Повышение эффективности действия системы автоматического экстренного торможения автомобиля тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.05.03, кандидат наук Топорков Максим Алексеевич

• Топорков Максим Алексеевич
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Топорков Максим Алексеевич

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Системы автоматического экстренного торможения

1.2 Устройство и принцип работы САЭТ

1.3 Обзор существующих моделей САЭТ

1.4 Обзор методик определения эффективности действия САЭТ

1.5 Цель и задачи исследования

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЙСТВИЯ САЭТ

2.1 Программа экспериментальной оценки эффективности

47

действия САЭТ

2.2 Объекты испытаний

2.3 Испытательный участок

2.4 Описание «целей»

2.5 Регистрируемые параметры

2.6 Анализ результатов экспериментального исследования

2.7 Анализ эффективности действия САЭТ на основе 76 экспериментальных данных

2.8 Выводы по Главе

3. РАЗРАБОТКА УСОВЕРШЕНСТВОВАННОГО АЛГОРИТМА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ САЭТ

3.1 Разработка математической модели существующей САЭТ

3.2 Разработка математической модели САЭТ, учитывающей изменение коэффициента сцепления шин с опорной поверхностью

3.3 Выводы по Главе

4. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЙСТВИЯ САЭТ ПО

УСОВЕРШЕНСТВОВАННОМУ АЛГОРИТМУ

4.1. Оценка эффективности действия САЭТ на сухом асфальтобетоне при отрицательной температуре воздуха и

отсутствии осадков

4.2. Оценка эффективности действия САЭТ на укатанном снеге

при отрицательной температуре и отсутствии осадков

4.3 Результаты оценки усовершенствованного алгоритма функционирования САЭТ

4.4 Выводы по Главе

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А Описание измерительной и регистрирующей

аппаратуры

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Характеристики испытательных заездов и условия их проведения

ВВЕДЕНИЕ

В результате дорожно-транспортных происшествий (ДТП) ежегодно во всем мире погибает 1,2 млн. человек и более 50 тыс. получают травмы различной степени тяжести. Доля смертельных случаев в результате ДТП составляет 2,2% от общего количества смертей в мире. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) прогнозирует увеличение данного показателя до 3,6% к 2030 году. Также, согласно данным ВОЗ, последствия ДТП являются основной причиной смерти людей в возрасте от 15 до 29 лет.

В период с 2008 по 2017 г. на территории Российской Федерации (РФ) произошло 1,9 млн. ДТП. В них погибло более 259 тыс. человек и более 1,8 млн. получили ранения. Если в 2008 г. произошло 218322 ДТП, то к 2017 г. этот показатель составил 169432, что говорит о снижении аварийности на 22,4%. Количество погибших в результате ДТП в 2008 и 2017 годах составило 29930 и 19008 соответственно, что составило 36,5%. Несмотря на общую тенденцию по снижению количества ДТП и числа погибших, смертность в результате автомобильных аварий по отношению к общей смертности в РФ остается очень высокой: 10,5% в 2008 г. и около 9% в 2017 г. Данные показатели существенно выше общемировых [14].

Основной причиной ДТП является нарушение правил дорожного движения (ПДД) водителями (порядка 84,7% от всех случаев на территории РФ за 2017 г.) [14]. Таким образом, основной причиной возникновения ДТП является «человеческий фактор»: игнорирование ПДД водителями, неправильная оценка текущей дорожной обстановки, отвлечение внимания на посторонние раздражители и т.д. Рассматривая систему «Водитель - автомобиль - дорога -среда» (ВАДС), можно выделить водителя в качестве ключевого элемента данной системы, который находится во взаимодействии с другими ее компонентами. Зарубежные исследования в области функционирования ВАДС и влияния ее элементов на уровень безопасности дорожного движения, показывают, что в 57% случаев причиной ДТП является человек (водитель). В 27% случаев причиной

ДТП является проблема взаимодействия человека и дороги. В 6% случаев -проблема взаимодействия человека и автомобиля, а в 3% причиной стала проблема сложного взаимодействия человека, автомобиля и дороги.

В качестве решения проблемы предложено уменьшить нагрузку на водителя как в области оценки дорожной обстановки, так и в части его функций управления транспортным средством (ТС). На данный момент сложилась тенденция к дальнейшей передаче функций управления автомобилем от водителя к соответствующим системам. С каждым годом доля автоматизации в управлении ТС увеличивается и, в конечном итоге, управление автомобилем полностью перейдет на автоматический уровень.

В настоящее время группа систем, облегчающих управление ТС и повышающих его активную безопасность, объединена под общим названием «Advanced Driving Assistance» (ADAS) - «Интеллектуальные системы помощи водителю».

Поскольку термин «ADAS» появился сравнительно недавно, пока отсутствуют статистические данные об их эффективности по части снижения аварийности в мире. Согласно совместному докладу Motorand Equipment Manufacturer Association (MEMA) и The Boston Consulting Group (BSG): «Дорожная карта безопасного вождения с помощью передовых систем поддержки для управления автомобилем» [110] внедрение ADAS позволит снизить аварийность в США на 28%. К 2035 г. снижение аварийности может достигнуть 90%.

К ADAS можно отнести следующие системы:

- система электронного контроля устойчивости (Electronic Stability Control - ESC);

- система автоматического экстренного торможения (Automatic Emergency Braking - AEB);

- адаптивный круиз-контроль (Adaptive Cruise Control - ACC);

- система удержания автомобиля на полосе движения (Lane Keep Assist -LKA);

- система предупреждения о непросматриваемых зонах (Blind-Spot Warning - BSW);

- система контроля за состоянием водителя (Driver Alert Control - DAS);

- ассистент движения по полосе (Lane Assist);

- ассистент помощи при парковке (Park Assitance).

Наиболее распространённым видом дорожно-транспортных происшествий являются столкновения и наезды на пешеходов: 46% и 36% соответственно (статистика ДТП на территории РФ за 2017 г.) [14]. По результатам исследований, проводимых в рамках Европейской программы оценки новых автомобилей (EuroNCAP) на долю столкновений приходится до 1700 погибших в год в результате ДТП. Внедрение систем автоматического экстренного торможения (САЭТ) является одним из наиболее перспективных путей повышения безопасности движения, поскольку позволит уменьшить аварийность на 38%. Также важен и экономический эффект внедрения данных систем - с уменьшением количества ДТП уменьшится и общий размер страховых выплат.

Многие автопроизводители уже предлагают САЭТ в качестве дополнительного оборудования к своей продукции, что говорит о постепенном внедрении подобных систем в повседневную эксплуатацию. Основная функция САЭТ - предупреждение водителя и предотвращение столкновения с другим ТС или неподвижным предметом, наезда на пешехода, велосипедиста. Преимущества подобных систем очевидны. Однако возникает вопрос об их эффективности действия. На данный момент уже существует несколько методик определения эффективности действия САЭТ, но ни одна из этих методик пока не введена в систему сертификации. В РФ работы в данном направлении уже ведутся. Основной недостаток существующих методик определения эффективности действия САЭТ заключается в условиях проведения испытаний, приближенных к идеальным - положительная температура воздуха, отсутствие атмосферных

осадков, сухое покрытие с высоким коэффициентом сцепления. САЭТ может оказаться неэффективной в реальных условиях эксплуатации ТС, что особенно актуально для РФ. Первый опыт эксплуатации САЭТ подтверждает это предположение - эти системы пока не могут адаптировать свой алгоритм функционирования в зависимости от изменения покрытия дороги и ее коэффициента сцепления, несмотря на то, что данный параметр является основополагающим в эффективной работе САЭТ. Сейчас данная проблема остается открытой и наиболее важной для успешного и повсеместного внедрения подобных систем. Возможным решением этой задачи может быть прогнозирование коэффициента сцепления колес ТС с дорогой на основе анализа ряда внешних параметров.

Цель исследования

Повышение эффективности действия системы автоматического экстренного торможения автомобиля.

Задачи исследования

В рамках данной работы необходимо решить следующие задачи:

- анализ конструкции современных САЭТ и методик оценки эффективности их действия;

- разработка методики и экспериментальное исследование эффективности действия САЭТ на опорных поверхностях с различным коэффициентом сцепления;

- создать метод предварительного прогнозирования коэффициента сцепления шин с поверхностью, на основе анализа внешних условий;

- создать механизм уточнения спрогнозированного значения коэффициента сцепления шин с поверхностью;

Объект исследования

Система автоматического экстренного торможения (САЭТ) транспортных средств категории М1.

Предмет исследования

Алгоритм функционирования системы автоматического экстренного торможения.

Достоверность результатов работы

Достоверность результатов работы обеспечивалась применением специального измерительного оборудования, тщательным контролем условий проведения испытательных заездов, многократным повторением испытаний, использованием статистических методов анализа данных.

Методы исследования

В данной работе использованы экспериментальные методы, методы математического анализа и методы программирования. Экспериментальные исследования проводились на территории Центра Испытаний НАМИ (г. Дмитров). Расчётно-экспериментальное моделирование проводилось с помощью программных комплексов Microsoft Excel 2010 x32 x64, MATLAB R2016b Версия: 9.1.0.441655 x64, imc FAMOS 7.3 R3 x64.

Научная новизна

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработана оригинальная методика экспериментальной оценки систем автоматического экстренного торможения САЭТ предполагающая проведение заездов на дорогах с низким коэффициентом сцепления.

2. Проведен анализ экспериментальных данных об эффективности действия САЭТ на различных типах опорных поверхностей и с различными типами препятствий движению.

3. Создана математическая модель усовершенствованного алгоритма функционирования САЭТ, включающая в себя механизм прогнозирования сцепных свойств поверхности дороги.

4. Разработана методика оценки возможной величины коэффициента сцепления шин с опорной поверхностью состоящая из двух этапов: предварительного прогнозирования состояния дорожного покрытия и уточнение коэффициента сцепления на основе анализа параметров контрольного торможения, производимого одновременно с активацией сигнала предупреждения о возможном столкновении.

5. Проведена оценка эффективности действия САЭТ по усовершенствованному алгоритму при различном состоянии дорожного покрытия.

Теоретическая значимость

Разработана математическая модель функционирования САЭТ, учитывающая изменение коэффициента сцепления шин с опорной поверхностью.

Практическая значимость

Результаты работы используются при подготовке и проведении испытаний по оценке эффективности действия САЭТ. Результаты диссертационной работы могут быть использованы для совершенствования алгоритмов функционирования систем автоматического экстренного торможения и представляют интерес для разработчиков подобных систем.

Реализация результатов работы

Результаты диссертационной работы используются Центром испытаний «НАМИ» при подготовке и проведении испытаний по оценке эффективности действия систем автоматического экстренного торможения и в учебном процессе кафедры автомобилей МАДИ.

Положения, выносимые на защиту:

1. Экспериментальная методика оценки эффективности действия САЭТ.

2. Анализ экспериментальных данных об эффективности действия САЭТ серийных автомобилей.

3. Математическая модель усовершенствованного алгоритма функционирования САЭТ, учитывающая изменение коэффициента сцепления шин с опорной поверхностью.

4. Сравнительная оценка эффективности действия САЭТ по существующему и усовершенствованному алгоритму при различном состоянии дорожного покрытия.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности действия системы автоматического экстренного торможения автомобиля»

Апробация работы

Основные результаты исследований были доложены, обсуждены и одобрены на 74-й, 75-й, 76-й и 77-й научно-методических и научно-исследовательских конференциях МАДИ, на 102-й конференции ААИ («Интеллектуальные системы помощи водителю: разработка, исследование, сертификация», НГТУ им. Р.Е. Алексеева, Нижний Новгород, 2018), 103-й конференции ААИ («Конструктивная безопасность автотранспортных средств», НИЦИАМТ ФГУП «НАМИ», Дмитров 2018).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе 4 статьи в журналах рецензируемых ВАК РФ, 1 статья в журнале, входящем в международную базу цитирования Scopus.

