УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТЬЮ ДВИЖЕНИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к транспортной технике и может быть использована для увеличения активной безопасности движения транспортного средства.
Известно устройство автоматического управления движением автомобиля в аварийных ситуациях (пат. РФ №2006385 В60K 31/00) содержащее датчик скорости, первый и второй датчики угловой скорости, датчик линейного ускорения, пеленгатор, локационный датчик, первый и второй выходы которого через блок расчета характеристик продольного движения соединены с первым входом исполнительного механизма разгона и торможения автомобиля. Оно снабжено исполнительным механизмом поворота руля, блоком расчета угла крена, логическим блоком, блоком расчета предельных параметров, блоком предварительной обработки, блоком оптимальной обработки, блоком расчета параметров безопасного разъезда, блока расчета потребного угла поворота руля, блоком уставок, блоком индикации, при этом первый и второй датчики угловой скорости установлены по продольной и вертикальной осям, датчик линейного ускорения - по поперечной оси автомобиля, и его выход соединен с первым входом блока оптимальной обработки и первым входом блока расчета параметров безопасного разъезда, второй, третий, четвертый, пятый и шестой входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами локационного датчика, первым выходом блока предварительной обработки, первым выходом блока уставок и выходом блока оптимальной обработки, первый выход - с первым входом блока расчета потребного угла поворота руля, а второй выход - с вторым входом блока расчета характеристик продольного движения, при этом второй вход блока расчета потребного угла поворота руля соединен с выходом датчика скорости, а выход - с входом исполнительного механизма поворота руля и первым входом блока индикации, второй вход которого соединен с выходом блока расчета характеристик продольного движения, выход пеленгатора через второй выход блока предварительной обработки, первый, второй и третий входы которого соединены с выходами блока расчета угла крена, второго датчика угловой скорости и вторым выходом блока уставок, соединен с вторым входом блока оптимальной обработки, третий, четвертый и пятый входы которого соединены с первым и вторым выходами локационного датчика и третьим выходом блока уставок, четвертый выход которого соединен с первым входом блока расчета угла крена, второй вход которого соединен с первым датчиком угловой скорости, а выход - с первым входом логического блока, второй вход которого соединен с выходом блока расчета предельных параметров, а выход - с вторым входом исполнительного механизма разгона и торможения, при этом первый вход блока расчета предельных параметров соединен с датчиком угла поворота руля, который механически соединен с исполнительным механизмом поворота руля, а второй и третий входы - с выходом датчика скорости и пятым выходом блока уставок.
Недостатки:
1. Наличие пеленгатора усложняет устройство
2. Маневрирование от руля также усложняет устройство и снижает быстродействие и точность
Известно устройство антиаварийная система для транспортных средств (пат. РФ №10654 В60K 31/00), содержащая средство обследования зоны обзора, включающее радиодальномер, связанный с исполнительным устройством сканирования, блок формирования параметров безопасного разъезда, включающий блок обнаружения опасных объектов и блок индикации и исполнительный механизм торможения, представляющий собой привод главного цилиндра, сообщенного магистралями повышенного давления с тормозными цилиндрами соответственно левых и правых колес. Исполнительный механизм торможения системы снабжен датчиками скорости вращения левых и правых колес, четырьмя клапанами, каждый из которых установлен в соответствующей магистрали повышенного давления и блоками формирования скорости вращения соответственно левых и правых колес, ко входам которых подключены соответственно выходы датчиков скорости вращения левых и правых колес, а выходы блоков формирования скорости вращения левых и правых колес соответственно подключены к электрическим входам каждого из четырех клапанов, а блок формирования параметров безопасного разъезда снабжен блоком самонаведения на центр свободной зоны, который установлен на выходе блока обнаружения опасных объектов, блоков управления сканированием, подключенным ко входу исполнительного устройства сканирования средства обследования зоны обзора и ко входу блока самонаведения на центр свободной зоны и блоком формирования угловой скорости поворота транспортного средства относительно вертикальной оси, вход которого подключен к выходу блока самонаведения на центр свободной зоны, а его выходы подключены соответственно ко входам блока управления сканированием и блока индикации и ко входам блоков формирования скорости вращения левых и правых колес исполнительного механизма торможения.
