RU2811999C1 - Method for preventing rollover of road train - Google Patents
Method for preventing rollover of road train Download PDFInfo
- Publication number
- RU2811999C1 RU2811999C1 RU2023116812A RU2023116812A RU2811999C1 RU 2811999 C1 RU2811999 C1 RU 2811999C1 RU 2023116812 A RU2023116812 A RU 2023116812A RU 2023116812 A RU2023116812 A RU 2023116812A RU 2811999 C1 RU2811999 C1 RU 2811999C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- trailer
- rollover
- vehicle
- speed
- road train
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 10
- 230000002265 prevention Effects 0.000 claims abstract description 89
- 230000010365 information processing Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 32
- 206010039203 Road traffic accident Diseases 0.000 claims description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 9
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 8
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 10
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 8
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000013213 extrapolation Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 3
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 3
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 3
- 229940125652 NAMI Drugs 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- PEVNIEPIRVCPAW-UHFFFAOYSA-J sodium;1h-imidazole;methylsulfinylmethane;ruthenium(3+);tetrachloride Chemical compound [Na+].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Ru+3].CS(C)=O.C1=CNC=N1 PEVNIEPIRVCPAW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates
Изобретение относится к автомобилестроению к системам предотвращения опрокидывания транспортных средств (ТС), в частности, к системам предотвращения опрокидывания автопоездов предпочтительно в составе автомобиля и прицепа.The invention relates to the automotive industry, to systems for preventing rollovers of vehicles (vehicles), in particular, to systems for preventing rollovers of road trains, preferably as part of a car and a trailer.
Предпочтительная область использования изобретения для автопоездов в составе автомобиля и, по меньшей мере, одного прицепа, ввиду чего из-за требования к предотвращению опрокидывания как прицепа, так и автомобиля, по отдельности, также и автопоезда в целом по причине наличия обычно не управляемого прицепа в реальных условиях эксплуатации опасные ситуации существенно возрастают, особенно на виражах и при движении автопоезда на мокром дорожном покрытии и наличии гололеда.The preferred area of application of the invention is for road trains consisting of a car and at least one trailer, which is why, due to the requirement to prevent the rollover of both the trailer and the car separately, as well as the road train as a whole due to the presence of a usually uncontrolled trailer in In real operating conditions, dangerous situations increase significantly, especially on turns and when the road train is moving on a wet road surface and the presence of ice.
Уровень техникиState of the art
Известна система контроля стабилизации ТС с мониторингом шин. Данная система контроля управления транспортным средством включает датчики, которую генерируют соответствующие сигналы, и систему контроля стабилизации. Датчики мониторинга шин каждого из колес генерируют сигналы колес, включающие температуру, давление и ускорение. Контроллер объединяет сигналы с датчиков, генерирует первый сигнал состояния крена как функцию сигнала от датчика и генерирует второй сигнал состояния крена как функцию сигналов от шин. Первый и второй сигналы состояния крена управляются системой контроля опрокидывания, позволяющей предотвратить событие опрокидывания транспортного средства (см. патент США № US 7778741 В2, заявитель Ford GLobal Technologies, опубл. 17.08.2010).A vehicle stabilization control system with tire monitoring is known. This vehicle control system includes sensors that generate corresponding signals and a stabilization control system. Tire monitoring sensors on each wheel generate wheel signals including temperature, pressure and acceleration. The controller combines the signals from the sensors, generates a first roll condition signal as a function of the sensor signal, and generates a second roll condition signal as a function of the tire signals. The first and second roll state signals are controlled by a rollover control system to prevent a vehicle rollover event (see US Pat. No. US 7,778,741 B2, applicant Ford GLobal Technologies, published 08/17/2010).
Недостатками системы являются значительное количество используемых технических средств, необходимых для решения задачи предотвращения опрокидывания, относительно высокая стоимость системы наряду со снижением ее надежности, а также отсутствие у известной системы решения задачи предотвращения опрокидывания прицепа автопоезда и по этой причине - задачи предотвращения опрокидывания автопоезда в целом.The disadvantages of the system are a significant number of used technical means necessary to solve the problem of preventing rollover, the relatively high cost of the system along with a decrease in its reliability, as well as the lack of a known system to solve the problem of preventing rollover of a road train trailer and, for this reason, the problem of preventing rollover of the road train as a whole.
Известны способ и система для его реализации, предназначенные для определения опрокидывания ТС и опасных ситуаций, которые могут предшествовать опрокидыванию ТС, в частности, тип опрокидывания, вызванного обвалом грунта, которые включает следующие шаги, которые представляются в виде циклов, определение бокового ускорения ТС, расчет производной ускорения, основанный на боковых ускорениях, полученных, по крайней мере, за 2 шага, определение возможности опрокидывания ТС, основанное на боковом ускорении, полученном, по крайней мере, за один шаг и производная ускорения рассчитанная, по крайней мере, за один шаг, генерация выходного сигнала активации, основанного, по крайней мере, на возможности опрокидывания транспортного средства, определенной на шаге (см. патент США № US 8046135 В2, заявители DELPHI TECH INC, опубл. 25 10 2011).There is a known method and system for its implementation, designed to determine the rollover of a vehicle and dangerous situations that may precede the rollover of a vehicle, in particular, the type of rollover caused by a ground collapse, which includes the following steps, which are presented in the form of cycles, determination of the lateral acceleration of the vehicle, calculation derivative of acceleration based on lateral accelerations obtained in at least 2 steps, determination of the possibility of vehicle rollover based on lateral acceleration obtained in at least one step and derivative of acceleration calculated in at least one step, generating an activation output signal based at least on the vehicle rollover capability determined at the step (see US Patent No. US 8046135 B2, applicants DELPHI TECH INC, published 10/25/2011).
Основными недостатками способа являются неопределенность необходимого тормозного замедления для предотвращения опрокидывания ТС и отсутствие решения у известной системы задачи предотвращения опрокидывания прицепа автопоезда и по этой причине -задачи предотвращения опрокидывания автопоезда в целом.The main disadvantages of the method are the uncertainty of the required braking deceleration to prevent the vehicle from tipping over and the known system’s lack of solution to the problem of preventing the rollover of a road train trailer and, for this reason, the problem of preventing the rollover of the road train as a whole.
Известны способ и устройство для предотвращения бокового опрокидывания ТС с двигателем внутреннего сгорания, в котором определена поперечная переменная, которая отражает поперечную динамику ТС, данную поперечную переменную сравнивают, по меньшей мере, с одним пороговым значением и, в зависимости от результата сравнения, осуществляют тормозное вмешательство для предотвращения бокового опрокидывания ТС. Установлена переменная наклона, которая отражает боковой наклон кузова ТС и ее пороговым значением является функция переменной наклона (см. патент США № US 9505286 В2, заявители GOETTSCH GERHARD; MERLEIN DOMINIK; BOSCH GMBH ROBERT, опубл 29 11 2016).A known method and device for preventing lateral rollover of a vehicle with an internal combustion engine, in which a transverse variable is determined that reflects the transverse dynamics of the vehicle, this transverse variable is compared with at least one threshold value and, depending on the result of the comparison, braking intervention is carried out to prevent lateral rollover of the vehicle. A tilt variable has been established that reflects the lateral tilt of the vehicle body and its threshold value is a function of the tilt variable (see US patent No. US 9505286 B2, applicants GOETTSCH GERHARD; MERLEIN DOMINIK; BOSCH GMBH ROBERT, published 11/29/2016).
