RU2811998C1 - Method for preventing rollover of road train - Google Patents
Method for preventing rollover of road train Download PDFInfo
- Publication number
- RU2811998C1 RU2811998C1 RU2023116811A RU2023116811A RU2811998C1 RU 2811998 C1 RU2811998 C1 RU 2811998C1 RU 2023116811 A RU2023116811 A RU 2023116811A RU 2023116811 A RU2023116811 A RU 2023116811A RU 2811998 C1 RU2811998 C1 RU 2811998C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- trailer
- vehicle
- rollover
- speed
- car
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 230000002265 prevention Effects 0.000 claims abstract description 48
- 230000010365 information processing Effects 0.000 claims abstract description 28
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 20
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 12
- 238000013213 extrapolation Methods 0.000 claims description 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 22
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 15
- 238000013461 design Methods 0.000 description 8
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 3
- 229940125652 NAMI Drugs 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- PEVNIEPIRVCPAW-UHFFFAOYSA-J sodium;1h-imidazole;methylsulfinylmethane;ruthenium(3+);tetrachloride Chemical compound [Na+].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Ru+3].CS(C)=O.C1=CNC=N1 PEVNIEPIRVCPAW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates
Изобретение относится к автомобилестроению, в частности, к способам и устройствам активной безопасности транспортных средств (ТС), а именно, к способу предотвращения опрокидывания автопоезда.The invention relates to the automotive industry, in particular, to methods and devices for active vehicle safety, namely, to a method for preventing rollover of a road train.
Предпочтительная область использования предлагаемого способа обусловлена обычным отсутствием в системах активной безопасности автопоездов функции предотвращения опрокидывания прицепа автопоезда и по этой причине отсутствие функции предотвращения опрокидывания автопоезда в целом. Вместе с тем требования к предотвращению опрокидывания автопоездов в реальных условиях эксплуатации, особенно на виражах и при движении на мокром дорожном покрытии или при наличии гололеда существенно возрастают.The preferred area of use of the proposed method is due to the usual absence in the active safety systems of road trains of a function to prevent the rollover of a trailer of a road train and, for this reason, the absence of a function to prevent the rollover of a road train as a whole. At the same time, the requirements for preventing the rollover of road trains in real operating conditions, especially on turns and when driving on a wet road surface or in the presence of ice, increase significantly.
Уровень техникиState of the art
Известен способ и система для его реализации, предназначенные для определения опрокидывания отдельного транспортного средства (ТС) и опасных ситуаций, которые могут предшествовать опрокидыванию, в частности, тип опрокидывания, вызванного обвалом грунта, которые включают следующие шаги, представляемых в виде циклов. При их реализации производится определение бокового ускорения отдельного ТС, расчет производной ускорения, основанный на боковых ускорениях, полученных, по крайней мере, за два шага, определение возможности опрокидывания ТС, основанное на боковом ускорении, полученном, по крайней мере, за один шаг и на определении производной ускорения ТС, рассчитываемого, по крайней мере, за один шаг, генерация выходного сигнала активации, основанного, по крайней мере, на возможности опрокидывания отдельного ТС, определенной на шаге. (см. патент США № US 8046135 В2, заявитель DELPHI TECH INC, опубл. 25.10.2011).There is a known method and system for its implementation, designed to determine the rollover of an individual vehicle (V) and dangerous situations that may precede the rollover, in particular, the type of rollover caused by a collapse of the ground, which includes the following steps, presented in the form of cycles. When they are implemented, the lateral acceleration of an individual vehicle is determined, the acceleration derivative is calculated based on the lateral accelerations obtained in at least two steps, the possibility of a vehicle rollover is determined based on the lateral acceleration obtained in at least one step and determining the derivative of the acceleration of the vehicle, calculated in at least one step, generating an activation output signal based at least on the possibility of overturning an individual vehicle, determined in the step. (see US patent No. US 8046135 B2, applicant DELPHI TECH INC, published 10/25/2011).
Основными недостатками способа являются неопределенность необходимого тормозного замедления для предотвращения опрокидывания отдельного автомобиля и отсутствие у известного способа функции предотвращения опрокидывания прицепа автопоезда и по этой причине функции предотвращения опрокидывания автопоезда в целом.The main disadvantages of the method are the uncertainty of the required braking deceleration to prevent the rollover of an individual vehicle and the lack of a function in the known method to prevent the rollover of a road train trailer and, for this reason, a function to prevent the rollover of the road train as a whole.
Известен способ и устройство для предотвращения бокового опрокидывания отдельных моторных транспортных средств, в котором определена поперечная переменная, которая отражает поперечную динамику одиночного моторного ТС, данную поперечную переменную сравнивают, по меньшей мере, с одним пороговым значением и, в зависимости от результата сравнения, осуществляют тормозное вмешательство для предотвращения бокового опрокидывания ТС. Установлена переменная наклона, которая отражает боковой наклон кузова отдельного транспортного средства и ее пороговым значением является функция переменной наклона (см. патент США № US 9505286 В2, заявители GOETTSCH GERHARD; MERLEIN DOMINIK; BOSCH GMBH ROBERT, опубл. 29.11.2016).There is a known method and device for preventing the lateral rollover of individual motor vehicles, in which a transverse variable is defined that reflects the lateral dynamics of a single motor vehicle, this transverse variable is compared with at least one threshold value and, depending on the result of the comparison, a brake is applied intervention to prevent lateral rollover of the vehicle. A tilt variable is established that reflects the lateral tilt of the body of an individual vehicle and its threshold value is a function of the tilt variable (see US patent No. US 9505286 B2, applicants GOETTSCH GERHARD; MERLEIN DOMINIK; BOSCH GMBH ROBERT, publ. 11.29.2016).
Основными недостатками данного способа являются сложность сенсорной части системы, предполагающей использование значительного числа датчиков, включая датчики скорости вращения колес, поперечного ускорения, скорости рыскания, тормозного давления и угла поворота рулевого колеса отдельного ТС, а также отсутствие у этого способа функции предотвращения опрокидывания прицепа автопоезда и по этой причине функции предотвращения опрокидывания автопоезда в целом.The main disadvantages of this method are the complexity of the sensor part of the system, which involves the use of a significant number of sensors, including sensors for wheel speed, lateral acceleration, yaw rate, brake pressure and steering angle of a separate vehicle, as well as the absence of this method to prevent the rollover of a road train trailer and for this reason, the functions of preventing the rollover of the road train as a whole.
