Проект системы контроля дистанции при движении МЗКТ-79221 в колонне

Размещено на http://www.allbest.ru/

Пояснительная записка

к дипломному проекту

Тема: Проект системы контроля дистанции при движении МЗКТ-79221 в колонне

Руководитель темы: ст. преподаватель цикла БМ и ОВО

майор Н. Левин

Разработчик темы: курсант 1 взвода роты техников

мл. сержант И. Олиферович

2015 год

Аннотация

Пояснительная записка содержит 66 страниц, 3 чертежа, 12 рисунков, 4 таблицы, 27 источников.

Ключевые слова: система, контроль дистанции, слежение, радар, круиз контроль, распределение.

Объектом исследования многоцелевое колёсное шасси МЗКТ-79221.

Цель работы - проект системы контроля дистанции при движении МЗКТ-79221 в колонне.

В ходе работы были рассмотрены различные существующие системы контроля дистанции на автомобилях, устройство и принцип их работы. На основании рассмотренных систем разработана автоматизированная система обеспечения безопасности движения МЗКТ-79221 в колонне.

Содержание

Введение

1. История создания системы контроля дистанции

2. Система контроля дистанции в современных автомобилях

2.1 Виды существующих систем контроля дистанции

2.1.1 Адаптивный круиз-контроль (АКК)

2.1.2 Пассивный Круиз-контроль (PCC)

2.1.3 Система Distronics

2.1.4 Система адаптивного круиз-контроля ACC

2.1.5 Система Stop&Go

2.1.6 Система предупреждения столкновений Eaton-Vorad Collision Warning System

2.1.7 Система предупреждения столкновения с последующим экстренным торможением CMBS

3. Обзор существующих систем контроля дистанции

3.1 Ускорения и замедления с помощью системы круиз-контроля

3.2 Управление системой круиз-контроль

3.3 Применение радаров

3.4 Радарные системы оповещения об опасном нарушении дистанции безопасности при движении в колонне

3.5 Конструкция системы круиз-контроль предлагаемая на отечественные автомобили

4. Анализ движения автомобильной техники в различных условиях

4.1 Движение машин в составе колонн

4.2 Вождение машин в тумане

4.3 Способ обеспечения активной безопасности транспортных средств при движении в колонне

5. Разработка автоматизированной системы обеспечения безопасности движения МЗКТ-79221 в колонне

6. Экономическая часть

6.1 Расчет стоимости разработки

6.2 Расчет амортизации основных фондов

6.3 Расчет стоимости материалов

6.4 Расчет себестоимости

6.5 Экономическая эффективность

7. Охрана труда и окружающей среды

7.1 Общая характеристика организации работы по охране труда

7.2 Основные производственные вредности

7.3 Требования к технологическим процессам и оборудованию

7.4 Электробезопасность

7.5 Пожарная безопасность

7.6 Охрана окружающей среды

Заключение

Список использованных источников

Введение

В современных условиях ведения боевых действий военная автомобильная техника используется, как правило, в составе колонн. При этом одним из требований к перемещению войск является максимальная их скрытность. В настоящее время одним из средств обеспечения скрытности передвижения является светомаскировка, которая может быть реализована как с использованием затеняющих насадок, так и с использованием специальных смотровых приборов или их сочетанием. Однако мероприятия по светомаскировке в большинстве случаев влекут за собой значительное ухудшение видимости дорожной обстановки, что отрицательно влияет на среднюю скорость колонны.

В этом дипломном проекте проанализировал устройства повышения безопасности на дорогах, как систему контроля над дистанцией. В современных автомобилях устанавливают все больше сложных электронных систем, как и предусматривающие предупреждения водителя, так и действующие за них. Если сегодня их цена составляет в среднем 20% от стоимости машины, то в ближайшие несколько лет этот показатель поднимется до 30%-ного уровня. Примеры - системы адаптивного круиз-контроля, предотвращения столкновений, беспроводной связи и навигации. Круиз-контроль - встроенная в автомобиль система, позволяющая автоматически удерживать скорость движения автомобиля на постоянном уровне, а иногда - даже автоматически ее изменять, исходя из конкретной ситуации и своих способностей. Из-за того, что трафик постоянно растет, основные функции круиз-контроля становятся менее полезным, но вместо устаревших систем первого поколения, на смену приходят системы адаптационного круиз-контроля, которые позволят машине следовать за автомобилем впереди, и постоянно регулировать скорость для поддержания безопасной дистанции.

Водитель может выбрать скорость, которую будет поддерживать система, а когда надо будет выйти из "автопилотирования", достаточно нажать на педаль тормоза. В современных автомобилях круиз-контроль устанавливается как на модели с автоматической, так и с механической трансмиссией. Эволюционным развитием системы стало изобретение адаптивного круиз-контроля. Новый механизм был назван так потому, что система помимо поддержания скорости движения, может самостоятельно, в зависимости от дорожной обстановки, регулировать расстояние между едущими в попутном направлении впереди автомобилями. Таким образом, если простой круиз-контроль - это опция для ленивых, то адаптивный стал частью системы активной безопасности автомобиля. Адаптивный круиз-контроль состоит из радара, электронного блока управления (в него входят продольные контроллеры и цифровой сигнальный процессор), датчиков, считывающих информацию с систем ABS, EBD, ESP.

Принцип действия адаптивного круиз-контроля следующий: установленный в передней части автомобиля радар (обычное место расположения - за решеткой радиатора) постоянно мониторит пространство впереди автомобиля. При обнаружении впереди едущего автомобиля, он посылает сигнал в электронный "мозг" системы, где полученная информация обрабатывается. Оттуда данные поступают к тормозам, системам ABS, EBD, ESP (если до едущего впереди автомобиля небольшое расстояние и нужно соблюсти безопасную дистанцию), двигателю. Когда же расстояние до впереди идущего авто увеличивается, адаптивный круиз-контроль посылает к указанным выше узлам и агрегатам сигнал об увеличении скорости движения.

