PL212626B1 - Makieta przeszkody, zwłaszcza wielkogabarytowa, do badania zachowań kierowców - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest makieta przeszkody, zwłaszcza wielkogabarytowa, do badania zachowań kierowców w sytuacjach wypadkowych.

Podczas badań symulowanych sytuacji wypadkowych wykorzystywane są makiety imitujące rzeczywiste obiekty. Ma to miejsce zwłaszcza w sytuacjach kiedy wykorzystanie rzeczywistych obiektów w czasie badań mogłoby stwarzać niebezpieczeństwo utraty zdrowia lub życia dla osób biorących w nich udział bądź też pociągać zniszczenia sprzętu badawczo - pomiarowego a także generować wysokie koszty tych badań.

Do badań zachowań kierowców wykorzystywane mogą być różne makiety. Często są one wykonane ze styropianu, czy też wykonane z folii PE wypełnionej powietrzem. Makiety takie mimo, że są stosunkowo tanie, posiadają jedną podstawową wadę. Wadą tą jest ich ograniczona trwałość i dlatego też nie można ich wykorzystywać w badaniach, w których mamy do czynienia z dużą ilością prób i ewentualnych zderzeń.

W tego typu badaniach istotne jest aby nie tylko makieta i cała sytuacja wyglądała możliwie realistycznie, ale również to, aby budowa makiety pozwalała na zderzenia z nią, z możliwie wysokimi prędkościami.

W niektórych przypadkach zastosowany do badań rodzaj makiety powoduje znaczne ograniczenie prędkości jazdy samochodów badawczych. Znane są badania (Krause R., de Vries N., Friebel W.Ch., Mensch und Bremse in Notbremssituationen mit Pkw - neue Erkenntnise zu Prozesszeiten beim Bremsen. Teil 1. Ferkehrsunfall und Fahrzeugtechnik, Nr 6/2007, S.164-171), w których rolę przeszkody - makiety wypełniał rowerek dziecięcy, w którym niektóre elementy oklejono taśmami ochronnymi. W badaniach tych udało się uzyskać pełne zaskoczenie kierowców, ale zrealizowano je na uliczce osiedlowej z ograniczeniem prędkości do 30 km/h.

W pracy McGehee D.V., Mazzae E.N., Baldwin G.H.S.: Driver reaction time in crash avoidance research: validation of a driving simulator study on a test track. Proceedings of the 14^th Triennial Congress of the International Ergonomics Association and the 44^th Annual Meeting of the Human Factors and Ergonomics Society (IEA 2000), San Diego/USA, (6) 2000, opisano badania, w których na torze symulowano prostopadłe wtargnięcie samochodu na skrzyżowanie. Pełnowymiarowa foto-makieta przyklejona na tworzywie piankowym była wciągana na linie przez inny samochód. Badania przeprowadzono wprawdzie przy wysokiej prędkości jazdy samochodu testowego - 72,4 km/h (45 mph), ale odległość w czasie od przeszkody wynosiła 2,5 - 3,0 s., co w praktyce zapewniało z dużym prawdopodobieństwem możliwość uniknięcia zderzenia, lub bardzo słabe uderzenie w końcowej fazie hamowania, gdy prędkość była już niska.

Znane jest też wykorzystywanie makiet typu „balon”. Są to makiety zgrzane z grubej folii i nadmuchiwane, mające w uproszczeniu kształt sylwetki samochodu i jego gabaryty. Takie makiety zostały wykorzystane w pracach „Schorn M., Quer- und Langsregelung eines Personenkraftwagens far ein Fahrerassistenzsystem zur Unfallvermeidung. Dissertation. Fortschritt-Berichte VDI, Reihe 12, Verkehrstechnik/Fahrzeugtechnik Nr. 651,2007” oraz „Stahlin U., Eingriffsentscheidung far ein Fahrerassistenzsystem zur Unfallvermeidung. Dissertation. Fortschritt-Berichte VDI, Reihe 12, Verkehrstechnik/Fahrzeugtechnik Nr. 683, 2008”. makiety wykorzystano do realizacji dwóch scenariuszy badań, określonych jako: 1 - „gwałtowne hamowanie”; 2 - „gwałtowne omijanie”.

