Устройство для контроля управления транспортным средством
VEHICLE DRIVING CONTROL DEVICE

Изобретение относится к системам контроля и предназначено для установки на транспортном средстве (ТС) и является устройством обратной связи, необходимой водителю для оптимизации управления транспортным средством (повышения безопасности, эффективности, экологичности) и надзорным службам для контроля соответствия показателей безопасности, эффективности, экологичности установленным требованиям и наложения взысканий на водителей, не выполняющих установленные требования, и может быть использовано для ранжирования водителей по уровню квалификации для определения повышающих и понижающих коэффициентов по системе бонус-малус при автостраховании; для определения величины оплаты труда водителей на автотранспортном предприятии (АТП); при проведении экзаменов на получение права на управление ТС; при обучении вождению ТС.
В настоящее время уровень умения кандидата в водители оценивается инструктором субъективно. На экзамене в ГИБДД оценка готовности кандидата в водители к участию в дорожном движении производится экзаменатором так же субъективно. В результате допуск к управлению ТС получают водители не умеющие управлять с необходимыми уровнями безопасности, эффективности, экологичности.
Действующие квалификационные характеристики требуют, чтобы водитель умел управлять ТС, не расшифровывая этого понятия. Поэтому сегодня отсутствует возможность ранжирования водителей по уровню квалификации, следовательно, отсутствует и система, мотивирующая водителей повышать ее.
Известны системы диспетчерского контроля движения ТС - Automatic Vehicle Location and Control (AVLC). Они предназначены для обеспечения оперативного контроля выполнения водителями задания в целях повышения эффективности и безопасности перевозок.
Диспетчерская система функционирует следующим образом: на ТС устанавливается бортовой комплект, включающий навигационную систему, с помощью которого определяются текущие координаты, скорость, ускорение, расход топлива, информация о состоянии систем и агрегатов ТС. Собранная информация передается в диспетчерский центр (ДЦ), который оборудован программно-аппаратным комплексом, предназначенным для ее обработки и анализа. Положение ТС отображается на электронной карте местности, что позволяет оператору ДЦ визуально наблюдать место нахождения подконтрольных ТС и выявлять их отклонения от маршрута. В результате обработки поступающей информации определяется выполнение графика прохождения маршрута и отклонения от него, превышения установленной скорости, выполнение водителем режима труда и отдыха, превышение нормы расхода топлива, слив топлива из бака.
Одна из таких систем содержит навигационный контроллер, коммуникационный и телеметрический модули, блоки датчиков, собирающих информацию о техническом состоянии ТС и эксплуатационных параметрах его движения, блок управления исполнительными устройствами, блоки определения географического положения, спутниковой радиосвязи, телефонной радиосвязи, приемопередающий блок и интеллектуальный модуль (RU №36801 U1, 27.03.2004 г.).
Указанные системы обладают ограниченными возможностями в отношении повышения качества управления ТС при выполнении перевозок. Они регистрируют: отклонения от заданного маршрута, нарушения скоростного режима и режима труда и отдыха водителя, факты хищения топлива и не предусматривают включение водителя в процесс оптимизации управления ТС. При этом каналы связи ТС и ДЦ передают большое количество избыточной информации, которая после обработки предъявляется диспетчеру для принятия решения.
Известна система для контроля управления транспортным средством, содержащая выполненные с возможностью установки на транспортном средстве и соединения с датчиком пути, проходимого транспортным средством, и датчиком расхода топлива, устройство для обработки информации, связанное с ним устройство для отображения информации с дисплеем и средство управления, устройство для обработки информации выполнено с возможностью вычисления посредством установленной программы реальных значений максимальной скорости ТС, среднего квадратичного отклонения продольного ускорения от среднего значения, средней скорости и расхода топлива, определение величины отклонения максимальной скорости ТС от ее оптимального значения и величины превышения средним квадратичным продольным ускорением оптимального значения, которые вычисляются предварительно установленной программой, сравнения реальных показателей средней скорости и расхода топлива с вычисляемыми установленной программой оптимальными значениями средней скорости и нормативными значениями расхода топлива (RU 113218 U1, 10.02.2012).