Структура и объём работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы (122 наименования) и двух приложений. Работа содержит 130 страниц основного текста, включающего в себя 10 таблиц, 90 рисунков и 2 приложения на 37 страницах.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Системы автоматического экстренного торможения

Предпосылки к созданию САЭТ были заложены в 1975 году А.А. Юрчевским (1934 - 2015), когда он начал работу рамках нового направления по автоматизации управления автомобилем. Проект основывался на существующей элементной базе. В качестве средств «технического зрения» предусматривалось использование СВЧ-локаторов [77].

Концепция САЭТ сформирована Юрчевским в 1977 г. под названием: «Система предотвращения столкновений автомобилей» (СПСА) [78]. Данная система управляет скоростным режимом движения ТС и функционирует на основе информации об относительных координатах ТС.

Алгоритм рабочего процесса СПСА состоит из следующих операций:

- обнаружение объекта, представляющего помеху для дальнейшего движения;

- измерение дистанции до данного объекта;

- измерение скорости этого объекта;

- измерение собственной скорости ТС, оборудованного СПСА;

- расчет безопасной дистанции между двумя ТС на основе данных об их потенциально возможных тормозных путях;

- сравнение расчетного значения безопасной дистанции с действительным значением между ТС и препятствием; вывод о необходимости изменения режима движения ТС;

- определение момента времени, когда начнется изменение режима движения ТС;

- формирование сигнала водителю о начале смены режима движения ТС.

Функциональная схема СПСА приведена на рис.1.1.

Рис. 1.1. Функциональная схема СПСА [77] 1 -приемная антенна радиолокатора; 2 -излучающая антенна радиолокатора; 3 -исполнительный механизм привода тормоза; 4 - исполнительный механизм

привода топливоподачи; 5 - аккумуляторная батарея автомобиля; 6 - акселерометр; 7 - датчик скорости; 8 - СВЧ генератор; 9 - селектор (блок логики); 10 - модулятор командного сигнала; 11 - формирователь команд;

12 - блок защиты от ложных срабатываний; 13 - ключевое устройство; 14 - бортовой компьютер; 15 - приёмник сигнала о дистанции до препятствия.

Появление действующих образцов СПСА сдерживалось существующей на тот момент элементной базой, которая не позволяла создать компактную быстродействующую систему, включая блок управления.

Первые разработки САЭТ, предназначенные использования на автомобилях серийного производства, были инициированы в январе 1995 года консорциумом во главе с компанией Delphi-Delco Electronic Systems. В число участников входили как государственные учреждения, так и крупные промышленные компании: General Motors Corporation/NAO Safety and Restraint Center, General Motors Research and Development, Hughes Research Laboratories и т.д. Демонстрация системы была проведена группой американских инженеров и учёных из HRL Laboratories LLC (бывшая Hughes Research Laboratories,

Калифорния) в 1995 году [122]. В дальнейшем американское Национальное управление безопасностью движения на трассах - National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) сделало обязательным применение систем предупреждения столкновений и систем контроля схода с полосы движения [94]. Появление и внедрение систем ADAS и САЭТ в частности сопровождается проведением научно-исследовательских работ в области их влияния на активную безопасность автомобиля. Главным образом данные работы ведутся за рубежом и их результаты мало представлены в открытой печати. Между тем продолжаются исследования и в области тормозной динамики автомобиля. Можно отметить работы следующих ученых: Ахметшин А.М.[2], Барашков А.А., Бойко А.В. [7], Высоцкий М.С., Гуревич Л.В., Дыгало В.Г. [15], Клименко В.И., Кристальный С.Р. [36], Мальцев Н.Г., Меламуд Р.А., Науменко Б.С., Нефедьев Я.Н. [48], Никульников Э.Н. [50], Попов А.И., Попов Н.В. [52], Портнягин Е.М. [53], Пчелин И.К., Сальников В.И. [64], Селифонов В.В., Соцков Д.А. [66], Сорокин В.Г., Ревин А.А. [56], Федотов А.И., Фрумкин А.К., Mitschke M. и др.

Изучение эффективности функционирования САЭТ невозможно без исследования и уточнения механизма взаимодействия пневматической шины с опорной поверхностью. Работами в этой области занимались: Балабин И. В., Балакина Е.В.[4] , Бухин Б.Л., Давыдов А.Д., Дик А.Б. [12], Зотов Н.М, Кнороз В. И., Кузнецов Ю.В., Малюгин П.Н., Петров В.А., Ракляр А.М., Томило Э. А. [70], Морозов М.В., Pacejka H.B. [115] и др.

1.2 Устройство и принцип работы САЭТ

Комбинированием различных датчиков для функционирования различных систем, в том числе и САЭТ, занимаются такие компании как TRW, Continental, Bosch, VTI, SensorDynamics, BMW, Freescale, Invensense и STMicroelectronics, используя мультиосевые и мультисенсорные решения.

Системы помощи водителю, которые разрабатываются в настоящее время, условно можно разделить на две группы: индикаторные и автоматические.

В индикаторных системах используются локаторы, обнаруживающие препятствие на пути движения и рассчитывающие расстояние до него, а также скорость сближения. Водитель только предупреждается сигналом о возможном столкновении. И водитель сам должен предпринимать необходимые действия по предотвращению столкновения. Система не вмешивается в управление автомобилем.

Автоматические системы не только предупреждают водителя об опасности, но и посредством исполнительных механизмов воздействуют на систему топливоподачи двигателя, приводы сцепления и тормозных механизмов. В результате система сама (без участия водителя) способна изменять режимы движения в зависимости от сложившейся дорожной ситуации. Для устойчивой работы САЭТ, она должна получать достоверную информацию об участниках дорожного движения как о возможных препятствиях движению. Поэтому в структурной схеме устройств, входящих в систему, обязательно должно быть устройство технического зрения. Сама структурная схема САЭТ (рис. 1.2) состоит из трёх блоков: блока технического зрения, блока управления и системы автоматического торможения (САТ), которая базируется на исполнительных механизмах антиблокировочной системы (АБС) и системы электронного контроля устойчивости (ЭКУ).

Рис. 1.2. Структурная схема САЭТ В качестве устройств технического зрения могут быть применены: радары, лидары, сонары (ультразвуковые локаторы) и оптические устройства. В лидарах используются электромагнитные волны оптического диапазона; в ультразвуковых локаторах - акустические волны, а в радарах - электромагнитные ультракороткие волны (микроволны). На данный момент для определения угрозы потенциального столкновения используются радарные датчики, стереокамеры (получающая

объёмное изображение) или устройства, созданные по технологии лидара. На рис. 1.3 показаны основные места автомобиля, где монтируются приборы технического зрения. Устройства технического зрения позволяют измерять относительные параметры движения ТС и других объектов, обнаруживать препятствия на пути движения.

¡Монокулярная камер;

Рис. 1.3. Расположение приборов технического зрения на автомобиле

Для обнаружения объектов в зонах, близких к автомобилю, используются радары диапазона 24 ГГц, а для более дальних диапазонов - радары с большей частотой, например, для расстояния до 250 м, используются радары 77 ГГц. Видеокамеры обычно служат для обнаружения пешеходов или для нахождения полос на дороге (в случае удержания на полосе). В данный момент задействуются все средства технического зрения, чтобы системы имели возможность обнаруживать препятствия в диапазоне 360° вокруг автомобиля.

В моделях САЭТ для бюджетных автомобилей, оснащённых такими системами, используется оптический ИК-датчик. Также может применяться электронно-сканирующий радар от Delphi Automotive - Electronically Scanning Radar (ESR). Этот радар имеет широкий диапазон сканирования, обеспечивает два измерительных режима одновременно, поэтому его называют ещё мультирежимным. Первый режим - средний диапазон, служит для идентификации других автомобилей и пешеходов, второй - дальний диапазон, служит для получения данных о скоростях, идентификации пути. Радары ESR

объединяют в себе адаптивный круиз-контроль, предупреждение о возможном столкновении, а также об уменьшении дистанции с впередиидущим автомобилем. Изображение этого радара представлено на рис.1.4.

Рис. 1.4. Радар ESR, разработанный Delphi, используемый в автомобилях Ford Focus

Этот радар имеет диапазон 76 - 81 ГГц и обеспечивает описанные выше диапазоны работы, такая система основана на мультиканальных ресиверах и трансмиттерах. Область действия такой радарной системы представлена на рис. 1.5. Трансмиттер на 77 ГГц излучает сигналы, которые отражаются от объекта находящегося или впереди, или сбоку, или сзади и автомобиль посредством ресиверов захватывает их.

Рис.1.5. Применение радарной технологии в системах ADAS С помощью 32-битного микроконтроллера с одним или двумя ядрами со встроенной RAM и флэш-памятью, радарная система может обнаруживать и отслеживать объекты, с которыми может потенциально произойти столкновение,

предупреждая водителя визуальными, звуковыми или тактильными сигналами о возможном столкновении, а также осуществлять торможение.

Delphi разработала систему, которая объединяет множество систем безопасности посредством одного интегрального модуля. Этот продукт носит название RACam (рис. 1.6) - интегрированная система на основе радара и видеокамеры. Возможности этого модуля не ограничены только САЭТ, он разработан для применения во многих других системах ADAS. Первая демонстрация такой системы состоялась в 2011 году, а автомобили, оснащённые ей, стали появляться в продаже уже в 2014 году.

Рис. 1.6. Модуль RACam фирмы Delphi

Основа этой системы - электронно-сканирующий радар Delphi ESR среднего и дальнего диапазона, видеокамера и блок вычисления. Часто радарные системы монтируют за декоративной решеткой радиатора, но эта область уязвима во время столкновений. Данную систему можно закрепить на ветровом стекле или зеркале заднего вида. Сенсорные системы, они же сенсорные видеокамеры в превентивных системах безопасности отвечают за безопасность не только водителя и пассажиров, но и пешеходов, велосипедистов и мотоциклистов. Компания TRW предлагает специальную систему обнаружения пешеходов. Данные с камеры совмещаются с данными радара частотой 24 ГГц, если наличие пешехода подтверждается последним, то начинают осуществляться специальные алгоритмы, просчитывающие вероятность ДТП. Если вероятность велика, то активируется сигнал предупреждения.

Continental предлагает стереокамеры - сенсорный блок, основой которого являются две камеры. Они обеспечивают полный анализ изображения с помощью одного блока, тем самым стереокамера может определить изменения изображения за один кадр, различить стационарно ли препятствие или оно движется. Входные данные используются для определения высоты препятствия относительно поверхности и расстояния до него и даже скорости, с которой движется автомобиль. Такая система размещается за ветровым стеклом.

Получаемые входные данные о размерах, расстояниях и скорости (триангуляция данных) являют собой результат системной оценки различий в перспективе между левым и правым оптическими путями, аналогично зрению человека и даёт возможность понять, насколько изменилось видимое положение объекта относительно заднего фона в зависимости от изменения положения автомобиля, так называемого параллакса. Например, при расстояниях в 25 - 35 метров, такая камера сможет определить диапазон расстояний до объекта с точностью в 25 - 35 сантиметров. Такая точность позволяет стереокамере обнаружить близко находящиеся объекты, которые в свою очередь могут практически сливаться с фоном. Это даёт преимущество и в условиях плохой видимости. После того, как получена и проанализирована информация со всех камер, система подаёт звуковой или световой сигнал, или тактильный сигнал, путём вибрации обода рулевого колеса/сидений (Cadillac). Система автоматического торможения осуществляет замедление автомобиля, без участия водителя, по сигналу блока управления САЭТ. Для выполнения автоматического торможения используются в первую очередь такие элементы, как датчики угловой скорости колёс, гидроблок АБС/ЭКУ и другие элементы АБС/ЭКУ, необходимые для функционирования САЭТ.

