Este trabalho aplica um procedimento para análise do desempenho de um autoveículo rodoviário (Kadett GS 2.0 da General Motors do Brasil), em aceleração e desaceleração (freagem), considerando o \"passeio do centro de gravidade\" e as \"restrições impostas pelo binômio pneumático x pavimento\". A dinâmica do processo de frenagem do veículo/exemplo é estudada, obtendo-se a desaceleração e o espaço percorrido, como função do \"passeio do centro de gravidade\" e duas \"restrições impostas pelo pneumático x pavimento\". Comparações teórico-experimentais são realizadas. Para o controle do processo de frenagem do veículo/exemplo, obtém-se uma \"função-transferência\" que muda continuamente o balanceamento das forças de frenagem nos eixos, utilizando-se, para isto, de sinais oriundos de um acelerômetro e de um sensor de peso instalados no veículo. Esta função otimiza o processo de frenagem para qualquer carregamento permissível do veículo e em qualquer nível de desaceleração (qualquer tipo de piso). Deste veículo obtêm-se os diagramas de rendimento, aceleração líquida para cada marcha engrenada, e, posteriormente, o \"tempo de aceleração\" e \"retomada de velocidade\", como função do \"passeio do centro de gravidade\" e das \"restrições impostas pelo pneumático x pavimento\". Comparações teórico-experimentais são também realizadas. Em todos os casos, foram obtidos bons resultados na comparação teórico-experimental, validando o modelo matemático elaborado e o procedimento de análise. / This work applies a procedure for the analysis of the performance of a road vehicle, (General Motors do Brasil, Kadett GS 2.0), in acceleration and deceleration (braking), which takes into consideration the centre of gravity envelope and the restrictions imposed by the tyre/surface relationship. A study is made of the dynamic braking process of the vehicle/example, and the deceleration and distance covered are obtained as a functions of the c.g. position and the tyre/surface relationship. Comparisons are made between theory and experiment. A transfer function is obtained for the control of the braking process of the vehicle/example, that continually changes the balance of the braking forces on the axles, thorugh the use of signals transmitted from an accelerometer (g - meter) and a sensor giving the installed weight of the vehicle. This function optimizes the braking process for any permissible vehicle load and deceleration level, for any type of surface. The performance diagrams, the acceleration in each gear, and, following these the acceleration time and time-to-return-to-normal-speed are obtained as functions of the position of the c.g. and the restrictions imposed by the tyre/surface relationship. Comparisons of theory with practice are also made. In all cases, comparisons between theory and practice give good results, validating the mathematical model and the analysis procedure.

O objetivo desta dissertação foi estudar dispositivos para contenção de veículos desgovernados por falta de freios em declives longos e íngremes. Para tanto, fez-se uma revisão abrangente da literatura especializada e coletaram-se dados em testes realizados na área de escape construída no km 42,7 da pista sul da Via Anchieta, onde existe um declive de 12,8 km de extensão. A pesquisa relatada nesta dissertação focaliza três aspectos principais: a eficiência do dispositivo em deter caminhões sem freios, a localização do dispositivos e a determinação da velocidade segura de operação de caminhões nesse declive. Dados empíricos da desaceleração dos caminhões no dispositivo foram coletados com auxílio de GPS, o que permitiu estudar o comportamento dos caminhões dentro da caixa de retenção. Os dados coletados foram usados para a calibração de um modelo capaz de estimar a desaceleração média proporcionada pelo dispositivo em função da velocidade de entrada e do número de eixos do caminhão. Para a análise da localização do dispositivo, propôs-se um modelo que leva em consideração o perfil vertical do declive, a velocidade dos caminhões, a temperatura dos freios e a frequência de acidentes com veículos desgovernados ao longo do declive. A determinação da estratégia ótima de condução no declive consistiu em determinar a máxima velocidade que os caminhões podem percorrer o declive sem que os freios sofram superaquecimento. Os parâmetros usados na análise foram a massa bruta total do veículo e as reduções da sua caixa de câmbio. Foram estabelecidas velocidades e marchas máximas para 16 tipos de caminhão. Os resultados obtidos mostram que este tipo de dispositivo é capaz de deter caminhões desgovernados com segurança e podem subsidiar projetos de novas áreas de escape no Brasil. / The objective of the dissertation was to study devices for arresting runaway trucks on long and steep downgrades. A comprehensive review of the literature was carried out and empirical data were collected by means of real life trials at an arrester bed build at a 12.8 km downgrade on the southward lanes of Via Anchieta, the old highway connecting the cities