Недостатком известной системы для контроля управления транспортным средством является низкая эффективность и объективность оценки умения водителя управлять транспортным средством с необходимым уровнем безопасности, эффективности и экологичности.
Техническим результатом предложенного изобретения является устранение указанных недостатков, повышение объективности оценки умения водителя управлять транспортным средством для улучшения качества (безопасности, эффективности и экологичности) управления транспортным средством.
Указанный технический результат достигается в системе для контроля управления транспортным средством, которая содержит выполненные с возможностью установки на транспортном средстве и соединения с датчиками скорости, продольного и бокового ускорений и расхода топлива, устройство для обработки информации, связанное с ним устройство для отображения информации с дисплеем и средство управления, устройство для обработки информации выполнено с возможностью сравнения измеренных значений максимальной скорости, среднего квадратичного отклонения продольного и бокового ускорений от средней величины с вычисляемыми установленной программой оптимальными значениями этих показателей и определение по отклонениям этих показателей от оптимальных значений коэффициентов опасности управления, характеризующих уровень безопасности движения ТС, и выведением наибольшего из коэффициентов управления на дисплей, а также с возможностью сравнения измеренного значения расхода топлива с вычисляемым установленной программой нормативным значением этого показателя и определение коэффициента расхода топлива, характеризующего уровень экономичности и экологичности управления, и выведением его на дисплей.
Кроме того, показатели максимальной скорости и коэффициента опасности управления могут быть отображены на дисплее с цветовой индикацией различных уровней безопасности движения транспортного средства различными цветами.
Кроме того, цветовая индикация различных уровней безопасности для показателя максимальной скорости и коэффициента опасности управления может быть выполнена красным цветом - «очень опасное управление», желтым цветом - «опасное управление», белым цветом - «мало опасное управление», зеленым цветом - «надежное управление».
Кроме того, коэффициент расхода топлива может быть отображен на дисплее с цветовой индикацией различных уровней эффективности и экологичности управления транспортным средством различными цветами.
Кроме того, цветовая индикация различных уровней эффективности и экологичности управления для показателя коэффициента расхода топлива может быть выполнена красным цветом - «превышение норматива расхода топлива», желтым цветом - «нормативный расход топлива», белым цветом - «экономия топлива», зеленым цветом - «максимальная экономия топлива».
Кроме того, показатели максимальной скорости и коэффициента опасности управления выводятся на дисплей с цветовой индикацией различных уровней безопасности движения транспортного средства различными цветами одновременно с речевым сообщением.
Кроме того, система снабжена звуковой сигнализацией, выполненной с возможностью подачи звукового сигнала при повышении коэффициента опасности управления транспортным средством до опасного.
max
C
опт
На фиг. 1 показана зависимость оптимальной максимальной скорости V от средней скорости сообщения V; на фиг. 2 показано влияние отклонения оптимальной максимальной скорости ТС ΔV на вероятность P вовлечения в ДТП (риск ДТП); на фиг. 3 приведен график зависимости интенсивности ДТП λ от величины среднеквадратичного отклонения продольного ускорения σ; на фиг. 4 показана зависимость σ от средней скорости сообщения
Система для контроля управления транспортным средством содержит выполненные с возможностью установки на транспортном средстве и соединения с датчиками скорости, продольного и бокового ускорений и расхода топлива, устройство для обработки информации, связанное с ним устройство для отображения информации с дисплеем и средство управления.
Устройство для обработки информации выполнено с возможностью сравнения измеренных значений максимальной скорости, среднего квадратичного отклонения продольного и бокового ускорений от средней величины с вычисляемыми установленной программой оптимальными значениями этих показателей и определение по отклонениям этих показателей от оптимальных значений коэффициентов опасности управления, характеризующих уровень безопасности движения ТС, и выведением на дисплей наибольшего из коэффициентов опасности, сравнения измеренного расхода топлива с вычисляемым установленной программой нормативным значением этого показателя и определение коэффициента расхода топлива, характеризующего уровень экономичности и экологичности управления, и выведением его на дисплей.
