evaluación experimental de la maniobrabilidad y...

MEMORIAS DEL XXIV CONGRESO INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM 19 al 21 DE SEPTIEMBRE DE 2018 CAMPECHE, CAMPECHE, MÉXICO

Tema A3a Mecánica Teórica: Dinámica Vehicular

“Evaluación experimental de la maniobrabilidad y manejabilidad de autobús tipo B3 con eje virable”

Oscar Flores Centeno*, Manuel de Jesus Fabela Gallegos, David Vazquez Vega, Mauricio Eliseo

Cruz Acevedo, Jose Ricardo Hernández Jímenez, Luis Gerardo Sanchez Vela

Instituto Mexicano del Transporte, Carr. Estatal No. 431 “El Colorado-Galindo” km 12, Sanfandila, Pedro Escobedo 76703, Querétaro, México.

*[email protected]

R E S U M E N

Los ejes virables traseros surgieron como una alternativa para poder desarrollar vehículos de carga y pasajeros con

mayores dimensiones que satisfagan la creciente demanda de transportación, permitiéndoles desplazarse por zonas con

caminos estrechos. Sin embargo, es evidente que alteran el desempeño dinámico de las unidades, por lo que es necesario

evaluar la conveniencia de su uso o no en alguna configuración en particular. En este trabajo se presentan los resultados

obtenidos de la evaluación experimental del efecto del uso de un eje virable en un autobús de tres ejes, en términos de su

maniobrabilidad y manejabilidad. Los resultados muestran que mientras se mejora la capacidad del vehículo para

circular por zonas con poco espacio a baja velocidad, al circular a mayor velocidad se generan cambios en la condición

de viraje que pueden provocar pérdidas de control direccional debido a respuestas imprevistas ante giros en el volante.

Palabras Clave: Manejabilidad, Maniobrabilidad, Eje virable.

A B S T R A C T

Rear-steering axles emerged as an alternative to develop cargo and passenger vehicles with larger dimensions that meet

the growing demand for transportation, allowing them to move through areas with tight roads. However, it is evident that

they affect the dynamic performance of the units, so that it is necessary to evaluate the convenience of its use or not in any

particular configuration. This paper presents the results obtained from the experimental evaluation of the effect of the use

of a rear-steering axle in a three-axle bus, in terms of its maneuverability and handling. The results show that while

improving the capacity of the vehicle to drive through areas with small space at low speed, when traveling at a higher

speed, changes generated in the steer condition can cause directional control losses due to unexpected responses when

turning the steering wheel.

Keywords: Handling, Maneuverability, Steering axle.

1. Introducción

Es de gran importancia para el desarrollo de las naciones

contar con sistemas de transporte eficientes y seguros, que

satisfagan la demanda existente para el traslado de

mercancías y personas. Con tal de cumplir con este

propósito y considerando que la demanda es cada vez mayor

debido al incremento poblacional, los vehículos han estado

en constante evolución, lo cual ha permitido contar con

unidades de transporte de mayores dimensiones y, por ende,

mayor capacidad de carga. Sin embargo, este incremento

provocó incompatibilidad con la infraestructura de ciertas

zonas, como son principalmente los trazados de algunas

ciudades que cuentan con calles y carreteras estrechas, lo

que dificulta el tránsito de vehículos de gran tamaño.

Una manera de mejorar la capacidad de desplazamiento

por calles estrechas para vehículos largos, es mediante la

implementación de ejes virables en la parte posterior de los

mismos.

1.1. Ejes virables

El desarrollo de ejes virables colocados en la parte posterior

de los vehículos, como complemento del primer eje de

dirección, se remonta a las primeras décadas del siglo

pasado. Los primeros vehículos en utilizar esta tecnología

fueron configuraciones compuestas por una unidad motriz y

un semirremolque destinados para el uso de los bomberos,

de forma que permitió transportar escaleras más largas al

trasladarse sobre las calles de las ciudades. En este caso, el

eje virable está colocado en el semirremolque y, durante

ISSN 2448-5551 MT 1 Derechos Reservados © 2018, SOMIM


mucho tiempo, fue necesario contar con un segundo

operador que se encargara de su funcionamiento, [1]. En la

Figura 1 se aprecia un vehículo de bomberos de principios

del siglo XX en el que se observa el segundo operador

sentado en la parte posterior del semirremolque con un

volante para controlar el funcionamiento del eje virable.

