RU130438U1 - Установка для тестирования навыка торможения водителя транспортного средства - Google Patents

Abstract

Установка для тестирования навыка торможения водителя транспортного средства, содержащая автотренажер с сиденьем, рулевым колесом, рычагом переключения передач, педалью тормоза, педалью подачи топлива; видеомонитор, центральный процессорный блок, блок питания центрального процессорного блока и акустическую колонку; первые входы центрального процессорного блока соединены с выходами блока питания центрального процессорного блока, вторые выходы - с входами видеомонитора, отличающаяся тем, что в автотренажер дополнительно введены первый и второй потенциометры и пульт испытуемого, причем первый потенциометр механически связан с педалью тормоза, второй потенциометр механически связан с педалью подачи топлива, крайние выводы первого потенциометра, являющиеся его входами, соединены соответственно с первым и третьим выходами центрального процессорного блока, средний вывод первого потенциометра, являющийся его выходом, соединен со вторым входом центрального процессорного блока, крайние выводы второго потенциометра, являющие его входами, соединены соответственно с первым и третьим выходами центрального процессорного блока, средний вывод второго потенциометра, являющийся его выходом, соединен с третьим входом центрального процессорного блока, четвертые входы центрального процессорного блока соединены с выходами пульта испытуемого, четвертые выходы - с входами акустической колонки.

Description

Полезная модель относится к техническим средствам обучения вождению транспортных средств и предназначена для тестирования навыка торможения водителя транспортного средства.

Известен тренажер для обучения водителя автомобиля, содержащий рабочее место водителя с акустической системой и с аналоговыми органами управления, состоящими из педалей и руля, и дискретными органами управления, механически связанными соответственно с датчиками положения педалей и датчиком руля и дискретными датчиками их положения, модуль имитации шума двигателя, группа выходов которого соединена с группой входов формирователя звуковых сигналов, группа выходов которого соединена с группой входов акустической системы, блок имитации визуальной обстановки, первая группа входов которого соединена с первой группой выходов модуля моделирования движения машины, вторая группа выходов которого соединена с группой входов имитатора шума двигателя, а первая группа выходов блока имитации визуальной обстановки соединена с группой входов устройства отображения визуальной информации, отличающийся тем, что он дополнительно содержит привод руля, устройство согласования, модуль калибровки и модуль управления программой, первая и вторая группы выходов которого соответственно соединены с первой группой входов модуля калибровки и со второй группой блока имитации визуальной обстановки, третья группа входов которого соединена с первой группой выходов модуля калибровки, вторая группа выходов которого соединена с первой группой входов модуля моделирования движения машины, вторая группа входов которого соединена с первой группой выходов устройства согласования, вторая группа выходов которого соединена с группой входов привода руля, механически связанного с рулем автомобиля, выходы датчиков педалей и руля соединены с группой аналоговых входов устройства согласования, цифровая группа входов последнего соединена с выходами дискретных датчиков, а третья группа выходов устройства согласования соединена со второй группой входов модуля калибровки, вторая группа выходов блока имитации визуальной обстановки соединена с третьей группой входов модуля моделирования машины, третья группа выходов которого соединена с группой программных входов устройства согласования. Инструктор включает тренажер, проводит тестирование работы датчиков органов управления и заносит данные обучаемых. Обучаемый водитель, находящийся на рабочем месте, наблюдает на устройстве отображения визуальной информации изображение дороги на местности и воздействует на органы управления тренажера [1].

Известно устройство для обучения вождению автомобиля, содержащее установленный на неподвижной опоре автомобиль и имитатор фона дорог и перекрестков, состоящий из кинопроекционного аппарата и экрана и выполненный с возможностью демонстрации перед автомобилем определенными дозами времени разных дорог и перекрестков в сложных дорожно-транспортных ситуациях, разных климатических зонах, разных погодных условиях и разные периоды времени, отличающееся тем, что в него введены шаговый искатель, орган звуковой сигнализации нарушений правил дорожного движения и световое табло с сигнальными шкалами, на которых выполнены надписи запрещенных и рекомендованных маневров автомобиля, и лампами, предназначенными для освещения сигнальных шкал, при этом шаговый искатель связан электрическими цепями с сигналом поворота и стоп-сигналом автомобиля, с микропереключателями, взаимодействующими с жестко закрепленным на рулевом колесе зацепом, педалями сцепления, газа и тормоза, а также с упомянутым органом звуковой сигнализации и лампами светового табло с возможностью передачи на него информации о реакции обучаемого и намерении его к изменению движения автомобиля. Преподаватель на кинопроекционном экране при помощи кинопроекционного аппарата перед автомобилем демонстрирует изображения разных дорог или перекрестков с различными ситуациями, при помощи микрофона дает указания курсанту, ставит цели и задачи курсанту и дает оценку качества запоминания правил, навыков и мастерства вождения, точности и скорости принимаемых решений [2].