В алгоритме работы САЭТ, системе автоматического торможения отведена важная функция - управление замедлением автомобиля, а при необходимости -управление тормозными механизмами вплоть до остановки автомобиля (в случае обнаружения препятствия). При этом она работает параллельно с АБС, не вмешиваясь в алгоритм её действия. В случае выхода из строя САЭТ, водитель

должен иметь возможность тормозить самостоятельно. Если рассматривать устройство САЭТ с конструкторской точки зрения, то она базируется на двух других системах, входящих в ADAS - это система адаптивного круиз-контроля (с помощью её функциональных возможностей осуществляется контроль расстояния) и система электронного контроля устойчивости, которая отвечает за автоматическое торможение.

1.3 Обзор существующих моделей САЭТ

1.3.1 Система автоматического экстренного торможения Collision Prevention

Assist Plus (Mercedes-Benz)

Система Collision Prevention Assist Plus предназначена для снижения риска наезда ТС на препятствие и смягчения тяжести последствий попутного столкновения или наезда. Функционирование данной САЭТ основано на контроле безопасной дистанции до препятствия с помощью средств технического зрения. Также система выполняет функции «ассистента торможения» в случаях, когда водитель неправильно оценивает замедление своего ТС и дистанцию до препятствия. В режиме автоматического торможения Collision Prevention Assist Plus способна остановить автомобиль, при условии того, что его скорость была относительно небольшой. На более высоких скоростях система может лишь снизить тяжесть последствий столкновения.

Заявленный производителем рабочий диапазон скоростей, на котором функционирует данная система: 30 - 250 км/ч. В случае уменьшения безопасной дистанции до препятствия, САЭТ активирует на приборной панели визуальный сигнал предупреждения о возможном столкновении. Если тенденция к снижению дистанции до препятствия сохраняется, то САЭТ дополнительно активирует звуковой сигнал предупреждения о столкновении. Средства технического зрения и алгоритм функционирования данной системы позволяют выявлять опасность столкновения с движущимися объектами в диапазоне скоростей: 7 - 250 км/ч. С неподвижными препятствиями: 7 - 70 км/ч. В этих САЭТ активирует функцию «ассистента торможения». В случаях отсутствия реакции водителя на

предупреждающие сигналы, Collision Prevention Assist Plus выполняет торможение с замедлением не более 4 м/с2 и активирует тактильный сигнал предупреждения в виде вибрации обода рулевого колеса. Функция автоматического замедления перед движущимися объектами работоспособна до скорости 105 км/ч. В сочетании с функционирующей системой адаптивного круиз-контроля DISTRONIC PLUS - до 200 км/ч.

САЭТ оснащена средствами технического зрения на базе стереокамеры, расположенной в верхней части лобового стекла (рис.1.7).

Рис.1.7. Стереокамеры системы^!^^ Prevention Assist Plus

Помимо стереокамеры, данная САЭТ также использует два датчика радарного типа, установленных за декоративной решеткой радиатора (рис.1.8). Первый радарный датчик имеет радиус действия до 70 метров и угол обзора в 90 градусов. Второй датчик сканирует пространство в диапазоне от 20 до 250 метров перед автомобилем.

Рис. 1.8. Радарные датчики, расположенные за декоративной решеткой радиатора

Основные функции системы Collision Prevention Assist Plus:

- предупреждение водителя об опасном сближении с препятствием путем последовательной подачи визуального, звукового и тактильного сигналов предупреждения о возможном столкновении;

- помощь водителю при торможении, путем увеличения развиваемой тормозной силы;

- активация автоматического торможения при отсутствии реакции водителя на сигналы предупреждения о столкновении.

1.3.2 Система автоматического экстренного торможения

City Safety (Volvo)

Система City Safety [121] предназначена для снижения риска наезда на подвижные и неподвижные объекты. Функционирование САЭТ основано на контроле безопасной дистанции до препятствия. При ее сокращении до критических значений, активируется визуальный сигнал предупреждения о столкновении, который проецируется на нижнюю часть лобового стекла. Далее активируется звуковой сигнал предупреждения и тактильный в виде коротких импульсов вибрации на педали тормоза.

Помимо функции предупреждения о столкновении, САЭТ может активировать функции «ассистента торможения» и автоматическое торможение, которое начинается приблизительно за 1 секунду до столкновения. Таким образом, City Safety позволяет снизить тяжесть последствий столкновения, при отсутствии возможности по его предотвращению.

Средства технического зрения данной системы представлены камерой и датчиком радарного типа, которые устанавливаются единым блоком в верхней части лобового стекла (рис. 1.9). Характерной особенностью камеры является высокая разрешающая способность матрицы и интеллектуальная система регулирования экспозиции. Благодаря этому повышена эффективность обнаружения объектов, в том числе и в темное время суток.

Рис. 1.9. Блок средств технического зрения системы City Safety

1.3.3 Система автоматического экстренного торможения Autonomous Emergency Braking (Land Rover)

Система Autonomous Emergency Braking выполняет функции предупреждения водителя о возможном столкновении и снижения скорости в автоматическом режиме для уменьшения тяжести последствий столкновения. САЭТ способна распознавать угрозу возникновения аварийной ситуации в диапазоне скоростей движения автомобиля: 5 - 80 км/ч. Функция предотвращения столкновения, посредством автоматического торможения доступна на скоростях до 50 км/ч.

В качестве средств технического зрения предусмотрена стереокамера, установленная в верхней части лобового стекла (рис.1.10). Радарные датчики в данной системе отсутствуют.

Рис. 1.10. Стереокамеры системы Autonomous Emergency Braking

1.3.4 Система автоматического экстренного торможения Smart City Brake Support (Mazda) Система Smart City Brake Support разработана для эксплуатации в городских условиях движения. Для данных условий характерны небольшие скорости движения, близко движущиеся рядом другие ТС, а также внезапные замедления, вплоть до полной остановки.

Основные функции системы схожи с аналогичными САЭТ. Максимальная скорость функционирования Smart City Brake Support ограничена на уровне 80 км/ч. Вместе с тем данная система может обеспечивать эффективное автоматическое торможение в диапазоне от 4 до 30 км/ч.

Средства технического зрения представлены камерой, смонтированной в верхней части лобового стекла (рис.1.11).

Рис.1.11. Камера системы Smart City Brake Support

1.3.5 Система автоматического экстренного торможения Front Assist (Volkswagen)

Система Front Assist функционирует совместно с системой круиз-контроля. При возникновении опасности столкновения, активируются визуальный и звуковой сигналы предупреждения о столкновении. Вместе с активацией функции предупреждения САЭТ подготавливает тормозные механизмы к работе. При

отсутствии реакции водителя на сигналы предупреждения, Front Assist активирует функцию автоматического торможения.

В качестве средств технического зрения используется радарный датчик системы круиз-контроля, установленный позади декоративной решетки радиатора (рис.1.12). САЭТ способна распознать автомобиль на скорости до 65 км/ч.

Рис.1.12. Расположение радарного датчика системы Front Assist 1.3.6 Комплекс EyeSight (Subaru)

EyeSight - система технического зрения, разработанная компанией Subaru [118] для обеспечения функционирования различных систем ADAS:

- система адаптивного круиз-контроля;

- САЭТ Pre-Collision Braking System;

- система удержания в полосе движения.

Система Pre-Collision Braking System как и другие САЭТ оценивает дистанцию до препятствия и при ее критическом сокращении, активирует сигналы предупреждения о столкновении. Затем активируется функция автоматического торможения.

Система EyeSight представлена стереокамерой. Все элементы технического зрения располагаются в верхней части лобового стекла (рис. 1.13).

Рис.1.13. Элементы технического зрения системы EyeSight [118]

1.3.7 Система автоматического экстренного торможения Active city stop (Ford) Система Active city stopосуществляет постоянный контроль расстояния до

впереди идущего автомобиля, рассчитывает риск столкновения с неподвижным

или движущимся с малой скоростью объектом и запускает процесс

предварительной активации тормозной системы с целью обеспечения

максимально эффективного торможения. Если водитель не предпринимает каких-

либо действий по предотвращению столкновения (например, не поворачивает

рулевое колесо или не нажимает на педаль тормоза), система приводит в действие

тормозную систему, снижает крутящий момент двигателя и активирует

аварийную световую сигнализацию. САЭТ может полностью предотвратить

столкновение в диапазоне скоростей от 0 до 15 км/ч и снизить тяжесть

последствий на скоростях до 30 км/ч.

Устройство технического зрения состоит из излучателя, работающего в

инфракрасном диапазоне и приемника. По общему времени прохождения

инфракрасного луча определяется дистанция до препятствия. Блок технического

зрения смонтирован в верхней части лобового стекла (рис. 1.14).

Рис. 1.14. Блок технического зрения системы Active City Stop

1.3.8.Система автоматического экстренного торможения Forward Emergency

Braking (Infiniti)

Функционально система Forward Emergency Braking [58] схожа с другими САЭТ. Однако схожим функциональным набором обладают и другие системы, установленные на автомобиле данной марки. САЭТ активирует сигналы предупреждения о столкновении при сильном приближении к впереди идущему автомобилю. Данная система функционирует на скорости более 15 км/ч. Система также активирует функцию предупреждения о столкновении, а также может применить автоматическое торможение для уменьшения скорости удара, если столкновение считается неизбежным.

В качестве средств технического зрения применяется радарный датчик, установленный за декоративной решеткой переднего бампера (рис.1.15, поз А), а также камера (рис.1.15, поз. Б), наличие которой обусловлено заявленной функцией распознавания пешеходов.

Рис. 1.15. Средства «технического зрения» системы Forward Emergency Braking [58] А - радарный датчик, Б - камера.

1.4 Обзор методик определения эффективности действия САЭТ

1.4.1 Европейская программа по оценке новых автомобилей (EuroNCAP)

Оценка эффективности действия САЭТ в программе ЕшоЫСАР появилась в начале 2014 года: тестовый протокол версии 1.0. На данный момент используется тестовый протокол версии 2.0.1 [93]. Данные документы описывают методику оценки эффективности действия САЭТ. Определяется эффективность функции автономного торможения (АЕВ), эффективность функции предупреждения о столкновении (БС^) и человеко-машинный интерфейс (НМ1). Итоговая оценка представляет сумму баллов, начисленных по результатам испытаний отдельных функций САЭТ.

1.4.1.1 Тестовые сценарии

В качестве основного элемента испытаний предусматривается тестовый сценарий - алгоритм проведения испытательного заезда, призванный смоделировать реальную дорожную ситуацию. Тестовым протоколом предусмотрено три сценария: ссяб, ССЯш и ССЯЬ.

Сценарий ссяб (рис.1.16) - данный сценарий предусматривает проверку функций АЕВ и FCW в ситуации, имитирующей возможное столкновение со стоящим автомобилем [93].

Рис. 1.16. Схема сценария ССЯб

Сценарий ССЯт (рис.1.17) - данный сценарий предусматривает проверку функций ЛЕВ и FCW в ситуации, имитирующей возможное столкновение с движущимся автомобилем [93].

Рис. 1.17. Схема сценария ССЯт

Сценарий ССЯЬ (рис.1.18) - данный сценарий предусматривает проверку функций ЛЕВ и FCW в ситуации, имитирующей возможное столкновение с замедляющимся автомобилем [93].

