Диссертация (Повышение эффективности действия системы автоматического экстренного торможения автомобиля)

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего образования«МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ)»На правах рукописиТОПОРКОВ МАКСИМ АЛЕКСЕЕВИЧПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЙСТВИЯ СИСТЕМЫАВТОМАТИЧЕСКОГО ЭКСТРЕННОГО ТОРМОЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯСпециальность 05.05.03 – колесные и гусеничные машиныДИССЕРТАЦИЯна соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководительдоктор технических наук,профессор Иванов А.М.Москва 20192ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………41. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ………111.1 Системы автоматического экстренного торможения………….....111.2 Устройство и принцип работы САЭТ………………………………..131.3 Обзор существующих моделей САЭТ………………………………..191.4 Обзор методик определения эффективности действия САЭТ…..271.5 Цель и задачи исследования…………………………………………..452.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИДЕЙСТВИЯ САЭТ…………………………………………………………..2.1 Программа экспериментальной оценки эффективностидействия САЭТ……………………………………………………………..2.2 Объекты испытаний…………………………………………………...4747552.3 Испытательный участок……………………………………………...602.4 Описание «целей»………………………………………………………612.5 Регистрируемые параметры………………………………………….642.6 Анализ результатов экспериментального исследования…………652.7 АнализэффективностидействияСАЭТнаосновеэкспериментальных данных……………………………………………...762.8 Выводы по Главе 2………………………….......................................813.

РАЗРАБОТКА УСОВЕРШЕНСТВОВАННОГО АЛГОРИТМАФУНКЦИОНИРОВАНИЯ САЭТ…………………………………………..823.1 Разработка математической модели существующей САЭТ……...823.2 Разработка математической модели САЭТ, учитывающейизменение коэффициента сцепления шин с опорной поверхностью..843.3 Выводы по Главе 3…………………………………………………......984. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЙСТВИЯ САЭТ ПОУСОВЕРШЕНСТВОВАННОМУ АЛГОРИТМУ…………………………4.1.

Оценка эффективности действия САЭТ на сухомасфальтобетоне при отрицательной температуре воздуха иотсутствии осадков.....................................................................................999934.2. Оценка эффективности действия САЭТ на укатанном снегепри отрицательной температуре и отсутствии осадков………………1074.3 Результаты оценки усовершенствованного алгоритмафункционирования САЭТ………………………………………………..1114.4 Выводы по Главе 4…………………………………………………….114ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ……………………………………115СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………………………118ПРИЛОЖЕНИЕ А Описание измерительной и регистрирующейаппаратуры……………………………………………………………………...131ПРИЛОЖЕНИЕ Б Характеристики испытательных заездов и условия ихпроведения………………………………………………………………………1564ВВЕДЕНИЕВ результате дорожно-транспортных происшествий (ДТП) ежегодно вовсем мире погибает 1,2 млн.

человек и более 50 тыс. получают травмы различнойстепени тяжести. Доля смертельных случаев в результате ДТП составляет 2,2% отобщего 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 смертилюдей 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. этотпоказатель составил 169432, что говорит о снижении аварийности на 22,4%.Количество погибших в результате ДТП в 2008 и 2017 годах составило 29930 и19008 соответственно, что составило 36,5%. Несмотря на общую тенденцию поснижению количества ДТП и числа погибших, смертность в результатеавтомобильных аварий по отношению к общей смертности в РФ остается оченьвысокой: 10,5% в 2008 г. и около 9% в 2017 г. Данные показатели существенновыше 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 оценкатекущейдорожнойобстановки,отвлечениевниманиянапосторонниераздражители и т.д. Рассматривая систему «Водитель – автомобиль – дорога –среда» (ВАДС), можно выделить водителя в качестве ключевого элемента даннойсистемы, который находится во взаимодействии с другими ее компонентами.Зарубежные исследования в области функционирования ВАДС и влияния ееэлементов на уровень безопасности дорожного движения, показывают, что в 57%случаев причиной ДТП является человек (водитель).

В 27% случаев причиной5ДТП является проблема взаимодействия человека и дороги. В 6% случаев –проблема взаимодействия человека и автомобиля, а в 3% причиной сталапроблема сложного взаимодействия человека, автомобиля и дороги.В качестве решения проблемы предложено уменьшить нагрузку на водителякак в области оценки дорожной обстановки, так и в части его функцийуправления транспортным средством (ТС). На данный момент сложиласьтенденция к дальнейшей передаче функций управления автомобилем от водителяк соответствующим системам. С каждым годом доля автоматизации в управленииТС увеличивается и, в конечном итоге, управление автомобилем полностьюперейдет на автоматический уровень.В настоящее время группа систем, облегчающих управление ТС иповышающих его активную безопасность, объединена под общим названием«Advanced Driving Assistance» (ADAS) – «Интеллектуальные системы помощиводителю».Посколькутермин«ADAS»появилсясравнительнонедавно,покаотсутствуют статистические данные об их эффективности по части сниженияаварийности в мире.

