Устройство предотвращения аварийной ситуации средства индивидуальной мобильности с электрическим приводом

Полезная модель относится к транспортным средствам и может быть использована для целей передвижения, отдыха, занятий спортом.
Под средством индивидуальной мобильности – устройство, предназначенное для передвижения человека посредством использования электродвигателя (электродвигателей), например, электросамокаты, электроскейтборды, гироскутеры, моноколеса.
В настоящее время мобильность относится к одной из главных потребностей жителей города. Высокая мобильность даёт жителям и городу возможность развития и роста благосостояния. Мобильность предполагает обязательное сохранение и увеличение возможностей делать то, что хочешь делать в непосредственной близости от места проживания.
В последние годы быстрыми темпами развиваются средства микромобильности (индивидуальной мобильности) населения, оснащенные электрическим приводом. Это электровелосипеды, моноколеса и электросамокаты, которые позволяют ехать со скоростью до 25-30 км/ч (как шоссейный велосипед) на расстояние до 30 км на одной зарядке.
Их широкое использование объясняется появлением достаточно большого количества моделей по низким ценам и свободой передвижения без пробок, которую дарят эти транспортные средства, особенно в больших городах. Рынок средств индивидуальной мобильности в России в основном состоит из электрических самокатов, в 2018 г. объем этой категории в натуральном выражении равнялся 34654 шт., что составило 80,1% от всего объема рынка. Их продажи за последний год выросли в 3,5–8 раз в зависимости от торговой сети. При этом в Москве и Санкт-Петербурге электросамокаты чаще всего покупают в качестве альтернативы городскому транспорту.
Во многих странах, таких, например, как Франция уже наблюдается бум электросамокатов, которых уже больше на дорогах, чем водителей автомобилей. По прогнозам специалистов, в скором времени такая ситуация может наступить и в России.
Пользователи средств индивидуальной мобильности с электрическим приводом могут относиться к такому способу передвижения как к забаве, но для прохожих они могут представлять угрозу. Такие устройства практически бесшумны и могут развивать высокую скорость (до 30 км/ч).
Пешеходам не остается ничего другого, как лавировать между пользователями этих прогрессивных средств передвижения.
В тоже время безопасность использования средств индивидуальной мобильности с электрическим приводом оставляет желать лучшего, особенно при использовании их детьми. По этой причине в Правила дорожного движения ряда стран внесены поправки, ограничивающие движение или запрещающий использование самокатов на тротуарах. Минтранс России в ноябре прошлого года также подготовил поправки в Правила дорожного движения, разъясняющие как нужно ездить на электросамокатах, гироскутерах, мотоколесах.
Таким образом, рост количества рассматриваемых транспортных средств представляет серьезную опасность для населения. Эксперты Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе опубликовали результаты исследования, проводившегося на базе двух отделений неотложной помощи с сентября 2017 года по конец августа 2018 года. За это время в них поступили 249 пострадавших в результате инцидентов с участием электросамокатов. Чаще всего это были падения, столкновения с различными объектами или движущимися транспортными средствами. У многих фиксировались серьезные повреждения, включая переломы костей (40%), травмы головы (31,7%), порезы, растяжения и ушибы (22,7%). Возраст пострадавших от восьми до 89 лет, более 90% пострадавших в момент инцидента ехали на самокате, хотя иногда травмировались и пешеходы.
На основании изложенного можно сделать вывод об актуальности проблемы повышения безопасности средств индивидуальной мобильности с электрическим приводом.
Из уровня техники известны системы определения препятствия, предупреждения и сигнализации для автомобильных транспортных средств.
Так известен способ и промежуточная система помощника водителя в первом транспортном средстве для предупреждения водителя в ведомом транспортном средстве о препятствии перед первым транспортным средством, обнаруженном посредством промежуточной системы помощи водителю. Способ содержит обнаружение препятствия перед первым транспортным средством с помощью промежуточной системы ассистента водителя; и оповещение водителя в ведомом транспортном средстве об обнаруженном препятствии перед первым транспортным средством до того, как тормоза первого транспортного средства будут активированы промежуточной системой помощи водителю (международная заявка WO 2017003341 A1 05.01.2017).
Известна также система предупреждения и сигнализации автомобиля (ADWAS), в которой система предупреждения включается, когда автомобиль превышает пороговую скорость. Скорость транспортного средства используется вместе с дорожными или погодными условиями для определения безопасного времени отделения транспортного средства и соответствующего расстояния. Затем дальномер определяет фактическое расстояние между автомобилем водителя и движущимся вперед или за ним транспортным средством. Если безопасное расстояние не поддерживается в течение выбранного интервала мертвого времени, водитель получает предупреждение с помощью аварийного сигнала, который может быть, как звуковым, так и визуальным. Водитель следующего автомобиля также получает предупреждение с помощью заднего светового индикатора (патент US 6590495 B1 08.07.2003).