Недостатки:
1. Отсутствует устройство, формирующее курсовую устойчивость движения транспортного средства
2. Отсутствует устройство определения состояния дорожного покрытия
3. Отсутствует устройство определения видимости, что может привести к созданию аварийной ситуации
4. Отсутствует устройство формирующее безопасную дистанцию в транспортном потоке
5. Отсутствует устройство, обеспечивающее безопасный обгон
Наиболее близким аналогом является устройство автоматического управления движением транспортного средства (пат. РФ №123735 В60K 31/00) содержащее радиодальномер, связанный с исполнительным устройством сканирования, блок обнаружения опасных объектов и блок внутренней и внешней индикации, соединенный с блоком формирования угловой скорости поворота транспортного средства относительно вертикальной оси, и исполнительный механизм торможения, представляющий собой привод главного цилиндра, сообщенного магистралями повышенного давления с тормозными цилиндрами соответственно левых и правых колес, на которых установлены датчики скорости вращения; четыре клапана, каждый из которых установлен в соответствующей магистрали повышенного давления, и блоками формирования скорости вращения соответственно левых и правых колес, ко входам которых подключены соответственно выходы блока формирования угловой скорости поворота транспортного средства относительно вертикальной оси, и выходы датчиков скорости вращения левых и правых колес, а выходы блоков формирования скорости вращения левых и правых колес соответственно подключены к электрическим входам каждого из четырех клапанов, блок управления сканированием, подключенный ко входу исполнительного устройства сканирования, а выход GPS/Glonass навигатора соединен с блоком формирования угловой скорости поворота транспортного средства относительно вертикальной оси; выходы бесконтактного датчика состояния дорожного покрытия и датчика видимости соединены с блоком формирования условий безопасного обгона и блоком формирования линейной скорости движения транспортного средства, при этом выход датчика положения указателя поворота соединен с блоком формирования условий безопасного обгона, на входы которого подается сигнал с выходов блока определения динамических характеристик попутно и встречно движущихся транспортных средств и обнаружения опасных объектов, блока нормативных параметров безопасного разъезда и движения, выходов датчиков скорости вращения левых и правых колес, а выходы блока формирования условий безопасного обгона соединены с блокиратором поворота руля и блоком внутренней и внешней индикации, ко входам которого подключены выходы блока формирования линейной скорости движения транспортного средства, выходы которого соединены с блоками формирования скорости вращения левых и правых колес, а входы блока формирования линейной скорости движения транспортного средства соединены с выходами датчиков скорости вращения левых и правых колес соответственно, а также с выходами блока определения динамических характеристик попутно и встречно движущихся транспортных средств и обнаружения опасных объектов и блока нормативных параметров безопасного разъезда и движения, выходы блока определения динамических характеристик попутно и встречно движущихся транспортных средств и обнаружения опасных объектов соединены со входом блока управления сканированием и входом блока формирования угловой скорости поворота транспортного средства относительно вертикальной оси, соединенного с выходами датчиков скорости вращения левых и правых колес, при этом выход радиодальномера соединен со входом блока определения динамических характеристик попутно и встречно движущихся транспортных средств и обнаружения опасных объектов.
Недостатками данного устройства являются:
1. Отсутствует устройство, формирующее оптимальную траекторию движения по карте местности из точки А в точку В, с учетом дорожной обстановки (ремонты участков дорог, оперативная информация о дорожно-транспортных происшествиях, дорожных заторах по маршруту следования).
2. Отсутствует функция и устройство, задающее безопасную скорость движения в соответствии со скоростным режимом (эконом/город/трасса/другой) и сигналами светофоров на перекрестках по маршруту следования, что может привести к аварийной ситуации.