Первооткрыватель в этой области, компания Peerless, заявляла, что их система способна держать постоянную скорость "в независимости от крутости подъема или спуска". Работала эта система от центробежного регулятора, связанного с тягой дроссельной заслонки. В зависимости от наклона, регулятор открывал заслонку больше либо меньше. Но то были лишь первые попытки соорудить нечто, стабилизирующее скорость автомобиля.

Многим водителям известно то, несколько неопределенное состояние, когда приходится долгое время ехать с одной скоростью на пустой или почти пустой дороге. Постепенно наступает какое-то чувство внутренней заторможенности и отупения, и при возникновении на дороге в этот момент неожиданного препятствия или помехи зачастую водитель не успевает правильно отреагировать на изменение условий движения. В такой ситуации очень полезным может система контроля дистанции.

Вопрос, а нужен ли круиз-контроль, если не считать провокационным, то он достаточно близок к этому. Конечно, подобное устройство не относится к категории обязательных и необходимых устройств автомобиля, таких как КПП или сцепление, вполне можно обойтись и без него, но он значительно облегчает труд водителя. Особенно это касается водителей грузовиков, которым приходится долго двигаться с одной и той же, порой достаточно невысокой, скоростью. В таких случаях задумываться о том, как пользоваться круиз-контролем, не стоит - водители задают требуемую скорость движения, а система ее поддерживает, тем самым облегчая труд водителя.

А вот задаться вопросом, нужен ли круиз-контроль в такой несколько примитивной, как описано выше, форме, будет вполне уместным. И на него уже получен своеобразный ответ - сейчас созданы новые системы, в том числе и адаптивный круиз-контроль, позволяющие реализовывать значительно больше функций при управлении автомашиной. Механике при этом приходится уступать свое место электронике.

Цель данной работы разработать варианты систем контроля дистанции при движении МЗКТ-79221 в колонне. Задачей проекта является: проанализировать существующие системы контроля дистанции и выбрать наиболее приемлемую систему для МЗКТ-79221.

1. История создания системы контроля дистанции

Cлепого инженера Титора настолько раздражала манера езды своего правозащитника, норовившего газануть при любой возможности, что он понял: если человек не в состоянии держать постоянную скорость, это должна делать сама машина. Результатом стал выпуск компанией Chrysler своего флагмана Imperial образца 1958 года. Система, примененная на этой модели и запатентованная "Крайслером" под именем "cruise control", считывала скорость вращения карданного вала и посредством соленоида контролировала подачу топлива таким образом, чтобы вал вращался с постоянной скоростью.

Технология, примененная тогда "Крайслером", используется и в наши дни, но, помимо нее, в автомобильном мире появились и другие вариации системы контроля дистанции. Так, некоторые системы считывают показания спидометра, другие обращаются к скорости вращения колес, а третьим хватает уровня оборотов двигателя.

Первые системы контроля скорости появились еще в начале XX века в середине 1950-х годов. (Так первая и единственная система круиз-контроля в России была установлена в 1956 году на "Волгу" ГАЗ 21 Система, примененная на этом автомобиле, считывала скорость вращения карданного вала и через соленоид контролировала подачу топлива в камеру сгорания. Позже стали появляться системы, которые контролировали подачу топлива, измеряя скорость вращения колёс, считывая показания спидометра или уровень оборотов двигателя, но уже в других марках автомобилей. К 1990 году специалистами НАМИ была испытана ЭСАПС - электронная система автоматического поддержания скорости, разработанная для установки на все советские легковые машины малого класса (ВАЗ, ЗАЗ, АЗЛК). Они несколько лет проходили тестовые испытания на автомобилях компании Chrysler. Именно эта компания решила первой воплотить в жизнь мечты автомобилистов об автопилоте. И хотя круиз-контроль не выполнял всех функций автопилота, но поддержание постоянной скорости без участия человека - это уже был прогресс. Дебют э той системы состоялся в 1958 году - оснащенный круиз-контролем серийный автомобиль Chrysler Imperial поступил в продажу и в тот же год показал существенные коммерческие результаты. Принцип действия первого круиз-контроля был прост: специальные датчики считывали информацию с коленчатого вала и, ориентируясь на частоту его вращения, через специальный соленоид осуществлялся контроль подачи необходимого количества горючего в двигатель. При этом водителю не нужно было давить на педаль газа - система все делала сама. С течением времени алгоритм действия круиз-контроля усложнялся. Новые системы умели контролировать подачу топлива, ориентируясь не на частоту вращения коленчатого вала, а на скорость вращения колес или оборотов двигателя. Кроме того, усовершенствованный механизм круиз-контроля позволял водителю выставлять скорость с точностью до 1 км/час. Это значение было принято за шаг, и автовладелец мог регулировать скорость работы круиз-контроля, прибавляя к уже заданному значению по 1 км/час.

2. Система контроля дистанции в современных автомобилях

Негативная обстановка с аварийностью в стране во многом влияет на показатели аварийности в Вооруженных Силах Российской Федерации и во внутренних войсках МВД России. При этом анализ ДТП по способу движения машин при их совершении показывает, что в 2013 году 58% от всего количества ДТП допущено при движении машин в колонне (в 2012 году - 35%). На лицо динамика роста аварийности движения в колоннах. Одним из очевидных путей повышения безопасности движения военной автомобильной техники (ВАТ) является ее оснащение бортовыми автоматизированными системами управления движением вообще и, в частности, системами предотвращения столкновения

2.1 Виды существующих систем контроля дистанции

2.1.1 Адаптивный круиз-контроль (АКК)

Адаптивный круиз-контроль представляет собой продвинутую версию пассивного круиз-контроля. ACC не позволяет приближаться к впереди идущему автомобилю на заданном расстоянии. Если впереди идущий автомобиль снижает скорость, АСС включает тормозную систему. Работа ACC похожа на работу системы City Safety, с той лишь разницей, что City Safety работает на скорости до 30 км/ч.

В отличие от пассивного, адаптивный круиз контроль зависит от работы тормозных систем безопасности ABS и ESP. Если какая-либо из этих систем неисправна - АСС отключается, предупреждая водителя сигналом на дисплее.

