СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Предлагаемое техническое решение относится к автоматике электронного оборудования транспортных средств, в частности к области контроля и регистрации их работы и может быть использовано для повышения безопасности эксплуатации транспортных средств.
Уже известна система управления транспортного средства, содержащая связанные между собой центральный процессорный блок, снабженный программой, обеспечивающей идентификацию в реальном масштабе времени факта выхода из строя элементов оборудования транспортного средства, наиболее важных с точки зрения обеспечения безопасности его эксплуатации и выполненный с возможностью осуществления сбора, анализа и обработки информации для контроля режимных параметров управления и диагностики транспортного средства, датчики режимных параметров и расположенные вблизи них информационно-исполнительные блоки, выполненные унифицированными и самоидентифицирующимися в зависимости от места установки в транспортном средстве и в соответствии с основным протоколом информационного обмена, в качестве которого применен стандартный протокол типа CAN-интерфейса, и выполненные с возможностью снятия сигналов от датчиков режимных параметров и формирования управляющих сигналов для органов управления транспортным средством, расположенных на руле и рулевой колонке, а также содержащая блок индикации, обеспечивающий обратную связь в процессе управления, и блок ввода речевой информации, при этом связь между центральным процессорным блоком, информационно-исполнительными блоками и блоком индикации осуществлена посредством информационных CAN-шин.
Программа центрального процессорного блока, обеспечивающая идентификацию факта выхода из строя элементов оборудования транспортного средства, наиболее важных с точки зрения обеспечения безопасности его эксплуатации, обеспечивает включение вместо них исправных элементов, реализующих аналогичные или близкие к ним функции.
Информационно-исполнительные блоки размещены вблизи датчиков режимных параметров, оснащены оптимальным набором входных цепей для связи с датчиками и выполнены унифицированными и самоидентифицирующимися в зависимости от места установки в транспортном средстве и в соответствии с протоколом информационного обмена. Информационная шина выполнена с возможностью подключения дополнительных информационно-исполнительных блоков./Патент РФ №2203814, В60R 16/023, опубл. 2003 г./
Указанная известная система управления транспортного средства позволяет качественно выполнять основные функции по контролю и управлению транспортного средства, однако она ненадежна для многоосных крупнотоннажных транспортных средств и содержит недостаточное количество датчиков, показывающих безопасное техническое состояние этого транспортного средства, Кроме того центральный процессорный блок не включает блока накопления информации, получаемой от видеокамер наружного наблюдения, датчиков режимных параметров, аудиоинформации, переговоров водителя и оператора, а в системе управления отсутствует блок измерения биомедицинских параметров водителя транспортного средства с датчиками, свидетельствующими о функционально-физиологическом состоянии водителя транспортного средства.
Задача предлагаемой полезной модели состоит в повышении надежности безопасной эксплуатации транспортных средств и расширении области применения для многоосных крупнотоннажных колесных транспортных средств.
Для решения поставленной задачи с достижением заявляемого технического результата предлагаются в системе управления транспортного средства, содержащей связанные между собой центральный процессорный блок, снабженный программой, обеспечивающей идентификацию в реальном масштабе времени факта выхода из строя элементов оборудования транспортного средства, наиболее важных с точки зрения обеспечения безопасности его эксплуатации и выполненный с возможностью осуществления сбора, анализа и обработки информации для контроля режимных параметров управления и диагностики транспортного средства, датчики режимных параметров и расположенные вблизи них информационно-исполнительные блоки, выполненные унифицированными и самоидентифицирующимися в зависимости от места установки в транспортном средстве и в соответствии с основным протоколом информационного обмена, в качестве которого применен стандартный протокол типа CAN-интерфейса, и выполненные с возможностью снятия сигналов от датчиков режимных параметров и формирования управляющих сигналов для органов управления транспортным средством, а также содержащая блок индикации, обеспечивающий обратную связь в процессе управления, и блок ввода речевой информации, при этом связь между центральным процессорным блоком, информационно-исполнительными блоками и блоком индикации осуществлена посредством информационных CAN-шин, выполненных с возможностью подключения дополнительных информационно-исполнительных блоков, согласно предлагаемой полезной модели, центральный процессорный блок выполнен с бортовым накопителем информации, блок индикации выполнен в виде дисплейного блока, размещенного на панели управления, информационно-исполнительные блоки выполнены в виде CAN-контроллеров и размещены вдоль всей длины транспортного средства с обеих его сторон в зоне ходовой системы, дополнительный информационно-исполнительный блок выполнен в виде блока управления, дублирующего функции центрального процессорного блока, размещенного между центральным процессорным блоком и CAN-контроллерами и связанного с каждым из последних и с CAN-шинами, а система управления транспортного средства дополнительно снабжена активной системой противостолкновения, подключенной посредством CAN-шины к центральному процессорному блоку и выполненной в виде закрепленного на бампере передней части