IT201600103762A1

IT201600103762A1 - Sistema di interfaccia guidatore motociclo per sistema di emergenza.

Info

Publication number: IT201600103762A1
Application number: IT102016000103762A
Authority: IT
Inventors: Giovanni Savino
Original assignee: Univ Degli Studi Di Firenze
Priority date: 2016-10-17
Filing date: 2016-10-17
Publication date: 2018-04-17

Description

"Sistema di interfaccia guidatore motociclo per situazioni di emergenza";

Settore dell’invenzione

Il trovato riguarda un sistema di interfaccia tra il guidatore ed un motociclo provvisto di sistema automatico di frenata di emergenza detto MAEB (motorcycle autonomous emergency braking), che garantisca l’interruzione del funzionamento del MAEB stesso in determinate condizioni operative, per mitigare i rischi delle false attivazioni.

Stato dell’arte

La letteratura tecnica sui sistemi AEB (autonomous emergency braking) automobilistici è ricca di lavori che trattano i molteplici aspetti di questo sistema di sicurezza.

A titolo di esempio, US7975798 descrive un metodo e dispositivo di controllo di una frenata di emergenza automatica applicabile a veicoli in generale e che descrive un metodo per disattivare AEB quando l’istante determinato di collisione è trascorso o quando si verifica una collisione.

Da US8532901 è inoltre noto un metodo per decelerare automaticamente un veicolo per evitare la collisione o per ridurre le conseguenze di una collisione, nel quale per disattivare il sistema AEB si propone un aumento dell’azionamento dell'acceleratore.

Da US2008234907 è noto un metodo per restituire il controllo al conducente di un veicolo durante la frenata automatica, nel quale viene determinato un valore minimo di posizione del pedale dell'acceleratore ed un valore corrente di posizione del pedale dell'acceleratore, e nel quale la frenata automatica viene disimpegnata quando il valore corrente è maggiore al valore minimo di almeno un valore predeterminato.

Da DE102013200044 è noto un metodo per l'esecuzione di frenata di emergenza per veicoli a due ruote, che comporta il rilevamento di una variabile di stato del veicolo, di un parametro conducente e di un parametro di ambiente all'interno di un intervallo di valori definito. Secondo il metodo la potenza della frenata automatica viene determinata in base alle variabili di stato del veicolo, parametro conducente e parametro ambientale.

I lavori scientifici che trattano il MAEB motociclistico sono pochi e recenti a testimonianza della novità della tematica. Eppure i risultati ad ora disponibili mostrano il grande potenziale di questa applicazione. In particolare, i seguenti lavori mostrano un'elevata applicabilità del sistema agli incidenti reali ed i relativi effetti del sistema (in termini di riduzione della velocità di impatto tra moto e autoveicoli) stimati su diversi campioni di incidenti reali:

• Roll, G., O. Hoffmann and J. Konig (2009). “Effectiveness Evaluation of Antilock Brake Systems (ABS) for Motorcycles in Real-World Accident Scenarios.” ESV Conference.

• Savino, G., M. Pierini, M. Rizzi and R. Frampton (2013). “Evaluation of an Autonomous Braking System in Real-World PTW Crashes.” Traffic Injury Prevention 14(5): 532-543.

• Savino, G., F. Giovannini, N. Baldanzini, M. Pierini and M. Rizzi (2013). “Assessing the Potential Benefits of the Motorcycle Autonomous Emergency Braking Using Detailed Crash Reconstructions.” Traffic Injury Prevention 14(S1): S40-S49.

• Savino, G., M. Rizzi, J. Brown, S. Piantini, L. Meredith, B. Albanese, M. Pierini and M. Fitzharris (2014). “Further Development of Motorcycle Autonomous Emergency Braking (MAEB), What Can In-Depth Studies Tell Us? A Multinational Study.” Traffic Injury Prevention 15(Sup1): S165-S172.

In particolare, la letteratura mostra come uno degli elementi critici per l'applicazione dei sistemi MAEB attualmente noti sia l'accettabilità da parte degli utenti.