Основными недостатками системы являются сложность сенсорной части системы, предполагающей использование значительного числа датчиков, включая датчики скорости вращения колес, поперечного ускорения, скорости рыскания, тормозного давления и угла поворота рулевого колеса, а также отсутствие у известной системы решения задачи предотвращения опрокидывания прицепа автопоезда и по этой причине -задачи предотвращения опрокидывания автопоезда в целом.The main disadvantages of the system are the complexity of the sensor part of the system, which involves the use of a significant number of sensors, including sensors for wheel speed, lateral acceleration, yaw rate, brake pressure and steering angle, as well as the lack of a known system for solving the problem of preventing rollover of a road train trailer and for this reason The reason is the task of preventing the rollover of the road train as a whole.
Более близкими по технической сущности являются способ и система предотвращения опрокидывания ТС на неровной полосе движения. Дорожные изображения, снятые устройствами захвата изображений, используются для расчета информации о дороге. Информация о дороге вместе с информацией о динамике движения ТС, такой как скорость и ускорение, используется для прогнозирования угла опрокидывания и бокового ускорения ТС, движущегося по неровной полосе движения. Высота центра масс и критическая скорость опрокидывания транспортного средства, движущегося по неровной полосе движения, вырабатываются и используются для определения индекса опрокидывания транспортного средства. Если индекс опрокидывания ТС превышает заданное значение, система предупреждает водителя или напрямую контролирует скорость движения ТС, чтобы оно не перевернулось на неровной полосе движения, (см. патент США № US 9116784 В2, заявители AUTOMOTIVE RES & TEST СТ, опубл. 25.08.2015).Closer in technical essence are the method and system for preventing a vehicle from rolling over on an uneven lane. Road images captured by image capture devices are used to calculate road information. Road information, together with vehicle dynamics information such as speed and acceleration, is used to predict the rollover angle and lateral acceleration of a vehicle traveling on a rough lane. The height of the center of mass and the critical rollover speed of a vehicle traveling on a rough lane are generated and used to determine the rollover index of the vehicle. If the vehicle rollover index exceeds a preset value, the system warns the driver or directly controls the speed of the vehicle so that it does not roll over on an uneven lane (see US patent No. US 9116784 B2, applicants AUTOMOTIVE RES & TEST CT, published 08.25.2015) .
Недостатками данной системы являются ограниченные возможности системы обработки изображений дороги в условиях темного времени суток, осадков, тумана и ярких источников света, а также отсутствие у нее решения задачи предотвращения опрокидывания прицепа автопоезда и по этой причине - задачи предотвращения опрокидывания автопоезда в целом.The disadvantages of this system are the limited capabilities of the road image processing system in conditions of darkness, precipitation, fog and bright light sources, as well as its lack of solution to the problem of preventing the rollover of a road train trailer and, for this reason, the problem of preventing the rollover of the road train as a whole.
Наиболее близкой по технической сущности является система предотвращения опрокидывания автомобиля, содержащая электрически соединенные: датчики частот вращения колес автомобиля, электрически связанные с блоком сопряжения линиями связи. Система предотвращения опрокидывания автомобиля также содержит устройство обработки информации и управления, включающее вычислительный блок определения скорости центра масс и разностей скоростей вращения колес, вычислительный блок определения угла поворота управляемых колес, вычислительный блок определения граничной скорости опрокидывания, вычислительный блок прогнозирования скорости центра масс и граничной скорости опрокидывания, вычислительный блок сравнения прогнозируемых скоростей, вычислительный блок формирования управляющих воздействий на акселератор и тормоза, индикатор включения торможения, устройство управления тормозами, устройство управления акселератором, индикатор включения торможения, входящий в состав блока отображения информации, и вторичный источник бесперебойного питания автомобиля. Данная известная система, принятая за прототип предлагаемого изобретения, обеспечивает предотвращение опрокидывания одиночного транспортного средства такого как автомобиль (см. патент на изобретение РФ № RU 2702877 С1. Система предотвращения опрокидывания автомобиля, авторы Бузников С.Е., Елкин Д.С, Сайкин А.М., Струков В.О., патентообладатель Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (ФГУП "НАМИ"), Опубл. Роспатент 2019.10.11).The closest in technical essence is a vehicle rollover prevention system, containing electrically connected: vehicle wheel speed sensors, electrically connected to an interface unit by communication lines. The car rollover prevention system also contains an information processing and control device, including a computing unit for determining the speed of the center of mass and differences in wheel speeds, a computing unit for determining the angle of rotation of the steered wheels, a computing unit for determining the limit speed of rollover, a computing unit for predicting the speed of the center of mass and the limit speed of rollover , a computational unit for comparing predicted speeds, a computational unit for generating control actions on the accelerator and brakes, a brake activation indicator, a brake control device, an accelerator control device, a brake activation indicator included in the information display unit, and a secondary uninterruptible power supply of the vehicle. This well-known system, adopted as the prototype of the proposed invention, ensures the prevention of rollover of a single vehicle such as a car (see RF patent for invention No. RU 2702877 C1. Vehicle rollover prevention system, authors Buznikov S.E., Elkin D.S., Saikin A M., Strukov V.O., patent holder Federal State Unitary Enterprise "Central Order of the Red Banner of Labor Scientific Research Automobile and Automotive Institute "NAMI" (FSUE "NAMI"), Publ. Rospatent 2019.10.11).
Важнейшим недостатком этой системы является отсутствие решения как задачи предотвращения опрокидывания прицепа автопоезда, так и задачи предотвращения опрокидывания автопоезда в целом.The most important disadvantage of this system is the lack of solution to both the problem of preventing the rollover of a road train trailer and the problem of preventing the rollover of the road train as a whole.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention
Техническая задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, состоит в снижении энергопотребления, затрат на реализацию и эксплуатацию системы предотвращения опрокидывания автопоезда при повышении надежности ее работы путем математического решения задачи устойчивости автопоезда, состоящего из автомобиля и, по меньшей мере, одного прицепа, системой предотвращения опрокидывания автопоезда задачи обеспечения предотвращения опрокидывания прицепа, и/или автомобиля и автопоезда в целом.The technical problem to be solved by the proposed invention is to reduce energy consumption, costs for the implementation and operation of a system for preventing rollover of a road train while increasing the reliability of its operation by mathematically solving the problem of the stability of a road train consisting of a car and at least one trailer with a prevention system overturning of a road train; the task of ensuring the prevention of overturning of the trailer, and/or the vehicle and the road train as a whole.