Figura 1 – Vehículo de bomberos de principios del siglo XX con

ultimo eje virable.

Sin embargo, a pesar de los beneficios observados en el

mejoramiento en la maniobrabilidad, en esta primera parte

del siglo pasado el uso de ejes virables no trascendió más

allá de los vehículos de bomberos, debido principalmente a

las implicaciones de tener dos operadores por vehículo.

1.2. Evolución de los ejes virables

Posteriormente, en la década de los 60´s se retoma el tema

de contar con más de un eje direccionable con la intención

de mejorar el desempeño de la maniobrabilidad y poder

disponer de vehículos más largos. Tal es el caso de los

autobuses donde se comienzan a fabricar unidades de cuatro

ejes, con los dos primeros accionados por el mecanismo de

dirección. Un claro ejemplo lo representó la compañía

mexicana Sultana, como el autobús de cuatro ejes y 12

llantas mostrado en la Figura 2, cuya fabricación comenzó

en 1963, [2].

Figura 2 – Autobus de cuatro ejes con los dos frontales direccionales.

De igual forma, se fueron desarrollando nuevas

tecnologías para la construcción y el control de ejes virables,

siendo las más aceptadas y utilizadas las siguientes, [3]:

Dirección comandada

Autodirección

Dirección comandada

En este sistema las llantas del eje virable se orientan de

forma proporcional a la orientación de las llantas del eje de

dirección, accionado mediante un mecanismo mecánico o a

través de un sistema servo hidráulico. Un ejemplo de un eje

virable comandado se presenta en la Figura 3, apreciándose

al centro del eje el sistema servo hidráulico que acciona un

par de barras que, a su vez, se encargan de cambiar la

orientación de las llantas con respecto al eje longitudinal del

vehículo, [4].

Figura 3 – Eje virable comandado.

Autodirección

También conocidos como ejes autovirables, las ruedas

cambian su orientación debido a las fuerzas laterales que se

desarrollan entre las llantas y el camino. Generalmente no

cuentan con alguna forma de control, salvo de un dispositivo

o sistema que proporciona una fuerza restauradora para

regresar el eje a la posición central. Un ejemplo de un eje

autovirable se presenta en la Figura 4, contando con un

amortiguador que facilita la restauración del eje a su

posición original.

Figura 4 – Eje autovirable.

1.3. Efecto de los ejes virables en el desempeño dinámico

de los vehículos

Resulta indudable que el comportamiento dinámico de una

configuración vehicular se verá afectado al incorporar ejes

virables. En diferentes regiones del mundo se han

desarrollado una serie de estudios, esencialmente con la



aplicación de modelos matemáticos, para evaluar las

ventajas y desventajas de la inclusión de este tipo de ejes.

Dichos estudios se orientaron para analizar el desempeño

principalmente a alta velocidad, considerando parámetros

como la amplificación del coleo, despiste lateral y,

marginalmente, abordando aspectos sobre la manejabilidad.

Cabe mencionar que, en su mayoría, estos estudios

consideraron configuraciones vehiculares articuladas.

Además, tratan cuestiones referentes a la productividad,

como son los beneficios económicos al tener vehículos con

mayores dimensiones y capacidad de carga, a los ahorros por

menores consumos de combustible y reducción del desgaste

de las llantas, [4]. En términos generales, se puede resumir

de los resultados de estas investigaciones que la

incorporación de ejes virables conlleva mejoras globales en

el desempeño de los vehículos, considerando también los

aspectos de productividad debido a los potenciales ahorros

de combustible y una mayor vida útil de las llantas, [4].

1.4 Uso de ejes virables en México

A nivel mundial, el uso de ejes virables se ha extendido a

una gran variedad de vehículos y aplicaciones que van desde

automóviles hasta configuraciones vehiculares articuladas,

pasando por vehículos unitarios de carga pesada y

autobuses. En el caso del continente europeo este tipo de ejes

ha sido de gran ayuda debido a los trazados carreteros que

hay en sus ciudades. La Figura 5 presenta algunos ejemplos

de la diversidad de configuraciones que emplean ejes

virables, mostrando en la parte superior izquierda un tracto

camión donde sus tres ejes son virables, mientras que en el

lado derecho se aprecia un autobús con sus cuatro ejes

virables y, finalmente, en la parte inferior el caso de un

semirremolque de cuatro ejes en el cual el primero y el

ultimo son virables.