Известен способ, основанный на кинематике оценки абсолютного угла крена кузова транспортного средства, в котором абсолютный угол крена кузова ТС оценивается путем объединения двух предварительных оценок угла крена, основанных на их частоте, таким образом, что объединенная оценка непрерывно способствует более точным предварительным оценкам угла крена. Первая предварительная оценка угла крена одиночного ТС, основана на измеренной скорости крена, улучшенной за счет первоначальной компенсации сигнала скорости крена для ошибки смещения с использованием оценок скорости крена, полученных из других измеренных параметров. Вторая предварительная оценка угла крена определяется на основе кинематической связи между углом крена одиночного ТС, боковым ускорением, скоростью рыскания и скоростью ТС. Объединенная оценка угла крена использует коэффициент объединения, который изменяется с частотой сигналов предварительного угла крена, и фактор объединения, используемый в коэффициенте объединения, устанавливается на разные значения в зависимости от того, находится ли одиночное ТС в стационарном или переходном состоянии (см. патент ЕС №ЕР 2127988 А1, заявитель DELPHI TECH INC, опубл. 02.12.2009).There is a known method based on the kinematics of estimating the absolute roll angle of a vehicle body, in which the absolute roll angle of the vehicle body is estimated by combining two preliminary estimates of the roll angle based on their frequency, such that the combined estimate continuously contributes to more accurate preliminary estimates of the roll angle. The first preliminary estimate of the roll angle of a single vehicle is based on the measured roll rate, improved by initially compensating the roll rate signal for offset error using roll rate estimates derived from other measured parameters. The second preliminary estimate of the roll angle is determined based on the kinematic relationship between the roll angle of a single vehicle, lateral acceleration, yaw rate and vehicle speed. The combined bank angle estimate uses a combining factor that changes with the frequency of the pre-roll angle signals, and the combining factor used in the combining coefficient is set to different values depending on whether a single vehicle is in a stationary or transient state (see EC Patent No. EP 2127988 A1, applicant DELPHI TECH INC, published 12/02/2009).
Недостатками способа являются значительное количество измеряемых параметров и сложная процедура обработки данных для прогнозирования опрокидывания, а также отсутствие у известного способа функции предотвращения опрокидывания прицепа автопоезда и по этой причине функции предотвращения опрокидывания автопоезда в целом.The disadvantages of the method are a significant number of measured parameters and a complex data processing procedure for predicting rollover, as well as the lack of a function for preventing rollover of a road train trailer and, for this reason, a function for preventing rollover of the road train as a whole.
Более близким по технической сущности является способ и система предотвращения опрокидывания одиночного ТС на неровной полосе движения. Дорожные изображения, снятые устройствами захвата изображений, используются для расчета информации о дороге. Информация о дороге вместе с информацией о динамике одиночного ТС, такой как скорость и ускорение ТС, используется для прогнозирования угла опрокидывания и бокового ускорения транспортного средства, движущегося по неровной полосе движения. В известном способе предотвращения опрокидывания одиночного ТС регистрируют и обрабатывают сигналы, формируемые импульсными датчиками частот вращения колес ТС, и передают их через блок сопряжения в блок обработки информации, в котором определяют значения таких физических переменных, как скорость центра масс и угол поворота управляемых колес и сравнивают их с граничными значениями, характеризующими критическое состояние ТС, и формируют, в случае превышения прогнозируемой скорости центра масс величины прогнозируемой скорости опрокидывания ТС, на выходе блока обработки информации управляющие сигналы, передаваемые на устройства управления акселератором и/или тормозной системой и устройство индикации включения торможения. Также в известном способе определяют высоту центра масс и критическую скорость опрокидывания одиночного ТС, движущегося по неровной полосе движения, которые вырабатываются и используются для определения индекса опрокидывания транспортного средства. Если индекс опрокидывания одиночного ТС превышает заданное значение, система предупреждает водителя или напрямую контролирует скорость движения ТС, чтобы оно не перевернулось на неровной полосе движения (см. патент США № US 9116784 В2, заявители AUTOMOTIVE RES & TEST СТ, опубл. 25.08.2015).Closer in technical essence is a method and system for preventing the rollover of a single vehicle on an uneven lane. Road images captured by image capture devices are used to calculate road information. Road information, together with single vehicle dynamics information such as vehicle speed and acceleration, is used to predict rollover angle and lateral acceleration of a vehicle traveling on a rough lane. In the known method of preventing the rollover of a single vehicle, signals generated by pulse sensors of vehicle wheel speeds are recorded and processed, and they are transmitted through an interface unit to an information processing unit, in which the values of such physical variables as the speed of the center of mass and the angle of rotation of the steered wheels are determined and compared them with boundary values characterizing the critical state of the vehicle, and are generated, if the predicted speed of the center of mass exceeds the predicted speed of the vehicle rollover, at the output of the information processing unit, control signals are transmitted to the accelerator and/or brake system control devices and the brake activation indication device. Also in the known method, the height of the center of mass and the critical rollover speed of a single vehicle moving along an uneven lane are determined, which are generated and used to determine the rollover index of the vehicle. If the rollover index of a single vehicle exceeds a predetermined value, the system warns the driver or directly controls the speed of the vehicle so that it does not roll over on an uneven lane (see US patent No. US 9116784 B2, applicants AUTOMOTIVE RES & TEST CT, published 08.25.2015) .
Недостатками известного способа являются ограниченные возможности системы, так как основным источником получения информации о параметрах движения ТС являются дорожные изображения, но это усложняет обработку изображений дороги в условиях темного времени суток, осадков, тумана и ярких источников света. Сигналы, формируемые импульсными датчиками частот вращения колес ТС, являются вспомогательными при определении параметров движения ТС и не являются определяющими для указанных параметров, что приводит к высокой сложности вычислений. Недостатком данного способа является также отсутствие у него функции предотвращения опрокидывания прицепа автопоезда и по этой причине функции предотвращения опрокидывания автопоезда в целом.The disadvantages of the known method are the limited capabilities of the system, since the main source of obtaining information about vehicle movement parameters are road images, but this complicates the processing of road images in conditions of darkness, precipitation, fog and bright light sources. The signals generated by pulse sensors of vehicle wheel speeds are auxiliary in determining vehicle motion parameters and are not decisive for these parameters, which leads to high complexity of calculations. The disadvantage of this method is also the lack of a function to prevent the trailer of a road train from tipping over and, for this reason, a function to prevent the rollover of the road train as a whole.