Существует два вида адаптивного круиз контроля - лазерные и радарные. Лазерные наиболее доступные по цене, но имеют существенный недостаток: лазер теряет свои свойства в плохую погоду и плохо "видит" грязный автомобиль. Радарный тип ACC гораздо дороже и соответственно намного эффективнее, поэтому устанавливается он пока только на автомобили представительского класса и дорогие спортивные.

Известными системами адаптивного круиз-контроля являются:

- Preview Distance Control от Mitsubishi;

- Radar Cruise Control от Toyota;

- Distronic (Distronic Plus) от Mercedes-Benz;

- Active Cruise Control от BMW;

- Adaptive Cruise Control от Volkswagen, Audi, Honda.

Система адаптивного круиз-контроля имеет следующее общее устройство:

- датчик расстояния;

- блок управления;

- исполнительные устройства.

Датчик расстояния служит для измерения скорости и расстояния до впереди идущего автомобиля. В качестве датчика расстояния используются радары или лидары. Радар (Radar, Radio Detection and Ranging) излучает электромагнитные волны на объект и получает обратный сигнал - эхо. Скорость впереди идущего автомобиля оценивается по изменению частоты отраженной волны, а расстояние до машины - по времени возвращения сигнала. Установленные параметры преобразуются в электрические сигналы и передаются в блок управления.

Рисунок 1. Датчик расстояния

Лидар (Lidar, Liht Detecting and Ranging) использует инфракрасный лазерный луч. Принцип действия лидара аналогичен радару. Лазерные датчики дешевле радаров, но подвержены влиянию погодных условий, поэтому на автомобилях премиум-класса в системе адаптивного круиз-контроля используются, в основном, радары. Датчик расстояния устанавливается на переднем бампере или решетке радиатора автомобиля. Радиус действия датчика составляет порядка 150 м. В последних разработках адаптивного круиз-контроля используется датчики расстояния короткого и длинного диапазонов. Датчик короткого диапазона обеспечивает замедление автомобиля до полной остановки. Датчик длинного диапазона - до 30 км/ч. Это расширяет функциональные возможности системы и позволяет ее использовать при движении автомобиля с малой скоростью на небольшой дистанции (например, при движении в "пробках"). К примеру, в системе Distronic Plus используется три датчика - один дальнего и два ближнего действия. Электронный блок управления принимает сигналы от датчиков расстояния, а также входную информацию от других систем, с помощью которых определяется:

- скорость и дистанция до впереди идущего автомобиля;

- скорость управляемого автомобиля;

- угол поворота рулевого колеса;

- боковое ускорение;

- радиус кривой.

Программное обеспечение, установленное в блоке, сравнивает фактические параметры движения с заданными, на основании которого формируются управляющие воздействия по изменению скорости движения. Своих исполнительных устройств система АСС не имеет, а используют другие электронные системы автомобиля, с которыми связывается через блоки управления:

- система курсовой устойчивости;

- дроссельная заслонка с электрическим приводом;

- автоматическая коробка передач.

Рисунок 2. Лидар(лазер)

2.1.2 Пассивный Круиз-контроль (PCC)

Пассивный Круиз-контроль поддерживает постоянную скорость движения автомобиля (заданную водителем). Заданная скорость остаётся неизменной, пока водитель не меняет её сам, нажимая на тормоз или педаль газа (например, при обгоне другого автомобиля или при вынужденном торможении). В этом случае круиз-контроль отключается, но как только водитель отпускает педаль тормоза или газа, опять устанавливает заданную скорость и поддерживает её до следующего "вмешательства" водителя. Менять настройки круиз-контроля можно и во время движения.

Рисунок 3. Работа круиз-контроля

2.1.3 Система Distronics

Система контроля безопасной дистанции Distronics.

Если эта система установлена на машину, на приборную панель добавляется экран, отображающий в цифровом виде установленную скорость. Установленная дистанция показана стрелочкой на шкале вместе со схематичным изображением автомобиля. Когда на той же полосе движения появляется машина, идущая впереди, на экране высвечивается изображение второго автомобиля и расстояние до него на шкале (рис. 5). При помощи системы Distronics автоматически поддерживается заданное безопасное расстояние до идущей впереди машины, что помогает водителю.

Рисунок 4. Система контроля безопасной дистанции Distronics



Рисунок 5. Схема контроля безопасной дистанции Distronics

2.1.4 Система адаптивного круиз-контроля ACC

Система адаптивного круиз-контроля ACC - Adaptive Cruise Control. При наличии этой системы водитель устанавливает не дистанцию, а временной интервал между автомобилями. Есть четыре временных интервала: от 1,5 до 2,8 с. Чем быстрее машина двигается, тем больший временной интервал будет установлен. Радар, входящий в состав ACC, способен распознать автомобиль на удалении до 200 м. В случае, если препятствие будет стремительно приближаться, система ограничит подачу топлива в двигатель. Система Stop&Go является дальнейшим развитием ACC (Adaptive Cruise Control).

Рисунок 6. Система адаптивного круиз-контроля ACC

2.1.5 Система Stop&Go

Stop&Go работает на частоте 24 ГГц и обеспечивает слежение за препятствием прямо по курсу на расстоянии до 20 м. Она реагирует на сближение с препятствием и включается сразу, если возникает опасность столкновения. При этом в динамике скорость торможения не должна превышать 2 м/с. Дистанция, поддерживаемая до препятствия в пределах до 20 м, варьируется автоматически в зависимости от скорости. На малых скоростях она значительно меньше. Главным отличием Stop&Go от уже используемых систем станет возможность возобновления движения за впереди идущим автомобилем. Это значительно облегчит движение в пробках.