Figura 5 – Ejemplos de vehículos con ejes virables.

No obstante, en México el uso de ejes virables es

prácticamente nulo, existiendo pocos casos de

configuraciones vehiculares que los usan, entre las que se

pueden mencionar algunos tipos de vehículos vocacionales

como las revolvedoras de cemento. Algunos vehículos de

este tipo cuentan con cuatro ejes, de los cuales los dos

primeros son direccionales y están accionados por el

mecanismo de dirección. Otro ejemplo es el caso de los

convertidores o dollys tipo H, unidades utilizadas para poder

conformar configuraciones doblemente articuladas, como la

denominada T3S2R4 en la cual se emplea un convertidor de

dos ejes. Estos convertidores pueden ser del tipo A o H,

siendo el convertidor H el de menor uso, que generalmente

cuenta con un eje autovirable que se utiliza principalmente

para maniobras a muy baja velocidad y permaneciendo fijo

para el resto de la operación. El motivo es para disminuir el

arrastre lateral de las ruedas y, por ende, reducir el desgaste

de las mismas y el daño al pavimento.

En fechas recientes, los fabricantes de autobuses han

ofrecido en unidades de tres ejes el tercer eje virable como

equipamiento opcional, con lo cual es posible incrementar

en un metro la longitud máxima autorizada. De acuerdo a la

NOM-012-SCT-2-2017, establece como longitud máxima

para autobuses tipo B3 14 m, pero con este aditamento es

posible incrementarla hasta 15 m, [5]. A pesar de ello, no se

dispone de suficiente información que proporcione una idea

de cuáles son las ventajas y desventajas del uso de estos ejes

virables en las configuraciones vehiculares de circulación en

el país, de forma que sea posible, con base en un sustento

técnico, determinar la conveniencia o no de su uso.

Por lo anterior, en este trabajo se presentan los resultados

de la evaluación experimental del efecto del uso de ejes

virables en un autobús B3. Dicho análisis se hace en

términos de los cambios en el desempeño de la

maniobrabilidad y de la manejabilidad de la unidad; es decir,

el desempeño a baja y alta velocidad, entiéndase para el

primer caso velocidades menores a 10 km/h y, para el

segundo, mayores a ese valor.

2. Desarrollo

El estudio, como se menciona anteriormente, se basa en el

análisis del efecto del uso de ejes virables en un autobús tipo

B3 en su desempeño dinámico, en términos de la

maniobrabilidad y la manejabilidad. Con ese propósito se

midieron y registraron las principales características de

interés de la unidad, además de colocar los instrumentos de

medición, realizar las maniobras de prueba y, finalmente,

procesar la información. A continuación, se describe a

detalle cada uno de estos pasos.

2.1 Vehículo de prueba

El vehículo corresponde a un autobús de tres ejes con 10

llantas, del cual el tercer eje es virable comandado con la

función de bloqueo y desbloqueo del mismo. Esto permite

analizar su desempeño con uno y otra opción y, de esta

manera, establecer las diferencias en su desempeño

dinámico. Antes de realizar las pruebas en campo se

midieron y registraron las principales características del



vehículo que intervienen en la maniobrabilidad y en la

manejabilidad, como son su peso y dimensiones, la relación

del sistema de dirección entre el volante y las llantas

direccionales y la relación de giro del tercer eje, entre otras.

Los pesos registrados fueron, 45825 N (4671 kg) para el

primer eje, 92968 N (9477) para el segundo y 36429 N

(3713) para el tercero. La relación del sistema de dirección

es en promedio de 22.6:1 y la relación del giro del tercer eje

es de 0.15:1 con respecto a las llantas del eje direccional. En

la Figura 6 se muestra el vehículo de pruebas y el esquema

con las dimensiones principales.

Figura 6 – Vista del vehículo de prueba y esquema con dimensiones.

2.2 Instrumentación

Con el fin de obtener los indicadores del comportamiento

dinámico del vehículo de prueba, es necesario tener el

registro en tiempo de las variables cinemáticas involucradas

en los parámetros de interés. Para este caso, se pueden

mencionar la velocidad de avance y la trayectoria seguida

por la unidad durante las maniobras de prueba. Para la

medición y registro de estas variables se empleó un equipo

basado en tecnología por GPS (Global Position System).