of São Paulo and Santos, in Brazil. The research reported focused on three major aspects: arresting capability of the escape area, location of the escape area and safe operating speeds for trucks on this downgrade. Truck deceleration data were collected during the trials by means of GPS equipment installed in the vehicles and were used to determine truck behavior within the arrester bed. A mathematical model, which allows the estimation of average deceleration as a function of entry speed and number of axles, was fitted to the observed data. The location study proposed a method to establish the points along the downgrade where arrester beds are needed, based on road profile, truck speed, brake temperature and accident data. Optimal driving strategies for truck drivers to negotiate safely the downgrade were also studied, in order to determine the downgrade maximum speed that would avoid brake overheating. The parameters used in this analysis were gross vehicle mass and gearbox characteristics. Safe maximum downgrade speeds and gears were established for 16 truck models. The results, which showed that arrester beds are capable of safely stopping runaway trucks in long and steep downgrades, may also be used to assist the design of new arrester beds in Brazil.

A presente dissertação visa analisar o desempenho na frenagem de um cavalo mecânico e semi-reboque que utiliza o sistema ABS (Antilock Braking System). Foi desenvolvido um modelo virtual de simulação utilizando a técnica dos sistemas multicorpos (Multibody System) do SimMechanics, um toolbox do Matlab/Simulink. No modelo virtual do veículo combinado foram considerados os parâmetros geométricos e mecânicos dos chassis, das suspensões, dos freios, contato pneu-pavimento e a válvula sensível à carga. São obtidas as forças normais dinâmicas no contato pneu pavimento quando o veículo está desacelerando de 20m/s até a parada completa, estas forças normais dinâmicas são entradas de uma sub-rotina em Simulink onde são calculadas as forças de frenagem, quando os freios tipo S carne são acionados. São realizadas simulações de frenagens em linha reta em pistas de média aderência (0,4) e alta aderência (0,8). As eficiências são obtidas quando o cavalo mecânico utiliza a configuração fixa de ABS tipo 6S/6M e o semi-reboque utiliza diversas configurações de ABS tipos: 2S/1M (e 4,6); 2S/2M (e 4,6); 4S/2M (e4); 4S/2M (e6); 4S/3M (e4); 4S/3M (e6); 4S/4M (e4) e 4S/4M (e6) e 6S/6M. O veículo é simulado também freando sem sistema ABS e a eficiência resultante comparada com as obtidas anteriormente. Os resultados são apresentados em figuras que mostram as forças normais dinâmicas ao pavimento, as aderências utilizadas pelos pneus e as eficiências atingidas pelas diversas configurações de ABS utilizadas no semi-reboque. Conclui-se de forma geral que configurações de ABS com mais sensores e válvulas moduladoras produzem uma eficiência maior e que a utilização de qualquer configuração de ABS como sistema complementar do sistema de freios de serviço, aumenta a eficiência de frenagem que é sempre superior ao do veículo sem sistema ABS. Esses resultados ajudam na preservação da dirigibilidade e estabilidade do veículo combinado, contribuindo assim na prevenção de acidentes de trânsito em situações de emergência. / This dissertation reports on the development of a simulation model for the analysis of the braking performance of tractor-semitrailer vehicles that use the ABS (Antilock Braking System). The model was developed using the virtual simulation technique of multibody systems with SimMechanics, a toolbox of Matlab/Simulink. In this simulation model the mechanical and geometrical parameters of the chassis, suspensions, brakes, adhesion coefficient, and load sensing valve were considered. When the vehicle is decelerating, the normal forces between the tire and road surface are obtained by the virtual model. These forces are the input of a subroutine in which the braking forces are calculated when the S Came brakes are triggered. Simulations of braking on straight line in road were made for average adhesion coefficient (0.4) and high adhesion coefficient (0.8). Efficiencies were obtained when the tractor used fixed ABS configuration of a 6S/6M type, and the semitrailer used the ABS type: 2S/lM (and 4.6); 2S/2M (and 4.6); 4S/2M (e4); 4S/2M (e6); 4S/3M (e4); 4S/3M (e6); 4S/4M (e4) and 4S/4M (e6) and 6S/6M. The results are presented in figures which show, the normal dynamic forces between tire and road, adhesions used by the tires and the efficiencies achieved by different ABS configurations installed in the semi-trailer. It is possible to conclude that in general ABS configurations with more sensors and modulating valves produce higher efficiency and the use of any configuration as a complementary system of the ABS brake system service increases the braking efficiency, which is always higher than that of a vehicle without ABS. The results help preserving the vehicle stability and maneuverability, preventing road accidents in emergency situations.

