СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОРМОЗНОГО ПУТИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF DETERMINING BRAKING PATH AND DEVICE TO THIS END

Изобретение относится к автомобильной технике и может быть использовано в автоматических системах определения тормозного пути.
Известен способ определения тормозного пути транспортного средства, заключающийся в том, что информацию о движении транспортного средства получают в виде первой последовательности импульсов, например, с помощью магнитоэлектрического датчика, установленного на валу спидометра транспортного средства, интервалы между упомянутыми импульсами заполняют импульсами второй последовательности с более высокой постоянной частотой, запоминают количество импульсов в предыдущем и последующем интервалах между импульсами первой последовательности, путем сравнения запомненных количеств импульсов определяют знак ускорения, по отрицательному значению ускорения формируют и запоминают сигнал «Начало торможения», с этого момента заполняют первый счетчик-сумматор импульсов первой последовательности, приведенных к линейным размерам пути, при этом в период торможения каждое запомненное количество импульсов в одном из выделенных интервалов между импульсами первой последовательности сравнивают с заранее заданным количеством импульсов, соответствующим минимальной скорости транспортного средства, и при превышении первого значения над вторым формируют сигнал «Торможение юзом», которым запрещают поступление на первый счетчик - сумматор импульсов первой последовательности, а разрешают поступление кодов тормозного пути, которые формируют с выхода инерционного децелерометра, жестко закрепленного на транспортном средстве, с появлением сигнала «Начало торможения» запоминают приведенное к линейным размерам пути количество импульсов первой последовательности вторым счетчиком-сумматором, определяют разность значений между первым и вторым счетчиками-сумматорами, осуществляют выбор заданного режима торможения транспортного средства за счет нажатия на педаль тормоза с заданной длительностью и динамикой изменения усилий, обеспечивающей заданное ускорение движения педали тормоза, осуществляют контроль соответствия выбранного режима торможения путем сравнения текущих значений длительности воздействия на педаль тормоза и ускорений перемещения педали тормоза с заданными значениями, выдают сигнал на индикатор соответствия режима торможения в случае соответствия выбранного режима торможения, осуществляют выдачу сигналов на индикатор полного тормозного пути тормозного пути на участке юза в случае соответствия выбранного режима торможения и полной остановки транспортного средства [1] (Ефанов В.В., Мужичек С.М., Зыков В.Н. Патент РФ на изобретение №2342643, кл. G01M 17/007, В60Т 19/22, G01L 5/28, опубл. 27.12.2008, Бюл. №36).
Известно устройство для определения тормозного пути, содержащее датчик пути, инерционный децелерометр, блок определения тормозного пути, индикатор тормозного пути на участке юза, индикатор общего тормозного пути, причем выход датчика пути и инерционного децелерометра соединен с первым и вторым входами блока определения тормозного пути, который содержит блок преобразования информации о движении в скорость, генератор постоянной частоты импульсов, блок определения, формирования и запоминания сигналов «Начало торможения», «Условное торможение юзом», «Инверсное условное торможение юзом», первый, второй и третий элементы И, делитель, первый и второй счетчики-сумматоры, вычислитель, блок усиления и формирования кодов тормозного пути от децелерометра, при этом первым и вторым входами блока определения тормозного пути являются вход блока преобразования информации о движении в скорость и первый вход блока усиления и формирования кодов тормозного пути от децелерометра, выход блока преобразования информации о движении в скорость соединен с первым входом блока определения, формирования и запоминания сигналов «Начало торможения», «Условное торможение юзом», «Инверсное торможение юзом» и одновременно с первым входом первого элемента И, выход которого через делитель соединен одновременно с первым входом второго элемента И и входом первого счетчика-сумматора, выход которого соединен с первым входом вычитателя, второй вход которого соединен с выходом второго счетчика-сумматора, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами второго и третьего элементов И, вторые входы которых соединены соответственно со вторым и третьим выходами блока определения, формирования и запоминания сигналов «Начало торможения», «Условное торможение юзом», «Инверсное условное торможение юзом», первый выход которого соединен одновременно со вторым входом первого элемента И и третьим входом блока усиления и формирования кодов тормозного пути от децелерометра, второй вход которого соединен с выходом генератора постоянных сигналов, выход которого одновременно соединен со вторым входом блока определения, формирования и запоминания сигналов «Начало торможения», «Условное торможение юзом», «Инверсное условное торможение юзом», третий вход которого является входом сигнала «Уставка Vmin», выход вычитателя и выход второго счетчика-сумматора являются соответственно первым и вторым выходами блока определения тормозного пути, а также четвертый и пятый элементы И, контактный датчик нажатия на педаль, блок оценки режима торможения и индикатор соответствия режима торможения, причем вход блока оценки режимов торможения соединен с выходом контактного датчика, а выход соединен одновременно с входом индикатора соответствия режима торможения и вторыми входами четвертого и пятого элементов И, первые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходом блока определения тормозного пути, а выходы соединены соответственно со входами индикатора тормозного пути на участке юза и индикатора общего тормозного пути, блок оценки режимов торможения состоит из генератора импульсов, элемента И, счетчика, порогового устройства и задатчика сигналов, причем входом блока оценки режимов торможения является первый вход элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход через счетчик соединен с первым входом порогового устройства, второй вход которого соединен с выходом задатчика сигналов, выход порогового устройства является выходом блока оценки режимов торможения [1] (Ефанов В.В., Мужичек С.М., Зыков В.Н. Патент РФ на изобретение №2342643, кл. G01M 17/007, В60Т 19/22, G01L 5/28, опубл. 27.12.2008, Бюл. №36).