Рисунок 7. Работа Stop&Go

2.1.6 Система предупреждения столкновений Eaton-Vorad Collision Warning System

Eaton-Vorad Collision Warning System (EVT-300) - система предупреждения столкновений на грузовых автомобилях и автобусах, которая постоянно сканирует пространство радарами, стоящими спереди и сбоку. Когда в опасной близости от грузовика засекается объект (стоящие или медленно едущие автомобили), водитель получает визуальный и звуковой сигналы предупреждения. В некоторых моделях радар объединен с "умным" круиз-контролем SmartCruise, который помогает автоматически поддерживать заданную скорость и безопасную дистанцию до впереди идущего автомобиля. Система безопасности тяжелых грузовых автомобилей, представленная концерном Freightliner, состоит из двух основных подсистем:

1) SmartCruise - поддерживает уровень скорости в соответствии с заранее установленным интервалом между машиной и лидером (впереди идущим транспортом). Используя радар переднего обзора, система Smart Cruise автоматически подстраивается под более медленную скорость впереди идущей машины. Если лидер увеличивает разрыв, система возобновляет движение на ранее установленном уровне скорости. Водитель контролирует ситуацию на дороге и, имея более высокий приоритет относительно системы, может ускоряться или тормозить по своему усмотрению. Система Smart Cruise незаменима для тех моментов, когда водитель отвлекается на настройку радиоприемника или сверяется с картой.

2) AlwaysAlert - радарная система (24 ГГц), передающая сигнал с датчиков переднего и бокового обзора в кабину автомобиля. Когда система выявляет на пути потенциальную угрозу, маленький экран показывает комбинацию загорающихся лампочек, и система генерирует звук для предупреждения водителя как сигнал к началу предупредительных мер для предотвращения столкновения (рис. 8).

Система AlwaysAlert "видит" и отслеживает движение 20 транспортных средств, едущих одновременно по той же или смежной полосе. Система сообщает об опасности на пути, даже если дорога изгибается.

Сканирующие радарные датчики для предотвращения аварийных ситуаций, таких как столкновение, когда одна машина "подрезала" другую, или столкновение на радиусных поворотах, радарные датчики должны определять азимутальные координаты объектов. Для этого производители радарных датчиков используют многолучевую переключаемую антенну или механически сканирующую антенну

Таблица 1. Типы антенн, используемые производителями

Фирма-производитель	Тип антенны
Bosch	Три переключаемых луча
Fujitsu Ten Delphy	Один механически сканирующий луч
Autocruise	Один луч подсветки, два для приема - суммарный и разностный

Наиболее общим решением для всех ситуаций является антенна с электронным сканированием, у которой поле или угол обзора изменяется в зависимости от дорожной ситуации, дальности и типа неподвижного препятствия или подвижного объекта. Анализ требований, предъявляемых к автомобильному радарному датчику с учетом применений, показывает, что оптимальные параметры должны быть следующими.

Таблица 2. Оптимальные параметры антенны

Препятствие	Дальность в метрах	Угол обзора
Пешеход	5	30
Пешеход	10-15	45-60
Велосипедист	От 10	30
Мотоциклист	20	30
Легковой автомобиль	40-150 10-60	10-60 на радиусе 50 м
Неподвижное препятствие	0,5 - 5	Переменный сектор 30-60

Требования, приведенные в таблице 2, могут быть реализованы только с помощью электронной сканирующей антенны, с переменным полем зрения от 10° до 60°.

Направление автомобильных радаров продолжает развиваться, и через некоторое время новые разработки антенн с переменным электронным сканированием достигнут промышленного уровня применимости для этих устройств.

Рисунок 8. Автомобильный радар

2.1.7 Система предупреждения столкновения с последующим экстренным торможением CMBS

На скоростях выше 15 км/ч, система открывает как двигающиеся, так и оказавшиеся в покое объекты на дистанции до 100 м впереди. Как только система характеризует, что соударение неизбежно, инициируется процесс из трех этапов.

На первом рубеже, приблизительно за 3 сек. до соударения, шофер принимает предотвращение визуальным и звуковым сигналом.

На втором рубеже, как только система характеризует, что возможно соударение по всей видимости (в большинстве случаев, приблизительно 2 секунд до удара), происходит три внезапных натяжения ремня безопасности и автомобиль затевает торможение.

На последнем рубеже, как только соударение неизбежно, CMBS подтягивает ремни безопасности передних пассажиров (используя реверсивные преднатяжители) и прикладывает наивысшее тормозное усилие. При всем при этом шофер берет на себя личное участие в ходе торможения, извлекая максимум из того, на что который может автомобиль.

Все меры, утвержденные CMBS обратимы: если удается избежать аварии (в частности, если средство передвижения в заключительный момент уходит в сторону), то натяжение ремней прекращается, и выключаются сигналы опасности.

Для того чтобы создать стереотипные уличные ситуации в настоящем мире и определить эффективность системы CMBS, Honda провела два главных на подобии тестирований. Чтобы удостовериться в верной работе системы, тест-пилот на скорости подъезжал к движущимся и стационарным объектам для того, чтобы определить, насколько подходяще система отвечает визуальными и звуковыми сигналами, натяжением ремней безопасности и торможением.

Для отнесения быстроты реакции водителя, добровольцы, последующие за автомобилем-манекеном, были нарочно отвлечены от перемещения на тот момент, как только автомобиль-манекен перед ними начинал аварийное торможение. Добровольцам не говорили, что автомобиль-манекен в заключительный момент будет отведен в сторону. Для того, чтобы у добровольцев не выработалась относительная реакция на идущее, доброволец один раз имел возможность брать на себя участие в исследовании.

Объединив эффекты тестов на эффективность и функциональность, квалифицированные работники Honda смогли дать оценку работы системы в ситуации, максимально подведенной к актуальной.

Рисунок 9. Работа системы CMBS

3. Обзор существующих систем контроля дистанции

дистанция столкновение торможение радарный

Работа системы адаптивного круиз-контроля осуществляется в диапазоне скоростей от 30 до 180 км/ч. Современные системы АСС поддерживают скоростной режим от 0 до 200 км/ч, а также режим торможения и старта в условиях плотного движения (функция Stop and Go).

Адаптивный круиз-контроль обеспечивает движение автомобиля в следующих режимах:

- постоянной скорости;

- ускорения;

- замедления.

При отсутствии на дороге других автомобилей, система поддерживает заданную водителем скорость.

При ускорении или перестроении впереди идущего автомобиля происходит ускорение автомобиля до заданной водителем скорости.