Il seguente articolo riporta una prima esplorazione degli aspetti correlati all'accettazione del sistema MAEB da parte del guidatore.

• Savino, G., M. Pierini, J. Thompson, M. Fitzharris and M. G. Lenné (2016). “Exploratory Field Trial of Motorcycle Autonomous Emergency Braking (MAEB): Considerations on the Acceptability of Unexpected Automatic Decelerations.” Traffic Injury Prevention. In press.

In questo ambito, uno degli aspetti maggiormente critici è quello della falsa attivazione del MAEB se essa è inopportuna ed indesiderata.

Una falsa attivazione può essere ad esempio provocata da una non corretta interpretazione della situazione da parte del sistema.

La falsa attivazione è rischiosa per l'incolumità dei passeggeri del motociclo, a meno che non sia scongiurata tempestivamente tramite una disattivazione del sistema ad opera del guidatore.

Nella applicazione sulle motociclette, è quindi sentita l’esigenza di disporre di un sistema di interfaccia guidatore motociclo per situazioni di emergenza che garantisca una interruzione del funzionamento del MAEB stesso in condizioni di emergenza per mitigare i rischi delle false attivazioni ed al tempo stesso riduca i rischi legati alla disattivazione accidentale o non voluta del MAEB in caso di effettivo rischio di impatto.

Scopo dell’invenzione

Lo scopo della presente invenzione è quindi proporre un sistema di interfaccia esente dagli inconvenienti sopra menzionati dei sistemi MAEB di tipo noto nella applicazione a motocicli.

Sommario dell’invenzione

A questi ed ulteriori scopi si è pervenuti con un sistema di interfaccia guidatore motociclo per situazioni di emergenza che prevede l'utilizzo di un comando di disattivazione di emergenza del MAEB subordinato ad un tempo di reazione del guidatore di valore stimato, valutato a partire dal momento di inizio della frenata di emergenza.

Un primo vantaggio dell’invenzione è quello di superare gli inconvenienti dei sistemi noti in relazione al comportamento che un guidatore di motociclo assume spontaneamente per riflesso in caso di improvvisa e non comandata decelerazione del veicolo, ovvero in caso di intervento del sistema MAEB.

L’invenzione è stata inoltre concepita per superare un’altra apparente contraddizione. Infatti, potrebbe apparire che l'uso di un comando di disattivazione di emergenza del MAEB renda inefficace il sistema stesso in caso di attivazione corretta del MAEB, proprio a causa della risposta automatica indotta sul motociclista.

Al riguardo, occorre tenere presente che il MAEB si attiva (in caso di corretta attivazione) nel caso in cui una collisione diviene inevitabile cioè qualunque sia la manovra eseguita dai veicoli coinvolti, considerando che un impatto tra motociclo e autoveicolo o altro ostacolo diventa inevitabile ad una distanza temporale T_imp molto limitata dall'evento di collisione (circa 0.5s-0.6s prima dell'impatto).

Dunque, in caso di falsa attivazione (quando l'impatto è evitabile, o non vi è alcun impatto in arrivo), il guidatore azionerà il comando scongiurando eventuali pericoli dovuti alla decelerazione automatica. Al contrario, in caso di corretta attivazione del MAEB, cioè quando l'impatto è inevitabile, l’impatto si verificherà prima che o immediatamente dopo che il guidatore abbia il tempo di rispondere allo stimolo di decelerazione azionando il comando di disattivazione, e il sistema MAEB avrà sostanzialmente svolto il suo compito di riduzione della velocità all’impatto.

Un ulteriore vantaggio consiste nel fatto di superare i limiti dei sistemi noti basati sulla disattivazione dei sistemi di disattivazione tramite manovra di apertura dell’acceleratore, che può avvenire accidentalmente ed in modo del tutto incontrollato anche in caso di corretta attivazione de MAEB.

Ulteriori vantaggi dell’invenzione consistono nel fatto che il sistema proposto è facilmente implementabile e con costi di realizzazione limitati.

