PL213837B1 - Stanowisko do badania zachowań kierowców w sytuacjach wypadkowych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest stanowisko 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.

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 I. 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. W 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 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 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.

Stanowisko do badania zachowania kierowców w sytuacjach wypadkowych, zawierające pojazd badawczy wyposażony w aparaturę pomiarową rejestrującą reakcję kierowcy na pojawienie się przePL 213 837 B1 szkody oraz zawierające makietę przeszkody uruchamianą sygnałem z poruszającego się po wyznaczonym torze pojazdu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że obok wydzielonego toru jazdy znajduje się co najmniej jeden element wyzwalający fotokomórkę zainstalowaną na pojeździe wyposażonym w nadajnik uruchamiający napęd mechanizmu wprowadzającego makietę przeszkody na tor jazdy pojazdu badawczego, przy czym makieta zainstalowana jest obrotowo, na zawiasach, na ramie, a przed przeszkodą zainstalowana jest zasłona.

Wyposażenie stanowiska w elementy wyzwalające fotokomórkę rozstawione wzdłuż toru jazdy pozwala na realizację szerokiego programu badań. Kierowca prowadzący pojazd nie jest zorientowany, który z elementów uruchamiających napęd przeszkody jest aktywny. Mechanizm wprowadzający makietę przeszkody na tor jazdy zawiera prowadnicę dolną utworzoną z profili o prostokątnym zarysie w których osadzone są koła podstawy do której umocowana jest rama makiety, natomiast górną prowadnicę ramy stanowi ceownik w którym osadzony jest ruchowo element prowadzący. Prowadnice dolna i górna wyznaczają tor przemieszczania się ramy do której obrotowo-uchylnie umocowana jest makieta przeszkody. Rama wyposażona jest w rolki przez które przerzucony jest linowy element sprężysty, którego końce umocowane są korzystnie poprzez rolki do krańcowych slupów. Linowym elementem sprężystym korzystnie jest lina gumowa. Układ rolek umocowanych do ramy makiety i krańcowych słupów pozwala na realizację tak zwanego katapultowego napędu przeszkody. Sygnał z nadajnika umieszczonego na pojeździe powoduje zwolnienie zwory elektromagnesu i uruchomienie napędu makiety.

Stanowisko wyposażone jest we wciągarkę umocowaną do krańcowych słupów a rama makiety posiada hak zaczepowy oraz zworę, przy czym do słupów umocowany jest elektromagnes współpracujący ze zworą oraz wciągarką. Zwora umocowana jest przesuwnie do ramy makiety poprzez trzpień i element sprężysty. Takie rozwiązanie pozwala na elastyczne zatrzymanie wciągarki i zabezpiecza przed uszkodzeniem konstrukcji.

W dolnej prowadnicy stanowiska są zainstalowane elementy tłumiące a do podstawy ramy makiety są przymocowane zderzaki. Elementem tłumiącym są amortyzatory z gumowym elementem sprężystym. Elementy tłumiące pozwalają na elastyczne wyhamowanie masy ramy i makiety. Makieta przeszkody jest osadzona na ramie obrotowo, przy czym jej ustawienie jest stabilizowane naciągiem elastycznym umocowanym do wspornika makiety. Elastyczny naciąg powoduje powrót ustawienia makiety do pozycji wyjściowej po odchyleniu jej położenia przez przejeżdżający pojazd. Pojazd badawczy jest wyposażony w zderzak typu safari do którego umocowany jest element amortyzujący o zaokrąglonym wierzchołku.

Stanowisko do badania zachowania kierowców w sytuacjach wypadkowych, charakteryzuje się też tym, że makieta przeszkody posiada wspornik o zarysie teownika do którego poprzez podkładki w postaci listew, korzystnie drewnianych, umocowany jest pokrowiec wypełniony materiałem gąbczastym. Pokrowiec wraz z wypełnieniem ma postać przestrzennej bryły o zarysie sylwetki samochodu osobowego a materiałem wypełniającym pokrowiec korzystnie jest pianka poliuretanowa.