Este equipo consiste en un par de antenas que se colocan

sobre el vehículo (Figura 7, parte izquierda), cuyo sistema

proporciona exactitudes en la medición del orden de ± 0.1

m/s, con respecto a la velocidad y de centímetros con

respecto a la trayectoria; esto, gracias a la sincronización de

las antenas sobre el vehículo con una estación base fija, [6].

En la parte derecha de la Figura 7 se observa la estación

base.

Figura 7 – Antenas sobre el vehículo (izq.) y estación base (der.).

Otros parámetros de interés para medir y registrar, son los

relacionados al ángulo de giro de las llantas del eje

direccional y, para este caso, el ángulo de giro de las llantas

del tercer eje, también virable. Para el primer eje se utilizó

un sistema que consta de un volante que se coloca sobre el

volante original del vehículo, que permite tener el registro

de la magnitud de giro del volante y, mediante la

determinación de la relación de giro del sistema de

dirección, es posible determinar el ángulo de giro real de las

llantas. Este sistema se muestra en la Figura 7 (izq.). Para

medir el ángulo de orientación de las llantas del eje virable

se adaptó un medidor de desplazamiento con un mecanismo

retráctil. El medidor se colocó sobre una parte fija en el

chasis del vehículo y el extremo del mecanismo de medición

se sujetó sobre la barra transversal que transmite el

movimiento lineal, que se trasforma en el giro de las llantas

para, de esta forma, relacionar el ángulo de orientación con

el cambio de voltaje en el medidor. En la Figura 8 (der.) se

aprecia la colocación del dispositivo.

Figura 8 – Sistema de medición ángulo del volante (izq.) y

potenciómetro en eje virable (der.).

Además, se colocó sobre el piso interior del vehículo una

unidad de medición inercial (IMU, por sus siglas en ingles),

con el propósito de registrar las velocidades angulares y las

aceleraciones lineales del vehículo. Esta unidad de medición

se puede observar en la Figura 9 (izq.). La adquisición y

sincronización de las señales provenientes de todos los

sensores descritos se hizo mediante una unidad de control,

mostrada en la Figura 9 (der.), adquiriendo con una

frecuencia de muestreo de 100 Hz.

Acotación: m14,00

2,70

2,57

6,34

7,84

2,573,46

3,85

2,43

0,260,26 0,26

2,462,46

0,62



Figura 9 – Unidad de medición inercial (izq.) y sistema de control

(der.).

2.3 Medidas de desempeño

Las medidas de desempeño dinámico de vehículos son

parámetros definidos para establecer criterios de

comparación. Para este estudio se hace uso de las medidas

de maniobrabilidad y de manejabilidad.

Maniobrabilidad

La maniobrabilidad se refiere a los espacios requeridos en

una maniobra, ejecutada normalmente a baja velocidad, de

modo que representa el desempeño en situaciones de

movimiento relativamente lento, como al momento de girar

en intersecciones o cruceros de calles, o las acciones

realizadas para el acomodo en un estacionamiento o en

zonas de carga y descarga, [7]. Uno de los parámetros

comúnmente utilizados para evaluar la maniobrabilidad es

el área de barrido. Ésta corresponde al área comprendida

entre la trayectoria interna y externa de la configuración

vehicular al desplazarse a baja velocidad con un ángulo de

orientación de las llantas direccionales fijo, generando así

una trayectoria circular, [8]. En la Figura 10 se presenta la

representación del área de barrido.

Figura 10 – Representación del área de barrido.

Manejabilidad

La manejabilidad se representa a través de un diagrama

donde se grafica la relación ΩzL/V – δf contra el incremento

en la aceleración lateral soportada por la configuración

vehicular. En la expresión, z es la velocidad angular, L es

la distancia base entre ejes, V es la velocidad de avance del

vehículo y f es el ángulo promedio de las llantas del eje de

dirección.

A partir de la pendiente del diagrama de manejabilidad se

establece la condición de viraje, que se refiere a la respuesta

de ajuste de la orientación del cuerpo del vehículo conforme

a la trayectoria que siguen las llantas direccionales a una

determinada velocidad. De esta manera, si la pendiente es

positiva, la condición será de sobreviraje; mientras que si es

infinita, se presentará viraje neutral y, finalmente, si la

pendiente es negativa, la condición resultante será subviraje,

[9]. En el diagrama de manejabilidad mostrado en la Figura

11 se indican las tres condiciones de viraje.