Lista dei disegni

Questi ed ulteriori vantaggi saranno meglio compresi da ogni tecnico del ramo dalla descrizione che segue e dagli annessi disegni, dati quale esempi non limitativi. In particolare

- la fig.1 mostra un diagramma a blocchi del sistema;

- la fig.2 mostra uno schema di diversi casi di intervento del sistema.

Descrizione dettagliata

Con riferimento al disegno allegato è descritto un sistema di interfaccia guidatore-motociclo secondo l’invenzione dotato di un sistema di frenata automatica 5 disposto per iniziare una frenata non controllata dal guidatore ad un istante di inizio frenata di emergenza Tmaeb.

Il sistema comprende dei sensori 1 per rilevare ostacoli alla marcia di un motociclo, ulteriori sensori 2 per rilevare lo stato di marcia del motociclo e dei sensori 10 di rilevazione dello stato di attuazione del freno posteriore (FP) e/o del freno anteriore (FA) del motociclo.

Una prima unità elettronica di controllo 3 è collegata ai sensori di rilevazione ostacoli e ai sensori di stato di marcia del veicolo 2 per accertare una situazione di impatto inevitabile correlata alla presenza di ostacoli e allo stato di marcia del motociclo, mentre una seconda unità elettronica di controllo 4 è collegata alla prima unità elettronica 3 ed al sistema di frenata automatica 5 del motociclo per ricevere da detta prima unità elettronica un segnale di accertata situazione di impatto inevitabile e per comandate detto sistema di frenata automatica ad attuare una frenata non controllata dal guidatore.

La seconda unità elettronica 4 è inoltre collegata a mezzi di inibizione 6 capaci di inviare un comando di disattivazione del sistema di frenata non controllata 5. Secondo l’invenzione, i mezzi di inibizione 6 comprendono un rilevatore di azionamento di un comando (C, D, G) di disattivazione dei mezzi di frenata non controllata 5 del motociclo e sono disposti per inviare alla seconda unità elettronica di controllo 4 un comando di disattivazione dei mezzi di frenata non controllata 5 solamente in risposta ad una rilevazione di una attivazione di detto comando di disattivazione da parte del guidatore che avvenga dopo un tempo di reazione t_r superiore ad un valore predefinito compreso tra 0.3 e 0.6 secondi, preferibilmente pari a 0.4 secondi, decorrente da detto istante di inizio frenata di emergenza Tmaeb.

Si riportano esempi (a-d) di funzionamento di un sistema MAEB dotato di mezzi di inibizione della frenata automatica nei quali si ipotizza che il motociclista sia alla guida del motociclo dotato del sistema proceda a velocità costante lungo un tratto rettilineo di strada.

Quando si crea una situazione di impatto inevitabile (inevitable collision state, ICS) il sistema MAEB la rileva correttamente, azionando la frenata di emergenza ad un istante di inizio frenata di emergenza Tmaeb.

Si può pertanto verificare una delle seguenti situazioni:

a) Attivazione MAEB senza intervento guidatore

Il motociclista non reagisce nel tempo che separa l’istante di attivazione Tmaeb dalla collisione. Dunque il MAEB continua a rimanere in funzione producendo una moderata frenatura della motocicletta (es. 0.3 g) fino all’istante in cui si verifica l’impatto, che avviene entro un tempo di impatto inevitabile t_imp di durata di circa 0.6 secondi dall’istante di attivazione Tmaeb.