Rozwiązanie pozwala na wieloaspektowe przeprowadzenie badań zachowań kierowców w sytuacjach wypadkowych dla odległości w czasie od przeszkody w zakresie od 0,5 do około 5 s.

Konstrukcja nośna do montowanej makiety zbudowana jest z elementów stalowych, w tym profili zamkniętych, kątowników, płaskowników. Jest konstrukcją, w której wykorzystano połączenia spawane i skręcane dzięki czemu można ją łatwo zdemontować, co powoduje dużą swobodę w przemieszczaniu.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok z góry na stanowisko do badania zachowań kierowców, fig. 2 - widok z góry na konstrukcję nośną makiet, fig. 3 - widok czołowy konstrukcji nośnej makiet, fig. 4 - widok z góry na tory jezdne ram makiet, fig. 5 - widok z góry na podstawy słupów konstrukcji nośnej makiet, fig. 6 - widok konstrukcji ramy makiety w konstrukcji nośnej stanowiska, fig. 7 - widok z góry na konstrukcję z fig. 6, fig. 8 - widok ramy makiety w konstrukcji nośnej stanowiska w pozycji gotowości do uruchomienia napędu, fig. 9 - widok z góry na konstrukcję z fig. 8, fig. 10 - widok makiety osadzonej na ramie, fig. 11 - widok z góry na konstrukcję ramy makiety, fig. 12a - widok makiety z boku, fig. 12b - przekrój A-A z fig. 12a, fig. 13 - przekrój B-B z fig. 10, fig. 14 - przekrój C-C z fig. 11, fig. 15 - szczegół „A” z fig. 10, fig. 16 - szczegół „B” z fig. 10, fig. 17 - widok boczny sylwetki pojazdu badawczego, fig. 18 - widok z góry sylwetki pojazdu badawczego, a fig. 19 do fig. 22 - kolejne etapy dojeżdżania do przeszkody, zderzenia z przeszkodą i przejazdu pojazdu obok stanowiska badawczego.

PL 213 837 B1

Autorzy niniejszego zgłoszenia opracowali koncepcje makiet różnego rodzaju przeszkód przeznaczonych do badań kierowców.

Do krańcowych słupów nośnych 1 umocowana jest wciągarka 2 oraz elektromagnes 3. Słupy 1 połączone są poprzeczkami stężającymi 4 na których zawieszane są zasłony 5.

Konstrukcja nośna 6 ustawiona jest na powierzchni jezdni. W celu zapewnienia efektu zaskoczenia kierującego pojazdem badawczym całość konstrukcji zasłonięta jest od strony najazdu zasłona 5. Dla dokładnego odzwierciedlenia wyglądu otoczenia zasłona ta może być oklejona wielkoformatowym wydrukiem.

Ze względu na dużą powierzchnię zasłon - plandek 5 dla zapewniania stabilności konstrukcji jest ona wyposażona w odciągi stabilizujące 7.

Tor jazdy wyznaczony jest przez elementy 8, które określają szerokość jezdni, po której może poruszać się pojazd badawczy.

Do nośnej konstrukcji kratownicowej 6 zamocowane są prowadnice dolne 16 o zamkniętym profilu z wyfrezowanym rowkiem, w których osadzone są elementy toczne 20 umocowane śrubami 28 do podstaw 18 tworzącej wózek dla ramy 15 makiety 9. Rama nośna 15 makiety 9 umocowana jest do podstawy 18 śrubami 19. W górnej poprzeczce ramy 15 umocowane jest śrubą 40 łożysko 21 stanowiące element prowadzący ramę makiety w prowadnicy 17 konstrukcji stanowiska. Prowadnica ta ma w przekroju poprzecznym kształt ceownika.

Makieta posiada wspornik 10 o zarysie teownika do którego poprzez podkładki 11, 14 w postaci listew, korzystnie drewnianych, śrubami 13 umocowany jest pokrowiec 9 wypełniony materiałem gąbczastym 43. Pokrowiec wraz z wypełnieniem ma postać przestrzennej bryły o zarysie sylwetki samochodu osobowego a materiałem wypełniającym pokrowiec jest pianka poliuretanowa. Makieta posiada zawiasy 12 którymi jest osadzona obrotowo na konstrukcji 15 i jest wyposażona we wspornik 28 do którego jest umocowany elastyczny naciąg 27 umocowany drugim końcem do ramy 15. Naciąg pozwala na ustabilizowanie pozycji makiety oraz powoduje powrót ustawienia makiety do pozycji wyjściowej po odchyleniu jej położenia przez przejeżdżający pojazd.