Недостатком известных тренажера и устройства для обучения вождению автомобиля является невозможность тестирования навыка торможения водителя.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой установке является установка для измерения времени реакции водителя транспортного средства на опасные ситуации, содержащая автотренажер с сиденьем, рулевым колесом, рычагом переключения передач, педалью тормоза, оснащенной концевым выключателем, педалью подачи топлива, оснащенной концевым переключателем, блоком питания центрального процессорного блока и акустической колонкой, видеомонитор и центральный процессорный блок; первые входы центрального процессорного блока соединены с выходами блока питания центрального процессорного блока, второй вход - с выходом концевого выключателя педали тормоза, первый выход - с входом последнего, вторые выходы - с входами видеомонитора, входы концевого переключателя педали подачи топлива соединены с выходами видеомонитора, выходы - с входами акустической колонки. В момент появления на экране видеомонитора опасной дорожной ситуации начинается отсчет времени реакции водителя, водитель нажимает на педаль тормоза автотренажера, при прикосновении ноги водителя к педали тормоза отсчет времени прекращается. В качестве видеомонитора используется LCD телевизор со встроенным видеоплеером, который дает возможность воспроизводить с DVD диска тестовую видеопрограмму. Видеомонитор совместно с центральным процессорным блоком установлены на верхней полке основания автотренажера, последний может быть вынесен за пределы видимости испытуемого водителя. В нише для ног установлены акустическая колонка и блок питания центрального процессорного блока [3].

Недостатком установки является невозможность тестирования навыка торможения водителя.

Технический результат заявляемой установки заключается в обеспечении возможности тестирования навыка торможения водителя транспортного средства.

Технический результат достигается тем, что установка для тестирования навыка торможения водителя транспортного средства содержит автотренажер с сиденьем, рулевым колесом, рычагом переключения передач, педалью тормоза, педалью подачи топлива; видеомонитор, центральный процессорный блок, блок питания центрального процессорного блока и акустическую колонку; первые входы центрального процессорного блока соединены с выходами блока питания центрального процессорного блока, вторые выходы - с входами видеомонитора, причем новым является то, что в автотренажер дополнительно введены первый и второй потенциометры и пульт испытуемого, причем первый потенциометр механически связан с педалью тормоза, второй потенциометр механически связан с педалью подачи топлива, крайние выводы первого потенциометра, являющиеся его входами, соединены соответственно с первым и третьим выходами центрального процессорного блока, средний вывод первого потенциометра, являющийся его выходом, соединен со вторым входом центрального процессорного блока, крайние выводы второго потенциометра, являющие его входами, соединены соответственно с первым и третьим выходами центрального процессорного блока, средний вывод второго потенциометра, являющийся его выходом, соединен с третьим входом центрального процессорного блока, четвертые входы центрального процессорного блока соединены с выходами пульта испытуемого, четвертые выходы - с входами акустической колонки.

Заявляемая установка благодаря введению первого и второго потенциометров и пульта испытуемого позволяет обеспечить возможность тестирования навыка торможения водителя транспортного средства.

На фиг.1 схематично представлены путь движения и транспортное средство, предъявляемые испытуемому, где 1 - препятствие, помещенное в конце пути движения транспортного средства, 2 - транспортное средство (ТС), движущееся с заданной скоростью V по пути; на фиг.2 - структурная схема заявляемой установки.