Поставленная техническая задача решается тем, что согласно предложенному изобретению система предотвращения опрокидывания автопоезда в составе автомобиля и, по меньшей мере, одного прицепа, содержащая электрически соединенные:The stated technical problem is solved by the fact that, according to the proposed invention, a system for preventing the rollover of a road train consisting of a car and at least one trailer, containing electrically connected:
датчики 1, 2, 3 и 4 частот вращения колес автомобиля, электрически связанные линиями связи с блоком 5 сопряжения подсистемы предотвращения опрокидывания автомобиля;
вторичный источник питания 6 подсистемы предотвращения опрокидывания автомобиля;
устройство 7 обработки информации и управления подсистемы предотвращения опрокидывания автомобиля, выполненное с возможностью получения и обработки соответствующих сигналов от датчиков 1, 2, 3, 4 частот вращения колес автомобиля, включающее:device 7 for information processing and control of the vehicle rollover prevention subsystem, configured to receive and process the corresponding signals from
вычислительный блок 8 оценки скорости центра масс и разностей скоростей вращения колес подсистемы предотвращения опрокидывания автомобиля, выполненный с возможностью определения оценки скорости центра масс и разности скоростей вращения колес автомобиля;
вычислительный блок 9 определения и оценки угла поворота управляемых колес подсистемы предотвращения опрокидывания автомобиля, выполненный с возможностью определения величины и оценки угла поворота управляемых колес автомобиля;computing
вычислительный блок 10 расчета и определения граничной скорости опрокидывания подсистемы предотвращения опрокидывания автомобиля, выполненный с возможностью определения граничной скорости опрокидывания автомобиля;a
вычислительный блок 11 прогнозирования скорости центра масс и граничной скорости опрокидывания автомобиля подсистемы предотвращения опрокидывания автомобиля, выполненный с возможностью выполнения прогнозирования скорости центра масс и граничной скорости опрокидывания автомобиля; вычислительный блок 12 вычисления и сравнения прогнозируемой скорости центра масс и прогнозируемой граничной скорости опрокидывания автомобиля подсистемы предотвращения опрокидывания автомобиля, выполненный с возможностью осуществления сравнения прогнозируемой скорости центра масс и прогнозируемой граничной скорости опрокидывания автомобиля;a
а также вычислительный блок 25 формирования управляющих воздействий на акселератор и тормоза автомобиля, содержащий индикатор 26 включения торможения, устройство 27 управления тормозами автомобиля, устройство 28 управления акселератором автомобиля,as well as a
причем система дополнительно содержит электрически соединенные соответствующим образом:wherein the system further comprises electrically connected accordingly:
предпочтительно импульсные датчики 13, 14, 15, 16 частот вращения колес прицепа, электрически соединенные линиями связи с блоком 17 сопряжения подсистемы предотвращения опрокидывания прицепа;preferably,
вторичный источник питания 18 подсистемы предотвращения опрокидывания прицепа;
устройство 19 обработки информации и управления подсистемы предотвращения опрокидывания прицепа, выполненное с возможностью получения и обработки соответствующих сигналов от датчиков 13, 14, 15, 16 частот вращения колес прицепа, включающее:
вычислительный блок 20 расчета и оценки скорости центра масс и разностей скоростей вращения колес подсистемы предотвращения опрокидывания прицепа, выполненный с возможностью оценки и определения скорости центра масс и разности скоростей вращения колес прицепа;a
вычислительный блок 21 определения и оценки угла поворота управляемых колес подсистемы предотвращения опрокидывания прицепа, выполненный с возможностью определения и оценки угла поворота управляемых колес прицепа;a
вычислительный блок 22 определения граничной скорости опрокидывания подсистемы предотвращения опрокидывания прицепа, выполненный с возможностью определения граничной скорости опрокидывания прицепа;a
вычислительный блок 23 прогнозирования скорости центра масс и граничной скорости опрокидывания прицепа подсистемы предотвращения опрокидывания прицепа, выполненный с возможностью выполнения прогнозирования скорости центра масс и граничной скорости опрокидывания прицепа;a computing unit 23 for predicting the speed of the center of mass and the limit speed of trailer rollover of the trailer rollover prevention subsystem, configured to predict the speed of the center of mass and the limit speed of trailer rollover;
вычислительный блок 24 вычисления и сравнения прогнозируемой скорости центра масс и прогнозируемой граничной скорости опрокидывания прицепа подсистемы предотвращения опрокидывания прицепа, выполненный с возможностью выполнения вычисления и сравнения прогнозируемой скорости центра масс и прогнозируемой граничной скорости опрокидывания прицепа;a
вычислительный блок 25 формирования управляющих воздействий при этом размещен в системе предотвращения опрокидывания автопоезда, соответственно электрически соединен с другими подсистемами и дополнительно выполнен с возможностью предотвращения опрокидывания автопоезда путем определения величины замедления, необходимого для предотвращения опрокидывания автомобиля и/или прицепа,the
вычислительный блок 25 дополнительно снабжен и соединен соответствующим образом со следующими блоками системы автопоезда, выполненными так, чтобы каждый из них обладал следующей присущей ему возможностью выполнения функций, то есть выполненными соответственно с возможностью:The
отображения на индикаторах 26 включения торможения автомобиля и/или 29 прицепа системы предотвращения опрокидывания автопоезда, получения соответствующих управляющих воздействий на устройство 27 управления тормозами автомобиля и/или на устройство 30 управления тормозами прицепа системы предотвращения опрокидывания автопоезда, на устройство 28 управления акселератором автомобиля системы предотвращения опрокидывания автопоезда и на индикатор 26 включения торможения автомобиля и/или индикатор 29 включения торможения прицепа;display on the
отображения информации и передачи водителю или оператору блоком 31 о включении автоматического торможения автомобиля и/или прицепа устройством 27 управления тормозами автомобиля и/или устройством 30 управления тормозами прицепа соответствующих подсистем, включенных в систему предотвращения опрокидывания автопоезда, при этом блок 31 выполнен также с возможностью передачи водителю информации о включении автоматического торможения автомобиля устройством 27 управления тормозами автомобиля и/или устройством 30 управления тормозами прицепа системы предотвращения опрокидывания автопоезда, которое/которые выполнено/выполнены с возможностью индикации управляющих воздействий, сформированных вычислительным блоком 25 системы предотвращения опрокидывания автопоезда, и с возможностью предотвращения опрокидывания автомобиля и/или прицепа и соответственно с возможностью предотвращения дорожно-транспортных происшествий (ДТП), а автономный источник 32 бесперебойного питания автопоезда электрически соединен со всеми подсистемами и компонентами системы предотвращения опрокидывания автопоезда, с возможностью обеспечения ее автономного и независимого электропитания, в том числе бесперебойного энергопитания (даже при отключении бортового питания), путем стабилизации подачи и преобразования напряжения, получаемого от бортовой сети автомобиля автопоезда, в величины тока и напряжения, необходимые для питания устройств 7 и 19 обработки информации и управления через вторичные источники питания 6 автомобиля и 18 прицепа, блока 31 отображения информации автопоезда с индикаторами 26 и 29 включения торможения соответственно автомобиля и/или прицепа в составе автопоезда, устройствами 27 и 30 управления тормозами автопоезда в составе соответственно автомобиля и прицепа и устройства 28 управления акселератором автомобиля автопоезда.displaying information and transmitting to the driver or operator by
Это повышает надежность работы как всей системы, так и входящих в нее подсистем автомобиля и прицепа по отдельности.This increases the reliability of the operation of both the entire system and the subsystems of the vehicle and trailer included in it separately.
Краткое описание чертежейBrief description of drawings
Заявленное изобретение поясняется чертежом.The claimed invention is illustrated in the drawing.
На фиг. 1 представлена функциональная схема системы предотвращения опрокидывания автопоезда в составе автомобиля и прицепа, составляющих ее устройств и вычислительных блоков.In fig. Figure 1 shows a functional diagram of the rollover prevention system for a road train consisting of a car and a trailer, its constituent devices and computing units.