Z kolei w pracy „Jansson J., Johansson J., Gustafsson F., Decision Making for collision avoidance systems. SAE Paper 2002-01-0403“ wykorzystano tego typu makietę do zrealizowania kilku scenariuszy badań. W tych badaniach makietę wciągano na pas ruchu przy pomocy liny.

W literaturze można znaleźć jeszcze inne metody przeprowadzania tego typu testów - np. sprawdzenie sposobu reagowania kierowców na nagle pojawiającą się przeszkodę. Rolę makiety wypełnia w tym przypadku wrzucone nagle na tor jazdy sześcienne pudło. Takie badania znane są z pracy „Hillenbrand J., Fahrerassistenz zur Kollisionsvermeidung. Dissertation. Fortschritt-Berichte VDI, Reihe 12, Verkehrstechnik/Fahrzeugtechnik Nr. 669, 2008”.

Kłopoty związane ze skonstruowaniem makiet umożliwiających zderzenia z dużymi prędkościami, które byłyby bezpieczne dla testowanych kierowców, a zarazem nie ulegałyby uszkodzeniu po każdej kolizji powodują, że w badaniach zachowań kierowców w sytuacjach przedwypadkowych bardzo chętnie stosowane są inne metody. Pierwsza - to zastosowanie jako bodźca, na który trzeba reagować, specjalnych stymulatorów w postaci układu lampek przyklejanych na przedniej szybie poruszającego się po drodze samochodu. Druga, to przenoszenie badań do środowiska wirtualnego - czyli

PL 212 626 B1 symulatorów jazdy. Obie te metody są jednak często krytykowane. Pierwsza, za zastosowanie bodźca prostego - kierowca nie analizuje sytuacji, druga - za sztuczność sytuacji i świadomość kierowców, że mogą wykonywać nawet manewry ekstremalne, bo nic im absolutnie nie grozi.

W tego typu badaniach istotne jest, aby nie tylko makieta i cała sytuacja wyglądała możliwie realistycznie, ale również to aby budowa makiety pozwalała na zderzenia z nią z możliwie wysokimi prędkościami.

Aby wyniki badań mogły być wykorzystywane w praktyce, często doprowadza się do sytuacji niebezpiecznych stąd też wykorzystanie rzeczywistego obiektu jest po prostu niemożliwe. Takie niebezpieczne sytuacje stwarza się np. podczas badań zachowań kierowców w sytuacjach zagrożenia wypadkowego. Autorzy niniejszego zgłoszenia wykorzystali w takich badaniach autorską makietę, umożliwiającą symulowanie ruchu przeszkody w kierunku wzdłużnym, wzdłuż osi jezdni bez obawy zaistnienia niebezpiecznych następstw dla użytego sprzętu i osób badanych.

Realistyczne odwzorowanie sytuacji wypadkowej stanowi podstawowy problem w badaniach zachowania się kierowcy np. czasów reakcji w sytuacjach zagrożenia. Aby wyniki pomiarów mogły być wykorzystywane później np. w praktyce rzeczoznawczej, próby takie muszą możliwie dokładnie odwzorowywać rzeczywiste sytuacje drogowe. Ważne jest więc zarówno zapewnienie odwzorowania otoczenia, ale również takie ukształtowanie makiety aby możliwie dokładnie odzwierciedlała rzeczywisty obiekt podczas jego ruchu.

Aby to było możliwe należy zachować w miarę możliwości rzeczywiste wymiary obiektu. W niniejszym wniosku przedstawiona jest koncepcja bezpiecznej makiety, poruszającej się podczas badań wzdłuż osi jezdni.