3. Отсутствует устройство, реализующее функцию экстренного завершения маневра, при обгоне попутно движущихся транспортных средств, что может привести к аварийной ситуации.
Задача - повышение безопасности движения транспортного средства на дороге.
Поставленная задача решается за счет того, что устройство автоматического управления безопасностью движения транспортного средства содержащее радиодальномер, связанный с исполнительным устройством сканирования, блок внутренней и внешней индикации соединенный с блоком формирования угловой скорости поворота транспортного средства относительно вертикальной оси и исполнительный механизм торможения, представляющий собой привод главного цилиндра, сообщенного магистралями повышенного давления с тормозными цилиндрами соответственно левых и правых колес, на которых установлены датчики скорости вращения; четыре клапана, каждый из которых установлен в соответствующей магистрали повышенного давления и блоками формирования скорости вращения соответственно левых и правых колес, ко входам которых подключены соответственно выходы блока формирования угловой скорости поворота транспортного средства относительно вертикальной оси и выходы датчиков скорости вращения левых и правых колес, а выходы блоков формирования скорости вращения левых и правых колес соответственно подключены к электрическим входам каждого из четырех клапанов, блок управления сканированием, подключенный ко входу исполнительного устройства сканирования, выход GPS/Glonass навигатора соединен с блоком формирования угловой скорости поворота транспортного средства относительно вертикальной оси; выходы бесконтактного датчика состояния дорожного покрытия и датчика видимости, соединены с блоком формирования условий безопасного обгона и блоком формирования линейной скорости движения транспортного средства, при этом выход датчика положения указателя поворота соединен с блоком формирования условий безопасного обгона, на входы которого подается сигнал с выхода блока нормативных параметров безопасного разъезда и движения, выходов датчиков скорости вращения левых и правых колес, а выходы блока формирования условий безопасного обгона соединены с блокиратором поворота руля и блоком внутренней и внешней индикации, ко входам которого подключены выходы блока формирования линейной скорости движения транспортного средства, выходы которого соединены с блоками формирования скорости вращения левых и правых колес, а входы блока формирования линейной скорости движения транспортного средства соединены с выходами датчиков скорости вращения левых и правых колес соответственно, а также с выходом блока нормативных параметров безопасного разъезда и движения, блок формирования угловой скорости поворота транспортного средства относительно вертикальной оси, соединен с выходами датчиков скорости вращения левых и правых колес, отличающееся тем, что вход блока управления дроссельной заслонкой соединен с выходом блока формирования линейной скорости транспортного средства и с выходом блока формирования условий безопасного обгона, входы блока наблюдения за дорожно-транспортной обстановкой и круиз контроля, соединены с выходами GPS/Glonass навигатора и радиодальномера, а выходы соединены со входами блока управления сканированием, радиодальномера, блока формирования условий безопасного обгона, блока формирования линейной скорости движения транспортного средства и входом блока формирования угловой скорости поворота транспортного средства относительно вертикальной оси.
Новые существенные признаки:
1. Блок управления дроссельной заслонкой, вход которого соединен с выходом блока формирования линейной скорости транспортного средства и выходом блока формирования условий безопасного обгона.
2. Блок наблюдения за дорожно-транспортной обстановкой и круиз контроля, вход которого соединен с выходом GPS/Glonass навигатора и радиодальномера, а выходы соединены со входами блока управления сканированием, блока формирования условий безопасного обгона, блока формирования линейной скорости движения транспортного средства и входом блока формирования угловой скорости поворота транспортного средства относительно вертикальной оси.
Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными необходимы и достаточны для достижения технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Технический результат
1. Блок управления дроссельной заслонкой, входы которого соединены с выходом блока формирования линейной скорости движения транспортного средства, что позволяет задавать предельно допустимую или поддерживать необходимую скорость движения транспортного средства в режиме работы (эконом/город/трасса/другой), и выходом блока формирования условий безопасного обгона, что позволяет экстренно завершить маневр путем увеличения скорости транспортного средства для безопасного обгона.