При замедлении или перестроении из соседнего ряда впереди идущего автомобиля происходит замедление автомобиля до заданной водителем дистанции. На низкой скорости замедление достигается за счёт работы тормозной системы (увеличения давления тормозной жидкости в системе), на высокой скорости - за счет снижения мощности двигателя (уменьшения подачи воздуха через дроссельную заслонку) и, при необходимости, работы тормозной системы.

С целью повышения безопасности автомобиля отдельные конструкции адаптивного круиз-контроля могут включать следующие системы:

- систему превентивной безопасности;

- систему экстренного торможения;

Адаптивный круиз контроль служит технической основой разрабатываемых систем автоматического управления автомобилем.

3.1 Ускорения и замедления с помощью системы круиз-контроля

Система контролирует скорость автомобиля так же, как и человек - с помощью регулировки дросселя. Но круиз-контроль контролирует дроссельный клапан с помощью пневмопривода, а не нажатием на педаль. Дроссельный клапан регулирует мощность и скорость двигателя, ограничивая количество воздуха, поступающего в двигатель. На рисунке 1.1 изображены два тросика подключенных к шарниру перемещающему дроссельную заслонку. Один тросик идет к педали газа, и один к пневмоприводу. Если круиз-контроль включен, пневмопривод перемещает кабель подключенный к стержню, который регулирует дроссель; но также он тянет тросик, подключенный к педали газа - поэтому педаль перемещается вверх и вниз, когда круиз-контроль работает.

Во многих автомобилях используются пневмоприводы (см. рисунок 1.2), в которых вакуум нагнетается двигателем. Эти системы используют небольшой, электронно-контролируемый клапан для регулирования вакуума в диафрагме. Практически так же, как и усилитель тормозов, который обеспечивает мощность тормозной системы.

3.2 Управление системой круиз-контроль

Мозг круиз-контроля представляет собой небольшой компьютер, который находится как правило, под капотом или за приборной панелью. Он подключается к дроссельному контролю и к нескольким датчикам. На рисунке 3 показаны входы и выходы типичной системы круиз-контроля. Хорошая система круиз-контроля быстро ускоряет машину до желаемой скорости, без ее превышения, а затем поддерживает с небольшим отклонением, независимо от того насколько загружен автомобиль, или насколько крутой склон встретился на пути. Контроль скорости осуществляется классическим применением теории системы управления. В круиз-контроле система контроля скорости автомобиля регулирует позицию дросселя, поэтому она нуждается в датчиках, которые сообщают ему скорость машины и положение дроссельной заслонки. Она также должна отслеживать нажатие кнопок и педалей управления, чтобы получать данные о том, какая требуемая скорость и когда отключаться. Наиболее важным фактором является скорость сигнала, ведь круиз-контролю надо успеть сделать с этим сигналом многое. Далее будет рассмотрена одна из основных систем контроля - пропорциональный контроль.

При пропорциональной системе контроля, круиз-контроль регулирует дроссель пропорционально ошибке, ошибке в разнице между желаемой скоростью и фактической скоростью. Таким образом, если круиз-контроль установлен на уровне 60 км/ч, а автомобиль двигается со скоростью 50 км/ч, дроссель будет открыт довольно широко. Когда автомобиль достигнет 55 км/ч, дроссельная заслонка будет открыта гораздо меньше, чем раньше. Результатом является то, что чем ближе автомобиль к требуемой скорости, тем медленнее он разгоняется. Кроме того, на достаточно крутом холме, автомобиль может вообще не разгоняться.

Большинство систем круиз-контроль используют системы управления, называющиеся пропорционально-интегрально-производными (Proportional-Integral-Derivative - PID). PID система контроля использует три коэффициента - пропорциональный, интегральный и производный, рассчитывает каждый по отдельности и складывает их, чтобы получить положение дроссельной заслонки.

Интегральный коэффициент основан на временном интеграле от ошибки скорости транспортного средства. То есть разница между расстоянием, которое автомобиль действительно прошел, и расстоянием, которое он мог бы пройти, если бы движение происходило с требуемой скоростью, рассчитанная за определенный период времени. Этот коэффициент отвечает за ускорение автомобиля в гору, а также помогает ему достичь необходимой скорости, и остаться на ней. Рассмотрим случай когда автомобиль начинает подниматься на холм, и замедляется. Пропорциональная система приоткрывает дроссельную заслонку немного больше, но автомобиль все еще может замедляться. Через некоторое время, интегральный контроль начнет открывать дроссельную заслонку, все больше и больше, потом что чем дольше машина двигается медленнее требуемой скорости, тем большую ошибку расстояния получает система.

Производный коэффициент. Как известно производная от скорости - это ускорение. Этот коэффициент помогает круиз-контролю быстро реагировать на изменения дорожной обстановки, как например холмы. Если автомобиль начинает замедляться, круиз-контроль видит это ускорение и до того, как скорость может сильно измениться, реагирует открытием дроссельной заслонки.

3.3 Применение радаров

Целесообразность использования автомобильных радаров для предупреждения столкновений признана в ведущих автомобильных державах где такие устройства появились впервые.

Применение автомобильных радаров имеет большое значение для предотвращения ДТП при следующих условиях:

1) Плотный туман;

2) Интенсивный дождь или снегопад;

3) Сильное задымление атмосферы;

4) Ослепление водителя солнечными лучами или фарами.

Радарный датчик - основная часть адаптивного круиз-контроля

Автомобильный радарный датчик может быть эффективно использован и в следующих дорожных ситуациях:

1) Предупреждение попутных столкновений при смене полосы движения, а также попутных наездов на мотоциклистов, велосипедистов и пешеходов.

2) Обнаружение автомашин в так называемых "мертвых зонах", которые не удается контролировать с помощью боковых зеркал. Типовая ближняя зона, контролируемая радаром, - 5-15 м вдоль автомобиля.

3) Предупреждение наездов на впереди идущую машину на улицах крупных городов при плотном потоке автомобилей и частых остановках из-за заторов или переключений светофоров. Радар позволяет системе управления зафиксировать факт торможения впереди идущего автомобиля за время, равное 0,1 с от начала торможения, то есть практически мгновенно, или зафиксировать сближение с препятствием на опасное расстояние. Типовая зона, контролируемая радаром, - 20-30 м по ходу движения автомобиля.