Рис. 1.18. Схема сценария ССЯЬ 1.4.1.2 Автомобиль-цель

Для проведения испытательных заездов по методике ЕигоКСЛР предусмотрено применение специализированного автомобиля-цели (АЦЕ). АЦЕ аналогичен автомобилю по характеристикам отражения и поглощения радиосигнала. Также он имеет внешнее сходство с реальным автомобилем для возможности распознавания при помощи видеокамер и лазерных радаров. Испытательный протокол ЕигоКСЛР версии 2.0.1 предусматривает применение

самодвижущегося автомобиля-цели (рис 1.19, поз. А) [93]. Для этого конструкция, представляющая внешний контур автомобиля монтируется на специальной самодвижущейся платформе (рис 1.19, поз. Б), которая управляется дистанционно. По характеристикам распознавания он аналогичен первой версии АЦЕ.

А Б

Рис. 1.19. Автомобиль-цель (тестовый протокол EuroNCAP ver. 2.0.1):

А - внешний вид, Б - платформа.

При проведении испытаний САЭТ по тестовому протоколу версии 1.0 применяется автомобиль-цель, перемещение которого происходит за счет буксировки за вспомогательным автомобилем.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Топорков Максим Алексеевич, 2019 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Алфутов Н. А. Устойчивость движения и равновесия / Н. А. Алфутов, К. С. Колесников. - М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2003. - 253 с.

2. Ахметшин А.М. Адаптивная антиблокировочная тормозная система колесных машин. - Дисс. ... доктора технических наук. - М., 2003. -255 с.

3. Балабин И.В. Динамика автомобильного колеса. Ее влияние на шины и автомобиль // Автомобильная промышленность. - 1997. - №10. - М: Машиностроение. - С. 20 - 25.

4. Балакина Е.В. Улучшение устойчивости движения колесной

машины в режиме торможения на основе предпроектного выбора параметров элементов шасси. - Дисс. ... доктора технических наук. -М., 2010. - 418 с.

5. Бахмутов С. В. Для оценки активной безопасности АТС / С. В. Бахмутов, Е. О. Рыков, Ю. В. Шемякин // Автомобильная промышленность. - 1989. - № 9. - М: Машиностроение.- С. 28 - 29.

6. Бахмутов С.В. Проблемы разработки и тестирования систем ADAS для отечественных автомобилей. Доклад на 102-й международной научно-технической конференции ААИ «Интеллектуальные системы помощи водителю: разработка, исследование, сертификация», Нижний Новгород, НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 18-19 апреля 2018 г.

7. Бойко А.В. Совершенствование метода диагностики тормозных систем автомобилей в условиях эксплуатации на силовых стендах с беговыми барабанами. - Дисс. ... кандидата технических наук. - М., 2008. - 217 с.

8. Бутылин В.Г. Активная безопасность автомобиля / В.Г. Бутылин, М.С. Высоцкий, В.Г. Иванов, И.И. Лепешко - Минск: Изд. «Белавтотракторостроение», 2002. - 193 с.

9. Вахламов В.К. Автомобили: Эксплуатационные свойства: учебник для студ. высш. учеб. Заведений / В.К. Вахламов. - 4-е изд., стер. - М.: Изд. центр «Академия», 2010. - 240 с.

10. ГОСТ 17697-72. Автомобили. Качение колеса. Термины и определения. - М.: Стандартинформ, 1973. - 23 с.

11. Гришкевич, А.И. Автомобили. Теория / А.И. Гришкевич. - Минск.: Высшая школа, 1986. - 207 с.

12. Дик А.Б. Расчет стационарных и нестационарных характеристик тормозящего колеса при движении с уводом. Дис. канд. техн. наук: 05.05.03. - Омск, 1988. - 228 с.

13. Долгова Л. А., Василиади Г. Н. Обоснование способа предупреждения столкновения автомобилей // Молодой ученый. - 2015. - №9. - С. 194-198.

14. Дорожно-транспортная аварийность в Российской Федерации за 12 месяцев 2016 года. Информационно-аналитический обзор. - М.: ФКУ НИЦ БДД МВД России, 2017, 18 с.

15. Дыгало В.Г. Методология альтернативных (виртуально-физических) испытаний автоматизированных тормозных систем колесных машин. Дисс. ... доктора технических наук. - М., 2014. - 410 с.

16. Дьяков Ф.К. Разработка и обоснование рекомендаций по выбору конструктивных параметров исполнительных механизмов систем предотвращений столкновений автомобилей. Дисс. ... кандидата технических наук. - М., 2000. - 244 с.

17. Дьяконов В.П., Круглов В.В. MATLAB 6.5 SP1/7/7 SP1/7 SP2 + Simulink 5/6. Инструменты искусственного интеллекта и биоинформатики. Серия «Библиотека профессионала». - М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2010. - 456 с.

18. Дэниэлс Д. Современные автомобильные технологии. - М.: Астрель, 2003. - 152 с.

19. Зотов Н.М. Определение коэффициента сцепления шины с опорной поверхностью. Ч2 / Н.М. Зотов, Е.В. Балакина, А.П. Федин //

Автомобильная промышленность. - 2006. - №8.- М: Машиностроение.-С. 26 - 28.

20. Зотов Н.М. Определение коэффициента сцепления шины с опорной поверхностью. Ч2 / Н.М. Зотов, Е.В. Балакина, А.П. Федин // Автомобильная промышленность. - 2006. - №9.- М: Машиностроение.-С. 20 - 21.

21. Иванов А.М. Автомобили. Конструкция и рабочие процессы. Учебник для студ. учреждений высш. проф. образования / [Иванов и др.]; под ред. В.И. Осипова. - М.: Изд. центр «Академия», - 384 с.

22. Иванов А.М. Автомобили: Теория эксплуатационных свойств: учебник для студ. учреждений высш. проф. образования / [Иванов и др.] под общ. ред. А.М. Иванова. - М.: Изд. центр «Академия», 2103. - 176 с.

23. Иванов А.М., Солнцев А.Н., Гаевский В.В. и др., Основы конструкции автомобиля. — М. ООО "Книжное издательство «За рулём», 2005. — 316 с.: ил;

24. Иванов А.М. Новые методы испытаний систем автоматического экстренного торможения и опыт их применения / Иванов А.М., Кристальный С.Р., Попов Н.В., Топорков М.А., Исакова М.И. // Труды НГТУ им. Р.Е Алексеева. - 2018. - № 2 (121). - С. 146 - 155.

25. Иванов А.М. Использование прогнозирования коэффициента сцепления шин с опорной поверхностью для повышения эффективности действия опережающих систем экстренного торможения / Иванов А.М., Кристальный С.Р., Топорков М.А. // Автомобильная промышленность. -2018. - № 2. - С. 17 - 21.

26. Иванов В.Г. Реальные и потенциальные силы сцепления колеса с дорогой в доэкстремальной области проскальзывания / В.Г. Иванов, В.Г. Бутылин // Автомобильная промышленность. - 2001. - № 11. — С. 1215.

27. Инструкция по установке датчика усилия на педали CPFTA CORRSYS-DATRON. - S.l., 2004.

28. Испытания колесных транспортных средств : учеб. пособ. для вузов, обучающихся по направлениям подготовки 23.00.00 "Техника и технологии наземного трансп."/А.М. Иванов, С.Р. Кристальный, Н.В. Попов, А.Р. Спинов ; МАДИ. - М.: МАДИ, 2018. - 123 с.

29. Кнороз В.И. Автомобильные колеса. М., НИИАвтопром.1972. 84 с.

30. Кнороз В.И. Работа автомобильной шины. М., Транспорт, 1976.

31. Ковригин В.А. Повышение безопасности автомобилей в условиях эксплуатации на основе анализа характеристик сцепления их шин со льдом. Дис. ... кандидата технических наук - М., 2014. - 203 с.

32. Колемаев В.А., Калинина В.Н. Теория вероятностей и математическая статистика. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2003. - 352 с.

33. Колмогоров А. Н., Драгалин А. Г. Математическая логика. - М.: Физматлит, 2006.

34. Кораблев Ю.А.,. Шестопалов М.Ю. Системы управления с нечёткой логикой СПб., 1999.

35. Кривенко Е.Н., Костриков Н.А. Методические основы планирования эксперимента при ограниченном количестве объектов исследований. Автомобильная промышленность, № 7, 1977.

36. Кристальный С.Р. Критерии оценки автотранспортных средств, оснащенных противобуксовочными системами. Дисс. . кандидата технических наук. - М., 2007. - 269 с.

37. Кристальный С.Р. Повышение эффективности действия ОСЭТ посредством прогнозирования коэффициента сцепления шин с опорной поверхностью / Кристальный С.Р., Топорков М.А. // Журнал ААИ. -2017. - № 4 (105). - С. 20 - 23.

38. Кристальный С.Р. Прогнозирование коэффициента сцепления шин с дорогой как способ повышения эффективности систем предотвращения столкновений / Кристальный С.Р., Топорков М.А. // Автомобиль. Дорога. Инфраструктура. - 2017. - № 1(11). - С. 4 - 18.

39. Кристальный С.Р. Критерии оценки эффективности действия систем электронного контроля устойчивости автомобилей / Кристальный С.Р., Топорков М.А., Фомичев В.А., Попов Н.В. // Автомобиль. Дорога. Инфраструктура. - 2015. - № 2 (4). - С. 2 - 16.

40. Кристальный С.Р. Измерительный комплекс для определения эффективности действия электронных систем контроля устойчивости автомобилей / Кристальный С.Р., Топорков М.А., Фомичев В.А., Попов Н.В. // Автотранспортное предприятие. - 2015. - № 6. - С. 37 - 41.

41. Круглов В.В., Дли М.И., Голунов Р.Ю. Нечёткая логика и искусственные нейронные сети. - М.: Физматлит, 2001.

42. Круглов В.В., Дли М.И. Интеллектуальные информационные системы: компьютерная поддержка систем нечёткой логики и нечёткого выводы. - М.: Физматлит, 2002.

43. Лаптев С.А. Комплексная система испытаний автомобилей. М., Издательство стандартов, 1991. 172 стр.

44. Леоненков А.В. Нечеткое моделирование в среде MATLAB и fuzzy TECH. - СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 736 с.: ил.

45. Литвинов А. С. Автомобиль. Теория эксплуатационных свойств: Учебник для втузов / А. С. Литвинов, Я. Е. Фаробин. - М.: Машиностроение, 1989. - 240 с.

46. Лобас Л.Г. Качественные и аналитические методы в динамике колесных машин.; АН УССР. Ин-т механики.- Киев.: Наук. думка, 1990.- 232 с.

47. Нарбут А. Н. Автомобили. Рабочие процессы и расчет механизмов и систем. - М.: Издательский центр «Академия», 2007. - 255 с.

48. Нефедьев Я.Н. Теория, разработка и исследование унифицированной системы автоматического управления антиблокировочным торможением грузовых автотранспортных средств. Дисс. ... доктора технических наук. - М., 1985. - 356 с.

49. Нефедьев, Я.Н. Комплексная система активной безопасности АТС // Автомобильная промышленность. - 2004. - № 2. - С. 12-14;

50. Никульников Э.Н. Разработка методов экспериментально-расчетного определения режимов работы, путей повышения эффективности и снижения нагруженности автомобильных тормозных механизмов. Дисс. ... кандидата технических наук. - М., 1984. - 268 с.

51. Петров В.А. Основы качения пневматического колеса // Вестник машиностроения. - 1986. - №2. - С. 40 - 44.