Показатели максимальной скорости и коэффициента опасности управления отображены на дисплее с цветовой индикацией различных уровней безопасности движения транспортного средства различными цветами: красным цветом - «очень опасное управление», желтым цветом - «опасное управление», белым цветом - «мало опасное управление», зеленым цветом - «надежное управление».
Коэффициент расхода топлива отображен на дисплее с цветовой индикацией различных уровней эффективности управления транспортным средством различными цветами: красным цветом - «превышение норматива расхода топлива», желтым цветом - «нормативный расход топлива», белым цветом - «экономия топлива», зеленым цветом - «максимальная экономия топлива».
Показатели максимальной скорости и коэффициента опасности управления выводятся на дисплей с цветовой индикацией различных уровней безопасности движения транспортного средства различными цветами одновременно с речевым сообщением.
Система снабжена звуковой сигнализацией, выполненной с возможностью подачи звукового сигнала при повышении коэффициента опасности управления транспортным средством до опасного.
Устройство для обработки информации выполнено с возможностью сравнения измеренных значений максимальной скорости, среднего квадратичного отклонения продольного и бокового ускорений от средней величины с вычисляемыми установленной программой оптимальными значениями этих показателей и определение по отклонениям этих показателей от оптимальных значений коэффициентов
В результате сравнения посредством установленной программы определяются величины отклонения измеренных показателей от их оптимальных (нормативных) значений. Используя полученные величины отклонений, с помощью известных зависимостей (риска дорожно-транспортного происшествия (ДТП) от величины отклонения скорости от оптимального значения, интенсивности ДТП от среднего квадратичного отклонения продольного и бокового ускорения) определяются коэффициенты опасности управления.
max
c
Например, на основании предварительно проведенных испытаний была определена зависимость оптимальной максимальной скорости (V) от средней скорости сообщения (V) - Фиг. 1. С помощью указанной зависимости, при известной скорости сообщения, определяется величина отклонения измеренной максимальной скорости от оптимальной величины. Зная величину отклонения, с помощью графика, приведенного на Фиг. 2 определяется минимальный риск ДТП соответствующий оптимальной максимальной скорости - Pmin и риск ДТП, соответствующий величине отклонения максимальной скорости от оптимального значения - Pi. Величина коэффициента опасности управления определяется как частное от деления Pi на Pmin.
При выполнении маневров возникают продольные и боковые ускорения ТС. Чем больше величина этих ускорений, тем выше неравномерность движения. Для описания неравномерности движения используется среднее квадратичное отклонения продольного и бокового ускорений от их средних величин. Безопасным значениям скорости, дистанции и бокового интервала соответствуют безопасные значения среднеквадратичных продольного и бокового ускорений. Это означает, что коэффициент опасности управления ТС можно вычислить и через измерение ускорений. На фиг. 3 приведен график зависимости интенсивности ДТП λ от величины среднеквадратичного отклонения продольного ускорения σ.
опт
Для вычисления коэффициента опасности управления  необходимо, определить σ, и среднюю скорость ТС на мерном участке пути. Используя график, полученный в результате предварительных испытаний (фиг. 4), определить оптимальную величину σ, соответствующую измеренной средней скорости ТС.
i
доп
опт
Затем, с помощью графика, приведенного на фиг. 3, определить величину интенсивности ДТП, соответствующую измеренному значению σ и допустимую величину интенсивности ДТП λ, соответствующую оптимальной величине σ.
вычисляется по формуле:
В результате вычислений получаем три значения .
Первое определяется отклонением максимальной скорости от оптимального значения.
Второе определяется величиной превышения среднеквадратичным отклонением продольного ускорения от оптимальной величины.
