ITRM20140615A1 - Sistema automatico per impedire gli incidenti stradali o per ridurne la gravita' - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione avente per TITOLO

Sistema automatico per impedire gli incidenti stradali o per ridurne la gravit?.

DESCRIZIONE E FINALIT?

Sono gi? presenti brevetti di automatismi di allerta e di frenata di veicoli per mantenere in marcia le distanze di sicurezza. Tali sistemi confrontano la distanza, misurata con sensori laser, radar o altro in funzione della velocit? relativa, con la distanza di frenata, calcolata con il tempo di reazione psicotecnica e con la decelerazione, disinserendo contestualmente l'acceleratore. In tali sistemi i sensori sono solidali con l'asse del veicolo e sono utili sui tratti autostradali e similari mentre la maggior parte degli incidenti stradali avviene su tratti stradali urbani ed extraurbani con curve, come mostrato nella figura n. 2, ed intersezioni stradali e con attraversamento di veicoli e pedoni, come mostrato nelle figure 3 e 4. In tali situazioni i problemi tecnici sono costituiti dal fatto che le misure di distanza sono rilevate lungo l'asse del veicolo e non considerano sia la reale traiettoria del veicolo con il reale pericolo sia la possibile fuoriuscita tempestiva dell'ostacolo, che attraversa, dalla traiettoria del veicolo prima dell'urto attivando una frenata inutile e generando altri pericoli.

Le finalit? della presente invenzione consistono, mantenendo l'allerta otticoacustica, nei superamento dei detti problemi tecnici con sistemi automatici basati su sensori di distanza posti sulle parti anteriori e posteriori dei veicoli e solidali con i sistemi sterzanti. Il sistema di misura generico delle distanze del veicolo dall'ostacolo pu? essere costituito da almeno tre o pi? sensori paralleli o divergenti calibragli con una angolazione oppure da un sensore oscillante nel tempo entro un angolo in funzione delia velocit? del veicolo o da altro dispositivo che consenta le misure di seguito specificate. Insieme alla larghezza del veicolo, al tempo di reazione psicotecnica Tps e al coefficiente di attrito C, il continuo rilevamento a frequenza costante della velocit? Vv del veicolo e le sue variazioni nel tempo insieme alla misurazione continua a frequenza costante delle distanze Ds consentono, mediante semplici formule di cinematica e geometria, l'elaborazione continua, rispetto alla traiettoria del veicolo, per l'ostacolo della dimensione di ingombro e delle sue componenti di velocit? W1 longitudinale e Wt trasversale. Tali rilevamenti e misure consentono anche il continuo assestamento dei valori del tempo di reazione psicotecnica Tps e del coefficiente di attrito C per mezzo della registrazione dei dati pregressi. L'insieme dei dati sopra detti permette con continuit? sia di individuare la posizione Pu del futuro punto d'urto e rispetto a questo per il veicolo il tempo Tv e la distanza Sv per raggiungere il punto d'urto Pu e per l'ostacolo il tempo To e la distanza So necessari per superare il punto d'urto. Inoltre i dati rilevati consentono di calcolare la distanza Sv ed il tempo Tv necessari al veicolo per arrestarsi come somma della distanza Sps e del tempo Tps per la reazione psicotecnica e della distanza Sf e del tempo Sf per la frenata. Sulla base delle grandezze sopra calcolate diverse logiche di intervento possono essere utilizzate riguardo agli allarmi ed alla frenata automatica le cui attivazioni possono avvenire anche prima di quanto di seguito proposto. Ad esempio, come riportato nella figura 1 ed in particolare nel dettaglio, se il tempo To di superamento del punto d'urto Pu ? maggiore di quello Tv necessario al veicolo per raggiungere lo stesso punto d'urto Pu non si attivano automatismi di allarme e frenata, se Tv>To e Sv>Ds si attivano gli allarmi ottici ed acustici ed, infine, se Sf>Ds si attiva la frenatura automatica. Inoltre, durante il processo possono presentarsi variazioni relative all'ostacolo ed al veicolo per cui il sistema ver?fica continuamente l'insieme dei dati e pu? non intervenire pi? o ridurre o aumentare l'intensit? e/o la durata della frenata. II sistema ? programmabile per diverse esigenze e composto da due dispositivi, uno anteriore e l'altro posteriore, di misurazione della distanza, da una centralina di impostazione con o senza aggiornamento dei dati, di calcolo e di controllo, da un sistema di avvertimento e da un automatismo con azione sul sistema frenante come mostrato nella figura 1. La precisione dei risultati su cui si basa l'unit? di controllo, dipende dall'accuratezza dei rilevi e dalla numerosit? dei rilievi stessi nell'unit? di tempo. Ad esempio nella figura 3 la numerosit? dei rilievi dipende dal numero di sensori che aumentando diminuiscono la distanza tra i sensori stessi e riducono l'intervallo di tempo tra due misurazioni con conseguente maggiore numero di misure nell'unit? di tempo. Nella figura 4 la numerosit? delle misure dipende dalla maggiore frequenza di oscillazione del sensore, sempre nell 'intomo della direzione della sterzata, che incrementa il numero delle misure stesse. Naturalmente le angolazioni dei sensori crescono al crescere della velocit? del veicolo per intercettare ostacoli a distanza maggiore. Inoltre, il sistema pu? essere installato su veicoli ancora in fabbrica o gi? su strada. I disegni sono esemplificativi per cui non si tiene conto di altri elementi tecnici come, ad esempio, il diverso angolo di sterzatura delle ruote in curva per mantenere l'assetto del veicolo. Il disegno n. 1 illustra lo schema generale di funzionamento del sistema con un esempio applicativo delle possibili logiche di intervento automatico sia per la fase dell'allerta ottica ed acustica che per la fase di frenata. Con A sono indicati i sensori ?i? con i che varia da 1 ad n, numero dei sensori, con B ? indicata la centralina che imposta e aggiorna i dati della larghezza L del veicolo e la sua velocit? Vv(t) in funzione del tempo t, del tempo tps della reazione psicotecnica e del coefficiente c di attrito. La centralina B, inoltre, rileva le misure D(i,t) delle distanze misurate dai sensori i in funzione del tempo t e l'angolo A(i,t) in funzione del tempo t dei sensori rispetto all'asse del veicolo in funzione della velocit? Vv(t) di quest'ultimo. Inoltre, la centralina B effettua il calcolo delle grandezze sopra dette Tv, Sv, To, So, Sp, Tp, Sps, Sf e Tf. La centralina B effettua anche il controllo tra Tv e To, tra Sv e Sp e tra Sv e Sf come mostrato nel dettaglio di figura 1. Con C ? indicata la funzione di allerta ottica ed acustica e con D ? indicata la attivazione e la eventuale successiva disattivazione del sistema frenante. La figura 2 mostra il confronto tra sensori fissi, che misurano la distanza S dall?ostacolo fisso, con l'asse del veicolo M e sensori solidali al sistema sterzante con angolo A, che misurano D. Nel caso mostrato di curva a 90? D=S*cos A.