52. Попов Н.В. Методика оценки эффективности действия антиблокировочных систем на автомобилях, оснащённых шипованными шинами. Дисс. ... кандидата технических наук. - М., 2013. - 178 с.

53. Портнягин Е.М. Метод контроля тормозной эффективности и устойчивости автомобилей с ABS при их диагностировании на роликовых стендах. Дисс. . кандидата технических наук. - М., 2009. -

191 с.

54. Правила ООН № 131. Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения механических транспортных средств в отношении опережающих систем экстренного торможения (ОСЭТ).-Режим доступа: https://library.fsetan.ru/doc/pravila-eek-oon-n-131-edinoobraznyie-predpisaniya-kasayuscMesya-ofitsialnogo-utverzhdeniya-mehanicheskih-transportnyih-sredstv-v-otnoshenii-operezhayuschih-sistem-ekstrennogo-tormozheniya-oset.html

55. Рачков М.Ю. Измерительные устройства автомобильных систем. - М.: Изд-во МГИУ, 2007. - 139 с.

56. Ревин А.А. Автомобильные, автоматизированные тормозные системы: техническое решение, теория, свойства // Монография. — Волгоград, изд. «Института качества», 1995.— с. 160.

57. Русаков В.З. Безопасность автотранспортных средств в эксплуатации. Дис... докт. техн. наук. - М., 2005. - 350 с.

58. Руководство по эксплуатации автомобиля Infiniti QX 60. - Режим доступа: https: //www.infiniti .ru/content/dam/Infiniti/Russia/manual s/qx60. pdf

59. Руководство пользователя «Измерительная система сбора и обработки данных CS 1016 FAMOS Online». - 2009.

60. Руководство пользователя «Выносной датчик угловой скорости колеса WPT KISTLER». - S.l., 2001.

61. Руководство пользователя «Famos Enterprice». - Режим доступа: http://www.imc-benelux.ri/secure-dl/?file=fileadmin/Download-Center/Manuals/imc_FAMOS/imc_FAMOS_7.3_Users_Manual.pdf.

62. Руководство пользователя «Small 12V Power Distributior Box». -Режим доступа: http://www.corrsys datron.com/Support/Data_Sheets/Datash eets-Access/cds-d_DIST-BOX_e.pdf.

63. Рябчинский, А.И. Регламентация активной и пассивной безопасности автотранспортных средств: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / А. И. Рябчинский, Б. В. Кисуленко, Т. Э. Морозова. - М.: Издательский центр «Академия», 2006. - 432 с.

64. Сальников В.И. Разработка расчетно-экспериментального метода оценки тормозных свойств и направлений совершенствования тормозной динамики автомобиля. Дис. ... кандидата технических наук. - М., 1993. -230 с.

65. Сига Х., Мидзутани С. Введение в автомобильную электронику: Пер. с японск. - М.: Мир, 1989. 232 с.

66. Соцков Д.А. Повышение активной безопасности автотранспортных средств при торможении. Дис. ... доктора технических наук. - М., 1986. - 547 с.

67. Спинов А.Р. Обоснование и выбор параметров системы автоматического управления процессом торможения автомобиля. Дис. ... кандидата технических наук. - М., 1986. - 182 с.

68. Спинов А.Р., Попов А.И., Система автоматического торможения автомобиля. Адаптация штатной тормозной системы автомобили ГАЗ-32213 для работы в составе СПСА // Журнал Автомобильных инженеров. - 2011. - №6. - с. 28-31.

69. Сысоева С. Интеллектуальные автомобильные ассистенты и датчики. Функций - больше, "железа" - меньше. Компоненты и технологии, 2012, № 1 (126). С. 7-18.

70. Томило Э.А. К теории качения колеса // Автомобильная промышленность. - 1996. - №3. - М.: Машиностроение - с. 12-13.

71. Третьяков О.Б. Автомобильные шины. Конструкция, механика, свойства, эксплуатация. /О.Б. Третьяков, В.А. Гудков, А.А. Вольнов, В.Н. Тарновский. -М.: КолоС, Химия, 2007. - 432 с.

72. Фомичев В.А. Метод оценки эффективности действия систем электронного контроля устойчивости на автомобилях, оснащенных шипованными шинами. Дисс. ... кандидата технических наук. -М., 2017. - 163 с.

73. Хачатуров А.А. Динамика системы дорога — шина — автомобиль — водитель. М.: Машиностроение, 1976. 534 с.

74. Хачатуров А.А. Расчет эксплуатационных параметров движения автомобиля и автопоезда - М.: Транспорт, 1982. - 264 с.

75. Шапорев С. Д. Математическая логика. Курс лекций и практических занятий. - СПб.: БХВ-Петербург, 2009.

76. Юнгханс М., Коцемпель К., Саул Х. Возможности оценки риска безопасности дорожного движения на перекрестках с помощью новых методов // Транспорт Российской Федерации. Журнал о науке, практике, экономике. - 2014. - №4. - Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/vozmozhnosti-otsenki-riska-bezopasnosti-dorozhnogo-dvizheniya-na-perekrestkah-s-pomoschyu-novyh-metodov/html.

77. Юрчевский А.А., Арон А.Я. / Особенности отражения радиоволн СВЧ диапазона от кузова автомобиля // Исследование эксплуатационных свойств автомобиля и рабочих процессов его агрегатов: Труды МАДИ. Вып. 101 / Мин. высшего и сред. спец. обр. СССР. - М., 1975 . - С. 99101.

78. Юрчевский А.А., Краснопольский А.З. / Радиолокатор для повышения активной безопасности автомобиля // Организация автомобильных перевозок и безопасность движения: Труды МАДИ. Вып. 131 / Мин. высшего и сред. спец. обр. СССР. - М., 1977. - С. 99-103.

79. Яхъяева Г.Э. Нечеткие множества и нейронные сети. - М.: Интернет-Университет Информационных Технологий; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. - 316 с.

80. ISO 22839:2013 Intelligent transport systems - Forward vehicle collision mitigation systems - Operation, performance, and verification requirements. -Режим доступа: https://www.iso.org/ru/standard/45339.html.

81. ISO 15623:2013 Intelligent transport systems - Forward vehicle collision warning systems - Performance requirements and test procedures. -Режим доступа: https://www.iso.org/standard/56655.html

82. Aga M., Ogada A., "Analysis of Vehicle Stability Control Effectiveness from Accident Data", 18. Int. Enhanced Safety Vehicles Conf. Nagoya, AI, 2003.

83. Ahn, D.; Park, H.; Hwang, S.; Park, T. Reliable Identification of Vehicle-Boarding Actions Based on Fuzzy Inference System. Sensors 2017, 17, 333.-Режим доступа: http://www.mdpi.com/1424-8220/17/2/333.html.

84. Aksjonov, A.; Augsburg, K.; Vodovozov, V. Design and Simulation of the Robust ABS and ESP Fuzzy Logic Controller on the Complex Braking Maneuvers. Appl. Sci. 2016, 6, 382. - Режим доступа: http://www.mdpi.com/2076-3417/6A2/382.html.

85. Aoki, H., Aga, M., Miichi, Y., Matsuo, Y. et al. Safety Impact Methodology (SIM) for Effectiveness Estimation of a Pre-Collision System (PCS) by Utilizing Driving Simulator Test and EDR Data Analysis, SAE Technical Paper 2010-01-1003, 2010.

86. Bakker, E. Tyremodelling for use in vehicle dynamics studies / E.Bakker, L. Nyborg, H.B. Pacejka. Society of Automotive Engineerings Transactions, 96(2):190-204, 1988.

87. Bengler K., Dietmayer K., Färber B., Maurer M., Stiller C., Winner H.: "Three Decades of Driver Assistance Systems - Review and Future Perspectives," IEEE Intelligent Transportation Systems Magazine, vol. 6, no. 4, Winter 2014, pp. 6-22.

88. Blanco M., Atwood J., Russell S., Trimble T., McClafferty J., and Perez M., Automated Vehicle Crash Rate Comparison Using Naturalistic Data," Blacksburg, VA: Virginia Tech Transporation Institute, 2016.

89. Chen S.-L.; Cheng C.-Y.; Hu J.-S.; Jiang J.-F.; Chang T.-K.; Wei, H.-Y. Strategy and Evaluation of Vehicle Collision Avoidance Control via Hardware-in-the-Loop Platform. Appl. Sci. 2016, 6, 327.

90. Dixit V.V.; Chand S.; Nair D.J. Autonomous Vehicles: Disengagements, Accidents and Reaction Times. PLoS ONE 2016, 11.

91. Eigen, A., Najm, W. Problem Definition for Pre-Crash Sensing Advanced Restraints, DOT HS 811 114 Department of Transportation, Washington, D.C., 2009.

92. Engels K., Dellen R.G., "Der Einfluss von Suchfahrten auf das Unfallverursachungsrisiko", ZeitschriftfürVerkehrssicherheit, vol. 5, pp. 93100, 1989.

93. European New Car Assessment Programme (Euro NCAP). Test protocol -AEB systems. Version 2.0.1. November 2017. - Режим доступа: https://cdn.euroncap.com/media/32282/euro-ncap-assessment-protocol-pp-v902.pdf.

94. Forward Collision Warning Requirements Project Final Report - Task 1 / Kiefer, R.J., Cassar, M.T., Flannagan, C.A., LeBlanc, D.J., Palmer, M.D., Deering, R.K., and Shulman, M.A. // NHTSA, 2003.

95. Geronimi, S.; Abadie, V.; Becker, N. Methodology to Assess and to Validate the Dependability of an Advanced Driver Assistance System (ADAS) Such as Automatic Emergency Braking System (AEBS); Springer International Publishing: New York, NY, USA, 2016.

96. Gordon T., Sardar H., Blower D. ,Ljung M., Aust, Z., Bareket, M. BArnes, A. Blankespoor, Advanced Crash Avoidance Technologies ( ACAT ) Program - Final Report of the Volvo - Ford-UMTRI Project : Safety Impact Methodology for Lane Departure Warning - Method Development And Estimation of Benefits, p. DOT HS 811 405, 2010.

97. Hamid U. Z. A., Pushkin K., Zamzuri H., Gueraiche D., Rahman M. A. A. Current Collision Mitigation Technologies for Advanced Driver Assistance Systems - A Survey. - PERINTIS eJournal, 2016, Vol. 6, No. 2, pp. 78-90.

98. Ivanov, A.M. New testing methods of automatic emergency braking systems and the experience of their application / Ivanov A.M., Kristalniy, S.R., Toporkov, M.A., Isakova, M.I. // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2018. - №386. - p.1 - 10 .

99. Jiménez, F.; Naranjo; J. E.; García, F. (2013). An Improved Method to Calculate the Time-to-Collision of Two Vehicles. International Journal of Intelligent Transportation Systems Research, 11(1), pp 34-42.

100. Kusano K. D., Montgomery J., and Gabler H. C., Braking TTC of Drivers from the 100-Car Naturalistic Driving Study. Submitted to Toyota Collaborative Safety Research Center (CSRC), 2014.

101. Kusano K. D. and Gabler H. C. Method for estimating time to collision at braking in real-world, lead vehicle stopped rear-end crashes for use in precrash system design, SAE Technical Paper 2011-01-0576, 2011.

102. Lee D. N., A theory of visual control of braking based on information about time-to-collision., Perception, vol. 5, no. 4, pp. 437-459, 1976.

103. Lee D.; Kim B.; Yi K. Development of an Integrated Driving Path Estimation Algorithm for ACC and AEBS. In Proceedings of the 2012 IEEE 75th Vehicular Technology Conference (VTC Spring), Yokohama, Japan,6-9 May 2012; pp. 1030-1036.