Согласно совместному докладу Motorand EquipmentManufacturers Association (MEMA) и The Boston Consulting Group (BSG):«Дорожная карта безопасного вождения с помощью передовых систем поддержкидля управления автомобилем» [110] внедрение ADAS позволит снизитьаварийность в США на 28%. К 2035 г. снижение аварийности может достигнуть90%.К ADAS можно отнести следующие системы: система электронного контроля устойчивости (Electronic StabilityControl – ESC); система автоматического экстренного торможения (Automatic EmergencyBraking – AEB); адаптивный круиз-контроль (Adaptive Cruise Control – ACC);6 система удержания автомобиля на полосе движения (Lane Keep Assist –LKA); система предупреждения о непросматриваемых зонах (Blind-SpotWarning – BSW); система контроля за состоянием водителя (Driver Alert Control – DAS); ассистент движения по полосе (Lane Assist); ассистент помощи при парковке (Park Assitance).Наиболее распространѐнным видом дорожно-транспортных происшествийявляются 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 врезультате ДТП. Внедрение систем автоматического экстренного торможения(САЭТ) является одним из наиболее перспективных путей повышениябезопасности движения, поскольку позволит уменьшить аварийность на 38%.Также важен и экономический эффект внедрения данных систем – с уменьшениемколичества ДТП уменьшится и общий размер страховых выплат.МногиеавтопроизводителиужепредлагаютСАЭТвкачестведополнительного оборудования к своей продукции, что говорит о постепенномвнедрении подобных систем в повседневную эксплуатацию. Основная функцияСАЭТ – предупреждение водителя и предотвращение столкновения с другим ТСили неподвижным предметом, наезда на пешехода, велосипедиста.

Преимуществаподобных систем очевидны. Однако возникает вопрос об их эффективностидействия. На данный момент уже существует несколько методик определенияэффективности действия САЭТ, но ни одна из этих методик пока не введена всистему сертификации. В РФ работы в данном направлении уже ведутся.Основной недостаток существующих методик определения эффективностидействия САЭТ заключается в условиях проведения испытаний, приближенных кидеальным – положительная температура воздуха, отсутствие атмосферных7осадков, сухое покрытие с высоким коэффициентом сцепления.

САЭТ можетоказаться неэффективной в реальных условиях эксплуатации ТС, что особенноактуально для РФ. Первый опыт эксплуатации САЭТ подтверждает этопредположение – эти системы пока не могут адаптировать свой алгоритмфункционирования в зависимости от изменения покрытия дороги и еекоэффициента сцепления, несмотря на то, что данный параметр являетсяосновополагающим в эффективной работе САЭТ. Сейчас данная проблемаостается открытой и наиболее важной для успешного и повсеместного внедренияподобныхсистем.Возможнымрешениемэтойзадачиможетбытьпрогнозирование коэффициента сцепления колес ТС с дорогой на основе анализаряда внешних параметров.Цель исследованияПовышение эффективности действия системы автоматического экстренноготорможения автомобиля.Задачи исследованияВ рамках данной работы необходимо решить следующие задачи: анализконструкциисовременныхСАЭТиметодикоценкиэффективности их действия; разработка методики и экспериментальное исследование эффективностидействия САЭТ на опорных поверхностях с различным коэффициентомсцепления; создатьметодпредварительногопрогнозированиякоэффициентасцепления шин с поверхностью, на основе анализа внешних условий; создать механизм уточнения спрогнозированного значения коэффициентасцепления шин с поверхностью;8Объект исследованияСистема автоматического экстренного торможения (САЭТ) транспортныхсредств категории М1.Предмет исследованияАлгоритмфункционированиясистемыавтоматическогоэкстренноготорможения.Достоверность результатов работыДостоверностьрезультатовработыобеспечиваласьприменениемспециального измерительного оборудования, тщательным контролем условийпроведения испытательных заездов, многократным повторением испытаний,использованием статистических методов анализа данных.Методы исследованияВ данной работе использованы экспериментальные методы, методыматематического анализа и методы программирования.

Экспериментальныеисследованияпроводилисьнатерритории(г. Дмитров).Расчѐтно-экспериментальноеЦентраИспытаниймоделированиеНАМИпроводилосьспомощью программных комплексов Microsoft Excel 2010 x32 x64, MATLABR2016b Версия: 9.1.0.441655 x64, imc FAMOS 7.3 R3 x64.Научная новизнаНаучная новизна работы заключается в следующем:1. Разработана оригинальная методика экспериментальной оценки системавтоматического экстренного торможенияСАЭТ предполагающаяпроведение заездов на дорогах с низким коэффициентом сцепления.2.