Из уровня техники известно транспортное средство, включающее раму, колесо с возможностью вращения относительно рамы, привод и тормозную систему, отличающееся тем, что рама выполнена в виде по крайней мере одной балки, на одном конце которой установлено колесо со встроенным электромотором, на втором конце балки расположено место для обхвата одной рукой пользователя, а в средней части балки закреплена опорная ручка, которая предназначена для опоры другой руки пользователя, причем осевая линия опорной ручки параллельна плоскости вращения колеса, при этом опорная ручка отходит от балки под углом таким образом, что в рабочем положении опорная ручка располагается горизонтально. При этом указанное транспортное средство имеет указатели поворота. (патент RU 2600557 C2 20.101.2016).
Недостатками данных известных решений является либо невозможность их использования на индивидуальных средствах мобильности, либо носят информативных характер, например, как в патенте RU 2600557, где предусмотрено применение указателей поворота и предотвращение аварийной ситуации по сути сводится к информированию окружающих о начале совершения маневра (поворота вправо-влево).
В настоящее время средства индивидуальной мобильности с электрическим приводом такими системами не оснащаются, а разработки в этом направлении отсутствуют.
Таким образом техническая проблема заключается в создании устройства предотвращения аварийной ситуации для средства индивидуальной мобильности с электродвигателем.
Технический результат заключается в обеспечении возможности предотвращения аварийной ситуации средства индивидуальной мобильности.
Указанный технический результат достигается в устройстве предотвращения аварийной ситуации средства индивидуальной мобильности, выполненном в едином корпусе и содержащем установленные на плате элемент звуковой индикации, ультразвуковой дальномер, микроконтроллер, выполненный с возможностью подачи управляющих сигналов на элемент звуковой индикации при начале движения средства индивидуальной мобильности, приема сигнала от ультразвукового дальномера и при достижении расстояния до препятствия ниже заранее заданного порога, передачу управляющих сигналов на элемент звуковой индикации для усиления звукового сигнала с одновременной подачей управляющего сигнала отключения питания для управления торможением средства индивидуальной мобильности.
Основным направлением решения рассматриваемой проблемы является разработка устройства предотвращения аварийной ситуациидля средств индивидуальной мобильности с электрическим приводом. Это информационно-автоматизированное устройство, направленное на предотвращение дорожно-транспортных происшествий с данными транспортными средствами.
Пример работы предлагаемого устройства предотвращения аварийной ситуации средства индивидуальной мобильности заключается в следующем.
Так как средство индивидуальной мобильности движется бесшумно, необходимо информирование окружающих о его приближении.
В процессе движения включается постоянный звуковой сигнал, информирующий пешеходов о приближении средства индивидуальной мобильности и ультразвуковой дальномер контролирующий расстояние до препятствия.
Минимально возможное расстояние до препятствия при начале движения устанавливается равным 1 м.  Однако при наборе скорости выше заранее заданного порога, расстояние до препятствия, при котором начинается процесс управляемого торможения увеличивается, например, до 5 м, поскольку время для торможения также увеличивается пропорционально набранной скорости, для обеспечения возможности предотвращения наступления аварийной ситуации. Предельное расстояние до препятствия, при котором начинается процесс управляемого торможения задается заранее.
Контроллер средства индивидуальной мобильности передает информацию о набранной скорости в микропроцессор. Это значение скорости учитывается для управления торможением. Принцип работы контроллера электросамоката таков: он принимает сигнал от ручки газа и с учетом продолжительности поступающих импульсов регулирует скорость вращения мотора. Измерения скорости электросамоката будут проводиться на основании показаний датчиков Холла на мотор-колесе.
По достижении указанного расстояния усиливается звуковой сигнал и происходит отключение питания, идущего на электродвигатель от рычага набора скорости. Микроконтроллер для отключения питания соединен с рычагом набора скорости средства индивидуальной мобильности. На всех средствах индивидуальной мобильности к рычагу набора скорости подается напряжение 5 V. В заявленной полезной модели это напряжение подается с помощью микроконтроллера отключения питания. При срабатывании ультразвукового дальномера микроконтроллер подает сигнал на прекращение подачи напряжения подаваемого на рычаг набора скорости, что позволяет избежать столкновения (предотвратить дорожно-транспортное происшествие), а также проинформировать других участников дорожного движения об изменении направления движения и приближении рассматриваемого транспортного средства.
Повторное включение питания электрического двигателя возможно только при отсутствии препятствия на расстоянии не менее 1 м до самоката.
Таким образом, предлагаемое устройство предотвращения аварийной ситуации позволяет принудительно остановить средство индивидуальной мобильности.