Осуществление изобретенияCarrying out the invention
Система предотвращения опрокидывания автопоезда в составе автомобиля и, по меньшей мере, одного прицепа, содержащая электрически соединенные:A rollover prevention system for a road train consisting of a vehicle and at least one trailer, comprising electrically connected:
предпочтительно импульсные датчики 1, 2, 3, 4 частот вращения колес автомобиля, электрически связанные линиями связи с блоком 5 сопряжения подсистемы предотвращения опрокидывания автомобиля;preferably,
вторичный источник 6 питания подсистемы предотвращения опрокидывания автомобиля;
устройство 7 обработки информации и управления подсистемы предотвращения опрокидывания автомобиля, выполненное с возможностью получения и обработки соответствующих сигналов от датчиков 1, 2, 3, 4 частот вращения колес автомобиля включающее:device 7 for processing information and controlling the vehicle rollover prevention subsystem, configured to receive and process the corresponding signals from
вычислительный блок 8 оценки скорости центра масс и разностей скоростей вращения колес подсистемы предотвращения опрокидывания автомобиля, выполненный с возможностью определения и оценки скорости центра масс и разности скоростей вращения колес автомобиля;
вычислительный блок 9 определения и оценки угла поворота управляемых колес подсистемы предотвращения опрокидывания автомобиля, выполненный с возможностью определения величины и оценки угла поворота управляемых колес автомобиля;
вычислительный блок 10 расчета и определения граничной скорости опрокидывания подсистемы предотвращения опрокидывания автомобиля, выполненный с возможностью определения граничной скорости опрокидывания автомобиля;a
вычислительный блок 11 прогнозирования скорости центра масс и граничной скорости опрокидывания автомобиля подсистемы предотвращения опрокидывания автомобиля, выполненный с возможностью выполнения прогнозирования скорости центра масс и граничной скорости опрокидывания автомобиля;a
вычислительный блок 12 вычисления и сравнения прогнозируемой скорости центра масс и прогнозируемой граничной скорости опрокидывания автомобиля подсистемы предотвращения опрокидывания автомобиля, выполненный с возможностью осуществления сравнения прогнозируемой скорости центра масс и прогнозируемой граничной скорости опрокидывания автомобиля;a
а также вычислительный блок 25 формирования управляющих воздействий на акселератор и тормоза автомобиля, содержащий индикатор 26 включения торможения, устройство 27 управления тормозами автомобиля, устройство 28 управления акселератором автомобиля,as well as a
причемand
система дополнительно содержит электрически соединенные соответствующим образом:the system additionally contains electrically connected accordingly:
предпочтительно импульсные датчики 13, 14, 15, 16 частот вращения колес прицепа, электрически соединенные линиями связи с блоком 17 сопряжения подсистемы предотвращения опрокидывания прицепа;preferably,
вторичный источник питания 18 подсистемы предотвращения опрокидывания прицепа;
устройство 19 обработки информации и управления подсистемы предотвращения опрокидывания прицепа, выполненное с возможностью получения и обработки соответствующих сигналов от датчиков 13, 14, 15, 16 частот вращения колес прицепа, включающее:
вычислительный блок 20 расчета и оценки скорости центра масс и разности скоростей вращения колес подсистемы предотвращения опрокидывания прицепа, выполненный с возможностью оценки и определения скорости центра масс и разности скоростей вращения колес прицепа;a
вычислительный блок 21 определения и оценки угла поворота управляемых колес подсистемы предотвращения опрокидывания прицепа, выполненный с возможностью определения и оценки угла поворота управляемых колес прицепа;a
вычислительный блок 22 определения граничной скорости опрокидывания подсистемы предотвращения опрокидывания прицепа, выполненный с возможностью определения граничной скорости опрокидывания прицепа;a
вычислительный блок 23 прогнозирования скорости центра масс и граничной скорости опрокидывания прицепа подсистемы предотвращения опрокидывания прицепа, выполненный с возможностью выполнения прогнозирования скорости центра масс и граничной скорости опрокидывания прицепа;a computing unit 23 for predicting the speed of the center of mass and the limit speed of trailer rollover of the trailer rollover prevention subsystem, configured to predict the speed of the center of mass and the limit speed of trailer rollover;
вычислительный блок 24 вычисления и сравнения прогнозируемой скорости центра масс и прогнозируемой граничной скорости опрокидывания прицепа подсистемы предотвращения опрокидывания прицепа, выполненный с возможностью выполнения вычисления и сравнения прогнозируемой скорости центра масс и прогнозируемой граничной скорости опрокидывания прицепа,a
вычислительный блок 25 формирования управляющих воздействий при этом размещен в системе предотвращения опрокидывания автопоезда, соответственно электрически соединен с другими подсистемами и дополнительно выполнен с возможностью предотвращения опрокидывания автопоезда, путем определения величины замедления, необходимого для предотвращения опрокидывания автомобиля и/или прицепа;the
вычислительный блок 25 дополнительно снабжен и соединен соответствующим образом со следующими блоками автопоезда, выполненными, так чтобы каждый из них обладал следующей присущей ему возможностью выполнения функций, то есть выполненными соответственно с возможностью:the
отображения на индикаторах 26 включения торможения автомобиля и/или 29 прицепа системы предотвращения опрокидывания автопоезда, получения соответствующих управляющих воздействий на устройство 27 управления тормозами автомобиля и/или на устройство 30 управления тормозами прицепа системы предотвращения опрокидывания автопоезда, на устройство 28 управления акселератором автомобиля системы предотвращения опрокидывания автопоезда и на индикатор 26 включения торможения автомобиля и/или индикатор 29 включения торможения прицепа;display on the
отображения информации и передачи водителю или оператору блоком 31 о включении автоматического торможения автомобиля и/или прицепа устройством 27 управления тормозами автомобиля и/или устройством 30 управления тормозами прицепа соответствующих подсистем, включенных в систему предотвращения опрокидывания автопоезда, при этом блок 31 выполнен также с возможностью передачи водителю информации о включении автоматического торможения автомобиля устройством 27 управления тормозами автомобиля и/или устройством 30 управления тормозами прицепа системы предотвращения опрокидывания автопоезда, которое/которые выполнено/выполнены с возможностью индикации управляющих воздействий, сформированных вычислительным блоком 25 системы предотвращения опрокидывания автопоезда, и с возможностью предотвращения опрокидывания автомобиля и/или прицепа и соответственно с возможностью предотвращения дорожно-транспортных происшествий (ДТП), а автономный источник 32 бесперебойного питания автопоезда электрически соединен со всеми подсистемами и компонентами системы предотвращения опрокидывания автопоезда, с возможностью обеспечения ее автономного и независимого электропитания, в том числе бесперебойного энергопитания (даже при отключении бортового питания), путем стабилизации подачи и преобразования напряжения, получаемого от бортовой сети автомобиля автопоезда, в величины тока и напряжения, необходимые для питания устройств 7 и 19 обработки информации и управления через вторичные источники питания 6 автомобиля и 18 прицепа, блока 31 отображения информации автопоезда с индикаторами 26 и 29 включения торможения соответственно автомобиля и прицепа в составе автопоезда, устройств 27 и 30 соответственно управления тормозами автомобиля и прицепа в составе автопоезда и устройства 28 управления акселератором автомобиля автопоезда.displaying information and transmitting to the driver or operator by block 31 about the activation of automatic braking of the car and/or trailer by the vehicle brake control device 27 and/or the trailer brake control device 30 of the corresponding subsystems included in the rollover prevention system of the road train, while block 31 is also configured to transmit information to the driver about the activation of automatic braking of the vehicle by the vehicle brake control device 27 and/or the trailer brake control device 30 of the road train rollover prevention system, which is/are made with the ability to indicate control actions generated by the computing unit 25 of the road train rollover prevention system, and with the ability to prevent rollover of a car and/or trailer and, accordingly, with the ability to prevent road traffic accidents (RTA), and the autonomous uninterruptible power supply 32 of the road train is electrically connected to all subsystems and components of the rollover prevention system of the road train, with the ability to provide its autonomous and independent power supply, including uninterruptible power supply (even when the on-board power is turned off), by stabilizing the supply and converting the voltage received from the on-board network of the road train vehicle into the current and voltage values necessary to power the information processing and control devices 7 and 19 through secondary power supplies 6 of the vehicle and 18 of the trailer , block 31 for displaying information of the road train with indicators 26 and 29 for turning on the braking, respectively, of the vehicle and trailer as part of the road train, devices 27 and 30, respectively, for controlling the brakes of the vehicle and trailer as part of the road train, and device 28 for controlling the accelerator of the vehicle of the road train.