104. Lee K. and Peng H., Evaluation of automotive forward collision warning and collision avoidance algorithms, Veh. Syst. Dyn., vol. 43, no. 10, pp. 735751, 2005.

105. MATLAB. The Language of Technical Computing. Getting Started with MATLAB. The Math Works, Inc. USA, 2000.

106. MATLAB. The Language of Technical Computing. Using MATLAB. The MathWorks, Inc. USA, 2000.

107. MATLAB. The Language of Technical Computing. Using MATLAB Graphics. The Math Works, Inc. USA, 2000.

108. MATLAB. The Language of Technical Computing. External Interfaces. The Math Works, Inc. USA, 2000.

109. McLaughlin S. B., Hankey J. M., and Dingus T. a., A method for evaluating collision avoidance systems using naturalistic driving data, Accid. Anal. Prev., vol. 40, no. 1, pp. 8-16, 2008.

110. Montgomery J., Kusano K. D., and Gabler H. C., Age and Gender Differences in Time to Collision at Braking From the 100-Car Naturalistic Driving Study," Traffic Inj. Prev., vol. 15, no. sup1, pp. S15-S20, Sep. 2014.

111. National Highway Traffic Safety Administration, Forward Collision Warning System Confirmation Test. Washington, DC: U.S. Department of Transportation, 2016-2017.

112. Pacejka, H.B. Tire and Vehicle Dynamics / H.B.Pacejka.- Society of Automotive Engineers, Inc., 2002.- ISBN 0768011264.

113. Pacejka H.B. The Wheel Shimmy Phenomenon. Dessertation. Technical Uneversityof Delft, 1966.

114. Pacejka H.B. Non-linearities in Road Vehicl Dynamics. Vehicle System Dynamics., 1986, 15, 5, 237-254.

115. Pacejka H.B. Reseach in Vehicle Dynamics and Tyre Mechanics. DGT PROGB REPT 7, 3-4, 1982.

116. Rong Chen, Sherony R., and Gabler H. C., Comparison of Time to Collision and Enhanced Time to Collision at Brake Application during Normal Driving, SAE Tech. Pap., no. 2016-01-1448, 2016.

117. Shaout A., Colella D., &Awad S. Advanced driver assistance systems-past, present and future. In Computer Engineering Conference (ICENCO), 2011 Seventh International (pp. 72-82). IEEE.

118. Subaru XV Owners manual, Режим доступа:https://www.subaru.co.uk/owne rs/manuals/xv-owners-manuals/2018.html

119. U.S. DOT/NHTSA - Final Report - Forward Collision Warning Confirmation Test -2016 Infiniti Q50, Режим доступа: https://www.regulations.gov/document?D=NHTSA-2010-0093-0166.html.

120. U.S. DOT/NHTSA - Final Report - Dynamic Brake Support system Confirmation Test -2015 Volvo S60, Режим доступа: https://www.regulations.gov/document?D=NHTSA-2015-0006-0034.html.

121. Volvo Cars and Autoliv join forces in Autonomous Driving. Режим доступа: https://www.media.volvocars.com/global/en-gb/media/pressreleases/167551/volvo-cars-and-autoliv-join-forces-in-autonomous-driving.html.

122. Zador P.L., Krawchuk S.A., Voas R.B. Automotive Collision Avoidance Systems (ACAS) Program. Final report, NHTSA, 2000.

ПРИЛОЖЕНИЕ А Измерительная и регистрирующая аппаратура.

Испытательное оборудование

Для фиксации параметров и показателей во время проведения экспериментального исследования, была задействована следующая измерительная и регистрирующая аппаратура:

- выносной датчик частоты вращения колес WPT фирмы KISTLER, Германия для определения окружной скорости колес;

- датчик усилия нажатия на тормозную педаль CPFTA фирмы KISTLER, Германия;

- универсальная измерительная система сбора и обработки данных CS 1016 FAMOS Online фирмы IMC, Германия;

- датчик ускорений и угловых скоростей Tri-Axial Navigational Sensor (TANS) фирмы KISTLER, Германия;

- динамометрическое измерительное рулевое колесо MEASUREMENT STEERING WHEEL (MSW) фирмы KISTLER, Германия;

- антенна GPS/ГЛОНАСС фирмы JAVAD (США);

- антенна GPS фирмы GARMIN(США);

- бортовые видеокамеры и система синхронизации видеозаписи.

Питание оборудования осуществлялось от бортовой сети автомобиля через блок распределения питания Small 12V Power Distributor Box фирмы KISTLER, Германия.

Размещение измерительной и регистрирующей аппаратуры представлено на рис. А.1.

Координаты установки антенн и датчика TANS (размеры A, B, C на рис. А.1) для каждого ОИ приведены в табл. А. 1.

1 2 3 4 5 6 7

/ I/ А/ / , \ \ \ is/Ji/13/ vj л/ \jg_ \_9_ VI

3 14 4 5 11 9 16

Рис. А. 1. Размещение измерительной и регистрирующей аппаратуры

на автомобиле

Условные обозначения: 1 - аккумуляторная батарея автомобиля; 2-блок питания и индикации датчика CPFTA; 3 - сигнальная лампа внутренней световой индикации; 4- GPS-антенна GARMIN;5 -сигнальная лампа внешней световой индикации; 6- GPS/ГЛОНАСС-антенна JAVAD; 7 -компактная мобильная система сбора и обработки данных CS 1016 FAMOS Online;8 - MSW процессор; 9- блок распределения питания Small 12 V PowerDistributorBox;10 - датчик ускорений и угловых скоростей TANS; 11 -ноутбук с программным обеспечением IMC; 12 - динамометрическое измерительное рулевое колесо MSW; 13 - датчик усилия нажатия на педаль тормоза CPFTA; 14 - бортовая система видеофиксации; 15- выносной датчик угловой скорости колеса WPT; ^-CDS-GPS-процессор.

Координаты установки антенн и датчика TANS (размеры A, B, C на рис. А.1) для каждого ОИ приведены в табл. А.1.

Таблица А.1

Координаты установки антенн и датчика TANS

^^Размер ОИ A, мм B, мм C, мм D, мм

Infiniti QX 60 1500 730 950 1100

Subaru XV 1200/1200 450/450 1495/805 1060/1080

На рис. А. 2 представлена схема соединений комплекса измерительной и регистрирующей аппаратуры.

Рис. А.2. Схема электрических соединений измерительной и регистрирующей аппаратуры.

Для регистрации момента подачи визуального сигнала предупреждения о столкновении на приборной панели, предназначена видеокамера, укрепленная на кожухе рулевой колонки. Для синхронизации параметрической записи и видеозаписей применяются лампы (светодиоды) внутренней и внешней световой индикации. Включение режима параметрической записи сопровождается зажиганием соответствующих ламп сигнализации. При этом в параметрической записи происходит фиксация момента подачи управляющего сигнала. Для реализации данной системы синхронизации использован отдельный порт блока

сбора и обработки данных. Также был создан управляющий алгоритм (рис. А.3).

; Executed once at the start OnlnitAll

; user editable variables: time_on = 1; in seconds time_off = 1.5 ; in seconds time_flash_period = ; in seconds

; internal stuff: led_flashing_state = 0 led_pulse_state = 0 End

; Executed constantly OnAlways

LED_01 = led_pulse_state DOUT001_Bit01 = led_pulse_state DOUT001_Bit02 = led_pulse_state

LED_02 = led_flashing_state DOUT001_Bit03 = led_flashing_state End

; run upon elapse of the time interval set

OnTimer(1)

led_pulse_state =

End

OnTimer(2) led_pulse_state = 0 End

OnTimer(3)

led_flashing_state = NOTled_flashing_state End

; run upon start of the measurement OnTriggerStart(Trigger_48) led_pulse_state = 0 led_flashing_state = 0 StartTimerSingle(1, time_on) StartTimerSingle(2, time_off) StartTimerPeriodic(3, time_flash_period / 2, ) End

Рис. А.3. Код алгоритма управления лампами индикации

Алгоритм написан в подразделе Online FAMOS программного обеспечения IMCDEVICES.

Алгоритм содержит в себе несколько крупных блоков команд. Блок OnInitAll содержит команды, которые выполняются один раз после загрузки конфигурации на устройство. Также этот блок содержит команды: time_on = 1, time_off = 1.5. Первая команда определяет время подачи сигнала на зажигание ламп (через 1 с после начала «записи»). Вторая - вторая определяет время прекращения подачи сигнала, т.е. время, через которое лампы погаснут (через 1,5 с после начала «записи»). Значения времени можно изменять, тем самым меняя время начала зажигания ламп системы синхронизации, а также продолжительность их включенного состояния.

Блок команд OnAlways содержит команды, которые выполняются постоянно. В данном случае в этом разделе содержатся команды, которые назначают цифровой выход DOUT001 порта Digital Output блока регистрации и обработки данных. Далее цифровой сигнал непосредственно включает внутреннюю лампу, в роли которой выступает слаботочный светодиод (рис. А.5, поз. А). Для управления лампами был задействован отдельный порт DO 1..8 блока регистрации и обработки данных (рис. А.4).

А Б

Рис. А.4. Порт DigitalOutput блока регистрации и анализа данных IM CCS 1016

FAMOS ONLINE: А - порт DO 1..8; Б - размеры разъема D-subDA-15

В качестве лампы внешней световой индикации был использован светодиодный блок (рис. А.5, поз. Б) с напряжением питания 12 вольт и величиной потребляемого тока - 0,5 А. Поскольку управляющий сигнал не соответствует по своим характеристикам для включения данной лампы, потребовалось создать блок коммутации (рис. А.6, поз. А) в отдельном корпусе. В качестве элементной базы блока выступает оптоэлектронное реле pvn012 производства компании International Recifier. Принципиальная схема блока коммутации представлена на рис. А.6, поз. Б. Также на схеме представлено подключение внутреннего светодиода, которое исполнено вне корпуса блока коммутации. Номера контактов в левой части схемы соответствуют таковым на разъеме. Слаботочный сигнал от контакта 2 разъема блока регистрации и обработки данных поступает через сопротивление R1 (100 Ом) и светодиод HL1 на контакт 1 реле pvn012. Светодиод HL1 выполняет диагностическую функцию. Контакт 2 реле связан с контактом 12 разъема. Данные элементы образуют слаботочную управляющую цепь. Напряжение бортовой сети автомобиля подается на контакт 6 реле. При срабатывании реле U1 (pvn012) замыкаются контакты 6 и 5 реле и происходит включение светодиодной лампы HL3 (условно обозначена одним светодиодом). Контакты 5 и 6, а также HL3 образуют силовую цепь. Контакты 3 и 4 реле не задействованы. Контакты 1, 12 разъема блока регистрации и обработки данных, сопротивление R2 (50 Ом) и светодиод HL2 образуют цепь управления лампой внутренней световой индикации (светодиод HL2). Между контактами 14 и 17 разъема установлена перемычка, согласно схеме подключения.

Рис. А.5. Лампы световой индикации: A - внутренняя; Б - внешняя

А Б

Рис. А.6. Блок коммутации: А - монтаж платы в корпусе; Б -принципиальная схема

Угловая скорость левого переднего колеса измерялась внешним выносным датчикам WPT фирмы ЫЭТЬЕК [60]. Подвижная часть датчика жестко соединяется с установочным диском с цангами, которые, в свою очередь, фиксируются на крепёжных гайках колеса. Неподвижная часть датчика крепится к кузову автомобиля специальными вакуумными кронштейнами через телескопические штанги. Телескопические штанги позволяют компенсировать вертикальные перемещения колёс относительно кузова в пределах хода подвески, а также поворот передних управляемых колёс при маневрировании автомобиля. Во избежание утери датчика при обрыве вакуумного кронштейна, используется страховочный трос, который соединяет корпус датчика с кузовом автомобиля. Датчик угловой скорости был установлен на одно колесо (переднее левое). Установка датчика представлена на рис. А.7.