Figura 11 – Representación de las tres condiciones de viraje en un

diagrama de manejabilidad.

2.4 Ejecución de maniobras de prueba

Con el fin de obtener los parámetros necesarios para

establecer las medidas de desempeño seleccionadas para

hacer la evaluación del desempeño dinámico del autobús, se

ejecutaron dos maniobras de prueba diferentes, una a baja

velocidad y otra a mayor velocidad.

Área de pruebas

Estas maniobras se desarrollaron sobre dos zonas de una

pista de pruebas. La maniobra a baja velocidad se llevó a

cabo sobre una plataforma plana con dimensiones de 90 m

por 60 m aproximadamente, donde el autobús se pudo

desplazar libremente. La maniobra a alta velocidad se

ejecutó sobre un tramo circular de pista con un radio de 60

m. Cabe señalar que este tramo cuenta con una pendiente

transversal de dos por ciento para evitar la acumulación del

agua de lluvia. Una vista aérea de las dos zonas de prueba se

puede apreciar en la Figura 12.



Figura 12 – Vista aerea de zonas de prueba.

Maniobra a baja velocidad

Esta maniobra consistió en ubicar el autobús en la zona de

prueba, girar el volante hasta un punto específico

manteniéndolo fijo y desplazar el vehículo a baja velocidad

(por debajo de 5 km/h) para describir una trayectoria circular

y, posteriormente, medir los radios internos y externos

descritos por el vehículo para poder establecer el área de

barrido. Las pruebas se realizaron para tres condiciones de

giro del volante en ambos sentidos: (en sentido del reloj

(CW) y en sentido contrario (CCW)). Estas condiciones

fueron: el ángulo máximo de giro de la dirección, dos vueltas

completas en el volante (720°) y una y media vueltas (540°),

tanto con el tercer eje libre como bloqueado. En la Figura 13

se observan imágenes durante la realización de las pruebas

con el eje bloqueado (parte superior) y con el eje libre para

virar (parte inferior).

Figura 13 – Ejecución de pruebas a baja velocidad.

Maniobra a alta velocidad

Una vez ubicado el autobús en la zona de pista, esta prueba

se ejecutó partiendo del reposo, incrementando la velocidad

gradualmente mientras se sigue la trayectoria circular, hasta

alcanzar la velocidad máxima para la cual el operador puede

mantener el control direccional del vehículo.

Posteriormente, se libera el pie del acelerador, permitiendo

que el vehículo continúe sobre la misma trayectoria y

reduciendo la velocidad paulatinamente hasta volver al

reposo. La maniobra se ejecutó para ambas condiciones de

prueba, es decir, con el eje bloqueado y con el eje libre,

además, para ambos sentidos de circulación. Es a partir de

esta maniobra que se obtuvieron los parámetros necesarios

para elaborar los diagramas de manejabilidad. En la Figura

14 se encuentran un par de vistas del autobús realizando la

maniobra en ambos sentidos de circulación.

Figura 14 – Ejecución de pruebas a alta velocidad.

3. Resultados

Después de realizar las maniobras de prueba, se procedió a

llevar a cabo el procesamiento de los datos generados. A

partir del análisis se establecieron las medidas de desempeño

seleccionadas sobre el comportamiento del autobús, tanto al

tener el tercer eje virable libre, como bloqueado y, así,

establecer el efecto del uso de este tipo de ejes.

A continuación, se presentan las comparativas de los

resultados para cada caso de estudio y cada medida de

desempeño, así como las diferencias existentes entre sí. En

primera instancia se muestran los resultados para la

maniobrabilidad y, posteriormente, el caso de la

manejabilidad.



3.1 Maniobrabilidad

En la Tabla 1 se presenta la comparativa de los resultados

obtenidos para el radio interno generado por el autobús

durante la maniobra a baja velocidad para ambos casos de

prueba; es decir, con el eje virable libre y fijo. Lo anterior,

para cada magnitud de giro del volante de dirección probado

en ambos sentidos de rotación. De igual forma, se presenta

el giro promedio real de las llantas del eje direccional y el

ángulo de orientación resultante de las llantas del eje virable

(para la condición de eje libre). En este caso, se hace la

indicación del sentido de giro y se observa que los giros son

en sentido opuesto al giro del eje direccional.