Наиболее близким по технической сущности является способ предотвращения опрокидывания одиночного ТС, в котором регистрируют и обрабатывают сигналы, формируемые импульсными датчиками частот вращения колес системы предотвращения опрокидывания ТС, и передают их через блок сопряжения системы предотвращения опрокидывания ТС в блок обработки информации данной системы, в котором с помощью микроконтроллера системы с программным обеспечением и с использованием математической обработки сигналов о частотах вращения колес одиночного ТС и настроечных параметров определяют значения физических переменных - скорости центра масс и угла поворота управляемых колес ТС, и в реальном времени методом экстраполяции по времени формируют прогнозируемые значения скорости центра масс автомобиля, угла поворота управляемых колес ТС, а затем сравнивают полученные прогнозируемые значения скорости центра масс ТС с граничными значениями, характеризующими критическое состояние ТС, характеризующийся тем, что в блоке обработки информации в реальном времени формируют методом экстраполяции по времени прогнозируемые значения скорости центра масс, утла поворота управляемых колес одиночного ТС и граничного значения скорости опрокидывания ТС, путем математической обработки сигналов о частотах вращения колес и настроечных параметров с помощью микроконтроллера с программным обеспечением, и формируют, в случае превышения величины прогнозируемой скорости центра масс одиночного ТС в сравнении с величиной прогнозируемой скорости опрокидывания, управляющие воздействия на устройства управления акселератором и/или тормозной системой автоматического предотвращения опрокидывания ТС и на устройство индикации включения торможения и передачи оператору информации о включении автоматического режима предотвращения опрокидывания одиночного ТС.The closest in technical essence is a method for preventing the rollover of a single vehicle, in which the signals generated by the pulse wheel speed sensors of the vehicle rollover prevention system are recorded and processed, and they are transmitted through the interface unit of the vehicle rollover prevention system to the information processing unit of this system, in which using the system microcontroller with software and using mathematical processing of signals about the speed of rotation of the wheels of a single vehicle and setting parameters, the values of physical variables are determined - the speed of the center of mass and the angle of rotation of the driven wheels of the vehicle, and in real time, by extrapolation over time, the predicted values of the speed of the center of mass are formed of the vehicle, the angle of rotation of the steered wheels of the vehicle, and then compare the obtained predicted values of the speed of the center of mass of the vehicle with the boundary values characterizing the critical state of the vehicle, characterized by the fact that in the information processing block in real time the predicted values of the speed of the center of mass, angle rotation of the steered wheels of a single vehicle and the limit value of the vehicle rollover speed, by mathematical processing of signals about wheel speeds and tuning parameters using a microcontroller with software, and is formed, in case the predicted speed of the center of mass of a single vehicle exceeds the value of the predicted rollover speed , control actions on the control devices of the accelerator and/or brake system of automatic rollover prevention of a vehicle and on the device for indicating the activation of braking and transmitting information to the operator about the activation of the automatic rollover prevention mode for a single vehicle.
См. Патент РФ №RU 2702476 С1. Способ предотвращения опрокидывания автомобиля, авторы: Бузников С.Е., Елкин Д.С, Сайкин А.М., Струков В.О., заявитель Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (ФГУП "НАМИ"), Роспатент, 2019See RF Patent No. RU 2702476 C1. A method for preventing a car from rolling over, authors: Buznikov S.E., Elkin D.S., Saikin A.M., Strukov V.O., applicant Federal State Unitary Enterprise "Central Order of the Red Banner of Labor Scientific Research Automobile and Automotive Institute" NAMI " (FSUE "NAMI"), Rospatent, 2019
Недостатком данного способа, принятого за прототип, является отсутствие функции предотвращения опрокидывания прицепа автопоезда и по этой причине - функции предотвращения опрокидывания автопоезда в целом.The disadvantage of this method, adopted as a prototype, is the lack of a function to prevent the trailer of a road train from tipping over and, for this reason, a function to prevent the rollover of the road train as a whole.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention
Техническая задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение применительно к автопоезду, состоящему из автомобиля и прицепа, состоит в повышении активной безопасности движения автопоезда и снижении материальных затрат на осуществление способа, путем реализации функции предотвращения опрокидывания прицепа автопоезда и по этой причине - в разработке системы активной безопасности с функцией предотвращения опрокидывания автопоезда в целом.The technical problem to be solved by the proposed invention in relation to a road train consisting of a car and a trailer is to increase the active safety of the road train and reduce the material costs of implementing the method, by implementing the function of preventing the trailer of the road train from tipping over and for this reason - to develop an active system safety with the function of preventing the rollover of the road train as a whole.
Поставленная техническая задача решается тем, что в способе предотвращения опрокидывания автопоезда, состоящего из автомобиля и прицепа, при котором регистрируют и обрабатывают сигналы системы предотвращения опрокидывания автопоезда, формируемые импульсными датчиками частот вращения колес подсистемы предотвращения опрокидывания автомобиля, и передают их через блок сопряжения подсистемы предотвращения опрокидывания автомобиля в блок обработки информации данной системы предотвращения опрокидывания автопоезда, в котором с помощью микроконтроллера системы с соответствующим программным обеспечением и с использованием математической обработки сигналов о частотах вращения колес автомобиля и настроечных параметров определяют значения физических переменных - скорости центра масс и угла поворота управляемых колес автомобиля, и в реальном времени методом экстраполяции по времени формируют прогнозируемые значения скорости центра масс автомобиля, угла поворота управляемых колес автомобиля и граничной скорости опрокидывания,The stated technical problem is solved by the fact that in the method of preventing the rollover of a road train consisting of a car and a trailer, in which the signals of the rollover prevention system of the road train, generated by the pulse wheel speed sensors of the rollover prevention subsystem of the vehicle, are recorded and processed, and they are transmitted through the interface block of the rollover prevention subsystem car into the information processing unit of this system for preventing rollover of a road train, in which, using the system microcontroller with the appropriate software and using mathematical processing of signals about the speed of rotation of the car’s wheels and tuning parameters, the values of physical variables are determined - the speed of the center of mass and the angle of rotation of the steered wheels of the car, and in real time, using the method of time extrapolation, the predicted values of the speed of the center of mass of the vehicle, the angle of rotation of the steered wheels of the vehicle and the limit speed of rollover are formed,
а затем сравнивают полученные прогнозируемые значения скорости центра масс автомобиля с граничными значениями, характеризующими критическое состояние автомобиля,and then compare the obtained predicted values of the speed of the center of mass of the car with the boundary values characterizing the critical state of the car,
причемand
в случае превышения прогнозируемой скорости центра масс автомобиля по отношению к величине прогнозируемой скорости опрокидывания автомобиля, результаты оценки величины превышения прогнозируемой скорости центра масс автомобиля из блока обработки информации подсистемы предотвращения опрокидывания автомобиля передают в дополнительный вычислительный блок системы предотвращения опрокидывания автопоезда для формирования управляющих воздействий определения величины замедления автопоезда,in the event that the predicted speed of the vehicle's center of mass exceeds the value of the predicted rollover speed of the vehicle, the results of estimating the amount of excess of the predicted speed of the vehicle's center of mass from the information processing unit of the vehicle rollover prevention subsystem are transmitted to the additional computing unit of the road train rollover prevention system to generate control actions for determining the deceleration value road trains,