Третье определяется величиной превышения среднеквадратичным отклонением бокового ускорения от оптимальной величины.
В качестве показателя опасности управления на дисплей выводится большее из трех значений коэффициента опасности управления.
Коэффициент расхода топлива определяется как отношение эксплуатационного расхода, при измеренной средней скорости сообщения, к нормативному значению.
На дисплей устройства в цифровом виде и цветовой индикацией выводятся следующие показатели: средняя скорость сообщения, максимальная скорость, оптимальная максимальная скорость, коэффициент опасности управления и коэффициент расхода топлива.
В таблице №1 приведен перечень показателей движения ТС, отражающих качество управления этим ТС и выводимых на дисплей во время поездки по запросу водителя.
Результаты вычислений средней скорости сообщения, коэффициента опасности управления и коэффициента расхода топлива отображаются на дисплее в следующем формате: условное обозначение, результат измерений, размерность. Кроме того, степень опасности (Коп) и уровень экономичности управления (Kq) дополнительно отображаются цветом.
Результаты вычислений максимальной скорости отображаются на дисплее в следующем формате: условное обозначение, результат измерений, оптимальная максимальная скорость, размерность. Кроме того, в зависимости от величины отклонения от оптимальной максимальной скорости, степень опасности этого отклонения обозначается цветом.
Пример - изображение информации на дисплее:
Считывая измеренные значения показателей и их оценки, водитель получает информацию о соответствии выбранных им на предыдущем отрезке пути максимальной скорости, дистанции, бокового интервала условиям безопасности, эффективности, экологичности управления и, при наличии отклонений от этих условий, исправляет свои ошибки.
Изобретение позволит повысить объективность оценки умения водителя управлять транспортным средством с необходимым качеством, оценивать уровень безопасности управления при движении по дорогам общего пользования путем вычисления коэффициента опасности управления на основании вычислений отклонения максимальной скорости от оптимального значения, превышение средним квадратичным отклонением ускорения оптимальной величины; оценивать уровень экономичности (эффективности, экологичности) управления путем вычисления коэффициента расхода топлива.
Изобретение позволит допускать к участию в дорожном движении только тех водителей, которые умеют управлять ТС с заданными уровнями безопасности, эффективности и экологичности.
Изобретение позволит объективно ранжировать водителей по уровню квалификации. На этой основе может быть построена система, мотивирующая водителей управлять ТС более безопасно, эффективно и экологично, как на автотранспортном предприятии, так и в масштабах государства.
Изобретение позволит определить уровень умения водителя управлять ТС при движении по дорогам общего пользования путем сравнения измеряемых показателей качества управления ТС с оптимальными (нормативными) значениями этих показателей, которые определяются в зависимости от средней скорости сообщения на основании предварительных испытаний при реализации водителем оптимальной модели управления ТС.
Устройство подсказывает водителю оптимальную передачу и момент ее включения с учетом режима движения ТС (разгон, скорость установившегося движения) путем подачи сигнала, формируемого установленной программой на основании предварительного определенного экономичного алгоритма регулирования скорости ТС.
Действующие квалификационные характеристики требуют, чтобы водитель умел управлять ТС, не расшифровывая этого понятия. Поэтому сегодня отсутствует возможность ранжирования водителей по уровню квалификации, следовательно, отсутствует и система, мотивирующая водителей повышать ее. Применение изобретения позволит объективно ранжировать водителей по уровню квалификации. На этой основе может быть построена система, мотивирующая водителей управлять ТС более безопасно, эффективно и экологично, как на автотранспортном предприятии, так и в масштабах государства.
В результате при проведении экзамена ГИБДД допуск к управлению ТС получат водители умеющие управлять с необходимыми уровнями безопасности, эффективности, экологичности. Применение изобретения позволит допускать к участию в дорожном движении только тех водителей, которые умеют управлять ТС с заданными уровнями безопасности, эффективности и экологичности.