4) Предупреждение о встречных автомобилях на загородных автодорогах, в первую очередь о скоростных автомобилях и мотоциклах, а также о транспорте, появляющемся из-за поворота дороги. Типовая зона, контролируемая радаром, - до 150 м по ходу движения автомобиля. Специалисты компании Mercedes-Benz считают, что большинство встречных столкновений можно предупредить путем оповещения водителя об опасности даже за 1 секунду до столкновения.

5) Предупреждение об опасности наезда на пешеходов, автомобили, ограждения при движении задним ходом. Типовая контролируемая зона - от 0 до 10-15 м в заднем секторе. Эта задача особенно актуальна для большегрузных автомобилей и фургонов, так как задний сектор часто не просматривается водителем из-за конструкции машины.

6) Использование радаров значительно уменьшает риск ДТП с участием нескольких автомобилей ("цепные" столкновения) на скоростных участках дорог.

7) Особое значение имеет использование радарных датчиков на транспорте с опасными грузами и на автобусах. Установка радаров на автобусы и, как следствие, снижение вероятности возникновения ДТП имеют большое социальное значение, так как в авариях с автобусами может пострадать большое число людей.

8) Новое применение радаров относится к системам автоматической парковки.

3.4 Радарные системы оповещения об опасном нарушении дистанции безопасности при движении в колонне

Системы адаптивного круиз-контроля (далее АКК) являются системами переднего обзора. Система АКК поддерживает безопасную дистанцию до впереди идущего автомобиля, автоматически регулируя скорость. В целом, большинство систем АКК используют одни и те же устройства для контроля скорости. Основная их часть - это радарный датчик, определяющий расстояние между машиной и другими транспортными средствами, находящимися на дороге.

Радарный датчик может быть соединен с тормозной системой, сцеплением, мотором, системой контроля устойчивости и трансмиссией. Так же, как и классические системы контроля скорости, система АКК поддерживает скорость автомобиля на заранее установленном уровне до тех пор, пока путь свободен и ничто не препятствует движению. Модуль контроля использует информацию, получаемую от радарного датчика, датчиков скорости машины и рулевого управления. Если перед машиной появился объект, система автоматически регулирует скорость для поддержания заранее установленного расстояния между машинами.

Радар может быть как самостоятельным устройством, так и интегрированной частью модуля системного контроля машины. Для обеспечения эффективной работы радар должен находиться в передней части машины, именно там, куда при фронтальном столкновении может быть нанесен самый мощный удар. Радар может быть установлен в переднем бампере или под решеткой на радиаторе.

Когда радар неисправен и требуется его замена, точная настройка и установка датчиков - залог для исправной работы всей системы. В некоторых моделях включена также опция самонастройки устройства. В этом случае машина должна проехать по пустой дороге мимо стационарных объектов (столбов, дорожных знаков, деревьев и т. п.). Чем больше стационарных объектов находится на дороге, тем быстрее произойдет внутренняя настройка системы. При значительных повреждениях радара требуется ручная установка с применением специального лазерного оборудования. Позиционирование горизонтальных и вертикальных настроечных винтов на задней панели радара отлаживается в соответствии с показаниями лазерной диагностики.

Таблица 3. Сравнение технологий при различных погодных условиях

Погодные условия	Радарный датчик	Зеркало	Видеосигнал	Ультразвук	Лазер	Антенна
Дневной свет	+	+	+	+	+	+
Слепящее солнце	+	+/-	+/-	+	+/-	+
Темнота	+	_	_	+	+	+
Грязь и слякоть	+	+/-	+/-	_	+/-	+
Дождь, снег	+	+/-	+/-	_	_	+

Как видно из таблицы 1, применение микроволной технологии дает значительно более универсальные и качественные результаты. Именно радар предотвращения столкновений является всепогодным устройством, но требует более частого ухода в отличие от антенного. Тем не менее, для создания электронных систем безопасности должны быть приняты во внимание и другие технологии, уже успешно зарекомендовавшие себя на рынке.

3.5 Конструкция системы круиз-контроль предлагаемая на отечественные автомобили

Далее будет рассмотрена конструкция системы круиз-контроля, которая предлагается для установки на отечественные автомобили. В конструкцию входят электронный блок управления, датчики, исполнительный механизм и пульт управления. Как и в других электронных системах, руководит ее работой электронный блок управления (ЭБУ). Включив систему, водитель задает требуемые параметры движения автомобиля и далее уже компьютер осуществляет анализ информации, которая непрерывно поступает от датчика скорости движения или частоты вращения коленчатого вала двигателя. После обработки полученной информации "центр управления" выдает команды исполнительному механизму, назначение которого - управлять дроссельной заслонкой, т.е. устанавливать необходимые обороты двигателя. Исполнительный механизм может быть двух типов: вакуумный или с электродвигателем. Принцип работы первого - вакуумного - базируется на использовании разрежения во впускном коллекторе. Подключают его к трубопроводу, идущему к вакуумному регулятору системы зажигания, при этом какого-либо влияния на работу системы зажигания такой отбор давления (разрежения) не оказывает. Работает механизм аналогично вакуумному корректору угла опережения зажигания - создаваемое разрежение в одной полости механизма вытягивает диафрагму, которая связана с тросом привода дроссельной заслонки. Разрежение используется не постоянно, а только когда появляется надобность изменить положение дроссельной заслонки. Управление вакуумным приводом осуществляется с помощью электромагнитного клапана, который регулирует давление (разрежение) в диафрагменной полости. При выключении системы круиз-контроль давление в диафрагменных полостях с помощью электро клапана выравнивается с атмосферным, за счет чего не создается помех управлению дроссельной заслонкой в "ручном" режиме. В другой конструкции исполнительного механизма - с электродвигателем - тяговое усилие на перемещение троса газа создается электродвигателем. Команды на электроклапан или электродвигатель поступают от блока управления. Датчики, дающие информацию блоку управления, по назначению можно разделить на два типа: основные и вспомогательные. Основные датчики непрерывно информируют блок управления о скорости движения или режиме работы двигателя. В зависимости от типа электрооборудования автомобиля они могут устанавливаться в различных местах. Показания скорости можно "снимать" путем установки специального переходника на трос спидометра. Если же эти данные поступают прямо с катушки зажигания или прерывателя, то автоматика будет регулировать уже не скорость, а обороты двигателя, от постоянства которых напрямую зависит и поддержание заданной скорости. Вспомогательные датчики-выключатели подключаются к педалям тормоза, сцепления. Их назначение - отключать систему круиз-контроль при экстренном переходе в ручной режим управления.