Заявляемая установка содержит автотренажер 3 с сиденьем 4, рулевым колесом 5, рычагом переключения передач 6, педалью тормоза 7, механически связанной с первым потенциометром 8, педалью подачи топлива 9, механически связанной со вторым потенциометром 10, акустической колонкой 11, пультом испытуемого 12; центральный процессорный блок 13, блок питания центрального процессорного блока 14 и видеомонитор 15.

Центральный процессорный блок (ЦПБ) 13 предназначен для управления процессами тестирования навыка торможения испытуемого и просмотра архива результатов тестирования различных испытуемых. ЦПБ 13 представляет собой настольный прибор, на задней панели которого установлены разъемы для подключения блока питания центрального процессорного блока (БП ЦПБ) 14, пульта испытуемого 12, входов и выходов первого и второго потенциометров 8 и 10, видеомонитора 15 и акустической колонки 11. Для подключения внешних устройств ЦПБ 13 содержит блок согласования с первым и вторым потенциометрами 8 и 10 (двухканальный аналогово-цифровой преобразователь (АЦП)), блок согласования с акустической колонкой 11 (стандартную звуковую карту), блок согласования с видеомонитором 15 (стандартную видеокарту), блок согласования с пультом испытуемого 12 (стандартный контроллер клавиатуры), а для хранения результатов тестирования испытуемых -накопитель информации. ЦПБ 13 может быть построен на основе стандартной ПЭВМ; размещен под верхней полкой основания автотренажера 3. Программное обеспечение ЦПБ 13 занесено во внутренний накопитель информации в составе ЦПБ 13, алгоритм работы ЦПБ 13 приведен в приложении.

БП ЦПБ 14 предназначен для обеспечения питания ЦПБ 13 и представляет собой стандартный компьютерный блок питания, подключенный к соответствующему разъему ЦПБ 13. Для предотвращения поражения испытуемого электрическим током и уменьшения длины соединительных линий БП ЦПБ 14 вынесен из ниши для ног и размещен совместно с ЦПБ 13. Цепи питания остальных устройств (акустической колонки 11, пульта испытуемого 12, видеомонитора 15) установки на фиг.2 условно не показаны.

Пульт испытуемого 12 предназначен для регистрации данных испытуемого - ФИО, возраста и пола; задания вида ТС 2 - легкового автомобиля, легкового автомобиля с прицепом, автобуса маломестного или междугороднего, автобуса другого вида, грузового автомобиля с разрешенной максимальной массой до 3,5 т, грузового автомобиля с разрешенной максимальной массой более 3,5 т, грузового автомобиля, перевозящего людей в кузове, ТС, буксирующего механическое ТС [4]; местности движения ТС 2 - населенного пункта, вне населенного пункта или автомагистрали [4]; состояния дорожного покрытия - сухого, мокрого, покрытого укатанным снегом или обледенелого [5]; скорости движения V, не превышающей максимальной допустимой для заданных вида ТС 2, местности движения и обусловленной состоянием дорожного покрытия; длины участка пути; положение R_пр препятствия 1 на участке пути; количествам попыток торможений; наличия звуковых уведомлений об ошибке испытуемого, о столкновении ТС 2 с препятствием 1, об окончании тестирования; громкости звука; и представляет собой стандартную компьютерную клавиатуру, подключаемую к соответствующему разъему ЦПБ 13.

Педали тормоза 7 и подачи топлива 9 предназначены для управления ТС 2.

Первый 8 и второй 10 потенциометры предназначены для формирования аналоговых сигналов, соответствующих угловым положениям педалей тормоза 7 и подачи топлива 9, и передачи их в ЦПБ 13. Первый 8 и второй 10 потенциометры представляют собой переменные резисторы, крайние выводы (входы) которых соответственно соединены с шиной питания ЦПБ 13 (первый выход ЦПБ 13) и общей шиной (третий выход ЦПБ 13), средний вывод (выход) первого потенциометра 8 соединен с входом первого канала АЦП в составе ЦПБ 13 (второй вход ЦПБ 13), средний вывод (выход) второго потенциометра 10 - с входом второго канала АЦП (третий вход ЦПБ 13). Изменение углового положения педали тормоза 7 влечет прямо пропорциональное изменение величины напряжения на выходе первого потенциометра 8, причем исходное (отпущенное) положение педали тормоза 7 соответствует высокому уровню напряжения, а положение, соответствующее нажатой педали тормоза 7, - низкому уровню. Аналогичным образом изменение углового положения педали подачи топлива 9 влечет прямо пропорциональное изменение величины напряжения на выходе второго потенциометра 10, причем исходное положение педали подачи топлива 9 соответствует высокому уровню напряжения, а положение, соответствующее нажатой педали подачи топлива 9, - низкому уровню.