транспортного средства прибора, определяющего расстояние между транспортным средством и препятствием, расположенным перед транспортным средством при движении последнего вперед, и закрепленного на бампере задней части транспортного средства прибора, определяющего расстояние между транспортным средством и препятствием, расположенным сзади транспортного средства при движении последнего задним ходом, а также снабжена устройством контроля и управления функционально-физиологическим состоянием водителя транспортного средства, связанными посредством линии информационного обмена с одним из CAN-контроллеров, и снабжена блоком усилителей, непосредственно связанным посредством линии информационного обмена с центральным процессорным блоком и с наружными телевизионными камерами и видеомониторами, выполненными с возможностью вывода информации в виде экранной формы, и с громкоговорителем блока ввода речевой информации, а датчики режимных параметров выполнены в виде множества аналоговых или дискретных или частотных, размещенных в зоне ходовой системы вдоль всей длины транспортного средства с обеих его сторон и связанных с отдельными CAN-контроллерами, подключенными к одной из CAN-шин с возможностью измерения отклонений от заданных безопасных для движения транспортного средства величин, и подключенных посредством второй CAN-шины к центральному процессорному блоку датчика крена, тангажа, линейных продольных и поперечных ускорений, расположенного на раме шасси транспортного средства, ближе к центру масс последнего, и датчика, обнаруживающего высоковольтную линию напряжения, расположенного на крыше кабины транспортного средства, и модулятора нагнетания и сброса давления масла в тормозных контурах, содержащего электромагнитные клапаны и расположенного на раме шасси транспортного средства.
Устройство контроля и управления функционально-физиологическим состоянием водителя транспортного средства, расположенное в кабине транспортного средства, содержит блок измерения биомедицинских параметров водителя транспортного средства, блок функциональных измерителей и выходной блок управления устройства контроля и управления функционально-физиологическим состоянием водителя транспортного средства, предназначенный для воздействия на водителя для возвращения его в нормальное состояние.
Система управления транспортного средства содержит, предпочтительно, две наружные телевизионные камеры системы управления транспортным средством, размещенные на крыше транспортного средства справа от водителя, при этом объектив одной из этих телевизионных камер направлен вперед по направлению движения транспортного средства, а объектив другой камеры - в противоположном направлении, и по меньшей мере одна наружная телевизионная камера размещена на продольной оси транспортного средства, сзади него и объектив ее направлен в сторону, противоположную направлению движения транспортного средства.
Один из видеомониторов может быть выполнен с возможностью отображения панели приборов транспортного средства, другой видеомонитор - с возможностью отображения изображений, полученных с наружных видеокамер.
В качестве множества датчиков режимных параметров, размещенных в зоне ходовой части вдоль всей длины транспортного средства с обеих его сторон, система управления последнего снабжена датчиками прокола шин каждого моста, датчиками включения высшей и низшей передачи, датчиками неисправности рабочих тормозов, датчиками блокировки тележек переднего и заднего мостов транспортного средства, датчиками блокировки межосевого дифференциала задней тележки каждого из мостов, датчиками аварийного давления воздуха в тормозной системе, датчиками давления воздуха в системе накачки шин, датчиками включения стояночного тормоза, датчиками перегрева охлаждающей жидкости двигателя внутреннего сгорания, датчиками засоренности масляного и воздушного фильтров, датчиками давления смазочного масла, датчиками минимального уровня масла, датчиками давления смазочного масла, датчиками температуры смазочного масла, датчиками минимального уровня жидкости в баке гидропривода и в распределительном бачке, датчиками уровня топлива в правом и левом топливных баках.
Также система управления транспортного средства дополнительно снабжена множеством сигнализаторов и выключателей, распределенных вдоль всей длины транспрортного средства с обеих его сторон, в том числе сигнализаторами включения правого и левого топливных баков, сигнализаторами уровня топлива правого и левого топливных баков, сигнализаторами минимального уровня топлива правого и левого топливных баков, сигнализаторами включения зажигания, сигнализаторами включения заднего хода, сигнализаторами запрета запуска двигателя внутреннего сгорания, сигнализаторами включения ключа зажигания, сигнализаторами включения стеклоочистителя, сигнализаторамиа включения дальнего света, сигнализаторами включения правых и левых поворотов, выключателями исполнительных устройств активной системы противостолкновения, выключателями блокировки межосевого дифференциала, выключателями блокировки тележек каждого из мостов, выключателями противотуманных фар, выключателями заднего противотуманного фонаря, выключателями подкузовного фонаря, выключателями аварийной сигнализации, центральным переключателем света, переключателями вентилятора охлаждения двигателя внутреннего сгорания, переключателями блокировки задних управляемых осей, переключателем раздаточной коробки, переключателем жидкостного подогревателя двигателя внутреннего сгорания, выключателем моторного тормоза, выключателем обдува аккумуляторной батареи и выключателем кнопки сигнала водителю. Органы управления вышеуказанными сигнализаторами и выключателями расположены в кабине транспортного средства на панели дисплейного блока.