При этом автономный источник 32 бесперебойного питания системы предотвращения опрокидывания автопоезда выполнен соответствующим образом и дополнительно снабжен (как и все источники бесперебойного питания) аккумуляторами и соответствующим образом соединен с другими частями системы.In this case, the autonomous
Вычислительный блок 25 формирования управляющих воздействий при этом размещен в подсистеме предотвращения опрокидывания автопоезда, соответственно электрически соединен с другими подсистемами и выполнен дополнительно с возможностью определения величины замедления, необходимого для предотвращения опрокидывания автомобиля и/или прицепа.The
При этом вычислительный блок 25 формирования управляющих воздействий как было ранее указано дополнительно снабжен и соединен соответствующим образом со следующими блоками системы автопоезда, выполненными, так чтобы каждый из них обладал следующей присущей ему возможностью выполнения функций, то есть выполненными соответственно с возможностью:In this case, the
отображения на индикаторах 26 включения торможения автомобиля и/или 29 каждого прицепа системы предотвращения опрокидывания автопоезда, получения соответствующих управляющих воздействий на устройство 27 управления тормозами автомобиля и/или на устройство 30 управления тормозами каждого прицепа системы предотвращения опрокидывания автопоезда, на устройство 28 управления акселератором автомобиля системы предотвращения опрокидывания автопоезда и на индикатор 26 включения торможения автомобиля и/или индикатор 29 включения торможения каждого прицепа;display on the
отображения информации и передачи водителю или оператору блоком 31 о включении автоматического торможения автомобиля и/или, по меньшей мере, одного прицепа устройством 27 управления тормозами автомобиля и/или устройством 30 управления тормозами соответствующего прицепа соответствующих подсистем, включенных в систему предотвращения опрокидывания автопоезда, при этом блок 31 выполнен также с возможностью передачи водителю информации о включении автоматического торможения автомобиля устройством 27 управления тормозами автомобиля и/или устройством 30 управления тормозами соответствующего прицепа системы предотвращения опрокидывания автопоезда, которое/которые выполнено/выполнены с возможностью индикации управляющих воздействий, сформированных вычислительным блоком 25 системы предотвращения опрокидывания автопоезда, и с возможностью предотвращения опрокидывания автомобиля и/или соответствующего прицепа и соответственно с возможностью предотвращения дорожно-транспортных происшествий (ДТП), а автономный источник 32 бесперебойного питания автопоезда электрически соединен со всеми подсистемами и компонентами системы предотвращения опрокидывания автопоезда, обеспечения ее автономного и независимого электропитания, в том числе бесперебойного энергопитания (даже при отключении бортового питания), путем стабилизации подачи и преобразования напряжения, получаемого от бортовой сети автомобиля автопоезда, в величины тока и напряжения, необходимые для питания устройств 7 и 19 обработки информации и управления через вторичные источники питания 6 автомобиля и 18 прицепа, блока 31 отображения информации автопоезда с индикаторами 26 и 29 включения торможения соответственно автомобиля и прицепа в составе автопоезда, устройств 27 и 30 соответственно управления тормозами автомобиля и прицепа в составе автопоезда и устройства 28 управления акселератором автомобиля автопоезда.displaying information and transmitting to the driver or operator unit 31 about the activation of automatic braking of the vehicle and/or at least one trailer by the vehicle brake control device 27 and/or the brake control device 30 of the corresponding trailer of the corresponding subsystems included in the rollover prevention system of the road train, while block 31 is also configured to transmit to the driver information about the activation of automatic braking of the vehicle by the vehicle brake control device 27 and/or the brake control device 30 of the corresponding trailer of the road train rollover prevention system, which is/are made with the ability to indicate control actions generated by the system's computing unit 25 prevent rollover of the road train, and with the ability to prevent rollover of the vehicle and/or the corresponding trailer and, accordingly, with the ability to prevent road traffic accidents (RTA), and the autonomous uninterruptible power supply 32 of the road train is electrically connected to all subsystems and components of the rollover prevention system of the road train, ensuring its autonomous and independent power supply, including uninterruptible power supply (even when the on-board power is turned off), by stabilizing the supply and converting the voltage received from the on-board network of the road train vehicle into the current and voltage values necessary to power devices 7 and 19 for information processing and control through secondary power sources 6 of the car and 18 of the trailer, unit 31 for displaying information of the road train with indicators 26 and 29 for turning on the braking, respectively, of the car and trailer as part of the road train, devices 27 and 30, respectively, for controlling the brakes of the car and trailer as part of the road train, and device 28 for controlling the accelerator of the vehicle of the road train.
Также следует отметить, что как выше было описано вычислительный блок 25 может быть выполнен с возможностью работы и обеспечения выше указанных функций не только с одним прицепом, а и с несколькими, и для каждого из них осуществлять все функции по контролю состояния и управления движением, в том числе даже при излишнем раскачивании последнего из указанных прицепов при превышении критической скорости автопоезда.It should also be noted that, as described above, the
Рассмотрим подробнее основания и возможности для вычисления прогнозируемого критерия опасности и необходимые расчетно-вычислительные особенности устройств и вычислительных блоков системы предотвращения опрокидывания автопоезда в составе автомобиля и прицепа, позволяющие осуществить все указанные в формуле изобретения функциональные действия, которые могут осуществить функциональные блоки и устройства при функционировании системы.Let us consider in more detail the grounds and possibilities for calculating the predicted hazard criterion and the necessary computational features of the devices and computing blocks of the system for preventing the rollover of a road train as part of a car and a trailer, allowing for the implementation of all the functional actions specified in the claims that can be carried out by the functional blocks and devices during the operation of the system .
Необходимые расчеты и вычисления в современной технике могут быть осуществлены как аналоговыми, так и предпочтительно цифровыми средствами.The necessary calculations and calculations in modern technology can be carried out both by analog and, preferably, by digital means.
При работе системы предотвращения опрокидывания автопоезда в составе автомобиля и прицепа сигналы, формируемые независимо друг от друга в подсистеме предотвращения опрокидывания автомобиля и в подсистеме предотвращения опрокидывания прицепа преимущественно соответственно импульсными датчиками 1, 2, 3 и 4 частот вращения колес автомобиля и импульсными датчиками 13, 14, 15 и 16 частот вращения колес прицепа, регистрируются и передаются через соответствующие линии связи подсистем в блоки 5 и 17 сопряжения в устройства 7 и 19 обработки информации и управления соответственно. Для обеспечения функционирования устройств 7 и 19 обработки информации и управления могут использоваться автономные вторичные источники бесперебойного питания 6 и 18. В устройствах 7 и 19 обработки информации и управления каждой из подсистем определяются значения физических переменных и сравниваются с граничными значениями, характеризующими критические состояния автомобиля и каждого прицепа соответственно.When the rollover prevention system for a road train consisting of a car and a trailer is operating, signals generated independently of each other in the vehicle rollover prevention subsystem and in the trailer rollover prevention subsystem are predominantly, respectively,
А именно, в вычислительных блоках 11 и 23 устройств 7 и 19 обработки информации и управления автомобиля и прицепа в реальном времени формируются независимо друг от друга прогнозируемые значения скорости центра масс, угла поворота управляемых колес, скоростей продольных скольжений колес автомобиля и каждого прицепа, а также в блоках 12 и 24 формируются граничные значения скоростей опрокидывания автомобиля и прицепа путем математической обработки сигналов не требующих энергопитания импульсных датчиков 1, 2, 3 и 4, а также - датчиков 13, 14, 15 и 1, о частотах вращения колес автомобиля и прицепа, например магнитноиндукционных, а также путем расчета настроечных данных для указанных параметров движения автомобиля и прицепа с помощью микроконтроллеров на базе устройств 7 и 19 с необходимым программным обеспечением.Namely, in the
По результатам расчета настроечных данных вычисляется прогнозируемый критерий опасности, значения которого устанавливают на основе вычисления методом экстраполяции двух прогнозируемых скоростей на время экстраполяции, а именно, соответственно, граничной скорости опрокидывания и продольной скорости центра масс как автомобиля, так и прицепа на время τЭ, их сравнения согласно неравенству и при его выполнении, то есть в случае превышения прогнозируемой скорости центра масс величины прогнозируемой скорости опрокидывания автомобиля и/или прицепа, данные из устройств 7 и 19 обработки информации и управления подсистем автомобиля и прицепа передаются в вычислительный блок 25 формирования управляющих воздействий для предотвращения опрокидывания автопоезда, который выполнен с возможностью определения величины замедления, необходимого для предотвращения опрокидывания автомобиля и/или прицепа, и выполнен с возможностью получения соответствующих ему управляющих воздействий на устройства 27 и/или 30 управления тормозами автомобиля и/или прицепа, и/или на устройство 28 управления акселератором автомобиля, то есть, например, соответствующего уменьшения подачи топлива, и на индикаторы 26 и/или 29 включения торможения, входящих в состав блока 31 отображения информации, который выполнен с возможностью передачи водителю информации о включении автоматического торможения автомобиля и/или прицепа устройствами 27 и/или 30 управления тормозами. Устройства 27, 28 и 30 выполнены с возможностью управления от вычислительного блока 25, а также с возможностью автоматического предотвращения опрокидывания автомобиля и, тем самым, предотвращения потенциально возможного дорожно-транспортного происшествия (ДТП).Based on the results of calculating the tuning data, the predicted danger criterion is calculated, the values of which are established based on the calculation by extrapolation method of two predicted speeds for the extrapolation time, namely, respectively, the limiting rollover speed and the longitudinal speed of the center of mass of both the car and the trailer for the time τ E , their comparisons according to inequality and when it is executed, that is, if the predicted speed of the center of mass exceeds the predicted rollover speed of the car and/or trailer, data from the information processing and control devices 7 and 19 of the vehicle and trailer subsystems is transmitted to the computing unit 25 for generating control actions to prevent the rollover of the road train , which is configured to determine the amount of deceleration necessary to prevent the vehicle and/or trailer from tipping over, and is configured to receive corresponding control actions on the brake control devices 27 and/or 30 of the vehicle and/or trailer, and/or on the control device 28 the accelerator of the car, that is, for example, a corresponding reduction in the fuel supply, and to the brake activation indicators 26 and/or 29, which are part of the information display unit 31, which is configured to transmit information to the driver about the activation of automatic braking of the car and/or trailer by devices 27 and/or 30 brake control.