Управляется система круиз-контроль с помощью одной ручки с несколькими кнопками. После того, как питание системы включено, можно фиксировать текущую скорость автомобиля, кратковременно нажав на кнопку "запоминание скорости". После этого скорость будет поддерживаться автоматически, и водитель может снять ногу с педали газа. Если скорость необходимо уменьшить или увеличить, можно воспользоваться тормозом или педалью газа и снова нажать на ту же кнопку - автомобиль будет ехать с новой скоростью. Можно изменить скорость и иначе. Если удерживать кнопку "запоминания скорости" нажатой, то скорость начнет плавно уменьшаться. Для увеличения скорости используют другую кнопку - "восстановление": при её удержании скорость будет плавно нарастать. Название кнопки "восстановление" объясняется следующим. "Электронный мозг" запоминает скорость автомобиля, и он помнит ее даже после ее отключения, нажав на тормоз (или сцепление в машинах с ручной КПП). После торможения вернуться к прежней скорости движения можно - нажав кнопку "восстановление". Во многих системах данного типа есть также и функция дискретного изменения скорости. Короткое нажатие одной из кнопок ведет к увеличению скорости автомобиля, а другой - к уменьшению на 1 мил/час или на 1,6 км/ч.

Круиз-контроль может устанавливаться на автомобили, как с бензиновыми, так и с дизельными двигателями. На многих автомобилях наиболее эффективно система работает в интервале скорости от 60 до 160 км/ч независимо от вида трансмиссии, при более низких скоростях появляются колебания оборотов двигателя, из-за чего автомобиль "дергается". У некоторых таких систем скоростные ограничения заложены в программу управления, при этом ниже определенной скорости, например, 30 км/ч, система автоматического поддержания скорости не включается. Выключение системы происходит в нескольких случаях: при нажатии педали тормоза или сцепления и при выключении питания или "массы".

4. Анализ движения автомобильной техники в различных условиях

4.1 Движение машин в составе колонн

При движении машин в колонне из числа офицеров, прапорщиков назначается старший колонны. Он несёт ответственность за соблюдением водителями Правил дорожного движения, а также дисциплины и мер безопасности всем личным составом, находящихся в машинах.

Скорость движения колонны устанавливается в соответствии с требованиями уставов и выполняемой задачей. Она определяется режимом движения головной машины. Дистанции между машинами устанавливаются старшим и, как правило, должны быть в метрах равны численному значению скорости движения в километрах в час (например, при скорости движения 30 км\ч дистанция между машинами должна быть 30 м).

При совершении марша ночью скорость движения, дистанция между машинами и режим светомаскировки устанавливаются старшими колоны с учетом обстановки. При этом, как правило, скорость движения снижается, дистанции между машинами уменьшается, при остановке на дороге голова и хвост колонны обозначаются хорошо видными световыми сигналами.

При угрозе и нападении воздушного противника скорость движения и дистанция между машинами увеличивается. Если позволяет обстановка, машины отводятся с дороги, рассредоточиваются с учетом защитных свойств местности и укрываются. Зоны заражения на маршрутах движения обычно обходятся, а при невозможности обхода - преодолеваются на максимальной скорости, по кратчайшему направлению и увеличенных дистанциях, исключающих взаимное запыление машин. Люки машин, жалюзи, боковые и ветровые стекла закрываются, грузы укрываются, личный состав применяет средства индивидуальной защиты. Остановившиеся на зараженном участке машины объезжаются с подветренной стороны.

Во время движения машин в колоне водители и старшие машин обязаны следить за подаваемыми по колоне сигналами и немедленно их выполнять. Всякое изменения порядка движения, а также остановки колоны делаются только по команде старшего колонны.

При остановке колонны машины останавливаются на правой обочине или за пределами дороги в порядке, принятом для движения колонны, на установленной командиром дистанции, но не менее 10 м между машинами.

Остановка отдельных машин не должна задерживать движения колонны. При вынужденной остановке водитель подает установленный сигнал и ставит машину на правую обочину. Первая из следующих в колонне за остановившейся машина, берет неисправную машину на буксир и продолжает движение. При этом остальные машины движения не замедляют. Водители остановившихся машин снова занимают свое место в колонне только на привалах или остановках с разрешения старшего колонны. Обгон движущейся колонны запрещается.

На пересеченной местности дистанции выбираются с расчетом обеспечения наивыгоднейшего режима движения и возможности использования разгона для преодоления подъемов.

4.2 Вождение машин в тумане

При движении машин в тумане и в условиях большой запыленности воздуха соблюдаются следующие правила:

- снижается скорость движения.

- дистанции между машинами при движении в тумане сокращаются, при движении в условиях большой запыленности воздуха увеличиваются.

- категорически запрещается обгон транспорта и выезд на середину дороги.

- в движении и на стоянках включаются внешние световые приборы.

В движении при необходимости подаются звуковые сигналы.

4.3 Способ обеспечения активной безопасности транспортных средств при движении в колонне

Рисунок 10. Обеспечение безопасности транспортных средств при движении в колонне.

Изобретение относится к транспортной технике, в частности к системам предупреждения столкновения автомобиля при движении в транспортном потоке. Способ обеспечения активной безопасности транспортных средств при движении в колонне предусматривает наличие системы, которая содержит две антенны, два модулятора, два усилителя мощности, смеситель, преобразователь частоты, детектор, первый и второй регистраторы скорости, регистратор дальности, вычислитель опасного расстояния по дальности, путевой скорости и скорости сближения, генератор непрерывных колебаний, сумматор, циркулятор, фильтр доплеровских частот, сравнитель. Система содержит схему управления положением антенны, первую исполнительную схему, выход которой соединен с источником звука, вторую исполнительную схему, выход которой связан с дроссельной заслонкой, третью исполнительную схему, выход которой соединен с блоком управления антиблокировочной системы рабочей тормозной системы транспортного средства, четвертую исполнительную схему, выход которой соединен со световой сигнализацией. Изобретение обеспечивает повышение эффективности регулирования скоростного режима объектов транспортного потока.