Недостатком данных способа и устройства является сложность технической реализации и то, что тормозной путь определяется только после торможения. Это не позволяет водителю выбирать режим торможения в процессе торможения.
1
1
2
2
1
1
i
i
1
(i-1)
i
Наиболее близким к изобретению является способ определения тормозного пути транспортного средства, заключающейся в том, что измеряют скорость транспортного средства, определяют знак ускорения, по отрицательному значению ускорения формируют и запоминают сигнал «Начало торможения», осуществляют выбор заданного режима торможения транспортного средства за счет нажатия на педаль тормоза, осуществляют выдачу сигналов на индикатор полного тормозного пути, определяют скорость движения транспортного средства V в момент t, соответствующий сигналу «Начало торможения», определяют скорость движения транспортного средства V в момент t=t+Δt и длину тормозного пути S из выражения , определяют скорость движения транспортного средства V в момент t=t+Δt и длину тормозного пути S из выражения  по длине тормозного пути выбирают режим торможения [2] (Винокуров В.И., Винокуров Д.В., Зыков В.Н., Зыков А.В. Патент РФ на изобретение №2404897, кл. G01M  17/00, В60Т  17/22, опубл. 27.11.2010).
Наиболее близким к изобретению является устройство определения тормозного пути транспортного средства, содержащее индикатор общего тормозного пути, последовательно соединенные датчик скорости и вычислитель, причем выход вычислителя соединен с входом индикатора общего тормозного пути, а второй вход вычислителя соединен с выходом задатчика постоянной величины [2] (Винокуров В.И., Винокуров Д.В., Зыков В.Н., Зыков А.В. Патент РФ на изобретение №2404897, кл. G01M 17/00, В60Т 17/22, опубл. 27.11.2010).
Недостатком данных способа и устройства является недостаточная степень безопасности движения транспортных средств, обусловленная отсутствием информации о начале возникновения опасного сближения и выполнение водителем интенсивного торможения в случае возникновения опасности столкновения транспортных средств.
Технической задачей изобретения является повышение безопасности движения транспортного средства за счет определения начала опасного сближения и своевременности выдачи команды водителю на интенсивное торможение.
1
1
2
2
1
1
i
1
i
i
D
i
D
Технический результат изобретения достигается тем, что в способе определения тормозного пути транспортного средства, заключающемся в том, что измеряют скорость транспортного средства, определяют знак ускорения, по отрицательному значению ускорения формируют и запоминают сигнал «Начало торможения», осуществляют выбор заданного режима торможения транспортного средства за счет нажатия на педаль тормоза, осуществляют выдачу сигналов на индикатор полного тормозного пути, определяют скорость движения транспортного средства V в момент t, соответствующий сигналу «Начало торможения», определяют скорость движения транспортного средства V в момент t=t+Δt и длину тормозного пути S из выражения , определяют скорость движения транспортного средства V в момент t=t+Δt (i-1) и длину тормозного пути S из выражения  дополнительно определяют расстояние до впереди идущего транспортного средства, определяют безопасную дистанцию сближения в виде выражения: ΔS=S-S, где S - текущая длина тормозного пути, S расстояние до впереди идущего транспортного средства, определяют динамику изменения безопасной дистанции транспортного средства между первым и вторым заданным расстоянием на основе фиксации моментов их прохода транспортным средством, определяют динамику изменения безопасной дистанции транспортного средства между вторым и третьим заданным расстоянием на основе фиксации моментов их прохода транспортным средством, определяют динамику изменения скорости сближения транспортных средств между первым и вторым, вторым и третьим заданными расстояниями, осуществляют определение значения времени сближения транспортных средств до столкновения относительно третьего опорного расстояния, определяют момент опасного сближение транспортных средств, в случае если время сближения будет меньше первого допустимого значения, формируют сигнал на индикатор опасного сближения для водителя транспортного средства, определяют момент начала интенсивного торможения, в случае, если время сближения будет меньше второго допустимого значения, формируют сигнал на индикатор интенсивного торможения для водителя транспортного средства.
