International scientific e-journal

ΛΌГOΣ. ONLINE

14 (October, 2020)

e-ISSN: 2663-4139
КВ №20521-13361Р

ENGINEERING AND IT

UDC 62-592-52

EOI 10.11232/2663-4139.14.10

ВПРОВАДЖЕННЯ СИСТЕМИ ЕКСТРЕНОГО ГАЛЬМУВАННЯ ПОПЕРЕДЖУЮЧОЇ ДІЇ НА ВАНТАЖНИХ АВТОМОБІЛЯХ ДЛЯ ЗАПОБІГАННЯ ДТП

САВЧУК Андрій Дмитрович

судовий експерт сектору автотехнічних досліджень

Харківський Науково-дослідний експертно-криміналістичний центр МВС України

 

УКРАЇНА


Анотація. Проведено аналіз конструкції системи екстреного гальмування попереджуючої дії на вантажних автомобілях, а також принцип роботи даної системи. А також шляхи розвитку активної безпеки вантажних автомобілях.

Ключові слова: ДТП; гальмування; система активної безпеки; електронно-пневматична гальмівна система (ЕПТС); WABCO.

Як відомо, в Україні велика кількість дорожньо-транспотрих пригод (далі ДТП), а тому розробка заходів щодо підвищення конструктивної безпеки автомобіля щоб запобігти ДТП, носить глобальний характер. І причиною цього є ускладнення умов руху, що ставить перед водієм проблеми керування автомобілем, з вирішенням яких вже не завжди може впоратися людина. Ці проблеми здатні вирішувати, з чим давно вже згодна більшість фахівців, тому ніякі заходи адміністративного характеру не призводять до стійкого зниження показників числа і тяжкості ДТП. Тому тільки бортові обчислювальні системи автомобілів, обробляючи поточну інформацію при русі автомобіля, можуть систематизувати її, фіксувати, а в разі потреби або видавати водієві, або коригувати його дії з урахуванням фактично створених умов руху [1, 2]. Питання про зниження числа і наслідків ДТП довгі роки залишався самим гострим і велике число науково-дослідних установ, фірм і підприємств по всьому світу вели та ведуть роботи в цьому напрямку. В результаті було розроблено та впроваджено в гальмівну систему автомобіля більше 10 різних систем активної безпеки, наприклад: електронний розподіл гальмівних сил, системи курсової та динамічної стійкості транспортного засобу, протибуксуюча система, система адаптивного регулювання швидкості та ін. Дані системи добре зарекомендували себе, однак хоч і число і наслідки ДТП стали знижуватися, в місцях де почали масово експлуатуватися автомобілі оснащені такими системами, проте для подальшого зниження ДТП необхідно вийти на новий рівень активної безпеки. Таким рівнем стали системи активної безпеки випереджаючого дії.

Актуальність дослідження.

Як відомо з теорії управління, що найкращою якістю управління володіють системи, які приймають управлінське рішення, ґрунтуючись на прогнозі майбутнього стану системи [3].

Рис. 1. Схема управління «Предиктор-коректор».

П - інформація про минуле стан об'єкта управління;

Н - інформація про справжній стан об'єкта управління;

Б - прогноз майбутнього стану об'єкта управління.

 

Тому нове покоління системи активної безпеки стали робити саме за такою схемою. За кордоном вона отримала назву - Advanced Emergency Braking Systems (AEBS) - система екстреного гальмування випереджаючого дії (Переклад не дослівний, а відображає основну ідею роботи системи). Більшість ДТП не могло бути попереджено існуючими системами активної безпеки т.к. основна причина більшості ДТП - це людський фактор. Тому для того, щоб уникнути якомога більше ДТП, необхідно аналізувати обстановку, навколишнє середовище транспортного засобу і виявляти (прогнозувати) потенційні ДТП.