Makieta przeszkody, zwłaszcza wielkogabarytowa, do badania zachowań kierowców na torze jazdy, zwierająca elementy, które się uchylają przy uderzeniu w nią samochodem badawczym, charakteryzuje się tym, że uchylające się elementy mają postać pasów i są przy pomocy uchwytów hakowych zawieszone na belkach umocowanych do wysięgników. Wysięgniki są zainstalowane obrotowo, na trzpieniach w słupach nośnych umocowanych do ramy wózka współpracującego z torowiskiem przy czym wspomniane pasy odwzorowują model przeszkody

Wysięgniki są zespolone ze sobą poprzeczką usztywniającą i są utrzymywane w pozycji poziomej linami.

Słupy nośne, korzystnie w podwójnym zestawieniu, połączone są stabilizującą poprzeczką a ich końce są połączone z ramą wózka linami odciągającymi wyposażonymi w śruby rzymskie.

Torowisko utworzone jest z modułów a każdy moduł składa się z podkładów wykonanych z desek, do których przymocowane są teowniki za pomocą śrub, przy czym moduły połączone są ze sobą na podkładzie o większej szerokości niż inne podkłady torowiska. Sąsiednie moduły torowiska są zespolone płaskownikami przy użyciu śrub. Torowisko wyposażone jest w silnik reduktorem mechanicznym, który po torowisku, liną pociągową napędza wózek przy czym na torowisku są zainstalowane krańcówki sterujące oraz koło nawrotowe liny pociągowej. Koło nawrotowe jest zamocowane przy pomocy wahacza do którego przymocowany jest element sprężysty powodujący napięcie wstępne liny, jak również amortyzujący drgania liny szczególnie podczas ruszania i zatrzymywania wózka. Wózek jest obciążony balastem, przy czym balast może stanowić przeciwciężar umieszczony na wysięgniku.

Pasy wyposażone są w końcowe wzmocnienia przy czym górne części pasów posiadają okucia w postaci standardowych stalowych oczek. Pasy są zamocowane do drewnianej belki pod niewielkim kątem a każdy z pasów jest częściowo nałożony na sąsiedni pas. Pozwala to na uniknięcie prześwitów pomiędzy pasami. Pasy mogą być oklejone wydrukiem wielkoformatowym konkretnej przeszkody jak samochód dostawczy, samochód ciężarowy, autobus.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok z góry na stanowisko, fig. 2 - widok na moduł torowiska fig. 3 - schemat łączenia ze sobą modułów, fig. 4 - widok ramy wózka, fig. 5 - widok wózka wzdłuż torowiska, fig. 6 - widok z góry, fig. 7 - widok z boku, fig. 8 - widok jednego z pasów makiety, fig. 9 - widok uchwytu, fig. 10 - widok makiety z przodu, fig. 11 - widok makiety z boku, fig. 12 - schemat napędu makiety a fig. 13 i fig 14 schemat działania wyłącznika krańcowego.

Makieta przeszkody do badań zachowań kierowców zainstalowana jest na konstrukcji nośnej umocowanej na wózku 4 poruszającym się po torowisku 2 wyposażonym w silnik 1, z reduktorem mechanicznym, który po torowisku 2, liną pociągową 3 napędza wózek 4. Na torowisku 2 są zainstalowane krańcówki sterujące 5 oraz koło nawrotowe 6 liny pociągowej 3. Torowisko 2 utworzone jest

PL 212 626 B1 z modułów a każdy moduł składa się z podkładów 7 wykonanych z desek, do których przymocowane są teowniki 8 za pomocą śrub 10. Moduły połączone są ze sobą na podkładzie 9 o większej szerokości niż inne podkłady 7. Sąsiednie moduły 11, 12 torowiska są zespolone płaskownikami 13 przy użyciu śrub 14. Zespolenie to zabezpiecza przed powstawaniem luzów w miejscu połączenia modułów.