В устройство определения тормозного пути транспортного средства, содержащее индикатор общего тормозного пути, последовательно соединенные датчик скорости и вычислитель, причем выход вычислителя соединен с входом индикатора полного тормозного пути, дополнительно введены блок определения расстояния, блок определения опасного сближения транспортных средств, индикатор опасного сближения и индикатор режима интенсивного торможения, при этом выход блока определения расстояния соединен одновременно со вторым входом вычислителя и первым входом блока определения опасного сближения транспортных средств, второй вход которого соединен с выходом вычислителя, первый и второй выходы блока определения опасного сближения транспортных средств соединены соответственно с входами индикатора опасного сближения и индикатора режима интенсивного торможения.
Кроме того, блок определения опасного сближения транспортных средств состоит из первого и второго вычитающих устройств, дифференцирующей цепи, первого, второго, третьего, четвертого, пятого пороговых устройств, первого и второго задатчиков сигналов, первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого и седьмого элементов НЕ, элемента ИЛИ, генератора импульсов, сдвигового регистра, первого, второго элементов И, первого и второго счетчика, первого, второго и третьего делителей, суммирующего устройства, выходы шестого и седьмого элементов НЕ являются первым и вторым выходом блока определения опасного сближения, при этом первый и второй входы блока определения опасного сближения транспортных средств являются первыми и вторыми входами первого вычитающего устройства, выход которого является входами первого, второго, третьего пороговых устройств, вторыми входами которого являются соответственно первый, второй и третий выходы первого задатчика постоянных сигналов, а выходы соответственно через первый, второй, третий элементы НЕ соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом сдвигового регистра, третий вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а первый выход сдвигового регистра соединен со вторым входом первого элемента И, первый и третий входы которого соединены соответственно с выходом четвертого элемента НЕ и выходом генератора импульсов, а выход соединен с первым входом первого счетчика, вторые входы которого, второго счетчика, сдвигового регистра соединены с выходом дифференцирующей цепи, вход которой соединен с первым выходом первого задатчика постоянных сигналов, второй выход сдвигового регистра соединен одновременно с входом четвертого элемента НЕ и вторым входом второго элемента И, первый и третий входы которого соединены соответственно с выходом пятого элемента НЕ и выходом генератора импульсов, а выход соединен с первым входом второго счетчика, выходы первого и второго счетчиков соединены с первыми входами соответственно первого и второго делителей, вторые входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго элементов НЕ, а выходы соединены соответственно со вторым и первым входами второго вычитающего устройства, выход которого соединен со вторым входом суммирующего устройства, первый вход которого соединен с выходом второго делителя, а выход соединен с первым входом третьего делителя, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента НЕ, третий выход сдвигового регистра соединен с входом пятого элемента НЕ, выход третьего делителя соединен с первыми входами четвертого и пятого пороговых устройств, вторые входы которых соединены с первым и вторым выходами второго задатчика сигналов, выходы четвертого и пятого пороговых устройств соединены соответственно с входами шестого и седьмого элементов НЕ, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами блока определения опасного сближения транспортных средств.
Новыми признаками по способу являются следующие признаки:
1. Определяют расстояние до впереди идущего транспортного средства.
i
D
i
D
2. Определяют безопасную дистанцию сближения в виде выражения: ΔS=S-S, где S - текущая длина тормозного пути, S - расстояние до впереди идущего транспортного средства.
3. Определяют динамику изменения безопасной дистанции транспортного средства между первым и вторым заданным расстоянием на основе фиксации моментов их прохода транспортным средством.