при этом одновременно в режиме реального времени дополнительно регистрируют и обрабатывают сигналы, формируемые импульсными датчиками частот вращения колес подсистемы предотвращения опрокидывания прицепа, и передают их через блок сопряжения подсистемы предотвращения опрокидывания прицепа в блок обработки информации данной системы предотвращения опрокидывания автопоезда, в котором с помощью микроконтроллера системы с соответствующим программным обеспечением и с использованием математической обработки сигналов о частотах вращения колес прицепа и настроечных параметров определяют значения физических переменных - скорости центра масс и угла поворота управляемых колес прицепа, (при их наличии), и в реальном времени методом экстраполяции по времени формируют прогнозируемые значения скорости центра масс прицепа, углов поворота управляемых колес, и, соответственно, устройства или системы управления ими, а затем сравнивают полученные прогнозируемые значения скорости центра масс прицепа с граничными значениями, характеризующими критическое состояние прицепа, и одновременно в случае превышения прогнозируемой скорости центра масс прицепа в сравнении с величиной прогнозируемой скорости опрокидывания прицепа, результаты оценки величины превышения прогнозируемой скорости центра масс прицепа передают из блока обработки информации системы предотвращения опрокидывания прицепа в дополнительный вычислительный блок формирования управляющих воздействий системы предотвращения опрокидывания автопоезда путем определения величины замедления автопоезда, в котором результаты оценок величин превышения прогнозируемых скоростей центров масс автомобиля и прицепа сравнивают между собой и по максимальной величине превышения прогнозируемой скорости центра масс в сравнении с величинами прогнозируемых скоростей опрокидывания автомобиля или прицепа формируют управляющие сигналы, передаваемые на устройство управления замедлением автомобиля и/или прицепа,at the same time, in real time, they additionally record and process the signals generated by the pulse wheel speed sensors of the trailer rollover prevention subsystem, and transmit them through the interface unit of the trailer rollover prevention subsystem to the information processing unit of this road train rollover prevention system, in which, using the system microcontroller with the appropriate software and using mathematical processing of signals about the speed of rotation of the trailer wheels and tuning parameters, the values of physical variables are determined - the speed of the center of mass and the angle of rotation of the steered wheels of the trailer (if any), and in real time, by extrapolation over time, the predicted values are formed the speed of the center of mass of the trailer, the angles of rotation of the steered wheels, and, accordingly, the device or system for controlling them, and then compare the obtained predicted values of the speed of the center of mass of the trailer with the boundary values characterizing the critical state of the trailer, and at the same time in the event of exceeding the predicted speed of the center of mass of the trailer in comparison with the value of the predicted trailer rollover speed, the results of estimating the amount of excess of the predicted speed of the trailer's center of mass are transferred from the information processing unit of the trailer rollover prevention system to the additional computing unit for forming control actions of the road train rollover prevention system by determining the deceleration value of the road train, in which the results of estimating the values of exceeding the predicted ones the speeds of the centers of mass of the car and trailer are compared with each other and, based on the maximum value of the excess of the predicted speed of the center of mass in comparison with the values of the predicted rollover speeds of the car or trailer, control signals are generated that are transmitted to the deceleration control device of the car and/or trailer,
а также формируют управляющие воздействия на внешние устройства управления акселератором и/или тормозной системой автоматического предотвращения опрокидывания автопоезда в составе автомобиля и прицепа и управляющие сигналы на устройства индикации включения системы торможения автомобиля и/или прицепа, и на устройства передачи водителю или оператору информации о включении системы автоматического режима предотвращения опрокидывания автопоезда.and also generate control actions on external control devices for the accelerator and/or brake system of automatic rollover prevention of a road train consisting of a car and a trailer, and control signals on devices indicating the activation of the braking system of a car and/or trailer, and on devices for transmitting information to the driver or operator about the activation of the system automatic mode to prevent the rollover of the road train.
Дополнительно в предлагаемом способе предотвращения опрокидывания автопоезда, состоящего из автомобиля и прицепа, сигналы датчиков частот вращения колес системы предотвращения опрокидывания автопоезда в составе автомобиля и прицепа с двускатными колесами идентифицируют как единое целое путем регистрации импульсов, формируемых датчиками частот вращения колес, устанавливаемых со стороны внешних или внутренних скатов автомобиля и/или прицепа в зависимости от особенностей их конструкции и назначения, например, в автомобилях двойного назначения целесообразно из-за возможности боевого воздействия устанавливать датчики с внутренней стороны, то есть на внутренних из сдвоенных скатов автомобиля и/или прицепа или на скатах оси, контактирующей с дорогой постоянно, т.к. крайняя ось может быть поднята при движении без нагрузки.Additionally, in the proposed method for preventing the rollover of a road train consisting of a car and a trailer, the signals from the wheel speed sensors of the rollover prevention system for a road train consisting of a car and a trailer with gable wheels are identified as a whole by registering pulses generated by wheel speed sensors installed on the external or internal slopes of a car and/or trailer, depending on the features of their design and purpose, for example, in dual-purpose vehicles, due to the possibility of combat exposure, it is advisable to install sensors on the inside, that is, on the inner of the double slopes of the car and/or trailer or on the slopes axis in constant contact with the road, because The outer axle can be raised when moving without load.
Кроме этого в способе предотвращения опрокидывания автопоезда, состоящего из автомобиля и прицепа сигналы датчиков частот вращения колес системы предотвращения опрокидывания автопоезда в составе автомобиля и прицепа с количеством осей у автомобиля и/или прицепа более двух могут идентифицировать путем регистрации импульсов, формируемых датчиками частот вращения колес, устанавливаемых преимущественно на колесах внешних передней и задней осей автомобиля и/или прицепа, но с учетом выше указанных особенностей их конструкции и назначения.In addition, in the method of preventing the rollover of a road train consisting of a car and a trailer, the signals from the wheel speed sensors of the rollover prevention system for a road train consisting of a car and a trailer with the number of axles of the car and/or trailer being more than two can be identified by registering pulses generated by the wheel speed sensors, installed primarily on the wheels of the external front and rear axles of a car and/or trailer, but taking into account the above-mentioned features of their design and purpose.
Технический результат состоит в динамической стабилизации безопасной скорости автопоезда в составе автомобиля и прицепа в условиях эксплуатации, особенно на виражах, за счет чего предотвращается опрокидывание автомобиля, прицепа и автопоезда в целом.The technical result consists in dynamic stabilization of the safe speed of a road train consisting of a car and a trailer under operating conditions, especially on turns, thereby preventing the rollover of the car, trailer and road train as a whole.
Краткое описание чертежейBrief description of drawings
Заявленное изобретение поясняется рисунками, где:The claimed invention is illustrated by drawings, where:
на фиг. 1 представлена блок-схема алгоритма предотвращения опрокидывания автопоезда в составе автомобиля и прицепа;in fig. Figure 1 shows a block diagram of the algorithm for preventing the rollover of a road train consisting of a car and a trailer;
на фиг. 2 представлена обобщенная кинематическая схема движения колес на вираже, применимая как для автомобиля, так и для прицепа автопоезда.in fig. Figure 2 shows a generalized kinematic diagram of wheel movement on a bend, applicable for both a car and a road train trailer.