2. Блок наблюдения за дорожно-транспортной обстановкой и круиз контроля, входы которого соединены с GPS/Glonass навигатором, что позволяет прокладывать маршрут по заданным начальной и конечной отметкам, получать оперативную информацию о наличии дорожных заторов, ремонтах участков дорог и предлагать оптимальную траекторию движения транспортного средства с их учетом, радиодальномером, что позволяет получать оперативную информацию о сигналах светофоров по маршруту следования, оборудованных соответствующими передатчиками, определять координаты объектов в зоне видимости радиодальномера и вычислять их скорости, вектора движения и расстояния до собственного транспортного средства, а выходы соединены с блоком формирования линейной скорости движения транспортного средства, что позволяет задавать безопасную дистанцию до попутно движущихся транспортных средств и скорость собственного транспортного средства в потоке, а также задавать как предельно допустимые скорости и режимы движения транспортного средства (эконом/город/трасса/другой), так и оптимальные скорости с учетом информации о сигналах светофоров, блоком управления сканированием, что позволяет менять зону обзора радиодальномера в соответствии с дорожной ситуацией, блоком формирования угловой скорости поворота транспортного средства относительно вертикальной оси, что позволяет корректировать траекторию транспортного средства в процессе движения, совершать повороты транспортного средства вправо, с учетом показаний GPS/Glonass навигатора и радиодальномера, блоком формирования условий безопасного обгона, позволяющим определить возможность обгона и при необходимости увеличить скорость для экстренного завершения маневра.
На Фиг.1 изображена блок-схема устройства автоматического управления безопасностью движения транспортного средства.
Устройство автоматического управления безопасностью движения транспортного средства содержит радиодальномер 1, связанный с исполнительным устройством сканирования 2, блок наблюдения за дорожно-транспортной обстановкой и круиз контроля 3 и блок внутренней и внешней индикации 4 соединенный с блоком формирования угловой скорости поворота транспортного средства относительно вертикальной оси 5 и исполнительный механизм торможения, представляющий собой привод главного цилиндра 6, сообщенный магистралями повышенного давления 7, 8, 9, 10 с тормозными цилиндрами соответственно левых и правых колес 11, 12, 13, 14, на которых установлены датчики скорости вращения 15, 16, 17, 18; четыре клапана 19, 20, 21, 22, каждый из которых установлен в соответствующей магистрали повышенного давления и блоками формирования скорости вращения соответственно левых и правых колес 23, 24 ко входам которых подключены соответственно выходы блока формирования угловой скорости поворота транспортного средства относительно вертикальной оси 5 и выходы датчиков скорости вращения левых и правых колес 15, 16, 17, 18, а выходы блоков формирования скорости вращения левых и правых колес 23, 24 соответственно подключены к электрическим входам каждого из четырех клапанов 19, 20, 21, 22, блок управления сканированием 25, подключенный ко входу исполнительного устройства сканирования 2, выход GPS/Glonass навигатора 26 соединен с блоком формирования угловой скорости поворота транспортного средства относительно вертикальной оси 5; выходы бесконтактного датчика состояния дорожного покрытия 27 и датчика видимости 28, соединены с блоком формирования условий безопасного обгона 29 и блоком формирования линейной скорости движения транспортного средства 30 и выход датчика положения указателя поворота 31 соединен с блоком формирования условий безопасного обгона 29, на входы которого подается сигнал с выходов блока наблюдения за дорожно-транспортной обстановкой и круиз контроля 3, блока нормативных параметров безопасного разъезда и движения 32, выходов датчиков скорости вращения левых и правых колес 15, 16, 17, 18, а выходы блока формирования условий безопасного обгона 29 соединены с блокиратором поворота руля 33, блоком управления дроссельной заслонкой 34 и блоком внутренней и внешней индикации 4, ко входам которого подключены выходы блока формирования линейной скорости движения транспортного средства 30, выходы которого соединены с блоками формирования скорости вращения левых и правых колес 23, 24, а входы блока формирования линейной скорости движения транспортного средства 30 соединены с выходами датчиков скорости вращения левых и правых колес 15, 16, 17, 18 соответственно, а также с выходами блока наблюдения за дорожно-транспортной обстановкой и круиз контроля 3 и блока нормативных параметров безопасного разъезда и движения 32, выходы блока наблюдения за дорожно-транспортной обстановкой и круиз контроля 3 соединены с входом блока управления сканированием 25 и входом блока формирования угловой скорости поворота транспортного средства относительно вертикальной оси 5, соединенного с выходами датчиков скорости вращения левых и правых колес 15, 16, 17, 18 при этом выход радиодальномера 1 и выход GPS/Glonass навигатора 26 соединен со входом блока наблюдения за дорожно-транспортной обстановкой и круиз контроля 3, а вход блока управления дроссельной заслонкой 34 соединен с выходом блока формирования линейной скорости движения транспортного средства 30.