4. Определяют динамику изменения безопасной дистанции транспортного средства между вторым и третьим заданным расстоянием на основе фиксации моментов их прохода транспортным средством.
5. Определяют динамику изменения скорости сближения транспортных средств между первым и вторым, вторым и третьим заданными расстояниями.
6. Осуществляют определение значения времени сближения транспортных средств до столкновения относительно третьего опорного расстояния.
7. Определяют момент опасного сближение транспортных средств в случае, если время сближения будет меньше первого допустимого значения.
8. Формируют сигнал на индикатор опасного сближения для водителя транспортного средства.
9. Определяют момент начала интенсивного торможения в случае, если время сближения будет меньше второго допустимого значения.
10. Формируют сигнал на индикатор интенсивного торможения для водителя транспортного средства.
Новыми элементами по устройству являются блок определения расстояния, блок определения опасного сближения транспортных средств, индикатор опасного сближения и индикатор режима интенсивного торможения и связи между новыми и старыми элементами.
На фиг.1 приведена структурная схема устройства определения тормозного пути транспортного средства, где 1 - датчик скорости; 2 - вычислитель; 3 - индикатор общего тормозного пути; 4 - блок определения расстояния, 5 - блок определения опасного сближения транспортных средств, 6 - индикатор опасного сближения, 7 - индикатор режима интенсивного торможения, на фиг.2 - структурная схема блока 5 определения опасного сближения транспортного средства, где 8, 9 - первый и второй вычитающие устройства, 10 - дифференцирующая цепь, 11, 12, 13, 14, 15 - первый, второй, третий, четвертый, пятый пороговые устройства, 16, 17 - первый и второй задатчики сигналов, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 - первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой элементы НЕ, 25 - элемент ИЛИ, 26 - генератор импульсов, 27 - сдвиговой регистр, 28, 29 - первый, второй элементы И, 30, 31 - первый и второй счетчик, 32, 33, 34 - первый, второй и третий делители, 35 - суммирующее устройство.
Блок 4 определения расстояний может быть выполнен на основе известных технических решений, например [3] (Мужичек С.М., Ефанов В.В., Винокуров В.И., Зыков В.Н. Способ предотвращения столкновений автомобиля и устройство для его осуществления, патент РФ на изобретение №2310922 от 20.11.2007 г.), [4] (Дикарев В.И., Журкович В.В., Сергеева В.Г., Радиолокационное устройство для предотвращения столкновений автомобиля, патент РФ на изобретение №2190238 от 27.09.2002 г.).
i
Устройство определения тормозного пути транспортного средства функционирует следующим образом. Сигнал с датчика скорости 1 поступает в вычислитель 2, где осуществляется определение знака ускорения. По отрицательному значению ускорения формируют и запоминают сигнал «Начало торможения». В вычислителе 2 осуществляется периодическое, через время Δt, вычисление длины тормозного пути S из выражения  которое индицируется индикатором 3 общего тормозного пути. Индикатор 3 общего тормозного пути индицирует также дистанцию до впереди идущего транспортного средства, измерение дистанции осуществляет блок 4 определения расстояний.
Блок 5 определения опасного сближения транспортного средства обеспечивает выдачу сигнала о начале возникновения опасного сближения, а также команды о немедленном выполнении водителем интенсивного торможения для предотвращения столкновения транспортных средств.
Это происходит следующим образом.
i
D
i
D
С выхода вычислителя 2 и блока 4 определения расстояний сигналы, соответствующие значениям S - текущей длине тормозного пути и S - расстоянию до впереди идущего транспортного средства, поступают через первый и второй входы блока 5 определения опасного сближения транспортного средства соответственно на первый и второй входы вычитающего устройства 8, с выхода которого сигнал, соответствующий значению ΔS=S-S, поступает на первые входы первого 11, второго 12 и третьего 13 пороговых устройств, на вторые входы которых поступают сигналы, соответствующие первому, второму и третьему заданному расстоянию относительно транспортного средства, соответственно с первого, второго и третьего выходов первого 16 задатчика постоянных сигналов.
В процессе сближения транспортного средства с другим транспортным средством или препятствием происходит уменьшение безопасной дистанции ΔS, при этом происходит выдача сигналов последовательно с выходов первого 11, второго 12 и третьего 13 пороговых устройств соответственно, через, первый 18, второй 19, третий 20 элементы НЕ, элемент ИЛИ 25 на первый вход сдвигового регистра 27.