b) Attivazione MAEB con intervento volontario guidatore

Dopo il momento Tmaeb di attivazione della frenata automatica e prima dell’impatto, ad un istante Tact successivo all’istante inizio attivazione Tmaeb ed entro un tempo di reazione t_r compreso tra 0.4 s e 0.6 s, ad es. di circa 0.4 s, il motociclista provoca l’attivazione del comando (C, D, G) inibitore del MAEB e/o un azionamento di un freno manuale rilevato dai sensori 10. In tale caso, essendo l’azione del motociclista così a ridosso del momento di attivazione Tmaeb ed inferiore al tempo di reazione t_r non è una reazione involontaria, ma volontaria e indotta dalla situazione di impatto imminente (tale condizione può essere riconoscibile ben prima che l’impatto diventi fisicamente inevitabile). In altre parole, in questo caso l’azione al tempo Tact non è una risposta indotta dalla percezione della frenata automatica da parte del guidatore. Infatti, il tempo di reazione per un evento inatteso quale l’attivazione del MAEB in assenza di pericoli è come detto ipotizzabile in un tempo pari o superiore a 0.4 s. In questo caso, ovvero di azionamento del freno manuale entro il tempo di reazione t_r, l’azione del motociclista non disattiva il funzionamento della frenata automatica c) Attivazione MAEB con intervento preliminare guidatore

Il motociclista provoca l’attivazione del comando (C, D, G) inibitore del MAEB e/o un azionamento di un freno manuale rilevato dai sensori 10 ad un tempo Tact precedente il riconoscimento di impatto inevitabile da parte del sistema (cioè prima dell’attivazione della frenata automatica all’istante Tmaeb). Anche in questo caso, e per motivazioni analoghe al punto precedente, l’azione del motociclista non disattiva il funzionamento della frenata automatica.

d) Attivazione MAEB in assenza di reale impatto inevitabile

In tal caso il sistema MAEB rileva erroneamente una condizione di impatto inevitabile all’istante Tmaeb e attiva la frenata automatica con decelerazione di circa 0.3 g (falsa attivazione).

Secondo l’invenzione, l’inibizione della frenata automatica avviene nel seguente modo. Il motociclista reagisce all’evento di frenata automatica all’istante Tact azionando il comando inibitore con o senza contemporanea attivazione del freno manuale, dopo un tempo superiore al tempo di reazione minimo t_r (ad es. circa 0.4 s) decorrente da Tmaeb.

Questo comando disabilita l’azione della frenata automatica, lasciando il controllo del freno unicamente sotto il controllo del motociclista

Vantaggiosamente quindi, poiché il tempo di impatto inevitabile t_imp è coincidente o quasi coincidente con il tempo di reazione t_r, in caso di falsa attivazione del MAEB il guidatore recupera entro un tempo molto ridotto il pieno controllo del motociclo che era stato assunto dal sistema automatico di frenata non controllata, mentre in caso di corretta attivazione, il guidatore o non disattiva affatto la frenata automatica, se Tact è successivo al tempo t_r e quindi sostanzialmente coincidente o successivo all’impatto, oppure la disattiva talmente a ridosso dell’impatto da non risultare sostanzialmente influente per le riduzione dei rischi connessi all’impatto emergenza.

Inoltre, per ridurre ulteriormente l’eventuale attenuazione dell’effetto di decelerazione automatica è possibile prevedere che la effettiva disattivazione del sistema di frenata automatica 5 possa essere leggermente posticipata, ad esempio di 0.1 s a decorrere dal tempo Tact, allo scopo di compensare la differenza tra T_r e Timp.

Vantaggiosamente, tale posticipazione non comporta rischi sensibilmente più alti per il guidatore ed evita che il sistema si disattivi prima dell'impatto se la collisione non è evitabile.

In esempio preferito di realizzazione, il comando di disattivazione è costituito da un rilevatore dell’attivazione della frizione C del motociclo.

Assumiamo in questo caso che il motociclo stia procedendo a velocità costante, grazie ad una spinta del motore di intensità pari alle forze di attrito. A partire da questo stato, un’attivazione del MAEB al tempo Tmaeb genera una forza frenante che la forza di trazione del motore tende a contrastare. Dal punto di vista del guidatore, la decelerazione non comandata dovuta al MAEB viene recepita inconsciamente come guasto al motore, e ciò induce nel guidatore la reazione automatica di azionare il comando della frizione per disimpegnare il motore dalla ruota, dal momento che l’effetto che il guidatore si attende è proprio una riduzione della decelerazione.