Устройство работает следующим образом
При движении собственного транспортного средства информация о его скорости поступает от датчиков скорости вращения левых и правых колес 15, 16, 17, 18, а радиодальномер 1, в качестве которого может быть использована унифицированная радиолокационная станция разведки движущихся наземных целей «Кредо-1Е» (изделие 1Л244-2), благодаря наличию исполнительного устройства сканирования 2, получает информацию о месторасположении и изменении координат всех объектов по маршруту следования, а также получает информацию о сигналах светофоров, оборудованных соответствующими передатчиками и находящихся в зоне его действия. Одновременно с этим блок GPS/Glonass навигатор 26 определяет положение собственного транспортного средства относительно дорожной карты, его вектор скорости, получает информацию о наличии дорожных заторов, ремонтах участков дорог и прокладывает маршрут по заданным начальной и конечной отметкам, предлагать оптимальную траекторию движения транспортного средства с учетом дорожной обстановки. При этом бесконтактный датчик состояния дорожного покрытия 27 определяет состояние дорожного покрытия (сухо/влажно/ мокро/лед/ снег (иней)/ слякоть). В качестве такого датчика может быть использован дистанционный датчик состояния поверхности дороги DSC111 фирмы Vaisala определяет состояние дорожного покрытия со следующей точностью: толщина слоя воды 0,01 до 2 мм ±5% 0,01 мм; толщина слоя льда 0,01 до 2 мм ±5% 0,01 мм; толщина слоя снега 0,01 до 10 мм ±5% 0,01 мм; дальность видимости 10…2000 м ±20%. Одновременно с этим датчик видимости 28, использующий для анализа частиц воды в воздухе оптическую технологию обратного рассеяния, например PWS (Present Weather Sensor) датчик, который является компактным высокочувствительным погодным датчиком, определяет возможную дальность видимости, а датчик положения указателя поворота 31 сигнализирует о включении в первое положение рукоятки указателя поворота, сообщающее о намерении совершить маневр.
Блок наблюдения за дорожно-транспортной обстановкой и круиз контроля 3 на основании полученной информации об изменении координат местоположения объектов в зоне действия радиодальномера 1, вычисляет их перемещения, скорость и вектор скорости объектов, получает информацию о сигналах светофоров расположенных по маршруту следования, оборудованных соответствующими передатчиками, согласно данным о наличии дорожных заторов, ремонтах участков дорог и проложенными в соответствии с ними маршрутами от GPS/Glonass навигатора 26, производит выбор оптимального с учетом всей входной информации.