O objetivo desta dissertação foi estudar dispositivos para contenção de veículos desgovernados por falta de freios em declives longos e íngremes. Para tanto, fez-se uma revisão abrangente da literatura especializada e coletaram-se dados em testes realizados na área de escape construída no km 42,7 da pista sul da Via Anchieta, onde existe um declive de 12,8 km de extensão. A pesquisa relatada nesta dissertação focaliza três aspectos principais: a eficiência do dispositivo em deter caminhões sem freios, a localização do dispositivos e a determinação da velocidade segura de operação de caminhões nesse declive. Dados empíricos da desaceleração dos caminhões no dispositivo foram coletados com auxílio de GPS, o que permitiu estudar o comportamento dos caminhões dentro da caixa de retenção. Os dados coletados foram usados para a calibração de um modelo capaz de estimar a desaceleração média proporcionada pelo dispositivo em função da velocidade de entrada e do número de eixos do caminhão. Para a análise da localização do dispositivo, propôs-se um modelo que leva em consideração o perfil vertical do declive, a velocidade dos caminhões, a temperatura dos freios e a frequência de acidentes com veículos desgovernados ao longo do declive. A determinação da estratégia ótima de condução no declive consistiu em determinar a máxima velocidade que os caminhões podem percorrer o declive sem que os freios sofram superaquecimento. Os parâmetros usados na análise foram a massa bruta total do veículo e as reduções da sua caixa de câmbio. Foram estabelecidas velocidades e marchas máximas para 16 tipos de caminhão. Os resultados obtidos mostram que este tipo de dispositivo é capaz de deter caminhões desgovernados com segurança e podem subsidiar projetos de novas áreas de escape no Brasil. / The objective of the dissertation was to study devices for arresting runaway trucks on long and steep downgrades. A comprehensive review of the literature was carried out and empirical data were collected by means of real life trials at an arrester bed build at a 12.8 km downgrade on the southward lanes of Via Anchieta, the old highway connecting the cities of São Paulo and Santos, in Brazil. The research reported focused on three major aspects: arresting capability of the escape area, location of the escape area and safe operating speeds for trucks on this downgrade. Truck deceleration data were collected during the trials by means of GPS equipment installed in the vehicles and were used to determine truck behavior within the arrester bed. A mathematical model, which allows the estimation of average deceleration as a function of entry speed and number of axles, was fitted to the observed data. The location study proposed a method to establish the points along the downgrade where arrester beds are needed, based on road profile, truck speed, brake temperature and accident data. Optimal driving strategies for truck drivers to negotiate safely the downgrade were also studied, in order to determine the downgrade maximum speed that would avoid brake overheating. The parameters used in this analysis were gross vehicle mass and gearbox characteristics. Safe maximum downgrade speeds and gears were established for 16 truck models. The results, which showed that arrester beds are capable of safely stopping runaway trucks in long and steep downgrades, may also be used to assist the design of new arrester beds in Brazil.