Сиденье 4, рулевое колесо 5 и рычаг переключения передач 6 не соединяются с ЦПБ 13 и предназначены для имитации обстановки, приближенной к реальной при управлении ТС 2.

Видеомонитор 15 предназначен для отображения испытуемому вводимой текстовой и цифровой информации о данных испытуемого, и параметрах тестирования; графической информации при тестировании: движения ТС 2 по пути, препятствия 1, как показано на фиг.1; текстовой и цифровой информации о результатах тестирования, и представляет собой стандартный компьютерный монитор, подключенный к соответствующему разъему ЦПБ 13.

Акустическая колонка 11 предназначена для воспроизведения звуковых сигналов, генерируемых ЦПБ 13 в ходе тестирования испытуемого: интершума, имитирующего реальную дорожную обстановку; шума работающего двигателя, формируемого при нажатии и удержании педали подачи топлива 9; уведомлений об ошибке испытуемого; уведомлений о столкновении ТС 2 с препятствием 1; уведомлений об окончании тестирования; и представляет собой стандартную акустическую колонку, подключенную к соответствующему разъему ЦПБ 13.

Установка работает следующим образом.

Включают питание БП ЦПБ 14, ЦПБ 13 выводит на видеомонитор 15 поля для ввода текстовой и цифровой информации и поля для выбора одного из предложенных вариантов (перечислены ниже) для регистрации данных испытуемого и задания параметров тестирования.

Испытуемому дают задание - остановить ТС 2 как можно ближе к препятствию 1, но не допустить столкновения с ним.

Испытуемый садится в автотренажер 3 на сиденье 4 и самостоятельно или с помощью инструктора с пульта испытуемого 12 регистрирует данные испытуемого - ФИО, возраст и пол; задает вид ТС 2 - легковой автомобиль, легковой автомобиль с прицепом, автобус маломестный или междугородний, автобус другого вида, грузовой автомобиль с разрешенной максимальной массой до 3,5 т, грузовой автомобиль с разрешенной максимальной массой более 3,5 т, грузовой автомобиль, перевозящий людей в кузове, ТС, буксирующее механическое ТС; местность движения ТС 2 - населенный пункт, вне населенного пункта или автомагистраль; состояние дорожного покрытия - сухое, мокрое, покрытое укатанным снегом, обледенелое; скорость движения V, не превышающую максимальной допустимой для заданных вида ТС 2 и местности движения, учитывая при этом состояние дорожного покрытия; длину участка пути; положение R_пр препятствия 1 на участке пути; количество n попыток торможений; наличие звуковых уведомлений об ошибке испытуемого, о столкновении ТС 2 с препятствием 1, об окончании тестирования; громкость звука. Параметры тестирования отображаются в ходе задания на видеомониторе 15.

Испытуемый нажимает клавишу «Enter» пульта 12, ЦПБ 13 инициализирует введенные параметры, при этом значение числа m столкновений ТС 2 с препятствием 1 принимается равным нулю.

Испытуемому на экране видеомонитора 15 предъявляют неподвижное ТС 2, находящееся в начале пути. ЦПБ 13 начинает генерировать звуковые сигналы, соответствующие интершуму, поступающие для воспроизведения в акустическую колонку 11.

Испытуемый начинает выполнение первой попытки торможения, для чего нажимает и удерживает педаль подачи топлива 9. Напряжение на выходе второго потенциометра 10 уменьшается, ЦПБ 13 фиксирует уменьшение напряжения на втором входе и начинает генерировать сигналы, поступающие в видеомонитор 15 для отображения движения ТС 2 по пути с заданной скоростью V. Одновременно ЦПБ 13 генерирует звуковые сигналы, соответствующие шуму работающего двигателя, воспроизводимые акустической колонкой 11 совместно с интершумом. Кроме того, ЦПБ 13 запоминает время начала выполнения испытуемым тестирования, равное времени начала выполнения первой попытки.