При этом блок управления сканированием 25 получает информацию о дорожной ситуации от блока наблюдения за дорожно-транспортной обстановкой и круиз контроля 3 и для изменения зоны обзора радиодальномера 1 передает управляющий сигнал на исполнительное устройство сканирования 2. На основании данных о скорости и расстоянии до объектов в зоне действия радиодальномера 1, а также информации от датчиков вращения левых и правых колес 15, 16, 17, 18 о скорости собственного транспортного средства, информации о месторасположении, векторе движения собственного транспортного средства, маршруте движения и наличии дорожных заторов от блока GPS/Glonass навигатора 26, при этом блок формирования угловой скорости поворота транспортного средства относительно вертикальной оси 5 корректирует траекторию движения собственного транспортного средства или поворачивает вправо согласно маршруту следования, сигналов светофора и с учетом дорожной ситуации, посредством блоков формирования скорости вращения левых и правых колес 23, 24, которые воздействуя на электрические входы каждого из четырех клапанов 19, 20, 21, 22 снижают скорость колес, воздействуя на тормозные цилиндры соответственно левых и правых колес 11, 12, 13, 14. При этом при изменении траектории движения собственного транспортного средства блок внутренней и внешней индикации 4 информирует об этом водителя собственного транспортного средства, посредством световой и звуковой индикации внутри кабины и водителей транспортных средств других участников дорожного движения посредством внешней световой индикации (указатели поворота).
В процессе движения блок формирования линейной скорости транспортного средства 30 получает информацию о дорожной ситуации, сигналах светофоров, маршруте движения от блока наблюдения за дорожно-транспортной обстановкой и круиз контроля 3, информацию от датчиков вращения левых и правых колес 15, 16, 17, 18 о скорости собственного транспортного средства, информацию от бесконтактного датчика состояния дорожного покрытия 27 и блока нормативных параметров безопасного движения и разъезда 32, что позволяет определить тормозной путь, а получив информацию от датчика видимости 28, позволяет определить и поддерживать безопасную дистанцию и скорость, в соответствии с режимом движения транспортного средства (эконом/город/трасса/другой), задав ее посредством блока управления дроссельной заслонкой 34 и блоков формирования скорости вращения левых и правых колес 23, 24, которые воздействуя на электрические входы каждого из четырех клапанов 19, 20, 21, 22, снижают скорость движения транспортного средства, воздействуя на тормозные цилиндры соответственно левых и правых колес 11, 12, 13, 14. При этом при блок внутренней и внешней индикации 4 информирует об опасной дистанции до впереди идущего транспортного средства водителя собственного транспортного средства, посредством световой и звуковой индикации внутри кабины, и об опасной дистанции до следом движущегося транспортного средства водителей этих транспортных средств, посредством внешней световой индикации (указатели поворота, стоп-сигналы).
При этом блок формирования условий безопасного обгона 29, включается при переведении указателя поворота в первое положение, информирующее о намерении совершить маневр. Блок формирования условий безопасного обгона 29 получает информацию о дорожной ситуации от блока наблюдения за дорожно-транспортной обстановкой и круиз контроля 3, информацию от датчиков вращения левых и правых колес 15, 16, 17, 18 о скорости собственного транспортного средства и динамики ее изменения, для определения характера маневра: поворот (снижение скорости) или обгон, информацию от бесконтактного датчика состояния дорожного покрытия 27, и информацию от датчика видимости 28, что позволяет определить безопасную для обгона дистанцию и скорость и сравнить ее с табличными значениями из блока нормативных параметров безопасного движения и разъезда 32. В первом случае блок формирования условий безопасного обгона блокирует поворот руля для совершения маневра, а блок внутренней и внешней индикации 4 информирует об опасности обгона водителя собственного транспортного средства посредством световой и звуковой индикации внутри кабины, в противном случае блок внутренней и внешней индикации 4 информирует о начале обгона других участников дорожного движения посредством внешней световой индикации (указатели поворота). При этом наличие блока управления дроссельной заслонкой 34 позволяет увеличивать скорость движения при обгоне в экстренных случаях для безопасного завершения маневра, с учетом входных данных, получаемых блоком формирования условий безопасного обгона 29.