Соответствие выбранных парамет­ров автомобиля его назначению уста­навливается на основании пробеговых испытаний в характерных для данного автомобиля условиях. Оценочными па­раметрами обычно являются средняя скорость и расход топлива, определяю­щие производительность и экономич­ность автомобиля. Проведение пробеговых испытаний является трудоемким процессом, а изменение параметров спроектированного и изготовленного в опытных образцах автомобиля связано с большими затратами средств и вре­мени. Поэтому на стадии проектирова­ния желательно иметь максимальный объем информации о предполагаемом поведении автомобиля в реальных условиях эксплуатации. 

Таким образом, приведенная схема моделирования в принципе позволяет учесть все основные факторы, от кото­рых зависит режим движения автомо­биля. Конечными результатами моде­лирования являются параметры, ха­рактеризующие производительность ав­томобиля и его топливную экономич­ность. В некоторых случаях результаты моделирования используются для на­хождения нагрузочных режимов рабо­ты трансмиссии, двигателя или ходо­вой части.

Разработанные в последнее десятилетие методы моде­лирования процесса движения автомо­биля на вычислительных машинах по­зволяют получить объективные данные о его режимах движения в заданных эксплуатационных условиях.

Под моделированием понимается способ изучения системы или явления путем замены реальной системы ее фи­зической или математической моделью, более удобной для изучения, но сохраняющей все существенные черты ори­гинала. В частности, в модели систе­мы водитель — автомобиль — дорога должны быть три подсистемы (води­тель, автомобиль, дорога), а также определены условия их взаимодействия.

Разработаны методики моделирования процесса движения автомобиля приме­нительно к цифровым и аналоговым вычислительным машинам, а также аналогово-цифровым комплексам.

Принципиальная схема моделирова­ния не зависит от типа вычислительного устройства. В схему включены три вышеназванные подсис­темы и определена взаимосвязь между ними. Кроме того, в схему обычно, включают подсистему регистрации ре­жимов движения.

В общем виде дорожные условия характеризуются макропрофилем, коэффициентом сцепления, ровностью по­крытия, извилистостью трассы, шири­ной проезжей части дороги, интенсив­ностью движения и ограничениями ско­ростей, обусловленными регулировани­ем движения и наличием на дорогах помех различного рода.

С точки зре­ния влияния этих условий на режим движения автомобиля их характери­стики сводятся к двум случайным про­цессам, описывающим изменение укло­нов (коэффициентов сопротивления подъему) и максимально допустимой скорости движения в функции пути. Подсистема «дорога» предназначена для моделирования этих процессов. Процессы могут генерироваться как случайные сигналы с заданными веро­ятностными характеристиками или представлять собой конкретные функ­циональные зависимости. В первом случае модель дороги считается веро­ятностной, а во втором — детерминированной, поскольку ее параметры соот­ветствуют конкретной реальной или условной дороге, принятой за типовую.

Принципиально методика создания вероятностной модели дороги не отли­чается от общей методики получения случайного процесса с заданными ста­тистическими характеристиками. В рас­сматриваемом случае модель состоит из двух генераторов случайных про­цессов (генераторов случайных чисел при моделировании на цифровой вы­числительной машине) и двух форми­рующих фильтров с заданными переда­точными характеристиками. Одна из систем — генератор с формирующим фильтром — обеспечивает случайный процесс, соответствующий изменению уклонов дороги, а вторая — случайный процесс, описывающий ограничения скоростей движения. На реальных до­рогах ограничения скоростей движения связаны с профилем дороги и ее кри­визной в плане. Поэтому при органи­зации вероятностной модели дороги возникают определенные трудности учета этих связей. Принципиально ве­роятностная модель может дать более объективные характеристики поведения автомобиля в исследуемых условиях эксплуатации. Однако при расчетах ре­жимов движения автомобиля такие мо­дели применяются в настоящее время редко, так как решение по ним нахо­дится методом статистических испыта­ний, требующим для получения устано­вившихся оценок значительного ма­шинного времени. Кроме того, в настоя­щее время не накоплен еще достаточ­ный экспериментальный материал по вероятностным характеристикам дорог и ограничениям скоростей движения и их корреляционной связи.

Поэтому более часто используют детерминированную модель, по которой для каждой координаты пути опре­деляются дорожный уклон кривиз­на дороги в плане, допустимая ско­рость движения, расстояние до точки с такой координатой пути, в ко­торой скорость автомобиля должна быть меньше, чем в точке с координа­той, а также допустимая скорость в этой точке.

При построении детерминированной модели используют экспериментальные данные, полученные при проезде авто­мобилем по типовой дороге, или дан­ные, рассчитываемые по технической документации. Для построения модели дороги по экспериментальным данным автомобиль, близкий по своим харак­теристикам к проектируемому, обору­дуют измерительной аппаратурой и со­вершают несколько заездов по выбран­ному участку дороги. В процессе дви­жения регистрируют путь, углы подъе­мов и спусков, ограничения скоростей движения. После обработки измерен­ных параметров составляют модель до­роги в виде таблицы, в которой указы­ваются координаты пути и соответ­ствующие им уклоны и ограничения скоростей движения.

В процессе решения координаты пу­ти и соответствующие им дорожные уклоны передаются в подсистему моде­лирования динамики автомобиля и действий водителя, а ограничения ско­рости — в подсистему моделирования действий водителя.

В подсистеме моделирования дина­мики автомобиля интегрированием дифференциального уравнения движе­ния определяются затрачиваемая дви­гателем мощность, скорость и ускорение автомобиля, пройденный путь, те­кущий расход топлива. Пройденный автомобилем за шаг интегрирования путь передается в подсистему модели­рования дороги, где определяется ко­ордината пути для последующего шага интегрирования. Текущие значения ско­рости и ускорения автомобиля пере­даются в подсистему моделирования действий водителя.

В подсистеме моделирования дей­ствий водителя производится сравнение текущей скорости автомобиля с допу­стимой, а также оценивается режим ра­боты двигателя. По результатам срав­нения путем логических операций опре­деляется для последующего шага интегрирования режим работы автомобиля: сохраняется или изменяется подача топлива, происходит ли переключение ступеней в коробке передач или возни­кает необходимость изменения скоро­сти автомобиля торможением.

А.И.Гришкевич — Автомобили. Теория.