Le frecce in grassetto indicano i sensi di marcia ammessi.

La formula generale, ad esempio per sensori fissi, ?

con G= accelerazione di gravit?

mentre per i sensori solidali con i| sistema sterzante ?

ed essendo cos A<1 e, dunque, D>s

anche W?>W. Pertanto, per il veicolo che viaggia regolarmente alla velocit? W in presenza di sensori fissi con l'asse del veicolo all'inizio della curva ('automatismo entra in funzione bloccando il veicolo inutilmente.

La figura 3 mostra un veicolo M alla velocit? costante Vv con 4 sensori, non angolati tra loro, posti sulla parte anteriore SI, S2, S3 e S4 alla distanza d tra loro mentre il pedone P con lunghezza di ingombro Lo attraversa alla velocit? Vo. I rilevamenti dei sensori sono a frequenza molto elevata da considerarsi continua. All'istante tl soltanto il sensore SI rileva t'inizio dell'ostacolo alla distanza D(1,11) ed all'istante t2 soltanto il secondo sensore S2 rileva l'ostacolo alla distanza D(2,12) ed il primo sensore SI rileva ancora l'ostacolo alla distanza D(l,12) dove D(l,t2)=D(l,tl)-Vv*(t2-tl) per cui l'ostacolo attraversa ortogonalmente rispetto alla velocit? di M. Inoltre, la velocit? Vo di attraversamento in questa fase risulta uguale a Vo=d/(t2-tl). All'istante t3 il sensore SI non rileva pi? l'ostacolo che, quindi, presenta un ingombro Lo=d e il sensore S3 rileva l'ostacolo alla distanza S(3,3) pari a S(3,t3)=D(2,t2)-Wv/(t3-t2) che conferma la velocit? Vo costante pari a Vo=d/(t3-t2). La distanza minima di completo attraversamento del pedone ? pari a So=4*d ed il tempo necessario di completo attraversamento ? To=Lo/Vo ed il tempo di arrivo della vettura M ? Tv=Vv/D(l,l) per cui se Tv>to nessuno intervento ? necessario.