Осуществление изобретенияCarrying out the invention
На Фиг. 1 показаны следующие вычислительные блоки алгоритма способа предотвращения опрокидывания автопоезда в составе автомобиля и прицепа, реализующие следующие действия предлагаемого способа предотвращения опрокидывания автопоезда:In FIG. Figure 1 shows the following computational blocks of the algorithm for preventing the rollover of a road train consisting of a car and a trailer, implementing the following actions of the proposed method for preventing the rollover of a road train:
1 - ввод данных о частотах вращения колес автомобиля;1 - input of data on vehicle wheel speeds;
2 - вычисление продольных скоростей вращения колес автомобиля;2 - calculation of the longitudinal speeds of rotation of the car wheels;
3 - вычисление продольной скорости центра масс и разности скоростей вращения пар колес автомобиля;3 - calculation of the longitudinal speed of the center of mass and the difference in the speed of rotation of pairs of wheels of the car;
4 - вычисление угла поворота управляемых колес автомобиля;4 - calculation of the angle of rotation of the steering wheels of the car;
5 - вычисление граничной скорости опрокидывания автомобиля;5 - calculation of the vehicle rollover limit speed;
6 - экстраполяция по времени скорости центра масс и граничной скорости опрокидывания автомобиля;6 - extrapolation over time of the speed of the center of mass and the limiting speed of the vehicle rollover;
7 - вычисление тягово-тормозного ускорения автомобиля;7 - calculation of traction and braking acceleration of the vehicle;
8 - ввод данных о частотах вращения колес прицепа;8 - input of data on trailer wheel speeds;
9 - вычисление продольных скоростей вращения колес прицепа;9 - calculation of longitudinal rotation speeds of trailer wheels;
10 - вычисление продольной скорости центра масс и разности скоростей вращения пар колес прицепа;10 - calculation of the longitudinal speed of the center of mass and the difference in the rotation speeds of pairs of trailer wheels;
11 - вычисление угла поворота управляемых колес прицепа;11 - calculation of the angle of rotation of the steering wheels of the trailer;
12 - вычисление граничной скорости опрокидывания прицепа;12 - calculation of the trailer tipping limit speed;
13 - экстраполяция по времени скорости центра масс и граничной скорости опрокидывания прицепа;13 - extrapolation over time of the speed of the center of mass and the limit speed of trailer rollover;
14 - вычисление тягово-тормозного ускорения прицепа;14 - calculation of traction and braking acceleration of the trailer;
15 - формирование управляющих воздействий на акселератор и тормозную систему автопоезда;15 - formation of control actions on the accelerator and braking system of the road train;
16 - индикация включения торможения автопоезда;16 - indication of activation of road train braking;
17 - вывод данных на внешние устройства автопоезда.17 - data output to external devices of the road train.
На фиг. 2 приняты следующие обозначения, которые могут использоваться в отношении транспортного средства (как автомобиля, так и прицепа автопоезда):In fig. 2 the following designations are adopted that can be used in relation to a vehicle (both a car and a road train trailer):
b - колесная база ТС;b - wheelbase of the vehicle;
Ψ1 и Ψ2 - углы поворота соответственно 1-го и 2-го управляемых колес ТС;Ψ 1 and Ψ 2 - angles of rotation of the 1st and 2nd steered wheels of the vehicle, respectively;
Ψc - средний угол поворота управляемых колес ТС;Ψ c - average angle of rotation of the steered wheels of the vehicle;
а 1 и а 2 - размеры колеи передних и задних колес ТС; a 1 and a 2 - track dimensions of the front and rear wheels of the vehicle;
Vi- линейная скорость вращения i-го колеса ТС (1≤ i ≤ 4); V i - linear speed of rotation of the i-th wheel of the vehicle (1≤ i ≤ 4);
Ri - радиусы поворота соответствующих колес ТС; R i - turning radii of the corresponding wheels of the vehicle;
Rm и Vm - соответственно радиус поворота и линейная скорость продольного движения центра масс ТС;R m and V m are, respectively, the turning radius and the linear speed of the longitudinal movement of the vehicle’s center of mass;
ΨR - угол рысканья ТС;Ψ R - vehicle yaw angle;
b* - расстояние от центра масс до задней оси ТС;b* - distance from the center of mass to the rear axle of the vehicle;
ωm - угловая скорость вращения центра масс автомобиля на вираже при движении без сноса или заноса колес ТС.ω m is the angular velocity of rotation of the center of mass of the vehicle on a bend when driving without drifting or skidding of the vehicle wheels.
Для реализации способа предлагается использовать систему предотвращения опрокидывания автопоезда, состоящего из автомобиля и прицепа, подсистема автомобиля которой содержит датчики частот вращения колес автомобиля, связанные с блоком сопряжения линиями связи, блок обработки информации, выполненный с возможностью получения от датчиков частот вращения колес автомобиля посредством линий связи и блока сопряжения соответствующих сигналов, а также - с возможностью оценки величины превышения прогнозируемой скорости центра масс прицепа из блока обработки информации подсистемы предотвращения опрокидывания автомобиля, численное значение которой передают в дополнительный вычислительный блок формирования управляющих воздействий определения величины замедления автопоезда,To implement the method, it is proposed to use a rollover prevention system for a road train consisting of a car and a trailer, the vehicle subsystem of which contains vehicle wheel speed sensors connected to an interface unit by communication lines, an information processing unit configured to receive from the vehicle wheel speed sensors via communication lines and a block for interfacing the corresponding signals, as well as with the ability to estimate the amount of excess of the predicted speed of the center of mass of the trailer from the information processing unit of the vehicle rollover prevention subsystem, the numerical value of which is transmitted to an additional computing unit for generating control actions for determining the deceleration value of the road train,
а подсистема прицепа содержит датчики частот вращения колес прицепа, связанные с блоком сопряжения линиями связи, блок обработки информации, выполненный с возможностью получения от датчиков частот вращения колес прицепа посредством линий связи и блока сопряжения соответствующих сигналов, а также - с возможностью оценки величины превышения прогнозируемой скорости центра масс прицепа из блока обработки информации подсистемы предотвращения опрокидывания прицепа, численное значение которой передают в дополнительный вычислительный блок формирования управляющих воздействий системы предотвращения опрокидывания автопоезда путем определения величины замедления автопоезда, при этом в дополнительном вычислительном блоке автопоезда результаты оценок величин превышения прогнозируемых скоростей центров масс автомобиля и прицепа сравнивают между собой и по максимальной величине превышения прогнозируемой скорости центра масс автомобиля или прицепа в сравнении с величинами прогнозируемых скоростей опрокидывания автомобиля и/или прицепа, с учетом настроечных параметров оценки физических параметров, характеризующих состояние автомобиля, формируют управляющие сигналы, передаваемые на устройство управления замедлением автомобиля и/или прицепа, а также формируют управляющие воздействия на внешние устройства управления акселератором и/или тормозной системой автоматического предотвращения опрокидывания автопоезда в составе автомобиля и прицепа и управляющие сигналы на устройство индикации включения системы торможения автомобиля и/или прицепа, а также управляющие сигналы в блок ввода и отображения информации водителю, включающего устройство ввода настроечной информации и выбора режима отображения информации, устройства управления акселератором и/или тормозной системой, и на устройство индикации включения системы торможения автомобиля и/или прицепа, и на устройства передачи водителю или оператору информации о включении системы автоматического режима предотвращения опрокидывания автопоезда.and the trailer subsystem contains trailer wheel speed sensors connected to an interface block by communication lines, an information processing unit configured to receive corresponding signals from the trailer wheel speed sensors via communication lines and an interface block, and also with the ability to estimate the amount of excess of the predicted speed center of mass of the trailer from the information processing unit of the trailer rollover prevention subsystem, the numerical value of which is transmitted to an additional computing unit for generating control actions of the road train rollover prevention system by determining the deceleration value of the road train, while in the additional computing block of the road train, the results of estimating the values of exceeding the predicted speeds of the center of mass of the vehicle and trailers are compared with each other and by the maximum value of excess of the predicted speed of the center of mass of the car or trailer in comparison with the values of the predicted rollover speeds of the car and/or trailer, taking into account the setting parameters for assessing the physical parameters characterizing the state of the car, control signals are generated that are transmitted to the deceleration control device car and/or trailer, and also generate control actions on external control devices for the accelerator and/or brake system for automatic rollover prevention of a road train consisting of a car and trailer, and control signals to the device for indicating the activation of the braking system of the car and/or trailer, as well as control signals in a unit for inputting and displaying information to the driver, including a device for inputting configuration information and selecting the information display mode, a device for controlling the accelerator and/or brake system, and for indicating the activation of the braking system of a car and/or trailer, and for transmitting information about activation to the driver or operator automatic mode systems for preventing the rollover of a road train.