Wózek 4 stanowi rama 15 utworzona z kształtowników zespawanych ze sobą do której umocowane są rolki 16 o rozstawie dostosowanym do szerokości torowiska. Do jednego z boków ramy 15 wózka 4 przymocowane są dwa podwójne słupy nośne 17. Słupy nośne są stabilizowane linami odciągającymi 18 wyposażonymi w śruby rzymskie 19, które pozwalają na utrzymywanie ich w pozycji pionowej. Dla zapewnienia sztywności konstrukcji, słupy połączone są poprzeczką 20. Na słupach zainstalowane są obrotowo, na trzpieniach, wysięgniki 21, na wysokości zależnej od wysokości samochodu biorącego udział w badaniach. Wysięgniki 21 utrzymywane są w pozycji poziomej przez liny 22, a dzięki zastosowaniu regulacji w postaci śruby rzymskiej 23 można dokonywać regulacji ich położenia. Do końców wysięgników 21 oraz poprzeczki usztywniającej 24 zamocowane są drewniane belki 25, do których od spodu przymocowane są uchwyty hakowe 26 służące do zawieszenia makiety. Dla zapewnienia bezpieczeństwa użytkowania szczególnie w przypadku zderzeń z wiszącymi elementami makiety, wózek 4 jest obciążony balastem 27. W przypadku dostatecznie dużej ilości wolnego miejsca z boku wózka dla ograniczenia masy balastu zaleca się zastosowanie dodatkowych wysięgników 28 z przeciwciężarem 29. Zmniejsza to wagę zastosowanego balastu a przez to również całej makiety i umożliwia uzyskanie wyższych prędkości ruchu makiety.

Makieta wykonana jest z pasów wyposażonych w końcowe wzmocnienia 30, 31 przy czym górne części pasów posiadają okucia w postaci standardowych stalowych oczek 32. Dolne wzmocnienia 31 zabezpieczają przed uszkodzeniami w przypadku zderzenia z samochodem testowym. Pasy makiety są zawieszone na uchwytach hakowych 26 przymocowanych od spodu do drewnianych belek 25. Taki sposób mocowania zapewnia szybką wymianę pasów plandeki w przypadku ich ewentualnego uszkodzenia.

Na Fig. 10 zaprezentowano widok makiety z przodu, zaś na Fig. 11 widok z boku.

Pasy makiety są zamocowane do drewnianej belki pod niewielkim kątem a ponadto w celu uniknięcia prześwitów, każdy z pasów 33 jest częściowo nałożony na sąsiedni.

Dodatkowo do drewnianej belki 25 zamontowano zarówno z przodu, jak i z boku pas tektury 34, na który naklejona jest część wydruku samochodu.

Elementy makiety 33 i 34 są oklejone wydrukiem wielkoformatowym konkretnej przeszkody np. samochodu dostawczego, ciężarowego, autobusu, dla zapewnienia możliwie bliskiego odwzorowania rzeczywistego widoku przeszkody.

Wysokość umieszczenia drewnianej belki wraz z układem mocowania, dobór długości pasów makiety zależy od wysokości pojazdu biorącego w badaniach. Powinien on z pewnym zapasem przejechać pod makietą uderzając jedynie w pasy makiety.

Napęd makiety (Fig. 12) składa się z silnika elektrycznego 1 współpracującego z przekładnią zębatą. Silnik elektryczny zasilany jest ze źródła napięcia poprzez przemiennik częstotliwości, co umożliwia płynną regulację prędkości ruchu makiety oraz kierunku ruchu - stosownie do programu badań. Zastosowanie przemiennika daje również możliwość automatycznego wyzwalania ruchu makiety z wykorzystaniem fotokomórki oraz radiowego układu nadawczo - odbiorczego.