A presente dissertação visa analisar o desempenho na frenagem de um cavalo mecânico e semi-reboque que utiliza o sistema ABS (Antilock Braking System). Foi desenvolvido um modelo virtual de simulação utilizando a técnica dos sistemas multicorpos (Multibody System) do SimMechanics, um toolbox do Matlab/Simulink. No modelo virtual do veículo combinado foram considerados os parâmetros geométricos e mecânicos dos chassis, das suspensões, dos freios, contato pneu-pavimento e a válvula sensível à carga. São obtidas as forças normais dinâmicas no contato pneu pavimento quando o veículo está desacelerando de 20m/s até a parada completa, estas forças normais dinâmicas são entradas de uma sub-rotina em Simulink onde são calculadas as forças de frenagem, quando os freios tipo S carne são acionados. São realizadas simulações de frenagens em linha reta em pistas de média aderência (0,4) e alta aderência (0,8). As eficiências são obtidas quando o cavalo mecânico utiliza a configuração fixa de ABS tipo 6S/6M e o semi-reboque utiliza diversas configurações de ABS tipos: 2S/1M (e 4,6); 2S/2M (e 4,6); 4S/2M (e4); 4S/2M (e6); 4S/3M (e4); 4S/3M (e6); 4S/4M (e4) e 4S/4M (e6) e 6S/6M. O veículo é simulado também freando sem sistema ABS e a eficiência resultante comparada com as obtidas anteriormente. Os resultados são apresentados em figuras que mostram as forças normais dinâmicas ao pavimento, as aderências utilizadas pelos pneus e as eficiências atingidas pelas diversas configurações de ABS utilizadas no semi-reboque. Conclui-se de forma geral que configurações de ABS com mais sensores e válvulas moduladoras produzem uma eficiência maior e que a utilização de qualquer configuração de ABS como sistema complementar do sistema de freios de serviço, aumenta a eficiência de frenagem que é sempre superior ao do veículo sem sistema ABS. Esses resultados ajudam na preservação da dirigibilidade e estabilidade do veículo combinado, contribuindo assim na prevenção de acidentes de trânsito em situações de emergência. / This dissertation reports on the development of a simulation model for the analysis of the braking performance of tractor-semitrailer vehicles that use the ABS (Antilock Braking System). The model was developed using the virtual simulation technique of multibody systems with SimMechanics, a toolbox of Matlab/Simulink. In this simulation model the mechanical and geometrical parameters of the chassis, suspensions, brakes, adhesion coefficient, and load sensing valve were considered. When the vehicle is decelerating, the normal forces between the tire and road surface are obtained by the virtual model. These forces are the input of a subroutine in which the braking forces are calculated when the S Came brakes are triggered. Simulations of braking on straight line in road were made for average adhesion coefficient (0.4) and high adhesion coefficient (0.8). Efficiencies were obtained when the tractor used fixed ABS configuration of a 6S/6M type, and the semitrailer used the ABS type: 2S/lM (and 4.6); 2S/2M (and 4.6); 4S/2M (e4); 4S/2M (e6); 4S/3M (e4); 4S/3M (e6); 4S/4M (e4) and 4S/4M (e6) and 6S/6M. The results are presented in figures which show, the normal dynamic forces between tire and road, adhesions used by the tires and the efficiencies achieved by different ABS configurations installed in the semi-trailer. It is possible to conclude that in general ABS configurations with more sensors and modulating valves produce higher efficiency and the use of any configuration as a complementary system of the ABS brake system service increases the braking efficiency, which is always higher than that of a vehicle without ABS. The results help preserving the vehicle stability and maneuverability, preventing road accidents in emergency situations.