Вторичный источник питания, которое осуществляется путем стабилизации и преобразования напряжения, получаемого от бортовой сети автомобиля, в величины напряжения, необходимые для питания микроконтроллеров и средства визуального отображения информации.A secondary power source, which is carried out by stabilizing and converting the voltage received from the vehicle’s on-board network into the voltage values necessary to power microcontrollers and visual information display devices.
Дополнительно в предлагаемом способе предотвращения опрокидывания автопоезда в составе автомобиля и прицепа, сигналы датчиков частот вращения колес системы предотвращения опрокидывания автомобиля и/или прицепа с двускатными колесами идентифицируют как единое целое путем регистрации импульсов, формируемых датчиками частот вращения колес, устанавливаемых со стороны внешних или внутренних скатов автомобиля и/или прицепа в зависимости от выше указанных особенностей их конструкции и назначения.Additionally, in the proposed method for preventing the rollover of a road train consisting of a car and a trailer, the signals from the wheel speed sensors of the rollover prevention system of a car and/or trailer with gable wheels are identified as a whole by registering pulses generated by wheel speed sensors installed on the external or internal slopes car and/or trailer, depending on the above-mentioned features of their design and purpose.
Кроме этого в способе предотвращения опрокидывания автопоезда, состоящего из автомобиля и прицепа сигналы датчиков частот вращения колес системы предотвращения опрокидывания автопоезда в составе автомобиля и прицепа с количеством осей более двух у автомобиля и/или прицепа могут идентифицироваться путем регистрации импульсов, формируемых датчиками частот вращения колес, устанавливаемых преимущественно на колесах внешних передней и задней осей автомобиля и/или прицепа, но с учетом ранее указанных особенностей их конструкции и назначения.In addition, in the method for preventing the rollover of a road train consisting of a car and a trailer, the signals from the wheel speed sensors of the rollover prevention system for a road train consisting of a car and a trailer with more than two axles for the car and/or trailer can be identified by registering pulses generated by the wheel speed sensors, installed primarily on the wheels of the external front and rear axles of a car and/or trailer, but taking into account the previously indicated features of their design and purpose.
Способ осуществляется нижеследующим образом.The method is carried out as follows.
У автомобиля автопоезда (см. фиг. 1) сигналы, формируемые импульсными датчиками частот вращения колес автомобиля, регистрируют, обрабатывают и передают их через блок сопряжения подсистемы предотвращения опрокидывания автомобиля в блок обработки информации данной подсистемы. В блоке обработки информации определяют значения таких физических переменных, как скорость центра масс и угол поворота управляемых колес, и сравнивают их с граничными значениями, характеризующими критическое состояние автомобиля. А именно, в блоке обработки информации в реальном времени формируют методом экстраполяции по времени прогнозируемые значения скорости центра масс, угла поворота управляемых колес и граничного значения скорости опрокидывания автомобиля путем математической обработки сигналов о частотах вращения колес и настроечных параметров с помощью микроконтроллера с соответствующим программным обеспечением. После этого в блоке обработки информации автомобиля сравнивают полученные прогнозируемые значения скорости центра масс автомобиля с граничными значениями, характеризующими его критическое состояние и при превышении прогнозируемой скорости центра масс автомобиля из блока обработки информации подсистемы предотвращения опрокидывания автомобиля, численное значение данного превышения передают в дополнительный вычислительный блок формирования управляющих воздействий определения величины замедления автопоезда.In a road train vehicle (see Fig. 1), the signals generated by pulse sensors of the vehicle's wheel speeds are recorded, processed and transmitted through the interface unit of the vehicle rollover prevention subsystem to the information processing unit of this subsystem. In the information processing unit, the values of such physical variables as the speed of the center of mass and the angle of rotation of the steered wheels are determined and compared with the boundary values characterizing the critical state of the vehicle. Namely, in the real-time information processing block, the predicted values of the center of mass speed, the angle of rotation of the steered wheels and the limit value of the vehicle rollover speed are formed by means of time extrapolation by mathematical processing of signals about wheel speeds and tuning parameters using a microcontroller with appropriate software. After this, in the vehicle information processing block, the received predicted values of the speed of the vehicle’s center of mass are compared with the boundary values characterizing its critical state, and if the predicted speed of the vehicle’s center of mass is exceeded from the information processing unit of the vehicle rollover prevention subsystem, the numerical value of this excess is transmitted to the additional computing unit of the formation control actions for determining the deceleration rate of the road train.