Процесс движения ТС 2 в ходе попытки торможения реализуется в ЦПБ 13 с помощью цикла А (приложение, с.3-7), в котором внутреннее время выполнения попытки разбивается на малые интервалы. В каждой итерации цикла, соответствующей одному интервалу внутреннего времени выполнения попытки, ЦПБ 13 вычисляет мгновенное ускорение а _ТС2 движения ТС 2 в зависимости от величин напряжений на втором и третьем входах; обновляет мгновенное значение скорости V_TC2 движения ТС 2 и пройденное им расстояние от начала пути; обновляет положение ТС 2 на видеомониторе 15; вычисляет, было ли допущено столкновение с препятствием 1, и произошел ли останов ТС 2. Эффект движения ТС 2 для испытуемого создается посредством последовательного включения и выключения соответствующих пикселей, формирующих изображение ТС 2 на видеомониторе 15.

Испытуемый следит за движением ТС 2 на видеомониторе 15, удерживая педаль подачи топлива 9 правой ногой. Скорость V движения ТС 2 до начала торможения сохраняется постоянной, равной заданной. В момент предполагаемой необходимости начала торможения испытуемый переносит правую ногу с педали подачи топлива 9 на педаль тормоза 7, варьируя усилие нажатия, стремясь остановить ТС 2 максимально близко к препятствию 1. Напряжение на выходе второго потенциометра 10 увеличивается, увеличение напряжения на третьем входе фиксируется ЦПБ 13, в результате чего акустическая колонка 11 прекращает воспроизведение звуковых сигналов работающего двигателя. Напряжение на выходе первого потенциометра 8 в момент начала торможения уменьшается, а затем изменяется прямо пропорционально угловому положению педали тормоза 7 в ходе выполнения торможения. В каждой итерации цикла А (приложение, с.3-7) ЦПБ 13 фиксирует напряжение на втором входе, формирует соответствующий цифровой код и вычисляет с его помощью коэффициент k_м, значение которого прямо пропорционально угловому положению педали тормоза 7 и находится в интервале от 0 до 1, причем исходное положение педали тормоза соответствует 1, а состояние полностью нажатой педали соответствует нулю. Точность вычисления коэффициента k_м определяется разрядностью АЦП в составе ЦПБ 13.

В ходе торможения ЦПБ 13 предъявляет испытуемому на видеомониторе 15 движение ТС 2 с замедлением до его полного останова или столкновения с препятствием 1, причем мгновенное ускорение торможения ТС 2 в каждой итерации цикла А (приложение, с.3-7) вычисляется по формуле:

,

где V_TC2 - мгновенная скорость движения ТС 2, м/с; S_м - длина тормозного пути при мгновенной скорости V_TC2 движения ТС 2 и заданном состоянии дорожного покрытия, м; k_м - коэффициент, равный значению от 0 до 1, соответствующему угловому положению педали тормоза 7.

После окончания торможения ЦПБ 13 вычисляет расстояние L₁ в первой попытке торможения между остановившимся ТС 2 и препятствием 1, если испытуемый не допустил столкновения.

В случае столкновения ЦПБ 13 увеличивает на единицу число m допущенных столкновений ТС 2 с препятствием 1 и запоминает обновленное значение, акустическая колонка 11 воспроизводит уведомление о столкновении, если такие уведомления были установлены в ходе задания параметров.

ЦПБ 13 запоминает результат выполненной первой попытки торможения - расстояние L₁ и отсутствие или наличие столкновения ТС 2 с препятствием 1.

Если испытуемый нажимает одновременно педали тормоза 7 и подачи топлива 9, либо нажимает на педаль подачи топлива 9 после ее однократного отпускания, ЦПБ 13 регистрирует ошибку испытуемого, акустическая колонка 11 воспроизводит звуковой сигнал, уведомляющий испытуемого об ошибке, если такие уведомления были установлены в ходе задания параметров. В этих случаях попытка торможения прекращается, ТС 2 устанавливается в начальное положение.