Pertanto, con il sistema dell’invenzione il guidatore azionando per riflesso la frizione otterrà in realtà l’effetto non di limitare la decelerazione, ma di disinserire il MAEB.

In un ulteriore esempio di realizzazione, il rilevatore di azionamento di un comando di disattivazione è un rilevatore di azionamento di un comando dedicato D, ad esempio un comando posto in luogo della frizione sui motocicli. In un ulteriore esempio di realizzazione il rilevatore di azionamento del comando di disattivazione è un rilevatore di azionamento del comando di accelerazione G ed è disposto per inviare alla seconda unità elettronica di controllo 4 un comando di disattivazione dei mezzi di frenata non controllata 5 solamente in risposta ad un gradiente di decelerazione superiore ad una predeterminata soglia.

In una forma preferita di attuazione, il sistema comprende una unità 9 di comunicazione di informazioni tra veicoli operativamente collegata a detta prima unità di controllo 3.

Vantaggiosamente, in tal caso la comunicazione tra veicoli, in via diretta o mediata da stazioni mobili o fisse, permette al sistema montato sul motociclo di recuperare/ottenere informazioni relative alla presenza/posizione/stato del veicolo opponente anche in caso di presenza di ostruzione/ostacolo (esempi: altri veicoli, o edifici, o barriere, o arredo urbano, segnaletica, nebbia, pioggia intensa, ecc.) alla rilevazione tramite sensori ottici o radar o similari.

In una ulteriore forma preferita di realizzazione, la seconda unità di controllo 4 è operativamente connessa ad un emettitore ausiliario 11 disposto per inviare alla seconda unità di controllo 4 un ulteriore segnale di inibizione del sistema di frenata automatica.

Vantaggiosamente, in tal caso l’emettitore ausiliario permette di rilevare situazioni in cui non è consentito attivare il MAEB, ovvero situazioni in cui è necessario disattivarne il funzionamento, per scongiurare l’insorgere di condizioni di pericolo per gli utilizzatori del mezzo.

In una ulteriore forma preferita di realizzazione, la prima unità elettronica di controllo 3 è operativamente collegata a uno o più sensori 12 ad esempio sensori di rilevamento di condizioni ambientali quali pioggia, temperatura, umidità.

In una ulteriore forma preferita di realizzazione l’unità elettronica di controllo 4 è operativamente collegata a uno o più ancora ulteriori sensori 13 ad esempio sensori di rilevamento di parametri ambientali associati alla marcia del motociclo.

A titolo di esempio, il nostro sistema potrà comprendere sensori per ricevere non solo segnali da altri veicoli, ma anche dall'infrastruttura (ciò che viene chiamato “V2I”, vehicle to infrastructure communication) come anche sensori che rilevano la corretta posizione di entrambe le mani sul manubrio, o il carico sulla sella/pedane, o sensori di posizione/coppia di sterzo.