Este trabalho aplica um procedimento para análise do desempenho de um autoveículo rodoviário (Kadett GS 2.0 da General Motors do Brasil), em aceleração e desaceleração (freagem), considerando o \"passeio do centro de gravidade\" e as \"restrições impostas pelo binômio pneumático x pavimento\". A dinâmica do processo de frenagem do veículo/exemplo é estudada, obtendo-se a desaceleração e o espaço percorrido, como função do \"passeio do centro de gravidade\" e duas \"restrições impostas pelo pneumático x pavimento\". Comparações teórico-experimentais são realizadas. Para o controle do processo de frenagem do veículo/exemplo, obtém-se uma \"função-transferência\" que muda continuamente o balanceamento das forças de frenagem nos eixos, utilizando-se, para isto, de sinais oriundos de um acelerômetro e de um sensor de peso instalados no veículo. Esta função otimiza o processo de frenagem para qualquer carregamento permissível do veículo e em qualquer nível de desaceleração (qualquer tipo de piso). Deste veículo obtêm-se os diagramas de rendimento, aceleração líquida para cada marcha engrenada, e, posteriormente, o \"tempo de aceleração\" e \"retomada de velocidade\", como função do \"passeio do centro de gravidade\" e das \"restrições impostas pelo pneumático x pavimento\". Comparações teórico-experimentais são também realizadas. Em todos os casos, foram obtidos bons resultados na comparação teórico-experimental, validando o modelo matemático elaborado e o procedimento de análise. / This work applies a procedure for the analysis of the performance of a road vehicle, (General Motors do Brasil, Kadett GS 2.0), in acceleration and deceleration (braking), which takes into consideration the centre of gravity envelope and the restrictions imposed by the tyre/surface relationship. A study is made of the dynamic braking process of the vehicle/example, and the deceleration and distance covered are obtained as a functions of the c.g. position and the tyre/surface relationship. Comparisons are made between theory and experiment. A transfer function is obtained for the control of the braking process of the vehicle/example, that continually changes the balance of the braking forces on the axles, thorugh the use of signals transmitted from an accelerometer (g - meter) and a sensor giving the installed weight of the vehicle. This function optimizes the braking process for any permissible vehicle load and deceleration level, for any type of surface. The performance diagrams, the acceleration in each gear, and, following these the acceleration time and time-to-return-to-normal-speed are obtained as functions of the position of the c.g. and the restrictions imposed by the tyre/surface relationship. Comparisons of theory with practice are also made. In all cases, comparisons between theory and practice give good results, validating the mathematical model and the analysis procedure.

Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2018-03-27T13:46:07Z No. of bitstreams: 1 jonathanhunderdutragherardpinto.pdf: 6016290 bytes, checksum: 50eab93d008d20c4a60c851574b2c6f3 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-03-27T13:57:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 jonathanhunderdutragherardpinto.pdf: 6016290 bytes, checksum: 50eab93d008d20c4a60c851574b2c6f3 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-27T13:57:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 jonathanhunderdutragherardpinto.pdf: 6016290 bytes, checksum: 50eab93d008d20c4a60c851574b2c6f3 (MD5) Previous issue date: 2018-02-19 / Este trabalho tem como contribuição o desenvolvimento de uma estratégia de equa-lização das tensões em um conversor multinível modular, como parte integrante de um sistema híbrido de armazenamento de energia. O conversor modular multinível realiza a conexão em série de módulos supercapacitores, o que possibilita aumentar a ten-são sem prejudicar a transferência rápida de energia. Em relação à outras topologias, este trabalho permite reduzir a quantidade, volume e massa do elemento magnético da estrutura do conversor. Um banco de baterias de íons de lítio também integra o sistema por intermédio de um conversor estático. Como é a fonte de maior densidade de energia, fornece a potência média requerida pelo carga. A associação com uma fonte de transferência rápida de energia permite aumentar o desempenho dinâmico, a eficiência energética e a vida útil da bateria. Com efeito, tem-se um sistema híbrido de armazenamento de energia que requer estratégias de gestão para múltiplas fontes de suprimento. Os resultados simulados considerando a estimativa da demanda de po-tência de um protótipo de veículo elétrico, são adequados e propiciam os fundamentos necessários para a construção de um protótipo. / This work is a contribution to develop a strategy equalization of tensions in a mo-dular multilevel converter as part of a hybrid system energy storage. The multilevel modular converter realizes the series connection of supercapacitor modules, which al-lows to increase the voltage without cause damages to the quick energy transfer. In relation to other topologies, it allows reduction of the quantity, volume and mass of the magnetic element of the converter structure. A lithium-ion battery bank also integrates the system via a voltage boost converter. This battery is the source of high energy density, which provides the average power required by the load. The association with a fast transfer power source allows for increased dynamic performance, energy efficiency and service life. In fact, there is a hybrid energy storage system that requires mana-gement strategies for multiple sources of supply. The simulated results were obtained considering the power demand estimation of an electric vehicle prototype.