Предлагаемая распределенная система управления транспортного средства является гибкой, универсальной, т.е. пригодной для управления любыми видами транспортных средств, в том числе многоосных и крупнотоннажных, и представляет собой упорядоченное соединение отдельных узлов, обменивающихся друг с другом данными об измерениях и управлении, с одной стороны, и осуществляющих коммуникацию человека и транспортного средства - с другой.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется графически.
На фиг.1 показана схема предлагаемой системы управления.
На фиг.2 показан общий вид многоосного транспортного средства с размещенными на его агрегатах элементами системы управления.
Представленная на фиг.1-2 система управления транспортного средства 1 содержит центральный процессорный блок 2, снабженный программой, обеспечивающей идентификацию в реальном масштабе времени факта выхода из строя элементов оборудования транспортного средства, наиболее важных с точки зрения обеспечения безопасности его эксплуатации, выполненный с возможностью осуществления сбора, анализа, обработки информации для контроля режимных параметров управления и диагностики транспортного средства, а также с возможностью накопления информации посредством бортового накопителя 3 информации, которым дополнительно снабжен центральный процессорный блок 2.
Центральный процессорный блок 2 посредством CAN-шин 4 и 5 связан, например, с десятью CAN-контроллерами 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 и 15, /как показано на фиг.1/ выполненными, предпочтительно, в виде однопроцессорных информационно-исполнительных блоков и закрепленных в зоне ходовой системы на раме транспортного средства с обеих его сторон.
Вблизи CAN-контроллеров в зоне ходовой системы по всей длине транспортного средства 1 с обеих его сторон расположено множество датчиков 16, 17, 18, 19, 20 режимных параметров.
Система управления транспортного средства также содержит множество сигнализаторов 21, 22, 23 и множество выключателей 24, 25, каждый из которых связан с определенными CAN-контроллерами 6-15, подключенными к CAN-шине 4.
На фиг.1 схематично показано только пять датчиков 16-20 режимных параметров из всего заявляемого и установленного на транспортном средстве множества, а также относящиеся к органам управления, размещенным на панели дисплейного блока 26, три синхронизатора 21-23 и два выключателя и переключателя 24-25, поскольку подключение заявляемого и установленного множества их к CAN-контроллерам идентично.
При этом применен стандартный протокол информационного обмена типа CAN-интерфейса, с возможностью снятия сигналов от датчиков режимных параметров и формирования управляющих сигналов.
Система управления также снабжена подключенными к центральному процессорному блоку 2 посредством CAN-шины 5 датчиком 27 крена тангажа продольных и поперечных ускорений, расположенным на раме транспортного средства, ближе к центру масс последнего, датчиком 28, закрепленным на крыше транспортного средства обнаруживающим высоковольтную линию напряжения, закрепленным на крыше транспортного средства, и закрепленным на раме транспортного средства модулятором 29 нагнетания и сброса давления масла в тормозных контурах, содержащим электромагнитные клапаны, связанным с центральным процессорным блоком 2 также посредством CAN-шины 5.
Система управления транспортного средства в качестве датчиков режимных параметров снабжена множеством режимных датчиков, размещенных на раме транспортного средства вблизи CAN-контроллеров, в том числе датчиками прокола шин каждого моста, датчиками включения высшей и низшей передачи, датчиками неисправности рабочих тормозов, датчиками блокировки тележек переднего и заднего мостов транспортного средства, датчиками блокировки межосевого дифференциала задней тележки каждого из мостов, датчиками аварийного давления воздуха в тормозной системе, датчиками давления воздуха в системе накачки шин, датчиками включения стояночного тормоза, датчиками перегрева охлаждающей жидкости двигателя внутреннего сгорания, датчиками засоренности масляного и воздушного фильтров, давления смазочного масла, датчиками минимального уровня масла, датчиками давления смазочного масла, датчиками температуры смазочного масла, датчиками минимального уровня жидкости в баке гидропривода и в распределительном бачке, датчиками уровня топлива в правом и левом топливных бака.