La presente invenzione è stata descritta secondo forme preferite di realizzazione ma varianti equivalenti possono essere concepite senza uscire dall'ambito di protezione dell'invenzione.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Sistema di interfaccia guidatore-motociclo per situazioni di emergenza, comprendente primi sensori (1) per rilevare ostacoli alla marcia di un motociclo; secondi sensori (2) per rilevare lo stato di marcia del motociclo; una prima unità elettronica di controllo (3) collegata a detti primi e secondi sensori (1, 2) per accertare una situazione di impatto inevitabile correlata alla presenza di ostacoli e allo stato di marcia del motociclo; un sistema di frenata automatica (5) del motociclo disposto per iniziare una frenata non controllata dal guidatore ad un tempo di inizio frenata di emergenza (Tmaeb); una seconda unità elettronica di controllo (4) collegata a detta prima unità elettronica (3) e a detto sistema di frenata automatica (5) del motociclo, per ricevere da detta prima unità elettronica un segnale di accertata situazione di impatto inevitabile e per comandate detto sistema di frenata automatica ad attuare una frenata non controllata dal guidatore; mezzi di inibizione (6) elettronica (4) collegati a detta seconda unità elettronica (4) per inviare un comando di disattivazione di detto sistema di frenata non controllata (5); caratterizzato dal fatto che detti mezzi di inibizione (6) comprendono un rilevatore di azionamento di un comando di disattivazione dei mezzi di frenata non controllata (5) del motociclo e sono disposti per inviare a detta seconda unità elettronica di controllo (4) un comando di disattivazione dei mezzi di frenata non controllata (5) solamente in risposta ad una rilevazione di una attivazione di detto comando di disattivazione da parte del guidatore che avvenga dopo un tempo di reazione (t_r) di valore predefinito, decorrente da detto tempo di inizio frenata di emergenza (Tmaeb).
2. Sistema di interfaccia secondo la rivendicazione 1, in cui detto tempo di reazione (t_r) è compreso tra 0.3 e 0.6 secondi, preferibilmente pari a 0.4 secondi.
3. Sistema di interfaccia secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto rilevatore di azionamento di un comando di disattivazione è un rilevatore di azionamento della frizione (C).
4. Sistema di interfaccia secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto rilevatore di azionamento di un comando di disattivazione è un rilevatore di azionamento di un comando dedicato (D).
5. Sistema di interfaccia secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto rilevatore di azionamento di un comando di disattivazione è un rilevatore di azionamento del comando di accelerazione (G) disposto per inviare a detta seconda unità elettronica di controllo (4) un comando di disattivazione dei mezzi di frenata non controllata (5) solamente in risposta ad un gradiente di decelerazione superiore ad una predeterminata soglia.
6. Sistema di interfaccia secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, comprendente una unità (9) di comunicazione di informazioni tra veicoli operativamente collegata a detta prima unità di controllo (3).
7. Sistema secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detta seconda unità di controllo (4) è operativamente connessa ad un emettitore ausiliario (11) disposto per inviare alla seconda unità di controllo (4) un ulteriore segnale di inibizione del sistema di frenata automatica.
8. Sistema secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detta prima unità elettronica di controllo (3) è operativamente collegata a uno o più sensori (12) ad esempio sensori di rilevamento di condizioni ambientali quali pioggia, temperatura, umidità.
9. Sistema secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detta seconda unità elettronica di controllo (4) è operativamente collegata a uno o più ancora ulteriori sensori (13) ad esempio sensori di rilevamento di parametri ambientali associati alla marcia del motociclo.
10. Metodo per rendere accessibile ad un guidatore di un motociclo dotato di un sistema (5) di frenata automatica non controllata un comando di emergenza per la disattivazione del sistema di frenata automatica (5), in cui il motociclo comprende: primi sensori (1) per rilevare ostacoli alla marcia di un motociclo; secondi sensori (2) per rilevare lo stato di marcia del motociclo; una prima unità elettronica di controllo (3) collegata a detti primi e secondi sensori (1, 2) per accertare una situazione di impatto inevitabile correlata alla presenza di ostacoli e allo stato di marcia del motociclo; una seconda unità elettronica di controllo (4) collegata a detta prima unità elettronica (3) e a detto sistema di frenata automatica (5) del motociclo, per ricevere da detta prima unità elettronica un segnale di accertata situazione di impatto inevitabile e per comandate detto sistema di frenata automatica ad attuare una frenata non controllata dal guidatore; mezzi (6) di inibizione di detto sistema di frenata non controllata (5) comprendenti un rilevatore di azionamento di un comando di disattivazione dei mezzi di frenata non controllata (5) del motociclo, collegati a detta seconda unità elettronica (4) per inviare a comando un segnale di disattivazione di detto sistema di frenata non controllata (5), in cui detto comando di detti mezzi di inibizione (6) a disattivare i mezzi di frenata non controllata (5) è reso accessibile solamente in risposta ad una rilevazione di una attivazione di detto comando di disattivazione da parte del guidatore che avvenga dopo un tempo di reazione (t_r) di valore predefinito decorrente da un tempo di inizio frenata di emergenza (Tmaeb) .