Найбільших успіхів у цьому напрямку досягла всесвітньо відома фірма Westinghouse Air Braking Company (WABCO), яка в 2008 році запропонувала ринку систему автономного екстреного гальмування і запропонувала концепцію розвитку даної системи:

 

ACC - Адаптивний круїз-контроль;

FCW - Попередження про можливе зіткнення;

CMS - Зменшення наслідків зіткнень;

AEB - Автономне екстрене гальмування в т.ч. перед нерухомим ТС;

AEB  - Розширена система автономного екстреного гальмування;

LDW - Система попередження про покидання займаної смуги;

BSD - відстеження об'єктів в «мертвій зоні»;

LCA - Допомога при зміні смуги руху;

LKS - Система утримання в обраній смузі руху.

В еволюції своїх гальмівних систем фірма «WABCO» вибрала шлях, заснований на впровадження великого числа функцій, які б допомагали людині (водію) попереджати ДТП. Своєю головною метою вони ставлять повністю виключити ДТП. Мета більш ніж амбітна, але абсолютно правильна, тому ДТП завдають великої шкоди. Тому розробка та дослідження таких систем буде актуальною доти, поки повна відсутність ДТП не стане реальністю.

Склад системи.

Основою системи випереджаючого екстреного гальмування (СОЕТ- система опережающего екстренного торможения) є електронно-пневматична гальмівна система (ЕПТС), яка в даний час забезпечує максимальний рівень активної безпеки, за рахунок виконання великого числа функцій таких як: електронне управління пневматичною частиною приводу, електронний розподіл гальмівних сил між осями, функція антиблокувальної системи, функція системи курсової стійкості, функція системи динамічної стійкості, функція системи адаптивного регулювання швидкості, функція протівобуксовочной системи (рис. 2) [5].

Основними компонентами системи СОЕТ є: стереокамера, радар ближньої дії, радар дальньої дії і блок управління, який обробляє інформацію з трьох датчиків і подає інформаційні сигнали водієві, і керуючі сигнали блоку управління ЕПТС (рис. 3).

Рис. 2. Принципова схема електронно-пневматичною гальмівної системи фірми «WABCO»: 

1 - регулятор - електронний блок управління; 2 - гальмівний кран; 3 - пропорційний прискорювальний клапан; 4 - модулятор АБС; 5 - осьовий модулятор ЕТС; 6 - захисний клапан; 7 - датчик швидкості; 8 - енергоакумулятор.

Рис. 3. Стерео відеокамера системи СОЕТ фірми «Bosch».

 

Кольорова тепловізорна стерео камера має дві CMOS матриці (комплементарний метал-оксид напівпровідник), які забезпечують роздільну здатність 1280 х 960 пікселів. Використовуючи потужну систему лінз, камера записує горизонтальне поле зору 45 градусів і дає можливість отримувати 3D діапазон виміру більш ніж на 50 метрів (рис. 4).

Рис. 4. Радар дальньої дії системи СОЕТ фірми «Bosch».

 

Датчики зображення, дуже чутливі в плані технології освітлення, можуть обробляти дуже великі контрасти і охоплюють діапазон довжин хвиль, в яких видно людину. Радар дальньої дії (радіолокаційного типу) виявляє об'єкти і вимірює їх швидкість і положення по відношенню до руху автомобілю, обладнаним даними радаром. Датчик використовує смугу частот 76-77 ГГц, яка була затверджена для застосування в автомобілебудуванні в усьому світі. Його вдосконалена конструкція антени дозволяє забезпечувати дальність виявлення об'єктів до 250 м і поле зору до 30 градусів. Поле зору радара може бути збільшена до 45 °, шляхом зміни діафрагми об'єктива (рис. 5) [6].

Рис. 5. Радар ближньої дії системи СОЕТ фірми «Bosch».

 

Радар ближньої дії системи СОЕТ влаштований і працює як радар далекої дії, тільки настроєний на роботу до 80 м і кутом поля зору в горизонтальній площині 150 градусів (рис. 6).

Рис. 6. Розподіл зон виявлення об'єктів між радарами і камерою.

 

Три зони роботи:

1) Радар дальньої дії (150 м).