Индикаторы 26 и 29 включения торможения предназначены для передачи водителю информации о включении автоматического режима торможения автомобиля и/или прицепа, и соответственно выполнены с возможностью передачи водителю и/или оператору управления автопоездом информации о включении автоматического торможения автомобиля и/или прицепа соответственно устройствами 27 и/или 30 управления тормозами, которые выполнены с возможностью индикации управляющих воздействий, сформированных вычислительным блоком 25, и режима с возможностью предотвращения опрокидывания автомобиля и/или прицепа автопоезда для предотвращения дорожно-транспортного происшествия (ДТП).The
В качестве общей единой математической модели косвенных измерений скорости центра масс автомобиля и каждого прицепа, Vm и угла поворота управляемых колес Ψcэ, в устройствах 7 и 19 обработки информации подсистем автомобиля и прицепа используются аналогичные системы уравнений линейных скоростей вращения колес Vi, 1≤ i ≤ 4 на вираже:As a general unified mathematical model of indirect measurements of the speed of the center of mass of the car and each trailer, V m and the angle of rotation of the steered wheels Ψ se , in
гдеWhere
ΔVSi, 1≤ i ≤ 4 - скорости продольных скольжений колес как автомобиля, так и прицепа;ΔV Si , 1≤ i ≤ 4 - longitudinal sliding speeds of the wheels of both the car and the trailer;
Δωm - угловая скорость сноса или заноса колес как автомобиля, так и прицепа.Δω m is the angular speed of drift or skidding of the wheels of both the car and the trailer.
Оценки , 1≤ i ≤ 4 формируются по даннымRatings , 1≤ i ≤ 4 are formed according to the data
измерений частот вращения колес ωi(k) и настроечных данных свободных радиусов Rci (k) колес как автомобиля, так и прицепа.measurements of wheel speeds ω i (k) and tuning data for the free radii R ci (k) of the wheels of both the car and the trailer.
Решение некорректной задачи определения оценок (1≤ i ≤4) по известным оценкам настроечным параметрам b, a 1≈ a, a 2 ≈ a при Δωm=0 приведено в следующем алгоритме определения параметров движения транспортного средства.Solving the ill-posed problem of determining estimates (1≤ i ≤4) according to known estimates tuning parameters b, a 1 ≈ a , a 2 ≈ a at Δω m =0 are given in the following algorithm for determining vehicle motion parameters.
Так, в частности, оценка продольной скорости центра масс , как для автомобиля, так и прицепа определяется в виде:So, in particular, the estimate of the longitudinal velocity of the center of mass , both for a car and a trailer, is defined as:
где |ΔVSi(k)+ΔVSj(k)|=min[|ΔVS1(k)+ΔVS2(k)|, |ΔVS3(k)+ΔVS4(k)|, |ΔVS1(k)+ΔVS1(k)+ΔVS4(k)|, |ΔVS2(k)+ΔVS3(k)|].where |ΔV Si (k)+ΔV Sj (k)|=min[|ΔV S1 (k)+ΔV S2 (k)|, |ΔV S3 (k)+ΔV S4 (k)|, |ΔV S1 (k )+ΔV S1 (k)+ΔV S4 (k)|, |ΔV S2 (k)+ΔV S3 (k)|].
Для пары колес как автомобиля, так и прицепа разных бортов разность ΔVij = Vi-Vj равна:For a pair of wheels of both a car and a trailer of different sides, the difference ΔV ij = V i -V j is equal to:
. .
Решение (3) в случае Solution (3) in case
. .
Принимая оценку , получим, что:Taking the assessment , we get that:
. .
Рассматривается случай опрокидывания как автомобиля, так и прицепа на гладкой горизонтальной поверхности при условии, что граничная скорость опрокидывания меньше граничных скоростей сноса и заноса их колес и, следовательно, Δωm =0.The case of overturning of both a car and a trailer on a smooth horizontal surface is considered, provided that the limiting speed of overturning is less than the limiting speeds of drift and skidding of their wheels and, therefore, Δω m =0.
Выше описанные вычисления и расчеты выполняются в вычислительных блоках 8 и 20, которые выполнены с возможностью определения оценки скорости центра масс и разности скоростей вращения колес как автомобиля, так и прицепа, и 9 и 21 соответственно, которые выполнены с возможностью определения оценки угла поворота управляемых колес как автомобиля, так и прицепа (при наличии у последнего).The above-described calculations and calculations are performed in
В вычислительных блоках 10 и 22 происходит определение и вычисление граничной скорости опрокидывания автомобиля и прицепа соответственно.In computing blocks 10 and 22, the limit speed of rollover of the car and trailer is determined and calculated, respectively.
Граничная скорость опрокидывания Vгр0 определяется из условий равенства опрокидывающего и возвращающего моментов как автомобиля, так и прицепа, и составляет:The limiting tipping speed V gr0 is determined from the conditions of equality of the tipping and restoring moments of both the car and the trailer, and is:
где:Where:
hm - высота центра масс автомобиля или прицепа.h m - height of the center of mass of the car or trailer.
