К вопросу повышения безопасности движения автомобильных колонн

Размещено на http://www.allbest.ru/

К вопросу повышения безопасности движения автомобильных колонн

Сулейманов К.Э.

Свиридов Е.В.

Тема безопасности эксплуатации автомобильной техники, в части касающейся безопасности дорожного движения, всегда является актуальной.

При этом анализ ДТП по способу движения машин при их совершении показывает, что в 2014 году 58% от всего количества ДТП, совершенных транспортом силовых структур допущено при движении машин в колонне.

Исходя из этого, устранение причин аварийности выступает сегодня одним из главных государственных приоритетов в защите человека, его здоровья и имущественных интересов.

В настоящее время наряду с вопросами исключения "человеческого фактора" реализуются мероприятия по оборудованию проезжей части и прилегающей территории различными элементами повышения безопасности дорожного движения. Особое внимание обращено на повышение уровня технического состояния транспортных средств, их активной и пассивной безопасности. аварийность безопасность проезжий

Одним из очевидных путей повышения подвижности и безопасности движения автомобильной техники является ее оснащение бортовыми автоматизированными системами управления движением вообще и, в частности, системами предупреждения столкновений автомобилей (СПСА).

Основное назначение систем предупреждения столкновений - исключить ошибки субъективного восприятия водителем дорожной ситуации, оказать водителю помощь в управлении автомобилем в критических ситуациях. При малом времени срабатывания, они в значительной степени решают задачи не только предупреждения ДТП, но и более полной реализации потенциальных скоростных возможностей транспортных средств, сокращения дистанции между автомобилями в колонне без нарушения условий безопасности движения.

Кроме того, работоспособность большинства таких систем не зависит от времени суток и атмосферных явлений, что позволит уменьшить количество столкновений в неблагоприятных для водителя условиях.

В основе критерия функционирования СПСА лежит дистанция безопасности до препятствия, под которой понимается минимальная дистанция до препятствия движению (в частности, до лидирующего автомобиля), при достижении которой в случае наличия относительной скорости должно быть начато торможение.

Современное состояние и перспективное развитие малогабаритных радиолокационных систем, а также систем управления элементами конструкции автомобиля позволяет перейти к разработке СПСА на новом, более высоком уровне. Однако остается нерешенным вопрос алгоритмизации бортового вычислительного устройства (БВУ) СПСА в соответствии со всеми режимами движения автомобилей.

Рассматриваемые ранее математические выражения для расчета безопасной дистанции между двумя автомобилями, двигающимися в попутном направлении, распространялись исследователями на все звенья транспортного потока (колонны). Эти же уравнения закладывались в виде алгоритма функционирования в БВУ СПСА. Однако в случае наезда на неподвижное препятствие автомобилем-лидером без предпринятой попытки остановки, вероятность столкновения базового автомобиля возрастает настолько, что избежать ДТП очень трудно. Это объясняется тем, что при расчете безопасной дистанции считается, что автомобиль-лидер останавливается не мгновенно, а имеет определенный остановочный путь. Величина остановочного пути есть функция нескольких переменных S=f(v, ц, t), таких как скорость v, коэффициент сцепления колес с опорной поверхностью ц и время реакции (задержки) системы t.

Запас безопасной дистанции С компенсирует неточности работы системы и в идеале соответствует конечному расстоянию между автомобилями после полной их остановки. Вероятность совершения ДТП в рассмотренном случае можно было бы свести к минимуму при функционировании СПСА, если увеличить значение запаса безопасной дистанции. Но в этом случае система станет необоснованно осторожной, что приведет к увеличению дистанции между автомобилями и растяжению колонны в целом.

Как показывает теоретическое исследование [1], рассмотрения модели из двух автомобилей в качестве базы для алгоритма функционирования СПСА недостаточно. Необходимо предвидеть ситуацию "на шаг вперед" и учитывать при расчете безопасной дистанции параметры движения не только автомобиля-лидера, как потенциально-опасного объекта (ПОО), но и наличие ПОО перед "лидером" и его параметры движения.

Для описания уравнения расчета безопасной дистанции в соответствии с обозначенными требованиями необходимо построить модель движения трех автомобилей друг за другом. Обозначим индексом 1 - автомобиль-лидер, индексом 2 - базовый автомобиль, а индексом 0 - автомобиль, расположенный впереди лидера. На рис. 1 представлена схема движения колонны из двух автомобилей следующих в попутном направлении за ППО.

Рис. 1. Геометрическая модель движения автомобилей в колонне

Для описания уравнения безопасной дистанции между автомобилями в колонне с учетом параметров движения всех трех автомобилей как базового звена колонны необходимо последовательно разрешить геометрическую систему, показатели времени и скорости на которой представлены в виде пройденного объектами пути.

Сумма пройденных двумя автомобилями отрезков пути описывается геометрическим равенством:

D0+S0=S1+C0. (1)

Из равенства (1) следует уравнение расчета безопасной дистанции для двух автомобилей:

D0=S1-S0+C0. (2)

При дальнейшем описании модели с учетом параметров движения трех автомобилей следует использовать такое понятие, как динамический габарит машины, компонентами которого являются остановочный путь и длина автомобиля.