Napęd makiety pozwalający na odpowiednio szybkie uruchomienie wyjazdu makiety na tor jazdy pojazdu badawczego został zrealizowany przez układ krążków 22. Krążki 22 są przymocowane za pomocą śrub 42 do wsporników 41 przyspawanych do konstrukcji słupów 1 oraz ramy 15 makiety. Napięcie makiety zostało uzyskane poprzez odpowiednie poprowadzenie liny gumowej 32 przedstawione na fig. 6, fig. 7, fig. 8 i fig. 9. Ponieważ napięcie liny gumowej wymaga znacznie większej siły dlatego też do jej napięcia została użyta wyciągarka 2. Do konstrukcji stalowej makiety 15 przyspawany jest hak 24. Do tego haka zaczepia się linę wyciągarki i napinając linę gumową 32 przemieszcza makietę w położenie pokazane na fig. 8 i fig. 9, aż do złączenia zwory 23 makiety z elektromagnesem 3 zamontowanym do ramy konstrukcji 1.

Do szybkiego uruchamiania makiety została wykorzystana zwora 23 wraz z elektromagnesem 3. Konstrukcję mocowania zwory 23 do ramy makiety 15 przedstawia fig. 16. Składa ona się ze zwory 23, sprężyny 31, stalowego bolca 30 z gwintem oraz nakrętki 29 mocującej zworę do ramy konstrukcji metalowej makiety. Zwora współpracuje razem z elektromagnesem 3 zamontowanym do ramy konstrukcji nośnej.

Stanowisko jest wyposażone w układ niewyhamowujący pokazany na fig. 10 i fig. 11. Układ ten składa się z odpowiednio zamontowanych w położeniu poziomym do konstrukcji stalowej amortyzatorów tłumiących 25 zamocowanych do dolnej prowadnicy 16 a do podstawy 18 ma przymocowane zderzaki 26. Układ ten pozwala na szybkie wyhamowanie makiety nie powodując jej uszkodzenia.

Układ napędowy makiety współpracuje z układem jej aktywacji. Układ ten zapewnia powtarzalność czasu uruchomienia makiety, umożliwia też zmianę prędkości ruchu makiety poprzez odpowiedni naciąg gumowych lin.

Układ aktywacji ruchu makiety składa się z fotokomórki 34 umieszczonej na badanym pojeździe 38 wraz z zestawem odbłyśników 35 ustawionych wzdłuż toru ruchu w pojazdu badawczego w ustalonych odległościach od makiety; układu radiowego nadawczo - odbiorczego, którego nadajnik 36 umieszczony jest za przednią szybą pojazdu badawczego, zaś odbiornik 33 w pobliżu układu sterowania napędu makiety; układu z uzwojeniem zwory elektromagnetycznej zwalniającej ramę makietę; wyciągarki napinającej liny gumowe oraz - układu, który hamuje makietę nie powodując jej zniszczenia.

Działanie układu wyzwalania polega na tym, że umieszczona na samochodzie badawczym fotokomórka 34 w momencie przejechania obok odbłyśnika 35, w którym element odbłyskowy skierowany jest w kierunku pojazdu steruje nadajnikiem 36 umieszczonym w pojeździe 38. Wysłany przez niePL 213 837 B1 go sygnał odebrany zostaje przez odbiornik 33 umieszczony w pobliżu ramy 15 makiety. Następuje rozłączenie obwodu zasilania cewki zwory 23 i elektromagnesu 3. Siła napięcia liny gumowej 32 powoduje ruch makiety z dużą prędkością.

Pojazd badawczy wyposażony jest w metalowy zderzak 39 typu safari do którego przymocowany jest element amortyzujący 37 o zaokrąglonym wierzchołku. Element ten, wykonany z elastycznego materiału, zapobiega uszkodzeniu pojazdu 38 oraz makiety 9.