Одновременно в режиме реального времени у прицепа автопоезда сигналы, формируемые импульсными датчиками частот вращения колес прицепа, регистрируют, обрабатывают и передают их через блок сопряжения подсистемы предотвращения опрокидывания прицепа в блок обработки информации данной подсистемы. В блоке обработки информации определяют значения таких физических переменных, как скорость центра масс и угол поворота управляемых колес, и сравнивают их с граничными значениями, характеризующими критическое состояние прицепа. А именно, в блоке обработки информации в реальном времени формируют методом экстраполяции по времени прогнозируемые значения скорости центра масс, угла поворота управляемых или поворачиваемых колес прицепа (при их наличии), и граничного значения скорости опрокидывания прицепа путем математической обработки сигналов о частотах вращения колес и настроечных параметров с помощью микроконтроллера с соответствующим программным обеспечением. После этого в блоке обработки информации прицепа сравнивают полученные прогнозируемые значения скорости центра масс прицепа с граничными значениями, характеризующими его критическое состояние и при превышении прогнозируемой скорости центра масс прицепа из блока обработки информации подсистемы предотвращения опрокидывания прицепа, численное значение данного превышения передают в дополнительный вычислительный блок формирования управляющих воздействий определения величины замедления автопоезда.At the same time, in real time at the road train trailer, signals generated by pulse sensors of the trailer wheel speeds are recorded, processed and transmitted through the interface unit of the trailer rollover prevention subsystem to the information processing unit of this subsystem. In the information processing unit, the values of such physical variables as the speed of the center of mass and the angle of rotation of the steered wheels are determined and compared with the boundary values characterizing the critical state of the trailer. Namely, in the information processing block in real time, the predicted values of the speed of the center of mass, the angle of rotation of the steered or turned wheels of the trailer (if any), and the limit value of the trailer tipping speed are formed by means of mathematical processing of signals about the speed of rotation of the wheels and tuning parameters using a microcontroller with appropriate software. After this, in the trailer information processing block, the received predicted values of the speed of the trailer's center of mass are compared with the boundary values characterizing its critical state, and if the predicted speed of the trailer's center of mass is exceeded from the information processing unit of the trailer rollover prevention subsystem, the numerical value of this excess is transmitted to the additional computing block of the formation control actions for determining the deceleration rate of the road train.
Соответствующее программное для использования в микропроцессоре известно из прототипа широкому кругу пользователей и автору в том числе, по этой причине оно широко им используется в его собственной практике и не требует дополнительного подробного описания.The corresponding software for use in a microprocessor is known from the prototype to a wide range of users, including the author, for this reason it is widely used by him in his own practice and does not require additional detailed description.
Отсутствие средств управления колесами у прицепа является редким, не типичным случаем, то есть прицеп с неповоротными колесами в данном случае не рассматривается, так как такой вариант выполнения конструкции прицепа при повороте имеет постоянное скольжение колес, которое не подпадает под предлагаемую систему расчетов.The absence of wheel controls on a trailer is a rare, not typical case, that is, a trailer with fixed wheels is not considered in this case, since this version of the trailer design when turning has a constant sliding of the wheels, which does not fall under the proposed calculation system.
При одновременном возникновении опасности достижения критических состояний у автомобиля и прицепа результаты оценки величины превышения прогнозируемой скорости центра масс автомобиля и прицепа передают из блоков обработки информации их подсистем в систему предотвращения опрокидывания автопоезда, то есть в дополнительный вычислительный блок формирования управляющих воздействий и определения величины замедления автопоезда, в котором путем сравнения этих состояний выбирается наиболее опасное из них и соответственно управляющее воздействие предают в первую очередь на органы управления соответствующей части автопоезда, то есть автомобиля или прицепа, далее эти управляющие воздействия повторяют по мере изменения опасных состояний.If there is a simultaneous danger of reaching critical states for the car and trailer, the results of assessing the amount of excess of the predicted speed of the center of mass of the car and trailer are transferred from the information processing blocks of their subsystems to the system for preventing rollover of the road train, that is, to an additional computing unit for generating control actions and determining the deceleration value of the road train, in which, by comparing these states, the most dangerous of them is selected and, accordingly, the control action is applied first of all to the controls of the corresponding part of the road train, that is, a car or trailer, then these control actions are repeated as the dangerous states change.
В качестве единой математической модели косвенных измерений скорости центра масс Vm и угла поворота управляемых колес Ψc, (см. фиг. 2), применяемой по отдельности как для автомобиля, так и для прицепа, используются аналогичные системы уравнений линейных скоростей вращения колес автомобиля или прицепа Vi, 1≤ i ≤4 на вираже:As a unified mathematical model of indirect measurements of the speed of the center of mass V m and the angle of rotation of the steered wheels Ψ c (see Fig. 2), used separately for both the car and the trailer, similar systems of equations for the linear speeds of rotation of the wheels of the car or trailer V i , 1≤ i ≤4 on a bend:
ΔVsi, 1≤ i ≤ 4 - скорости продольных скольжений колес автомобиля или прицепа;ΔV si , 1≤ i ≤ 4 - longitudinal sliding speeds of the wheels of a car or trailer;
Δωm - угловая скорость сноса или заноса колес автомобиля или прицепа.Δω m is the angular speed of drift or skidding of the wheels of a car or trailer.
Принятая нумерация колес автомобиля или прицепа (1≤ i ≤4) подразумевает следующие обозначения:The accepted numbering of wheels of a car or trailer (1≤ i ≤4) implies the following designations:
1 - переднее левое колесо автомобиля или прицепа;1 - front left wheel of a car or trailer;
2 - переднее правое колесо автомобиля или прицепа;2 - front right wheel of a car or trailer;
3 - заднее крайнее левое колесо автомобиля или прицепа;3 - rear leftmost wheel of a car or trailer;
4 - заднее крайнее правое колесо автомобиля или прицепа.4 - rear rightmost wheel of a car or trailer.
Оценки , формируются по данным измерений частот вращения колес ωi(k) и настроечных данных свободных радиусов Rci(k) колес автомобиля или прицепа.Ratings , are formed based on measurement data of wheel rotation speeds ω i (k) and tuning data of free radii R ci (k) of the wheels of a car or trailer.
Решение некорректной задачи определения оценок по известным оценкам , настроечным параметрам b, а 1 ≈ a, a2 ≈ а при Δωm=0Solving the ill-posed problem of determining estimates according to known estimates , setting parameters b, a 1 ≈ a , a 2 ≈ a at Δω m =0
Так, в частности, оценка продольной скорости центра масс TC определяется в виде:So, in particular, the estimate of the longitudinal velocity of the center of mass TC is defined as:
где:Where:
|ΔVSi(k)+ΔVSj (k)| = min[|ΔVS1 (k)+ΔVS2(k)|, |ΔVS3(k)+|ΔV Si (k)+ΔV Sj (k)| = min[|ΔV S1 (k)+ΔV S2 (k)|, |ΔV S3 (k)+
ΔVS4(k)|, |ΔVS1(k) + ΔVS4(k)|, |ΔVS2(k) + ΔVS3(k)|]ΔV S4 (k)|, |ΔV S1 (k) + ΔV S4 (k)|, |ΔV S2 (k) + ΔV S3 (k)|]
Для пары колес разных бортов разность ΔVij = Vi - Vj равна:For a pair of wheels of different sides, the difference ΔV ij = V i - V j is equal to:
Решение (3) в случае Solution (3) in case
Принимая оценку , получим, что:Taking the assessment , we get that:
Рассматривается случай опрокидывания ТС на гладкой горизонтальной поверхности при условии, что граничная скорость опрокидывания меньше граничных скоростей сноса и заноса колес и, следовательно, Δωm = 0.We consider the case of a vehicle overturning on a smooth horizontal surface, provided that the limiting speed of overturning is less than the limiting speeds of drift and skidding of wheels and, therefore, Δω m = 0.