Испытуемый выполняет аналогичным образом вторую и последующие попытки торможения. После завершения тестирования ЦПБ 13 запоминает время окончания тестирования. Акустическая колонка 11 воспроизводит уведомление об окончании тестирования, если такие уведомления были установлены в ходе задания параметров, после чего прекращает воспроизведение звуковых сигналов интершума. ЦПБ 13 вычисляет среднеарифметическое значение расстояний L по формуле:

где L_i - расстояние от ТС 2 после останова до препятствия 1 в i-ой попытке торможения, м; n - заданное число попыток торможений; m - число столкновений ТС 2 с препятствием 1. Кроме того, ЦПБ 13 вычисляет значение среднеквадратичного отклонения расстояний L.

Результаты тестирования - величина L_T, вычисленная как среднеарифметическое значение по формуле (1), среднеквадратичное отклонение расстояний L и число m допущенных столкновений ТС 2 с препятствием 1, совместно с таблицей, содержащей результаты попыток торможения, предъявляют испытуемому на видеомониторе 15.

Если испытуемый в ходе тестирования не допустил столкновений ТС 2 с препятствием 1, то навык торможения испытуемого считают приемлемым, а тестирование - проведенным успешно, о чем испытуемого также информируют сообщением на видеомониторе 15.

В обратном случае считают, что испытуемому необходима тренировка навыка торможения, а тестирование - проведенным неуспешно, о чем испытуемого информируют соответствующим сообщения на видеомониторе 15.

Результаты тестирования навыка торможения испытуемого совместно с данными испытуемого, параметрами тестирования и отметками времени начала и завершения тестирования запоминаются ЦПБ 13 во внутреннем накопителе информации.

Если испытуемый нажимает на клавишу «Esc» пульта 12 во время тестирования или после его окончания, установка переходит в начальное состояние.

Инструктор может перейти к просмотру архива результатов тестирования навыка торможения различных испытуемых, для чего нажимает клавишу «F1» пульта 12 и проходит стандартную процедуру авторизации, введя логин и пароль.

При периодических повторных тестированиях испытуемого инструктор может сделать вывод об улучшении его навыка торможения при условии уменьшения среднеарифметического значения L_T и значения среднеквадратичного отклонения расстояний L.

Таким образом, заявляемая установка позволяет выполнить тестирование навыка торможения водителя транспортного средства.

Источники информации

1. Патент 68744 РФ, МПК G09B 9/04. Тренажер для обучения водителя автомобиля / Мищенко В.Г. - Опубл. 27.11.2007.

2. Патент 2171501 РФ, МПК G09B 9/05. Устройство Сташевского И.И. для обучения вождению автомобиля / Сташевский И.И. - Опубл. 27.07.2001.

3. Технические особенности расследования и установления причин ДТП / Ермаков Ф.Х. - Казань: Изд-во «Отечество». - 2007. - 294 с.

4. Правила дорожного движения Российской Федерации. - М.: Мартин. - 2006. - 76 с.

5. Коэффициент сцепления: новая старая реальность / Кочетков А.В., Ермаков М.Л., Деникин Э.И. и др. // Дорожная держава. - 2008. - №14. - с.36-43.

Claims (1)

1. Установка для тестирования навыка торможения водителя транспортного средства, содержащая автотренажер с сиденьем, рулевым колесом, рычагом переключения передач, педалью тормоза, педалью подачи топлива; видеомонитор, центральный процессорный блок, блок питания центрального процессорного блока и акустическую колонку; первые входы центрального процессорного блока соединены с выходами блока питания центрального процессорного блока, вторые выходы - с входами видеомонитора, отличающаяся тем, что в автотренажер дополнительно введены первый и второй потенциометры и пульт испытуемого, причем первый потенциометр механически связан с педалью тормоза, второй потенциометр механически связан с педалью подачи топлива, крайние выводы первого потенциометра, являющиеся его входами, соединены соответственно с первым и третьим выходами центрального процессорного блока, средний вывод первого потенциометра, являющийся его выходом, соединен со вторым входом центрального процессорного блока, крайние выводы второго потенциометра, являющие его входами, соединены соответственно с первым и третьим выходами центрального процессорного блока, средний вывод второго потенциометра, являющийся его выходом, соединен с третьим входом центрального процессорного блока, четвертые входы центрального процессорного блока соединены с выходами пульта испытуемого, четвертые выходы - с входами акустической колонки.

   

Images