Рис. А.7. Крепление выносного датчика угловой скорости колеса [60].

Выносной датчик угловой скорости колеса имеет следующие основные технические характеристики [60]:

Масса: 0,4 кг;

Напряжение питания: 5 В;

Рабочий диапазон температур: от -20.. ,+110°С;

Число выдаваемых импульсов: 1000 импульсов на оборот;

Точность измерения угла

поворота колеса: 0,36 градусов.

Принцип действия датчика угловой скорости колеса заключается в следующем. Датчик угловой скорости колеса представляет собой установленную внутри непрозрачного металлического корпуса оптическую систему, состоящую из источника света и двух смещённых в тангенциальном направлении фотоэлементов. Источник света и фотоэлементы разделены непрозрачным экраном, вращающимся на вале датчика. Экран имеет одну тысячу радиальных прозрачных прорезей, равномерно расположенных по окружности. При вращении

вала датчика фотоэлементы генерируют импульсы (тысяча импульсов на оборот). Сигнал одного фотоэлемента запаздывает по отношению к другому на четверть периода. Сигналы с фотоэлементов усиливаются электронным усилителем -формирователем выходного сигнала, установленным внутри корпуса датчика.

Выходные сигналы датчика угловой скорости колеса представляют собой импульсы напряжения прямоугольной формы Ua1, Ua2 (Ua2 запаздывает по отношению к Ua1 при вращении вала датчика по часовой стрелке глядя с конца вала; это позволяет определить направление вращения вала датчика). Также выдаются инвертированные сигналы Ùa1, Ùa2. Кроме того, один раз за один оборот вала датчика частоты вращения колеса, усилитель (формирователь выходного сигнала) формирует контрольный прямоугольный импульс Ua0, ширина которого соответствует 90° угла поворота вала датчика, и его инвертированный импульс Ùa0.

Сигналу высокого уровня соответствует напряжение более 2,4 В (UHIGH> 2,40 В) при токе нагрузки менее 10 мА (IHIGH< 10 мА). Сигналу низкого уровня соответствует напряжение менее 0,45 В (ULOW< 0,45 В) при токе нагрузки менее 40 мА (ILOW< 40 мА).

Датчик «Tri-Axial Navigational Sensor» (рис. А.8) устанавливался в боксе между передними сиденьями.

Основные характеристики датчика ускорений и угловых скоростей

«Tri-Axial Navigational Sensor»:

Диапазон измерения ускорений: ± 3g; Диапазон измерения угловых скоростей: ±150 град/с;

Частота измерения ускорений: 10 Гц;

Частота измерения угловых скоростей: 25 Гц; Относительная погрешность измерений

ускорений: ± 1%;

Относительная погрешность измерений ± 10%; угловых скоростей:

Нелинейность сигнала: Температурный предел измерений: Напряжение питания:

Вес:

± 1%; -40°С...+85°С; постоянный ток 12В ±5В, 60мА ±10мА; 230±25 г.

Рис. А.8. Датчик ускорений и угловых скоростей TANS.

Для определения географических координат автомобиля использовались 2 антенны GPS/ГЛОНАСС, установленные на крыше автомобиля (рис. А.9). Сигналы от обеих антенн регистрировались мобильной системой сбора и обработки данных IMCCS 1016 FAMOSONLINE (рис. А.10). Антенна «Б» подключена напрямую в соответствующее гнездо «ANT» системы IMC, а антенна «А» подключалась к регистратору данных CDS-GPS CLOGMA (рис. А.10), где сигнал обрабатывался, преобразовывался в цифровой и по шине CAN поступал в соответствующий разъем «CAN 2» на корпусе системы сбора и обработки данных IMC.

А Б

Рис. А.9. GPS датчики и их установка: А - GPS датчик 100 Гц; Б - GPSдатчик IMC5 Гц

Основные характеристики регистратора данных CDS-GPS СЬООМЛ: Вес модуля сбора данных: до 1 кГц

Частота дискретизации GPS-сигнала:

Измеряемый диапазон скоростей:

Разрешающая способность: Погрешность измерений: Интерфейсы подключения:

Напряжение питания:

Потребляемая мощность:

Удароустойчивость:

Виброзащищенность:

Температурный предел измерений:

Класс защиты регистратора данных:

Габариты модуля сбора данных: Вес модуля сбора данных:

100 Гц

0,1...1600 км/ч

0,036 км/ч 0,1 км/ч

CAN, USB, Ethernet/LAN, CF-Slot

(8 Гб CF-Card); 10.28 В; менее 15 Вт; ±50g на протяжении 6 мс; 10g при 10.150 Гц; 20°С...+50°С;

IP67;

195х126х95 мм; 1200 г.

Рис. А.10. Регистратор данных CDS-GPS CLOGMA

Рулевое колесо MSW и его измерительный модуль устанавливаются на штатное рулевое колесо автомобиля посредством адаптера с воротниковыми зажимами (рис.А.11, поз. Б). Измерительный модуль состоит из ротора, статора и оборудован тензометрическими датчиками для определения усилия воздействия на рулевое колесо, а так же импульсным датчиком для определения угла поворота рулевого колеса. Ротор может свободно вращаться относительно статора и соединён с рулевым колесом MSW. Корпус статора для обеспечения неподвижности соединяется растяжкой с вакуумным кронштейном, закрепляемым на лобовом стекле автомобиля. Таким образом, вращение рулевого колеса MSW происходит совместно с вращением рулевого колеса автомобиля и соответствует вращению ротора измерительного модуля относительно статора. Это позволяет определить угол поворота рулевого колеса и усилие (моментом) на рулевом колесе. Угловая скорость поворота рулевого колеса рассчитывается дифференцированием сигнала угла поворота по времени.

Информация с модуля MSW преобразовывалась в цифровой сигнал и по средствам шины CAN передавалась регистратору данных CDS-GPS CLOGMA (рис.А.10), откуда он вместе с цифровым сигналом антенны «А» передавался на соответствующий разъем «CAN 2» на корпусе системы сбора и обработки данных IMC.

А Б

Рис. А.11. Измерительное рулевое колесо MSW/S Measurement Steering Wheel:

A - процессорный модуль; Б - измерительный модуль и рулевое колесо MSW

Технические характеристики измерительного рулевого колеса MSW Measurement Steering Wheel:

Диапазон рабочих температур: Напряжение питания измерительного модуля: Потребляемый ток: Соединительный разъем:

-20°C ... +80° C; 10...36В; ~ 380 мА; 14-контактный штепсель Lemosa;

Вес датчика (со стандартным фланцем рулевого колеса, без рулевого колеса и адаптера рулевой колонки), (не более): Вес стандартного рулевого колеса: Момент инерции:

Диапазон измерения момента на рулевом колесе: Погрешность:

Диапазон измерения угла поворота рулевого колеса:

3,6 кг; 1,4 кг; 60 кг^см ; ±250 Нм; ±0,2%;

±1250 градусов;

Точность измерения угла поворота рулевого

колеса: 0,1 градуса;

Максимальная угловая скорость вращения: 1000 градусов/с.

Максимальная угловая скорость вращения: 1000 градусов/с.

Для измерения усилия воздействия на орган управления рабочей тормозной системой в процессе торможения, использовался датчик CPFTA (рис. А. 12). Его установка необходима для взаимосвязи между усилием нажатия на педаль тормоза и замедлением автомобиля. Датчик был закреплен на тормозной педали с помощью специального зажима и соединен кабелем с системой IMC, которая транслировала показания датчика в режиме реального времени на мониторе компьютера типа «ноутбук» с использованием программного обеспечения IMC DEVICES 2.7 R3.

Рис. А.12. Датчик усилия воздействия на орган управления рабочей тормозной

системойс блоком питания и индикации.

Технические характеристики датчика CPFTA [27]: Размеры датчика:

Относительная точность измерений: Напряжение питания: Рабочий диапазон температур: Диапазон измерений: Размеры блока питания и индикации:

50x65x35 мм; 80x160x65 мм;

(12±5) В; от -20...+80°С; от 0 до 1500 Н;

3 %.

Компактная мобильная система сбора и обработки данных IMC CS 1016 FAMOS ONLINE (рис. А.13) [59] служит для записи регистрируемых параметров и их предварительной обработки. Основной модуль располагался на заднем сидении и закреплён от перемещений в пространстве с помощью ремней безопасности автомобиля. Для удобства установки модуль IMC соединён с модулем сбора данных CDS-GPS CLOGMA и с процессорным модулем рулевого колеса MSW/S. Управление и отображение данных производится при помощи портативного компьютера типа «ноутбук» с установленным программным пакетом DEVICES 2.7 R3, разработанным компанией IMC, Германия. Так же в пакете программного обеспечения имеется программный комплекс обработки в реальном времени IMC STUDIO, который обеспечивает не только визуализацию снимаемых параметров, но и мгновенную их обработку.

Обработка записанных результатов измерений производилась посредством программного комплекса IMC FAMOS Signal analysis software. Эта программа обрабатывает данные различных форматов, генерирует отчеты, а также экспортирует данные в другие форматы для последующей обработки с помощью модулей: Report Generator, Waveform Editor, Sequence Editor, Curve Window, FAMOS Math, Functions, Data-Browser, Data Export.

Система IMC CS 1016 FAMOS ONLINE имеет 16 аналоговых, 8 цифровых, 4 инкрементных входов, 4 аналоговых, 8 цифровых выходов, слот для карты памяти, а также внутреннюю память. Для синхронизации результатов измерений в реальном времени система имеет встроенный GPS - приемник.

Система CS 1016 FAMOS ONLINE осуществляет обработку данных в режиме реального времени.

Рис. А.13. Компактная мобильная система сбора и обработки данных IMC CS 1016 FAMOS ONLINE и её установка на автомобиле [59]

Технические характеристики универсальной измерительной системы IMC CS-1016 [59]:

Напряжение питания: 10.36 В;

Вес: -10°С...+55°С;

Габаритные размеры: 95x111x185 мм;

Температурный диапазон: 2 кг.

В систему IMC поступают и регистрируются следующие сигналы:

- от датчика угловой скорости колеса энкодерный сигнал на разъём «ENC 1..4»;

- от датчика «TANS» 6 аналоговых сигналов через переходник на разъемы «DAC 9..12» и «DAC 13..16»;

- от процессоров MSW и CDS-GPS цифровой сигнал на разъем «CAN 2»;

- от антенны GPS GARMIN«^» на разъем «GPS»;

- от датчика усилия нажатия на педаль тормоза аналоговый сигнал на разъем «DAC 1..4»;

- от шины CAN автомобиля на разъем «CAN 1» системы IMC.

В настройках системы IMC была установлена частота опроса датчиков в 100 Гц (Sampling = 10 ms).

Для обеспечения необходимого напряжения электропитания, его стабилизации и защиты от скачков напряжения использовался блок распределения питания Small 12V Power Distributor Box (рис. А.14) [62]. Он расположен в районе заднего пассажирского сидения и подключён к клеммам аккумуляторной батареи автомобиля кабелем длиной 5 метров с контактными зажимами.

Блок распределения питания имеет две электрические цепи, защищённые плавкими предохранителями на 8 А. Каждая электрическая цепь имеет две автомобильные розетки и две пары гнёзд штекерного типа для подключения потребителей. Одна из этих цепей имеет выключатель для автономного отключения электропитания. Обе электрические цепи защищены от неправильного подключения к бортовой сети автомобиля.