Также система управления транспортного средства снабжена множеством сигнализаторов и выключателей, в том числе сигнализаторами включения правого и левого топливных баков, сигнализаторами уровня топлива правого и левого топливных баков, сигнализаторами минимального уровня топлива правого и левого топливных баков, сигнализаторами включения зажигания, сигнализаторами включения заднего хода, сигнализаторами запрета запуска двигателя внутреннего сгорания, сигнализаторами включения ключа зажигания, сигнализаторами включения стеклоочистителя, сигнализаторамиа включения дальнего света, сигнализаторами включения правых и левых поворотов, выключателями исполнительных устройств активной системы противостолкновения, выключателями блокировки межосевого дифференциала, выключателями блокировки тележек каждого из мостов, выключателями противотуманных фар, выключателями заднего противотуманного фонаря, выключателями подкузовного фонаря, выключателями аварийной сигнализации, центральным переключателем света, переключателями вентилятора охлаждения двигателя внутреннего сгорания, переключателями блокировки задних управляемых осей, переключателем раздаточной коробки, переключателем жидкостного подогревателя двигателя внутреннего сгорания, выключателем моторного тормоза, выключателем обдува аккумуляторной батареи и выключателем кнопки сигнала водителю, причем органы управления вышеуказанными сигнализаторами и выключателями-переключателями расположены в кабине транспортного средства на панели дисплейного блока 26, размещенного в кабине транспортного средства.
CAN-контроллеры 6-15 выполнены унифицированными и самоидентифицирующимися в зависимости от места установки в транспортном средстве и в соответствии с основным протоколом информационного обмена, в качестве которого применен стандартный протокол типа CAN-интерфейса, и выполнены с возможностью снятия сигналов от сигнализаторов 21-23 и выключателей 24-25 и формирования управляющих сигналов для органов управления 30-32 транспортного средства этими сигнализаторами и для органов управления 33-34 переключателями в системе управления соответственно и с возможностью снятия сигналов от датчиков 16-20 режимных параметров, расположенных на соответствующих агрегатах транспортного средства, и формирования управляющих сигналов для органов управления 35-39 этими датчиками в соответствии с их показателями.
Блок управления 40, выполненный в качестве дополнительного информационно-исполнительного блока, размещен между центральным процессорным блоком 2 и CAN-контроллерами 6-15 и связан линиями информационного обмена с каждым из последних и с CAN-шинами 4 и 5.
Функционально блок управления 40 дублирует центральный процессорный блок 2.
Также система управления транспортного средства дополнительно снабжена связанными с центральным процессорным блоком 2 устройством 41 контроля и управления функционально-физиологическим состоянием водителя транспортного средства и блоком 42 усилителей.
Устройство 41 контроля и управления функционально-физиологическим состоянием водителя транспортного средства содержит блок измерения биомедицинских параметров водителя транспортного средства, блок функциональных измерителей и выходной блок управления устройства контроля и управления функционально-физиологическим состоянием водителя транспортного средства, предназначенный для воздействия на водителя для возвращения его в нормальное состояние и соединенный посредством линии информационного обмена с одним из CAN-контроллеров, например, CAN-контроллером 15, /причем отдельные узлы устройства 41 контроля и управления функционально-физиологическим состоянием водителя транспортного средства на фиг.1 не показаны/
Блок 42 усилителей связан посредством линии информационного обмена с наружными телевизионными камерами 43, 44, 45, 46, видеомониторами 47 и 48 для вывода информации в виде экранной формы и громкоговорителем 49 блока ввода речевой информации.
Две наружные телевизионные камеры 43 и 44 системы управления транспортным средством размещены на крыше транспортного средства справа от водителя, при этом объектив 45 одной из этих телевизионных камер /43/ направлен вперед по направлению движения транспортного средства, а объектив 51 другой камеры /44/ направлен в противоположном направлении, и по меньшей мере одна наружная телевизионная камера 45 размещена на продольной оси 52 транспортного средства 1, сзади него и объектив 53 ее направлен в сторону, противоположную направлению движения транспортного средства 1.
Один из видеомониторов 47 выполнен с возможностью отображения панели приборов дисплейного блока 26 транспортного средства, другой видеомонитор 48 - с возможностью изображений, полученных с наружных видеокамер 43, 44, 45 и 46.
Работа предлагаемой системы управления осуществляется следующим образом.
Центральный процессорный блок осуществляет сбор и хранение информации, получаемой по CAN-шине от блока управления, датчиков, видеокамер наружного наблюдения и аудиоинформации и после этого осуществляет формирование и вывод посредством блока усилителей видео- и аудиоинформации на видеомониторы и громкоговоритель. Блок управления осуществляет управление CAN-контроллерами через шину по CAN-интерфейсу, осуществляет программное обеспечение и включает в себя диагностику в реальном масштабе времени факта выхода из строя элементов оборудования транспортного средства. CAN-контроллеры унифицированы как по аппаратному составу, так и по программному обеспечению и являются самоидентифицирующимися в зависимости от места установки в транспортном средстве и оснащены оптимальным набором входных цепей для связи с расположенными вблизи них датчиками и органами управления.
Предлагаемая система управления транспортного средства успешно прошла испытания и подготовлена к внедрению.
Использование предлагаемой системы управления позволит существенно повысить безопасность и надежность управления транспортными средствами, в особенности многоосными и большегрузными.