Вычисление необходимых для последующего сравнительного анализа двух экстраполированных скоростей в соответствующих блоках, а именно граничной скорости опрокидывания Vгp0 и продольной скорости центра масс τэ как автомобиля, так и прицепа на время Vm, выполняется соответственно в вычислительных блоках 11 и 23 прогнозирования скорости центра масс и граничной скорости опрокидывания как автомобиля, так и прицепа.The calculation of the two extrapolated speeds required for subsequent comparative analysis in the corresponding blocks, namely the boundary rollover speed V gp0 and the longitudinal speed of the center of mass τ e of both the car and the trailer for a time V m , is performed respectively in the
Определение прогнозируемого критерия опасности опрокидывания, то есть прогнозирование возникновения возможности опрокидывания автомобиля и/или прицепа выполняют путем экстраполяции двух скоростей, а именно граничной скорости опрокидывания Vгp0 и продольной скорости центра масс как автомобиля, так и прицепа на время τэ, а затем в вычислительных блоках 12 и 24 сравнения прогнозируемых скоростей автомобиля и прицепа их сравнивают и проверяют выполнение неравенства:Determining the predicted criterion for the danger of rollover, that is, predicting the possibility of rollover of a car and/or trailer is performed by extrapolating two speeds, namely the limiting rollover speed V gp0 and the longitudinal speed of the center of mass of both the car and the trailer for a time τ e , and then in computational in
где:Where:
В случае, если неравенство (8) выполняется, то вычислительный блок 25 формирования управляющих воздействий системы предотвращения опрокидывания автопоезда активирует устройство 28 управления акселератором и/или устройства 27 и/или 30 управления тормозами и индикаторы 26 и/или 29 включения торможения, входящих в состав блока 31 отображения информации, который выполнен с возможностью передачи водителю информации о включении автоматического торможения автомобиля и/или прицепа устройствами 26 и/или 29 управления тормозами, которые выполнены с возможностью индикации управляющих воздействий, сформированных вычислительным блоком 25, и с возможностью предотвращения опрокидывания автомобиля и/или прицепа и тем самым предотвращения дорожно-транспортного происшествия.If inequality (8) is satisfied, then the
Последовательность управляющих воздействий, сформированных вычислительным блоком 25 формирования управляющих воздействий системы предотвращения опрокидывания автопоезда, определяется автоматически на основании критериев эффективности, определенных расчетным или опытным путем, что в большинстве случаев является известным и не является объектом защиты в данном предложении, так, например, тормозить можно с помощью устройств 27 и/или 30 управления тормозами автомобиля и/или прицепа соответственно, устройства 28 управления двигателем, сбросив подачу топлива, и трансмиссией, перейдя на более низкую передачу.The sequence of control actions generated by the
Величина времени экстраполяции τэ включает время прогнозирования наступления события опрокидывания как автомобиля, так и прицепа, и время запаздывания, вносимое из-за конечного быстродействия вычислительного устройства и запаздываний устройств 28, 27 и 30 управления акселератором и/или соответствующей тормозной системой.The extrapolation time value τ e includes the time of predicting the occurrence of a rollover event of both the vehicle and the trailer, and the delay time introduced due to the finite speed of the computing device and the delays of the
Величины тягово-тормозного ускорения а dT, достаточного для предотвращения сноса или заноса колес автомобиля и/или прицепа определяются из решения уравнения продольного движения их центра масс:The magnitude of traction and braking acceleration a dT sufficient to prevent the wheels of a car and/or trailer from drifting or skidding are determined from solving the equation for the longitudinal motion of their center of mass:
где:Where:
kx- коэффициент лобового аэродинамического сопротивления как автомобиля, так и прицепа;k x is the coefficient of frontal aerodynamic drag of both the car and the trailer;
kтр - коэффициент трения качения колес как автомобиля, так и прицепа;k tr is the rolling friction coefficient of the wheels of both the car and the trailer;
αT - угол тангажа как автомобиля, так и прицепа.α T is the pitch angle of both the vehicle and the trailer.
При из (9) получим величину a dT:At from (9) we obtain the value a dT :
. .
В случае движения по горизонтальной поверхности αT-=0, и пренебрегая силами аэродинамического сопротивления и трения качения как автомобиля, так и прицепа, получим приближенно:In the case of movement on a horizontal surface α T -=0, and neglecting the forces of aerodynamic resistance and rolling friction of both the car and the trailer, we obtain approximately:
. .
Распределение тягового-тормозного усилия между двигателем автомобиля, трансмиссией автомобиля и тормозными системами автомобиля и прицепа выполняется в соответствии с характеристиками этих систем.The distribution of traction and braking force between the vehicle engine, vehicle transmission and the braking systems of the vehicle and trailer is carried out in accordance with the characteristics of these systems.
После поступления численных значений превышения прогнозируемых скоростей центров масс из блоков обработки информации 7 и 19 подсистем предотвращения опрокидывания автомобиля и прицепа в вычислительном блоке 25 системы автопоезда результаты оценок этих величин сравнивают между собой и по максимальной величине превышения прогнозируемой скорости центра масс в сравнении с величинами прогнозируемых скоростей опрокидывания у автомобиля или прицепа, на основании которой с учетом настроечных параметров оценки физических параметров, характеризующих состояние автомобиля и прицепа, в вычислительном блоке 25 формируют управляющие воздействия на устройства управления акселератором 28 и/или тормозной системой 27 автомобиля и/или 30 прицепа автопоезда и/или на устройства 26 и/или 29 индикации включения торможения, а также управляющие сигналы в блок 31 отображения информации водителю, включающего устройство ввода для введения настроечной информации и выбора режима отображения информации, устройства управления акселератором 28 и/или тормозными системами 27 и/или 30, устройства индикации включения торможения 26 и/или 29, автономный источник 32 бесперебойного питания, который осуществляет стабилизацию и преобразование напряжения, получаемого от бортовой сети автомобиля, в величины напряжения, необходимые для постоянного питания микроконтроллеров, устройств управления и средства визуального отображения информации.After receiving numerical values of exceeding the predicted speeds of the centers of mass from information processing blocks 7 and 19 of the rollover prevention subsystems of the car and trailer in the computer block 25 of the road train system, the results of assessments of these values are compared with each other and by the maximum value of exceeding the predicted speed of the center of mass in comparison with the values of the predicted speeds rollover of a car or trailer, on the basis of which, taking into account the setting parameters for assessing the physical parameters characterizing the state of the car and trailer, control actions are generated in the computing unit 25 on the control devices of the accelerator 28 and/or the brake system 27 of the car and/or 30 of the trailer of the road train and/ or to the devices 26 and/or 29 for indicating the activation of the brake, as well as control signals to the block 31 for displaying information to the driver, including an input device for entering setting information and selecting the information display mode, a control device for the accelerator 28 and/or brake systems 27 and/or 30 , brake activation indication devices 26 and/or 29, autonomous uninterruptible power supply 32, which stabilizes and converts the voltage received from the vehicle's on-board network into the voltage values necessary for constant power supply of microcontrollers, control devices and visual information display devices.
