khách giường nằm để xác định ảnh hưởng của các
biên dạng mặt đường khác nhau và các điều kiện khai thác khác nhau (vận tốc).
Ứng dụng thuật tốn di truyền trong tối ưu các thơng số dao động của
giường nằm từ đó lựa chọn được loại đệm giường nằm có các đặc trưng kỹ
thuật phù hợp với chủng loại xe và điều kiện sử dụng, nâng cao tính êm dịu của
đối tượng xe khách giường nằm trong vận chuyển hành khách.

Cấu trúc luận án
Luận án được trình bày theo bố cục gồm 04 chương:
 Chương 1: Tổng quan về nghiên cứu độ êm dịu chuyển động của
xe khách giường nằm.
 Chương 2: Cơ sở thiết lập mơ hình nghiên cứu dao động xe khách
giường nằm.
 Chương 3: Khảo sát dao động xe khách giường nằm được sản
xuất và lắp ráp tại Việt Nam.
 Chương 4: Nghiên cứu thực nghiệm.
Kết luận và kiến nghị.


6

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU ĐỘ ÊM DỊU
CHUYỂN ĐỘNG CỦA XE KHÁCH GIƯỜNG NẰM.
1.1 Tổng quan về xe khách giường nằm.
Chủng loai xe khách giường nằm ở Việt nam phổ biến là chủng loại xe
hai trục. Hệ thống treo sử dụng hệ thống treo khí nén, trên xe có lắp các thanh

ổn định ngang ở cầu trước và cầu sau. Các giường nằm được bố trí thành 03
dãy, mỗi dãy gồm 02 tầng, ví dụ như Hình 1.1.

Hình 1.1 Xe khách giường nằm hai tầng
a) Hình chiếu cạnh, b) Hình chiếu trước, c) Hình chiếu sau


7

Xe khách giường nằm có thể phân loại:
 Theo số lượng hành khách vận chuyển:
- Xe từ 10-16 chỗ.
- Xe từ 17-25 chỗ.
- Xe từ 26-46 chỗ.
- Xe có trên 46 chỗ.
 Theo kết cấu:
- Xe khách giường nằm 1 tầng.
- Xe khách giường nằm 2 tầng.
Xe khách giường nằm 2 tầng có đặc điểm kết cấu gồm 2 tầng, các tầng
riêng biệt có khung xương được chế tạo bằng các loại thép hình khác nhau.

Hình 1.2 Cấu tạo các tầng của xe khách giường nằm


8

Các tầng được liên kết cố định với khung xe thơng qua các vị trí liên kết
giữa sàn, sườn và nóc xe. Các giường nằm liên kết với các tầng thơng qua các
liên kết nối cứng bulơng thơng qua khung.

Hình 1.3 Liên kết giữa tầng 1 và tầng 2 của một dãy
Hệ thống xe khách giường nằm hai tầng có những khác biệt khá lớn về
động lực học khi so sánh với các chủng loại xe khách giường nằm một tầng.
Một trong các ngun nhân đó là thơng số chiều cao trọng tâm của xe. Chiều
cao trọng tâm của xe khách giường nằm hai tầng cao hơn dẫn đến độ ổn định
của phương tiện kém hơn. Với mục đích giảm bớt nhược điểm này, trên xe có
bố trí hai thanh ổn định được lắp trên cả phần đằng trước và phần đằng sau.
Việc bố trí và yêu cầu các kích thước của giường nằm cũng phải được
tuân thủ theo QCVN 09:2015/BGTVT [1]
Trong đó có u cầu các kích thước:
 Khoảng cách giường nằm D không nhỏ hơn 1650mm
 Chiều rộng của đệm nằm R1 không nhỏ hơn 480mm


9

 Chiều rộng lối đi chung R2 không nhỏ hơn 400mm
 C1 không nhỏ hơn 750mm
 C2 không nhỏ hơn 780mm
 Chiều dày của đệm khơng nhỏ hơn 75mm

Hình 1.4 Trích dẫn yêu cầu các kích thước và bố trí của giường nằm theo
QCVN 09:2015/BGTVT [1]
Mức độ thoải mái của hành khách khi di chuyển bằng ơ tơ nói chung và
cụ thể là đối với xe khách giường nằm sẽ phụ thuộc vào rất nhiều các yếu tố:
không gian của hành khách, bố trí chung trên xe: số lượng giường nằm, kích
thước giường nằm, kích thước lối đi chung, vị trí giường nằm. Các yếu tố thuộc
sinh trắc học của con người: bố trí màu sắc, nhiệt độ, độ ẩm, âm thanh….