Технические характеристики блока распределения питания Small 12 V Power Distributor Box [62]:

Размеры: 200x70x120 мм;

Масса: 1,35 кг;

Рабочий диапазон температур: 10.14,5 в;

Максимальный ток: 16 А;

Выходное напряжение: -25 .+50°С.

Рис. А.14. Блок распределения питания Small 12V Power Distributor Box [62].

Для последующей обработки данных и графического построения зависимостей использовался программный комплекс IMC FAMOS Enterprise [61]. Для визуализации записанного трека (траектории) объекта испытаний использовался программа GARMIN Base Camp 4.6.2.

Преобразование информации о траектории заезда в формат .gpx, пригодный для визуализации в навигационных программах, например в программе GARMIN BaseCamp 4.6.2, производилось с помощью конвертера данных: [save_to_gpx.seq], созданного Александром Владиславовичем Желиговским (Компания Сенсорика-М).

Для измерения температуры окружающего воздуха, покрытия испытательного участка перед испытаниями (рис. А.15) использовался термометр контактный ТК-5.04.

Технические характеристики термометра ТК-5.04:

Диапазон измеряемых температур: -100...+1800°С;

Относительная погрешность: ±1 +ед. мл. разр.;

Цена единицы младшего разряда: 1,0°С;

Количество типов сменных зондов: Один несменный поверхностного

типа;

Рабочие условия эксплуатации:

-20...+50°С;

Напряжение питания:

1,5x2 В;

Длина зонда:

150 мм;

Длина соединительного кабеля:

1,0 м;

Рис. А.15. Измерение температуры дорожного покрытия с помощью термометра ТК-5.04

Для определения массы и нагрузок на оси объекта испытаний с водителем, установленной измерительной и регистрирующей аппаратурой, применялись платформенные автомобильные весы модели ВА-60-15-1-1 (рис. А.16) производства компании «Тензо-М» (Россия). Год ввода в эксплуатацию - 2013.

А Б

Рис. А.16. Автомобильные весы ВА-60-15-1-1: А - платформа; Б - пульт управления с дисплеем

Испытательное оборудование

Для проведения экспериментальных заездов по испытательным тестам: 10, 7, 8 и 9, потребовалось применение движущейся «цели». В качестве таковой применялся серийный легковой автомобиль с типом кузова «седан». Часть испытательных тестов предусматривает использование вспомогательного ТС в роли «ложной цели». В качестве таковых применялись: легковой и грузовой автомобили.

Для разметки испытательного участка использовались сигнальные конусы КС-2.5 высотой 520 мм в количестве 20 шт.

Движущаяся цель

В качестве движущейся цели был задействован легковой автомобиль Lada Granta (ВАЗ-2190) (код VIN:XTA219060DY068705). Основные габаритные размеры приведены на рис. А.17. Внешний вид представлен на рис. А.18.

Рис. А.17. Основные габаритные размеры автомобиля LadaGranta

Рис. А.18. Внешний вид автомобиля ЬаёаОгайа

Пробег на момент начала проведения испытаний составил: 81000 км. Год выпуска ТС: 2013. Масса ТС с водителем (Андреев А.Н.) и установленным оборудованием: 1302 кг.

Во время испытаний на автомобиль-цель были установлены шины (рис. А.19.) марки КАМА, модель 205, размерностью 175/70 Я13. Предназначены для эксплуатации в летний и зимний периоды года. Нешипованная. Рисунок протектора не направленный. Расположение корда шины - радиальное. Бескамерная (допускается использование камеры УК-13М). Средняя масса шины без камеры — 6,3 кг. Средняя масса допускаемой камеры — 0,89 кг. Индекс несущей способности - 82, что соответствует максимальной нагрузке на колесо в 475 кг. Категория скорости шин - Т, что соответствует максимально допустимой скорости до 190 км/ч. На рис. А.20 представлены шины, установленные на объекте испытаний: КАМА 205 175/70 Я13, остаточная глубина рисунка протектора - 3 мм, пробег до начала испытаний - 46205 км, год выпуска шин -2013.

Рис. А. 19. Шины КАМА 205 175/70 R13 Давление в шинах было выставлено согласно рекомендациям завода-изготовителя: 0,19 МПа для колес передней задней оси.

Регистрация параметров движения цели

В процессе проведения экспериментальных заездов регистрировались следующие параметры движения цели:

- время (t);

- пройденный путь (S);

- модуль вектора скорости «цели» относительно опорной поверхности

(Уц);

- продольное ускорение «цели» (/x);

- географические координаты «цели» по данным GPS/ГЛОНАСС.

Для измерения указанных выше показателей потребовалась установка на автомобиль следующей измерительной и регистрирующей аппаратуры:

- регистратор данных CDS-GPS CLOGMA;

- антенна GPS/ГЛОНАСС фирмы JAVAD (США).

Питание оборудования осуществлялось от бортовой сети автомобиля через блок распределения питания Small 12VPower Distributor Box фирмы KISTLER, Германия.

Размещение измерительной и регистрирующей аппаратуры представлено на рис. А.20.

Рис. А.20. Размещение измерительной и регистрирующей аппаратуры на

автомобиле-цели Условные обозначения: 1 - аккумуляторная батарея автомобиля; 2 - блок распределения питания Small 12V Power Distributor Box; 3 - регистратор данных CDS-GPS CLOGMA; 4 - блок отображения/управления; 5 - антенна GPS/ГЛОНАСС JAVAD

Для определения географических координат автомобиля использовалась антенна GPS/ГЛОНАСС, установленная на крышке багажника автомобиля на магнитном кронштейне (рис. А.21, поз. Б). Сигналы от антенны записываются в регистраторе данных CDS-GPS CLOGMA (рис. А.21, поз. А). Управление регистратором осуществляется посредством блока отображения/управления (рис. А.20, поз. 4).

А Б

Рис. А.21. Аппаратура регистрации географических координат автомобиля:

А - регистратор данных CDS-GPS CLOGMA; Б - антенна GPS/ГЛОНАСС JAVAD

Основные характеристики регистратора данных: Частота дискретизации регистратора данных:

Измеряемый диапазон скоростей: Частота дискретизации GPS-сигнала: Разрешающая способность: Погрешность измерений: Интерфейсы подключения:

Напряжение питания:

Потребляемая мощность менее:

Удароустойчивость:

Виброзащищенность:

Температурный предел измерений:

Габариты модуля сбора данных:

Габариты дисплея:

Масса модуля сбора данных:

Масса блока управления и отображения:

до 1 кГц; 10 Гц; 0,1.1600 км/ч; 0,036 км/ч; 0,1 км/ч;

CAN, USB, Ethernet/LAN, CF-Slot (8 r6CF-Card);

10.28 В 15 Вт

±50g на протяжении 6 мс 10g при 10.150 Гц -20.+50°С; 195х126х95 мм; 190x115x35 мм;

1200 г; 450 г.

Для обеспечения необходимого напряжения электропитания, его стабилизации и защиты от скачков напряжения использовался блок распределения питания Small 12V Power Distributor Box (рис. А.22, поз. А). Он располагался в районе переднего пассажирского сидения и подключён к клеммам аккумуляторной батареи автомобиля (рис. А.22, поз. Б) кабелем длиной 5 метров с контактными зажимами.

А Б

Рис. А.22. Блок распределения питания Small 12V Power Distributor Box и его

подключение к аккумуляторной батарее автомобиля: А - размещение блока распределения питания; Б - подключение контактных

зажимов к аккумуляторной батарее

Блок распределения питания Small 12V Power Distributor Box аналогичен блоку распределения питания, использовавшемуся на объектах испытаний.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Характеристики испытательных заездов и условия их проведения

Таблица Б.1 - протокол испытательных заездов первого этапа экспериментального исследования (Infiniti QX 60).

Таблица Б.2 - протокол испытательных заездов второго этапа экспериментального исследования(1пйпШ QX 60).

Таблица Б.3 - протокол испытательных заездов второго этапа экспериментального исследования (Subaru XV). * - заезды, в которых наблюдалось встречное солнце.

Таблица Б.1

№ п/п Время, ч № теста Скорость (км/ч), покрытие Цель, смещение, % Газ Примечание

09.06.2С отсутст >17 Овозд.: +20,2°С; W^.: +37,5°С; Давление: 748 мм рт.ст, Осадки: вуют)

1 10:43 1 40, сух.асф Мягкая стена, 0 Ровный

2 10:51 1 40, сух.асф Мягкая стена, 0 Ровный

3 10:53 1 40, сух.асф Мягкая стена, 0 Ровный

4 10:55 1 40, сух.асф Мягкая стена, 0 Ровный

5 1 40, сух.асф Мягкая стена, 0 Ровный Нет парам-й записи

6 10:58 1 40, сух.асф Мягкая стена, 0 Сброс

7 11:00 1 40, сух.асф Мягкая стена, 0 Сброс

8 11:02 40, сух.асф Мягкая стена, 0 Торможение по прямой

9 11:08 1 40, сух.асф Мягкая стена, 0 Сброс

10 11:11 1 40, сух.асф Мягкая стена, 0 Сброс

11 11:13 1 40, сух.асф Мягкая стена, 0 С торм-м

12 11:42 1 60, сух.асф Мягкая стена, 0 Ровный

№ п/п Время, ч № теста Скорость (км/ч), покрытие Цель, смещение, % Газ Примечание

13 11:46 1 60, сух.асф Мягкая стена, 0 Ровный

14 11:47 1 60, сух.асф Мягкая стена, 0 Ровный Резкое действие педали газа по ноге при срабатыва-ниипредупреж-дения, резкий удар

15 11:50 1 60, сух.асф Мягкая стена, 0 Ровный Касание

16 11:57 1 60, сух.асф Мягкая стена, 0 Ровный

17 11:59 1 60, сух.асф Мягкая стена, 0 Сброс

18 12:01 1 60, сух.асф Мягкая стена, 0 Сброс Удар, касание

19 12:05 1 60, сух.асф Мягкая стена, 0 Сброс

20 12:27 1 60, сух.асф Мягкая стена, 0 Сброс

21 12:28 1 60, с.а. Мягкая стена Сброс

22 12:30 1 60, сух.асф Мягкая стена, 0 Сброс Касание

23 12:33 1 60, сух.асф Мягкая стена, 0 Сброс

24 12:35 1 80, сух.асф Мягкая стена, 0 Ровный

25 12:38 1 80, сух.асф Мягкая стена, 0 Сброс

№ п/п Время, ч № теста Скорость (км/ч), покрытие Цель, смещение, % Газ Примечание

26 12:42 1 80, сух.асф Мягкая стена, 0 Ровный Касание, удар, не сработала

27 14:19 1 80, сух.асф Мягкая стена, 0 Ровный

28 14:27 1 80, сух.асф Мягкая стена, 0 Ровный Касание, удар, схоже с 26

29 14:39 1 80, сух.асф Мягкая стена, 0 Ровный

30 14:42 1 80, сух.асф Мягкая стена, 0 Ровный

31 14:44 1 80, сух.асф Мягкая стена, 0 Сброс

32 14:45 1 80, сух.асф Мягкая стена, 0 Сброс

33 14:47 1 80, сух.асф Мягкая стена, 0 Сброс

34 14:49 1 80, сух.асф Мягкая стена, 0 Сброс

35 14:53 1 80, сух.асф Мягкая стена, 0 Сброс

36 14:58 4 40, сух.асф Мотоцикл, 0 Ровный

37 15:01 4 40, сух.асф Мотоцикл, 0 Ровный Не сраб.

38 15:03 4 40, сух.асф Мотоцикл, 0 Ровный

39 15:05 4 40, сух.асф Мотоцикл, 0 Ровный