К числу преимуществ, то есть технических результатов, достигаемых предлагаемой системой предотвращения опрокидывания автопоезда следует отнести следующие новые качества и свойства:The advantages, that is, the technical results achieved by the proposed system for preventing rollover of a road train, include the following new qualities and properties:
- возможность прогнозирования и предотвращения системой опрокидывания автомобиля, прицепа и автопоезда в целом до возникновения опасного этого самого события, то есть до опрокидывания;- the ability to predict and prevent the system from overturning a car, trailer and road train as a whole before this very dangerous event occurs, that is, before overturning;
- низкая стоимость технических средств при реализации предлагаемого устройства, обусловленная наличием только штатных физических датчиков первичной информации, не требующих энергопитания, необходимых и достаточных для решения задачи;- low cost of technical means when implementing the proposed device, due to the presence of only standard physical sensors of primary information that do not require power supply, necessary and sufficient to solve the problem;
- возможность функционирования в неполной конфигурации датчиков частот вращения колес, включая отказы одного или двух датчиков разных бортов автомобиля, прицепа и автопоезда в целом;- the ability to operate in an incomplete configuration of wheel speed sensors, including failures of one or two sensors on different sides of the vehicle, trailer and road train as a whole;
- пониженное энергопотребление системой, обусловленное использованием только не требующих энергопитания штатных датчиков частот вращения колес автомобиля и прицепа в составе автопоезда для получения информации;- reduced energy consumption by the system, due to the use of only standard wheel speed sensors of the vehicle and trailer as part of the road train, which do not require power supply, to obtain information;
- более высокая эксплуатационная надежность системы, обусловленная минимально необходимой конфигурацией используемых технических средств, включая штатные датчики первичной информации;- higher operational reliability of the system, due to the minimum required configuration of the technical means used, including standard primary information sensors;
- отсутствие влияния состояния внешней среды, включая освещенность, осадки, туман и прочее, на эффективность работы системы;- absence of influence of the state of the external environment, including illumination, precipitation, fog, etc., on the efficiency of the system;
- достижение новых, ранее неизвестных технических результатов по обеспечению безопасного управления движением всего автопоезда в целом;- achieving new, previously unknown technical results to ensure safe traffic control of the entire road train as a whole;
- исключение опрокидывания в условиях эксплуатации, особенно на виражах автомобиля и прицепа в составе автопоезда, а также обеспечения синхронизированной работы как составных частей, так и автопоезда в целом;- eliminating rollover under operating conditions, especially on turns of the car and trailer as part of a road train, as well as ensuring synchronized operation of both the components and the road train as a whole;
- возможность использования системы для автоматического предотвращения опрокидываний транспортных средств, включая беспилотные грузовые, в том числе бескабинные автопоезда в составе автомобиля, а также одного и более прицепов.- the ability to use the system to automatically prevent rollovers of vehicles, including unmanned freight vehicles, including cabless road trains as part of a vehicle, as well as one or more trailers.
Технический результат также состоит в косвенных измерениях скорости центра масс и угла поворота управляемых колес автомобиля и/или прицепа с учетом угла бокового увода, определении граничной скорости опрокидывания и их прогнозируемых значений, в формировании управляющих воздействий на акселератор автомобиля, на тормоза и на индикаторы торможения автомобиля и/или прицепа, в случае превышения прогнозируемой скорости центра масс, над прогнозируемым значением граничной скорости опрокидывания автомобиля и/или прицепа, в выборе оптимальной последовательности автоматических воздействий на органы управления автомобиля и/или прицепа в составе автопоезда при динамической стабилизации безопасной скорости автомобиля и/или прицепа на виражах на гладкой горизонтальной поверхности, за счет чего предотвращается опрокидывание автомобиля и/или прицепа, а также автопоезда в целом, в том числе в высокоавтоматизированном исполнении автопоезда, а также в варианте грузового бескабинного исполнения автомобиля автопоезда.The technical result also consists of indirect measurements of the speed of the center of mass and the angle of rotation of the steered wheels of the car and/or trailer, taking into account the lateral slip angle, determination of the limit speed of rollover and their predicted values, in the formation of control actions on the car accelerator, on the brakes and on the car braking indicators and/or trailer, in case the predicted speed of the center of mass exceeds the predicted value of the limit speed of rollover of the car and/or trailer, in choosing the optimal sequence of automatic actions on the controls of the car and/or trailer as part of a road train with dynamic stabilization of the safe speed of the car and/ or a trailer on turns on a smooth horizontal surface, thereby preventing the car and/or trailer, as well as the road train as a whole, from tipping over, including in the highly automated version of the road train, as well as in the cabless cargo version of the road train.
На основании изложенного можно утверждать следующее.Based on the above, the following can be stated.
Поставленная техническая задача решается техническими средствами и может быть использована в предложенном виде для оснащения как новых, так и находящихся в эксплуатации автопоездов, состоящих из автомобиля и прицепа, следовательно, предложение соответствует критерию изобретения «промышленная применимость».The stated technical problem is solved by technical means and can be used in the proposed form to equip both new and existing road trains, consisting of a car and a trailer, therefore, the proposal meets the criterion of the invention “industrial applicability”.
Предложение имеет отличия от известного конструктивного исполнения системы, следовательно, соответствует критерию изобретения «новизна».The proposal differs from the known design of the system, therefore, it meets the invention criterion of “novelty”.
Предложение при реализации устройства позволяет достичь новых, ранее неизвестных технических результатов, следовательно, соответствует критерию изобретения «изобретательский уровень».When implementing a device, the proposal makes it possible to achieve new, previously unknown technical results, and therefore meets the invention criterion of “inventive step”.
Claims (24)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2811999C1 true RU2811999C1 (en) | 2024-01-22 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2243429C2 (en) * | 1997-11-06 | 2004-12-27 | Лук Ламеллен унд Купплюнгсбау ГмбХ | Device for electronic stabilization of vehicle |
| US6957873B2 (en) * | 2000-11-03 | 2005-10-25 | Peter Wanke | Method for regulating the driving stability of a vehicle |
| US20140081542A1 (en) * | 2012-09-18 | 2014-03-20 | Automotive Research & Test Center | System and method for preventing vehicle from rolling over in curved lane |
| RU2702476C1 (en) * | 2018-11-27 | 2019-10-08 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (ФГУП "НАМИ") | Vehicle overturn prevention method |
| RU2702877C1 (en) * | 2018-11-27 | 2019-10-11 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (ФГУП "НАМИ") | Car tilting prevention system |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2243429C2 (en) * | 1997-11-06 | 2004-12-27 | Лук Ламеллен унд Купплюнгсбау ГмбХ | Device for electronic stabilization of vehicle |
| US6957873B2 (en) * | 2000-11-03 | 2005-10-25 | Peter Wanke | Method for regulating the driving stability of a vehicle |
| US20140081542A1 (en) * | 2012-09-18 | 2014-03-20 | Automotive Research & Test Center | System and method for preventing vehicle from rolling over in curved lane |
| RU2702476C1 (en) * | 2018-11-27 | 2019-10-08 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (ФГУП "НАМИ") | Vehicle overturn prevention method |
| RU2702877C1 (en) * | 2018-11-27 | 2019-10-11 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (ФГУП "НАМИ") | Car tilting prevention system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101612938B (en) | Judgment line calculation for vehicle safety system | |
| EP3204275B1 (en) | System and method for determining whether a trailer is attached to a vehicle | |
| US11104333B2 (en) | Emergency braking system, emergency braking method and semitrailer | |
| US9669664B2 (en) | Method, control device and system for determining a tread depth of a tread of a tire | |
| KR101729914B1 (en) | Method for automatically preventing aquaplaning | |
| CN113195326A (en) | Detecting general road weather conditions | |
| US11780437B2 (en) | Controlling movement of a vehicle | |
| CN108399214B (en) | Determining friction data of a target vehicle | |
| CN106394524B (en) | Active brake method based on VANET wireless short range communication | |
| CN112298136B (en) | Driving control method, device and equipment for automatic driving vehicle and readable medium | |
| CN105392680B (en) | For controlling the method, system and equipment of motor vehicle braking system | |
| EP2261093A1 (en) | Method and system for predictive yaw stability control for automobile | |
| CN114787014A (en) | On-board road friction estimation | |
| US20210162967A1 (en) | Vehicle control device | |
| GB2551436A (en) | Adaptive rear view display | |
| RU2811999C1 (en) | Method for preventing rollover of road train | |
| RU2702476C1 (en) | Vehicle overturn prevention method | |
| RU2811998C1 (en) | Method for preventing rollover of road train | |
| RU2702877C1 (en) | Car tilting prevention system | |
| KR20190022921A (en) | Method and system for the adaptation of the driving of a vehicle on a roadway in association with taking a curve | |
| CN115771518A (en) | System and method for determining whether a vehicle is in an understeer or oversteer condition | |
| RU2702878C1 (en) | Method for prevention of drift and slippage of car wheels | |
| KR20130005110A (en) | Method for controlling vehicle interval | |
| US10940884B2 (en) | Systems and methods for brake pull mitigation | |
| Ghandour et al. | Risk indicators anticipation based on the vehicle dynamics anticipation to avoid accidents |