La figura 4 illustra, nel caso di intersezione tra le traiettorie di due veicoli A e B a velocit? costante Va e Vb, il funzionamento del sistema con il sensore oscillante in un angolo predefinito e solidale all'angolo di sterzatura. All'istante t1 l'angolo di lettura del sensore del mezzo A, largo La e posto al centro della parte frontale di A, ? a(tl) ed il sensore rileva l'inizio del mezzo B alla distanza S(tl) per la distanza di B parallela alla traiettoria di A ? DL(tl)=:S(tl)*cos a(tl) e quella ortogonale ? DT(tl)=S(tl)*sen a(tl). All'istante t2 l'angolo dei sensore ? a(t2) e con la misura S(t2) rileva la fine dell'ostacolo per cui ricava DT(t2)=S(t2)*sen a(t2).Al'istante t3 analogamente a tl l'angolo e la distanza di rilevamento sono A(t3) e S(t3) da cui DL(t3)=S(t3)*cos A(t3) e DT(t3)=S(t3)*sen A(t3). Pertanto, la velocit? Vbt di B ortogonale alla traiettoria del mezzo A ? Vbf=(DT(tl)-DT(t3))/(T3-Tl) e quella parallela ? Vbl=Va-(DL(tl)-DL(t3))/(T3-Tl). L'ingombro trasversale 1 del mezzo B risulta I=DT(t2)-DT(tl)-Vbt*(t2-tl). La distanza trasversale LTb che deve percorrere il mezzo B al tempo tl per uscire dalla traiettoria di A risulta LTb=DT(tl )+I+La/2 che alla velocit? Vbt richiede il tempo Tb=LTb/Vbt e nello stesso tempo il mezzo B ha percorso in senso longitudinale la distanza Llb=Vbl*Tb mentre il mezzo A ha percorso la distanza La=Va*Tb e se La<Llb nessun automatismo deve intervenire.

L'aggiornamento del coefficiente di attrito C pu? avvenire nel caso di recente frenata pregressa con variazione di velocit? nel tempo da V(tl) a V(t2) sulla distanza S sulla base della seguente espressione C=(V2(tl)-V2(t2)/(2*9,81*S). L'aggiomamento del tempo di reazione psicotecnica Tps pu? avvenire sulla base di una recente situazione di pericolo misurando il tempo dall'allerta all'intervento volontario del conducente.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema composto dai seguenti componenti: -da dispositivi di misurazione della distanza; -da un dispositivo di impostazione, di rilevamento, di calcolo e di controllo dei dati; -da un dispositivo automatico di avvertimento del pericolo; -da un dispositivo automatico agente sull'impianto frenante.
2. 2. Sistema, secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che ogni dispositivo di misurazione rileva la distanza dell'ostacolo in funzione della velocit? del veicolo e della velocit? dell'ostacolo, un dispositivo di misurazione ? installato sulla parte anteriore del veicolo ed un dispositivo di misurazione ? installato nella parte posteriore del veicolo ed ogni dispositivo di misurazione ? solidale al sistema sterzante.
3. 3. Il sistema, secondo rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che ogni dispositivo di misurazione della distanza, con la frequenza minima di 30 misure al secondo e con la precisione di misura minima di 0,1 m, ? composto da tre o pi? sensori paralleli disposti lungo l'asse del veicolo oppure divergenti calibrati all'interno di un angolo, per esempio, di 30? oppure composto da un singolo sensore oscillante in un angolo, ad esempio, di 60? a seconda della velocit? e le dimensioni del veicolo oppure altro dispositivo di equivalente.
4. 4. Sistema, secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il dispositivo di impostazione, rilevamento, calcolo e controllo dei dati imposta la larghezza del veicolo, il tempo di reazione psichica e tecnica ed il coefficiente di attrito e rileva per il veicolo, con la frequenza minima di 30 misurazioni al secondo, la velocit? e le sue variazioni con la rispettiva precisione minima di almeno 0,3 m/s e 0,1 m /(s x s).
5. 5. Sistema, secondo rivendicazioni 1 e 4, caratterizzato dal fatto che l'impostazione della reazione psicotecnica e del coefficiente di attrito pu? essere aggiornata sulla base di dati pregressi di reazione psichica e tecnica e di frenata mediante ? relativi calcoli dinamici.
6. 6. Sistema, secondo rivendicazioni 1, 2, 4 e 5, caratterizzato dal fatto che il dispositivo di impostazione, rilevamento, calcolo e controllo dei dati, sulla base delle distanze misurate e dei dati impostati e rilevati, calcola, con le formule di dinamica e di geometria, le dimensioni di ingombro, la velocit? con le sue variazioni e la direzione dell'ostacolo rispetto alla direzione del veicolo, ricava il futuro punto d'urto e controlla la situazione di pericolo confrontando spazi e tempi disponibili per veicolo e ostacolo.
7. 7. Sistema, secondo rivendicazioni 1 e 6, caratterizzato dal fatto che il dispositivo automatico di avvertimento emette segnalazioni ottiche ed acustiche per il conducente in funzione dello stato d? pericolo considerando la distanza dall?ostacolo e gli spazi di reazione psicotecnica e di frenata.
8. 8. Sistema, secondo rivendicazioni 1 e 6, caratterizzato dal fatto che il dispositivo automatico agente sull'impianto frenante consente l'attuazione e, se necessario, il successivo disinserimento del sistema frenante in funzione dello stato di pericolo considerando la distanza dall'ostacolo e lo spazio di frenata.