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано, главным образом, в качестве датчика системы предупреждения столкновения автомобиля при движении вколонне или системы управления движением колонны, для повышения эффективности действия процесса торможения автомобиля, снабженного, например, антиблокировочной системой и в других случаях. Известно устройство [Патент РФ №2161814 С 1, МПК G05D 1/02, В 60К 31/00, G08G 1/16, 2001], содержащее устройства слежения за впереди едущим транспортным средством, оснащенные, например, устройствами воздействия на тормозную систему автомобиля. Недостаток подобных устройств очевиден - при ложном срабатывании возможно возникновение аварийной ситуации.

Наиболее близкой к предлагаемому решения является система предотвращения столкновений транспортных средств в колонне [Патент РФ №2292564 С 2, МПК G01S 13/93, 2006], содержащая антенну, модулятор, первый усилитель мощности, смеситель, преобразователь частоты, детектор, первый и второй регистраторы скорости, регистратор дальности и вычислитель опасного расстояния по дальности, путевой скорости и скорости сближения, генератор непрерывных колебаний, второй усилитель мощности, сумматор, циркулятор и фильтр доплеровских частот, причем выход генератора непрерывных колебаний соединен с входом модулятора, первым входом смесителя и входом второго усилителя мощности, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя мощности, вход которого соединен с выходом модулятора, выход сумматора соединен со вторым входом циркулятора, первый вход которого соединен с антенной, а выход - со вторым входом смесителя, выход которого соединен с входами преобразователя частоты и фильтра доплеровских частот, выход которого соединен с входом второго регистратора скорости, выход которого соединен с первым входом вычислителя опасного расстояния по дальности, путевой скорости и скорости сближения, выход преобразователя частоты через детектор соединен с первыми входами регистратора дальности и первого регистратора скорости, выход модулятора соединен с вторыми входами первого регистратора скорости и регистратора дальности, выход которого соединен с вторым входом вычислителя опасного расстояния по дальности, путевой скорости и скорости сближения, выход первого регистратора скорости соединен с третьим входом вычислителя опасного расстояния по дальности, путевой скорости и скорости сближения, второй выход вычислителя опасного расстояния по дальности, путевой скорости и скорости сближения связан с входом схемы управления положением антенны, первый выход вычислителя опасного расстояния по дальности, путевой скорости и скорости сближения связан с входом первой исполнительной схемы, выход которой соединен с источником звука, а третий - с входом второй исполнительной схемы, выход которой связан с дроссельной заслонкой. Недостаток подобных устройств очевиден - эффективность торможения двигательно-тормозной системы (вспомогательной тормозной системы) мала. Недостатком подобных систем кроме этого является то, что датчик отслеживает взаимное положение между ближайшими объектами колонны, что не позволяет рационально реагировать на изменение режима движения другими объектами колонны и не позволяет "лидеру" колонны контролировать состояние других объектов колонны, что затрудняет принятие рационального решения по скоростному режиму движения колонны в целом.

Техническая задача направлена на повышение эффективности регулирования скоростного режима объектов транспортного потока путем интегрирования с антиблокировочной системы рабочих тормозов и введения канала обмена параметрами между объектами колонны.

Технический результат достигается тем, что система содержит антенну, модулятор, первый усилитель мощности, смеситель, преобразователь частоты, детектор, первый и второй регистраторы скорости, регистратор дальности и вычислитель опасного расстояния по дальности, путевой скорости и скорости сближения, генератор непрерывных колебаний, второй усилитель мощности, сумматор, циркулятор и фильтр доплеровских частот, причем выход генератора непрерывных колебаний соединен с входом модулятора, первым входом смесителя и входом второго усилителя мощности, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя мощности, вход которого соединен с выходом модулятора, выход сумматора соединен с вторым входом циркулятора, первый вход которого соединен с антенной, а выход - с вторым входом смесителя, выход которого соединен с входами преобразователя частоты и фильтра доплеровских частот, выход которого соединен с входом второго регистратора скорости, выход которого соединен с первым входом вычислителя опасного расстояния по дальности, путевой скорости и скорости сближения, выход преобразователя частоты через детектор соединен с первыми входами регистратора дальности и первого регистратора скорости, выход модулятора соединен с вторыми входами первого регистратора скорости и регистратора дальности, выход которого соединен с вторым входом вычислителя опасного расстояния по дальности, путевой скорости и скорости сближения, выход первого регистратора скорости соединен с третьим входом вычислителя опасного расстояния по дальности, путевой скорости и скорости сближения, второй выход вычислителя опасного расстояния по дальности, путевой скорости и скорости сближения связан с входом схемы управления положением антенны, первый выход вычислителя опасного расстояния по дальности, путевой скорости и скорости сближения связан с входом первой исполнительной схемы, выход которой соединен с источником звука, а третий - с входом второй исполнительной схемы, выход которой связан с дроссельной заслонкой, в систему дополнительно введены третья управляющая схема, соединенная с шестым выходом вычислителя опасного расстояния по дальности, путевой скорости и скорости сближения, а выход которой соединен с блоком управления антиблокировочной системы рабочей тормозной системы транспортного средства, антенна обмена данными между объектами колонны, которая через выход вновь введенного второго циркулятора соединена с выходом второго модулятора, а вход модулятора соединен с пятым выходом вычислителя опасного расстояния по дальности, путевой скорости и скорости сближения, сравнитель, который соединен с выходом второго циркулятора и четвертым выходом вычислителя опасного расстояния по дальности, путевой скорости и скорости сближения, четвертая исполнительная схема связанная с выходом сравнителя, а выход четвертой исполнительной схемы связан со вновь введенной световой сигнализацией.