2) Радар ближньої дії (60 м).

3) Камера дальність якої (100 м); (вона вже розпізнає об'єкти і готова подати сигнал у разі якщо попереду йде автомобіль потрапляє в зону дії (2 радара-60 м)).

 

Робота системи.

Встановлені в передній частині вантажного автомобіля датчики (два радара і стереокамера) постійно відстежують об'єкти попереду автомобіля. Радари відповідають за точне визначення відстані до об'єкта і швидкість зближення з об'єктом, а камера, встановлена за лобовим склом, визначає наскільки широко перешкоду, положення щодо поздовжньої площини, а також природу об'єкта (рис. 7).

Рис. 7. Відстеження системою попереду рухомих транспортних засобі.

 

Коли на шляху вантажного автомобіля виникає перешкода, наприклад, коли вантажний автомобіль наближається до автомобіля, який вказує, правий поворот якраз перед виїздом з автомагістралі. Система визначає, чи є під контролем водія поточна ситуація, тобто система перевіряє, чи змінено положення педалі акселератора в бік зменшення числа обертів двигуна, приведена в дію педаль гальма. Якщо система виявляє перешкоду на шляху вантажівки і перевірка показала, що водій не реагує на неї, тоді блок управління подає попереджувальний звуковий сигнал і посилає повідомлення на дисплей водія, інформуючи водія про високий ризик зіткнення. Якщо після цих підказок, немає ніяких ознак, що водій відреагував на ситуацію, система переходить в наступну стадію готовності. Блок управління посилає ще раз звуковий і світловий сигнал водієві, знижує оберти двигуна і в цей час робоча гальмівна система підводить колодки до гальмівного барабану, готуючись до екстреного гальмування. При цьому пригнічується робота радіоприймача і мобільного телефону, виробляється затягування ременя безпеки або виникає вібрація на сидінні водія і рульовому колесі. Також у вантажівки починають блимати освітлювальні вогні (рис. 8).

Рис. 8. Робота системи (часткове гальмування).

 

У випадку, вантажний автомобіль наближається на критичну відстань, при цьому досі від водія ніякої реакції немає, то система переходить у фазу екстреного аварійного гальмування з максимальною ефективністю, незважаючи на те, що зіткнення може бути неминучим, щоб як мінімум полегшити силу удару (рис 3.).  Після чого вантажний автомобіль зупиняється (рис. 9).

Рис. 9. Робота системи (повне гальмування).

 

Системи попереджуючої дії екстреного гальмування призначені, насамперед, для ініціювання дій водія щодо запобігання ДТП. Для забезпечення роботи системи потрібна точність позиціонування радара паралельно дорожньої поверхні. Це може бути досягнуто при використанні хоча б на одній осі транспортного засобу пневматичної підвіски з датчиком контролю положення шасі. Іншою умовою роботи СОЕТ є наявність на транспортному засобі AБС.

Приписи до СОЕТ містяться в нових Правилах ООН, розробка яких вже закінчена, але до теперішнього часу не завершені всі юридичні процедури, передбачені Женевським угодою 1958 для вступу нових Правил ООН в силу. Тому їм ще не присвоєно офіційний номер. Ці Правила ООН поширюються на транспортні засоби категорій М2, М3, N2 і N3. СОЕТ повинні мати можливість виявляти рухомі і нерухомі перешкоди. Правилами встановлено такі приписи:

Забезпечення електромагнітної сумісності, діапазон швидкостей, при яких повинна працювати СОЕТ: від 15 км/год до максимальної швидкості транспортного засобу, забезпечення пріоритету дій водія над роботою системи і можливість відключення СОЕТ водієм, інформування про несправності системи індикатором (аналогічно тому, як це здійснюється щодо АБС), подача принаймні одного тактильного або акустичного застережливого сигналу до початку екстреного гальмування, а потім додатково подача другого сигналу, за етапом попередження про зіткнення повинен слідувати етап екстреного гальмування,  має відбутися зниження швидкості транспортного засобу до моменту його зіткнення з нерухомою перешкодою не менше ніж на 20 або 10 км/год (залежно від категорії транспортного засобу), а в разі рухомої перешкоди зіткнення повинно бути повністю попереджено при русі перешкоди з встановленою правилами швидкістю. Впровадження СОЕТ обумовлено в першу чергу необхідністю підвищення безпеки руху вантажних автомобілів на автомагістралях. Запобігання 100% зіткнення неможливо, т.к гальмування може відбуватися в різних дорожніх і погодних умовах, також на це буде впливати стан вантажівки. Дана система в деяких випадках може допомогти, якщо при русі, якщо водій втратив свідомість або якщо водій відволікся від керування, як буває в деяких випадках в ДТП, якщо на шляху вантажного автомобіля виникне перешкода для руху. Дану систему екстреного гальмування попереджуючої дії необхідно встановлювати її на вантажні автомобілі і робити це на законодавчому рівні, щоб запобігти ДТП або зменшити їх тяжкість.

ВИСНОВОК.

Слід зазначити, що впровадження системи екстреного гальмування попереджуючої дії - це не панацея від ДТП, запобігання яких залишається завданням водія. Ці системи лише можуть знизити можливий збиток і тяжкість наслідків в тому випадку, якщо водієві самому не вдасться запобігти ДТП. Нові приписи Правил ООН щодо СВТ і СОЕТ будуть застосовуватися факультативно, тобто в тому випадку, коли транспортний засіб укомплектовано відповідними системами. Обов'язковість їх застосування має бути оголошена на національному рівні країни - учасниці Женевської угоди 1958 року. В даний час термін початку застосування цих Правил ООН поки не визначений.


СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ:

 

  • Морговский, Ю.Я. (2007). Об идеологии интеллектуальных систем управления АТС. Автомобильная промышленность. Самарский ГАУ № 10 УДК 629.113/.115:681.5.017.

  • Бочаров, А.В. & Прокофьев, А.А. О разработке новых технических предписаний к тормозным системам. Центр испытаний «НАМИ» (НИЦИАМТ ФГУП «НАМИ»).

  • Достаточно общая теория управления. Постановочные материалы учебного курса факультета прикладной математики — процессов управления Санкт-Петербургского государственного университета. (2003). Санкт-Петербург.

  • Правила ЕЭК ООН N 131 Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения механических транспортных средств в отношении опережающих систем экстренного торможения (ОСЭТ). Вилучено з: http://www.fsetan.ru/library/doc/pravila-eek-oon-n-131-edinoobraznyie-predpisaniya-kasayuschiesya-ofitsialnogo-utverzhdeniya-mehanicheskih-transportnyih-sredstv-v-otnoshenii-operezhayuschih-sistem-ekstrennogo-tormozheniya-oset/.

  • Туренко, А. Н., Клименко, В. И., Богомолов, В. А., Рыжих, Л. А., Леонтьев, Д. Н., Красюк, А. Н., & Михалевич, Н. Г. (2015). Реализация интеллектуальных функций в электронно-пневматическом тормозном управлении транспортных средств (2-е издание, дополненное). ХНАДУ. Харьков, Украина.

  • Автомобильный радар. Вилучено з: http://systemsauto.ru/active/radarsensor.html.


IMPLEMENTATION SYSTEMS EMERGENCY BRAKING WARNING ACTIONS ON FREIGHT CARS FOR PREVENTION ACCIDENT

SAVCHUK A.,
forensic expert
Kharkiv Research forensic center of the Ministry of Internal Affairs
UKRAINE

Abstract.
The analysis of a design is carried out systems emergency braking warning actions on freight cars, as well as the principle work of this system. And also ways of development  active security freight cars.


Keywords: traffic accident; braking; system active security; electronic-pneumatic braking system (EPBS); WABCO.

© Савчук А.Д., 2020

© Savchuk A., 2020

 

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

PUBLISHED : 27.10.2020