Do ramy wózka 4 przymocowana jest płoza 39 współpracująca z krańcówkami 38 - umożliwia to zatrzymanie napędu w chwili osiągnięcia przez makietę odpowiedniego położenia oraz zmiany kierunku ruchu makiety.

Końce liny przymocowane są do ramy wózka 15 a po przeciwległej stronie reduktora znajduje się koło nawrotne - napinające 6. Jest ono zamocowane na wahaczu 35. Do wahacza przymocowany jest element sprężysty 36, powodujący napięcie wstępne liny, jak również amortyzujący drgania liny szczególnie podczas ruszania i zatrzymywania wózka.

Reduktor oraz koło nawrotne 6 jest dodatkowo obciążone balastem 37 w celu uniknięcia zmian ich położenia, szczególnie w chwili ruszania i hamowania makiety.

Claims (11)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Makieta przeszkody, zwłaszcza wielkogabarytowa, do badania zachowań kierowców na torze jazdy, zwierająca elementy, które się uchylają przy uderzeniu w nią samochodem badawczym, znamienna tym, że uchylające się elementy mają postać pasów (33) i są przy pomocy uchwytów hakowych (26) zawieszone na belkach (25) umocowanych do wysięgników (21), które to wysięgniki (21) są zainstalowane obrotowo, na trzpieniach w słupach nośnych (17) umocowanych do ramy (15) wózka (4) współpracującego z torowiskiem (2) przy czym wspomniane pasy odwzorowują model przeszkody.
2. 2. Makieta, według zastrz. 1, znamienna tym, że wysięgniki (21) są zespolone ze sobą poprzeczką usztywniającą (24) i utrzymywane w pozycji poziomej linami (22).
3. 3. Makieta, według zastrz. 1, znamienna tym, że słupy nośne (17), korzystnie w podwójnym zestawieniu, połączone są stabilizującą poprzeczką (20) a ich końce są połączone z ramą (15) linami odciągającymi (18) wyposażonymi w śruby rzymskie (19).
4. 4. Makieta, według zastrz. 1, znamienna tym, że torowisko (2) utworzone jest z modułów a każdy moduł składa się z podkładów (7) wykonanych z desek, do których przymocowane są teowniki (8) za pomocą śrub (10), przy czym moduły (11, 12) połączone są ze sobą na podkładzie (9) o większej szerokości niż inne podkłady (7) a sąsiednie moduły (11, 12) torowiska są zespolone płaskownikami (13) przy użyciu śrub (14).
5. 5. Makieta, według zastrz. 1 lub 4, znamienna tym, że torowisko (2) jest wyposażone w silnik (1) z reduktorem mechanicznym, który po torowisku (2), liną pociągową (3) napędza wózek (4) przy czym na torowisku są zainstalowane krańcówki sterujące (5) oraz koło nawrotowe (6) liny pociągowej (3).
6. 6. Makieta, według zastrz. 5, znamienna tym, że koło nawrotowe (6) jest zamocowane przy pomocy wahacza (35) do którego przymocowany jest element sprężysty (36).
7. 7. Makieta, według zastrz. 1, znamienna tym, że wózek (4) jest obciążony balastem (27).
8. 8. Makieta, według zastrz. 7, znamienna tym, że balast stanowi przeciwciężar (29) umieszczony na wysięgniku (28).
9. 9. Makieta, według zastrz. 1, znamienna tym, że pasy (33) wyposażone są w końcowe wzmocnienia (30, 31) przy czym górne części pasów posiadają okucia w postaci standardowych stalowych oczek (32).
10. 10. Makieta, według zastrz. 1, znamienna tym, że pasy (33) są zamocowane do belki (25) pod niewielkim kątem a każdy z pasów (33) jest częściowo nałożony na sąsiedni pas.
11. 11. Makieta, według zastrz. 1, znamienna tym, że pasy (33) są oklejone wydrukiem wielkoformatowym konkretnej przeszkody jak samochód dostawczy, samochód ciężarowy, autobus.