Na fig. 19 do fig. 22 przedstawione są kolejne etapy dojeżdżania do przeszkody, zderzenia z przeszkodą i przejazdu pojazdu obok stanowiska badawczego.

Zachowanie poszczególnych elementów stanowiska podczas badań potwierdza prawidłowość konstrukcji stanowiska oraz wykonania makiety, które nie powodują uszkodzenia makiety ani też uszkodzenia pojazdu.

Claims (13)

1. Stanowisko do badania zachowania kierowców w sytuacjach wypadkowych zawierające pojazd badawczy wyposażony w aparaturę pomiarową rejestrującą reakcję kierowcy na pojawienie się przeszkody oraz zawierające makietę przeszkody uruchamianą sygnałem z poruszającego się po wyznaczonym torze pojazdu, znamienne tym, że obok wydzielonego toru jazdy znajduje się co najmniej jeden element (35) wyzwalający fotokomórkę (34) zainstalowaną na pojeździe (38) wyposażonym w nadajnik (36) uruchamiający napęd mechanizmu wprowadzającego makietę przeszkody na tor jazdy pojazdu badawczego (38), przy czym makieta (9) zainstalowana jest obrotowo, na zawiasach (12), na ramie (15) a przed przeszkodą zainstalowana jest zasłona (5).

2. Stanowisko, według zastrz. 1, znamienne tym, że mechanizm wprowadzający makietę przeszkody na tor jazdy zawiera prowadnicę dolną (16) utworzoną z profili o prostokątnym zarysie w których osadzone są koła (20) podstawy (18) do której umocowana jest rama makiety (15), natomiast górną prowadnicę (17) ramy (15) stanowi ceownik (17), w którym osadzony jest ruchowo element prowadzący (21).

3. Stanowisko, według zastrz. 1, znamienne tym, że rama (15) wyposażona jest w rolki (22) przez które przerzucony jest linowy element sprężysty (32), którego końce umocowane są korzystnie poprzez rolki (22) do krańcowych słupów (1).

4. Stanowisko, według zastrz. 3, znamienne tym, że linowym elementem sprężystym (32) jest lina gumowa.

5. Stanowisko, według zastrz. 1, znamienne tym, że wyposażone jest we wciągarkę (2) umocowaną do krańcowych słupów (1) a rama makiety (15) posiada hak zaczepowy (24) oraz zworę (23), przy czym do słupów (1) umocowany jest elektromagnes (3) współpracujący ze zworą (23) oraz wciągarką (2).

6. Stanowisko, według zastrz. 5, znamienne tym, że zwora (23) umocowana jest przesuwnie do ramy makiety (15) poprzez trzpień (30) i element sprężysty (31).

7. Stanowisko, według zastrz. 1, znamienne tym, że w dolnej prowadnicy (16) ma zainstalowane elementy tłumiące (25) a do podstawy (18) ma przymocowane zderzaki (26).

8. Stanowisko, według zastrz. 7, znamienne tym, że elementem tłumiącym (25) są amortyzatory z gumowym elementem sprężystym.

9. Stanowisko, według zastrz. 1, znamienne tym, że makieta przeszkody jest osadzona obrotowo na ramie (15) z naciągiem elastycznym (27) umocowanym do wspornika (28).

10. Stanowisko, według zastrz. 1, znamienne tym, że samochód badawczy jest wyposażony w zderzak (39) typu safari do którego umocowany jest element amortyzujący (37) o zaokrąglonym wierzchołku.

11. Stanowisko, według zastrz. 1, znamienne tym, że makieta (9) posiada wspornik (10) o zarysie teownika do którego poprzez podkładki w postaci listew (11, 14) umocowany jest pokrowiec (9) wypełniony materiałem gąbczastym (43).

12. Stanowisko, według zastrz. 11, znamienne tym, że pokrowiec (9) wraz z wypełnieniem ma postać przestrzennej bryły o zarysie sylwetki samochodu osobowego.

13. Stanowisko, według zastrz. 12, znamienne tym, że materiałem wypełniającym pokrowiec (9) jest pianka poliuretanowa.