Tabla 1 – Comparativa de los radios internos obtenidos para ambas

condiciones de prueba.

Sentido

de giro

Giro del

volante [°]

Giro de las

llantas [°]

Giro llantas del

eje virable [°]

Fijo Libre

ri[m] ri[m]

CCW 1080 47.9 6.9 (CW) 6.29 5.76

720 32.6 5.2 (CW) 11.31 10.21

CW

1080 47.0 6.4 (CCW) 6.56 6.04

720 32.4 5.7 (CCW) 11.66 10.56

540 24.5 4 (CCW) 16.7 15.06

Las diferencias para los radios internos son presentadas

en la Tabla 2, expresada tanto en metros como en términos

del porcentaje que significan esas diferencias. Se puede

destacar que para ambos sentidos de giro del volante se

presentan valores similares y que las diferencias van desde

alrededor de medio metro hasta poco más de metro y medio,

lo cual representa alrededor del 8% al 10% de reducción en

el radio interno al permitir que el eje virable gire.

Tabla 2 – Diferencias obtenidas para el autobús B2.

Sentido

de giro

Giro del

volante [°]

Giro llantas del

eje virable [°]

Diferencia

[m]

Diferencia

[%]

CCW 1080 6.9 (CW) -0.53 -8.43

720 5.2 (CW) -1.10 -9.73

CW

1080 6.4 (CCW) -0.52 -7.93

720 5.7 (CCW) -1.10 -9.43

540 4 (CCW) -1.64 -9.82

Con estos resultados se cuantifica el mejoramiento del

desempeño de maniobrabilidad del autobús al utilizar un eje

virable en la parte posterior de la unidad. Esta información

permite establecer si el vehículo puede o no circular por

alguna zona en específico, que tenga limitaciones de espacio

disponible para tal efecto.

3.2 Manejabilidad

La determinación del desempeño de manejabilidad del

autobús se obtuvo de la información recabada de las pruebas

circulares a alta velocidad. A partir de estos datos se

establecieron los diagramas de manejabilidad que permiten

definir la condición de viraje. Puesto que la maniobra inicia

del reposo hasta alcanzar un máximo de velocidad y

posteriormente vuelve al reposo, es posible analizar cada

prueba en dos partes, una con respecto al ascenso de

velocidad y otra con respecto al descenso. En la Figura 15

se observan los diagramas correspondientes a la parte de

ascenso, indicando en la parte superior la prueba cuando el

eje virable se encuentra fijo y en la parte inferior para la

prueba cuando el eje permaneció libre.

Figura 15 – Diagramas de manejabilidad durante el ascenso de

velocidad.

En el primer diagrama se observa una tendencia bastante

marcada hacia un viraje neutral, principalmente. Conforme

se fue incrementando la velocidad se presentan algunas

oscilaciones menores que pueden deberse a las correcciones

en el volante que el operador realizó. Para el segundo

diagrama, a bajas velocidades se observa una tendencia

hacia el sobreviraje y, conforme se incrementa la velocidad

(y por ende la aceleración lateral que experimenta el

vehículo), la pendiente del diagrama cambia para

representar subviraje.

Los diagramas de manejabilidad correspondientes a la

segunda parte de la maniobra, donde la velocidad se va

reduciendo paulatinamente sin el uso del sistema de frenos

del autobús, se presentan en la Figura 16. De nueva cuenta,

el diagrama de la parte superior corresponde a la prueba con



el eje virable fijo, mientras que el diagrama en la parte

inferior corresponde a la prueba con el eje libre.

Figura 16 – Diagramas de manejabilidad durante el descenso de

velocidad.

Como se aprecia, estos diagramas son muy similares a los

correspondientes a la primera parte de la prueba durante el

incremento de la velocidad. De igual forma, cuando el eje se

mantuvo fijo se confirma la tendencia al viraje neutral

prácticamente para todo el intervalo de la aceleración lateral.

Por otro lado, para la segunda parte de la prueba con el eje

libre, nuevamente se observa la tendencia al sobreviraje para

niveles bajos de aceleración lateral, condición que va

cambiando al subviraje para niveles mayores de velocidad.