В момент поступления сигналов на второй и первый входы первого 28 элемента И, соответственно с первого выхода сдвигового регистра 27 и выхода четвертого 21 элемента НЕ, обеспечивается поступление сигналов с выхода 26 генератора импульсов через третий вход элемента И на первый вход первого 30 счетчика.
В момент поступления сигнала со второго выхода сдвигового регистра 27 на вход четвертого 21 элемента НЕ на выходе первого 30 счетчика формируется сигнал, соответствующий временному интервалу прохода транспортного средства между первым и вторым опорными расстояниями.
В момент поступления сигналов на второй и первый входы второго 29 элемента И соответственно со второго выхода сдвигового регистра 27 и выхода пятого 22 элемента НЕ обеспечивается поступление сигналов с выхода генератора 26 импульсов через третий вход второго 29 элемента И на первый вход второго 31 счетчика.
В момент поступления сигнала с третьего выхода сдвигового регистра 27 на вход пятого 22 элемента И-НЕ сигнал с первого входа второго 29 элемента И снимается, и на выходе второго 31 счетчика формируется сигнал, соответствующий временному интервалу прохода транспортного средства между вторым и третьим опорными расстояниями.
С выходов первого 30 и второго 31 счетчиков сигналы поступают на первые входы соответственно первого 32 и второго 33 делителей, на вторые входы которых поступают сигналы с выходов соответственно первого 18 и второго 19 элементов НЕ.
сбл.1
сбл.2
сбл.1
сбл.2
С выходов первого 32 и второго 33 делителей сигналы, соответствующие скоростям сближения V и V. поступают соответственно на вторые и первые входы второго 9 вычитающего устройства. Скорости сближения V и V. соответствуют скоростям сближения транспортного средства между первым и вторым и между вторым и третьим опорными расстояниями.
сбл.1
сбл.2
сбл.1
сбл.1
сбл.2
С выходов второго 9 вычитающего устройства сигнал, соответствующий значению (V-V), поступает на второй вход суммирующего устройства 35, на первый вход которого поступает сигнал с выхода второго 33 делителя. С выхода суммирующего устройства 35 сигнал, соответствующий значению [V+(V-V)], поступает на первый вход третьего 34 делителя, на второй вход которого поступает сигнал, соответствующий значению ΔS, с выхода третьего 20 элемента НЕ.
С выхода третьего 34 делителя сигнал, соответствующий времени сближения , который формируется относительного третьего опорного расстояния, поступает на первые входы четвертого 14 и пятого 15 пороговых устройств, на вторые входы которых поступают сигналы с первого и второго выходов второго 17 задатчика сигналов.
В процессе сближения транспортного средства с другим транспортным средством или препятствием, в момент, когда время сближения будет меньше первого заданного значения, с выхода четвертого 14 порогового устройства сигнал снимается, обеспечивая тем самым выдачу сигнала с выхода шестого 23 элемента НЕ на индикатор 6 опасного сближения.
В процессе дальнейшего сближения транспортного средства с другим транспортным средством или препятствием, в момент, когда время сближения будет меньше второго заданного значения, с выхода пятого 15 порогового устройства сигнал снимается, обеспечивая тем самым выдачу сигнала с выхода седьмого 24 элемента НЕ на индикатор 7 режима интенсивного торможения.
Водитель транспортного средства осуществляет интенсивное торможения в соответствии с заданным режимом торможения с целью исключить столкновения транспортных средств.
Таким образом, обеспечивается повышение безопасности движения транспортного средства за счет исключения столкновений с другим транспортным средством или препятствием.
Источники информации
1. Ефанов В.В., Мужичек С.М., Зыков В.Н. Патент РФ на изобретение №2342643, кл. G01M 17/007, В60Т 19/22, G01L 5/28, опубл. 27.12.2008, Бюл. №36.
2. Винокуров В.И., Винокуров Д.В., Зыков В.Н., Зыков А.В. Патент РФ на изобретение №2404897, кл. G01M  17/00, В60Т  17/22, опубл. 27.11.2010 (прототип).
3. Мужичек С.М., Ефанов В.В., Винокуров В.И., Зыков В.Н. Способ предотвращения столкновений автомобиля и устройство для его осуществления, патент РФ на изобретение №2310922 от 20.11.2007 г.
4. Дикарев В.И., Журкович В.В., Сергеева В.Г. Радиолокационное устройство для предотвращения столкновений автомобиля, патент РФ на изобретение №2190238 от 27.09.2002 г.