Геометрическое равенство путевых отрезков трех автомобилей выглядит следующим образом:

D1+L1+D0+S0=S2+C1+L1+C0. (3)

Тогда выражение безопасной дистанции имеет вид:

D1 = S2 - S0 - D0+C1+C0. (4)

С целью обеспечения возможности дальнейшего перестроения и продолжения движения автомобильной техники при выходе из строя одного из объектов движения, целесообразно принять запас безопасной дистанции C1 = C0 = C = 5 метров. Тогда уравнение расчета безопасной дистанции в общем имеет вид:

D1 = S2 - S0 - D0+2C. (5)

Подставив выражение (2) в уравнение (4) получаем, что

D1 = S2 - S0 - (S1 - S0+C0)+2C. (6)

После математических преобразований уравнение расчета безопасной дистанции для базового автомобиля и лидера приобретает вид:

D1 = S2 - S1+C. (7)

Уравнение расчета безопасной дистанции (2) для лидера и движущегося перед ним автомобиля, а также уравнение расчета безопасной дистанции (7) для базового автомобиля и лидера идентичны.

В развернутом виде уравнение расчета безопасной дистанции между автомобилями в колонне представлено следующим выражением:

D0 = v1·t+/2g·(1 - 0,98ln(v1))·ц - v0·t+/2g·(1 - 0,98ln(v0))·ц+C. (8)

Анализируя возможные дорожные ситуации при попутном движении в колонне, можно выделить три основных условия, определяющих величину остановочного пути лидера:

а) ПОО перед автомобилем-лидером отсутствует или движется со скоростью, близкой к скорости колонны, причем расстояние до него превышает расчетную безопасную дистанцию;

б) дальность до ПОО меньше безопасной дистанции;

в) ПОО представлен в виде неподвижного препятствия.

При учете условий указанных дорожных ситуаций необходимо пересмотреть значение параметра остановочного пути автомобиля-лидера S1. Для реализации данного подхода необходимо в уравнение безопасной дистанции ввести понятие расчетного остановочного пути лидера S1R.

Исходя из вышесказанного, СПСА должна функционировать в соответствии с комплексным алгоритмом, представленным на рис. 2. В расчете безопасной дистанции участвуют три группы исходных данных.

Со стороны автомобиля-лидера СПСА базового автомобиля принимает первую группу данных: дальность от лидера до ПОО - D1f (м); скорость лидера - v1 (м/с); относительную скорость между лидером и ПОО - v1отн (м/с).

Радиолокационная СПСА измеряет дальность до лидера - D2f (м); собственную скорость - v2 (м/с); относительную скорость между базовым автомобилем и лидером - v2отн (м/с), что составляет вторую группу данных.

Третья группа данных, в которую входит коэффициент сцепления колес с опорной поверхностью ц = 0,1…0,9; время реакции системы t = 1....3 с и запас безопасной дистанции C = 3….6 м, вводится в БВУ вручную.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2. Комплексный алгоритм функционирования СПСА

Расчет промежуточных результатов величины остановочного пути для базового автомобиля, лидера и ПОО ведется параллельными потоками. Далее рассчитывается величина безопасной дистанции между лидером и ПОО. В случае нарушения условия безопасности для автомобиля-лидера, когда D0 > D1f, величина расчетного остановочного пути примет значение S1R = D1f. При соблюдении условия безопасности, когда D0 ? D1f, величина расчетного остановочного пути примет значение S1R = S1.

В случае отсутствия либо нарушения канала передачи информации с автомобиля-лидера, СПСА предполагает, что перед лидером может неожиданно появиться неподвижный ПОО, определив тем самым мгновенную остановку лидера. Этот факт обязывает расчетной величине остановочного пути лидера присвоить нулевое значение S1R = 0. Используя соответствующие значения промежуточных результатов, БВУ производит расчет искомой величины безопасной дистанции для базового автомобиля. Полученное значение сравнивается с показателем дальности до автомобиля-лидера, и в случае нарушения условия безопасности подается сигнал об опасности и осуществляется автоматическое торможение.

Известно, что наиболее распространенное и действенное в настоящее время ограничение скоростей движения транспортных средств в колонне для выполнения требований безопасности находится в противоречии с требованиями подвижности колонны. Соответственно, информационно-управляющая система автомобилем, включающая СПСА, является одним из перспективных направлений улучшения управляемости и устойчивости автомобильной техники при движении в колонне, ее использование позволит повысить средние скорости движения военных автомобильных колонн при снижении вероятности ДТП.

Библиографический список

1. Ляхова В.В., Свиридов Е.В. К вопросу установки автоматизированной системы управления движением машин в колонне с учетом кумулятивных задержек реакций водителей // Проблемы функционирования систем транспорта: материалы всерос. науч. - практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых (с междунар. участием) / Тюмен. нац. гос. ун-т. - Тюмень, 2014. - Т. 1. - С. 350-354.

2. Свиридов Е.В., Ляхова В.В. К вопросу обеспечения безопасности движения военных автомобильных колонн//Евразийский союз ученых (ЕСУ). - М., 2014. - № 8. - Ч. 8. Технические науки. -С. 126-128.

Размещено на Allbest.ru