De esta forma se puede establecer que el mejor

comportamiento se presentó al circular con el eje virable

bloqueado, ya que no se presentan grandes variaciones para

la condición de viraje del vehículo, lo que se puede traducir

en un comportamiento previsible. Caso contrario sucedió

con el eje libre, donde se presentan cambios significativos,

que puede representar que, ante ciertas condiciones, el

vehículo responda de una manera no prevista por el

operador, generando una posible pérdida de control

direccional de la unidad.

Al analizar el historial de la magnitud del ángulo de

orientación de las llantas del eje direccional y del eje virable

durante las pruebas en las que se mantuvo libre, se estableció

el ángulo promedio para cada eje. Esta magnitud fue

alrededor de 6° para el eje direccional y de 2° para el eje

virable, en sentido opuesto al eje direccional para todo el

intervalo de velocidad.

4. Conclusión

Los ejes virables son una opción para poder desarrollar

vehículos de carga y pasajeros con mayores dimensiones,

permitiéndoles desplazarse por zonas con caminos

estrechos. Sin embargo, es necesario evaluar su efecto sobre

el desempeño dinámico global de las unidades que los

utilizarán y, de esta forma, determinar la conveniencia de su

uso o no en alguna configuración en particular.

En cuanto a la maniobrabilidad, se observó una mejora

en el desempeño del autobús con el uso del eje virable, ya

que los radios generados durante las pruebas se redujeron en

un intervalo de alrededor de 0.5 m a 1.6 m, lo que representa

disminuciones del orden del 8 al 10%. Así, el vehículo podrá

realizar maniobras a baja velocidad en espacios más

estrechos.

Con respecto a la manejabilidad, el uso del eje virable

genera que haya más cambios en la condición de viraje

conforme se va incrementando el nivel de aceleración lateral

experimentado por el autobús, lo cual lo hace más sensible

al control direccional por el operador ante giros en el

volante. Estos cambios en la manejabilidad se pueden

atribuir a que el eje virable gira en sentido opuesto al eje de

dirección para cualquier velocidad.

En términos generales, se puede establecer que para

maniobras a baja velocidad es recomendable el uso del eje

virable. Sin embargo, al circular a velocidades mayores es

más conveniente hacerlo en la modalidad de eje bloqueado,

ya que se presenta un desempeño de manejabilidad más

estable y por tanto un comportamiento más previsible.

Finalmente, será importante llevar a cabo una evaluación

modificando el sistema de control del eje virable, para que

al circular a mayor velocidad el giro de orientación de las

llantas sea el mismo que para las llantas del eje direccional

y, de esta forma determinar si mejora la manejabilidad.

Agradecimientos

Se agradece el apoyo proporcionado por la empresa IRIZAR

de México al proporcionar el vehículo y operador para la

realización de las pruebas.

REFERENCIAS

[1] Martorell, G., Porqué los camiones de bomberos Americanos necesitan dos conductores, El Motor, 2016

[2] BPW “LL self-steering axle” pagina web www.hkta.com/bpw/index.html, fecha de consulta: marzo (2005).

[3] Cebon, D. “Handbook of Vehicle-road Interaction’, Engineering Department, Cambridge University, England, ISBN 90 265 1554 5 (1991).

[4] Romero Navarrete, J. A., et al, Investigación del efecto vial de los ejes virables en vehículos articulados: revision



de la literature, Publicación Técnica No. 263, Instituto Mexicano del Transporte, Qro., México, 2004.

[5] Norma Oficial Mexicana NOM-012-SCT-2-2017, Sobre el peso y dimensiones máximas con las que pueden circular los vehículos de autotransporte que transitan en las vías generales de comunicación de jurisdicción federal”. DIARIO OFICIAL. Martes 26 de diciembre de 2017. México, D. F.

[6] Racelogic VBOX, User´s Manual, UK. [7] Fabela Gallegos M.J., Aspectos básicos aplicables a la

evaluación de la maniobrabilidad de vehículos de carretera, Boletín Notas Instituto Mexicano del Transporte, marzo-abril 2013, México.

[8] Tyler, G., et. al, Evaluating the Manoeuvrability of Theoretical Tractor-Trailer Combinations and Extended Trailer Configurations on Winnipeg Truck Routes,

presented at Conference of the Transportation Association of Canada Montreal, Quebec, 2014.

[9] Wong, J. Y., Theory of Ground Vehicles, John Wiley & Sons, Inc., Canada, 1993.


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