Граничная скорость опрокидывания Vrp0 определяется из условий равенства опрокидывающего и возвращающего моментов, и составляет:The limiting overturning speed V rp0 is determined from the conditions of equality of the overturning and restoring moments, and is:
где:Where:
hm - высота центра масс ТС.h m - height of the center of mass of the vehicle.
Прогнозирование возникновения опрокидывания ТС выполняется путем экстраполяции граничной прогнозируемой скорости опрокидывания Vrp0 и прогнозируемой скорости центра масс Vm по времени τэ и проверки выполнения неравенства:Prediction of the occurrence of a vehicle rollover is carried out by extrapolating the boundary predicted rollover speed V rp0 and the predicted speed of the center of mass V m over time τ e and checking the fulfillment of the inequality:
где:Where:
В случае, если неравенство (8) выполняется либо у автомобиля, либо у прицепа, либо у них вместе, в системе предотвращения опрокидывания автопоезда активируют устройства управления акселератором автомобиля, а также или тормозной системой автомобиля и/или прицепа и устройство вывода графической информации водителя.If inequality (8) is satisfied either for the car, or for the trailer, or for both of them, the vehicle accelerator control devices, as well as the brake system of the car and/or trailer and the device for displaying graphical information of the driver are activated in the road train rollover prevention system.
Величина времени экстраполяции τэ включает время прогнозирования наступления события опрокидывания и время запаздывания, вносимое из-за конечного быстродействия вычислительного устройства и запаздываний устройств управления акселератором и/или тормозной системой автопоезда.The extrapolation time value τ e includes the time of predicting the occurrence of a rollover event and the delay time introduced due to the finite speed of the computing device and the delays of the accelerator and/or braking system control devices of the road train.
Величина тягово-тормозного ускорения a dT, достаточного для предотвращения сноса или заноса колес ТС определяется из решения уравнения продольного движения центра масс автомобиля или прицепа:The amount of traction and braking acceleration a dT sufficient to prevent the vehicle wheels from drifting or skidding is determined from solving the equation for the longitudinal motion of the center of mass of a car or trailer:
kx - коэффициент лобового аэродинамического сопротивления; k x - drag coefficient;
kтp - коэффициент трения качения колес;k tp - wheel rolling friction coefficient;
αT - угол тангажа ТС.α T is the pitch angle of the vehicle.
При получим величину a dT:At we obtain the value a dT :
В случае движения по горизонтальной поверхности αT=0, и пренебрегая силами аэродинамического сопротивления и трения качения, получим приближенно:In the case of movement on a horizontal surface α T =0, and neglecting the forces of aerodynamic drag and rolling friction, we obtain approximately:
Распределение тягового-тормозного ускорения у автомобиля автопоезда между двигателем, трансмиссией и тормозной системой, а для прицепа автопоезда - между двигателем и трансмиссией автомобиля и тормозными системами прицепа и автомобиля выполняется в соответствии с характеристиками этих систем.The distribution of traction and braking acceleration for a road train vehicle between the engine, transmission and braking system, and for a road train trailer - between the engine and transmission of the vehicle and the braking systems of the trailer and the vehicle is carried out in accordance with the characteristics of these systems.
При этом в предлагаемом способе предотвращения опрокидывания автопоезда, состоящего из автомобиля и прицепа, сигналы датчиков частот вращения колес системы предотвращения опрокидывания автомобиля и/или прицепа с двускатными колесами идентифицируют как единое целое путем регистрации импульсов, формируемых датчиками частот вращения колес, устанавливаемых со стороны внешних или внутренних скатов автомобиля и/или прицепа в зависимости от ранее указанных особенностей их конструкции и назначения.Moreover, in the proposed method for preventing the rollover of a road train consisting of a car and a trailer, the signals from the wheel speed sensors of the rollover prevention system of the car and/or trailer with gable wheels are identified as a whole by registering pulses generated by the wheel speed sensors installed on the external or internal slopes of a car and/or trailer, depending on the previously indicated features of their design and purpose.
Преимущественно датчики частот вращения колес устанавливают со стороны внешних скатов. Но в зависимости от большей конструктивной простоты установки датчиков и меньших затрат на их установку, от удобства эксплуатации и обслуживания, а также - от варианта применения автопоезда, например, двойного назначения, требующего дополнительной защиты от внешних воздействий, датчики частот вращения колес могут устанавливаться со стороны внутренних скатов автомобиля и/или прицепа.Typically, wheel speed sensors are installed on the side of the outer slopes. But depending on the greater structural simplicity of installing sensors and lower costs for their installation, on the ease of operation and maintenance, as well as on the application of a road train, for example, dual-purpose, requiring additional protection from external influences, wheel speed sensors can be installed from the side internal slopes of the car and/or trailer.
Кроме этого в способе предотвращения опрокидывания автопоезда, состоящего из автомобиля и прицепа сигналы датчиков частот вращения колес системы предотвращения опрокидывания автомобиля и/или прицепа с количеством осей более двух у автомобиля и/или прицепа могут идентифицировать путем регистрации импульсов, формируемых датчиками частот вращения колес, устанавливаемых преимущественно на колесах внешних передней и задней осей автомобиля и/или прицепа, но с учетом особенностей их конструкции и назначения. Исключением у такого подхода могут быть, например, варианты конструкции автомобилей и прицепов автопоездов с поднимаемой одной из внешних осей при их движении без груза.In addition, in the method of preventing the rollover of a road train consisting of a car and a trailer, the signals from the wheel speed sensors of the rollover prevention system for a car and/or trailer with more than two axles for the car and/or trailer can be identified by registering pulses generated by the wheel speed sensors installed mainly on the wheels of the external front and rear axles of a car and/or trailer, but taking into account the features of their design and purpose. An exception to this approach may be, for example, design options for cars and trailers of road trains with one of the external axles being raised when they move without a load.
Автоматическое предотвращение опрокидываний автопоезда в соответствии с предлагаемым способом может быть использовано на высокоавтоматизированных, управляемых на удалении оператором и на беспилотных грузовых, в том числе в безкабинных автопоездах в составе автомобиля и одного или более прицепов.Automatic prevention of rollovers of a road train in accordance with the proposed method can be used on highly automated, remotely controlled by an operator and unmanned freight vehicles, including cabless road trains consisting of a car and one or more trailers.
Описанная последовательность действий способа и используемое для его реализации минимальное число технических средств позволяет достичь следующих технических преимуществ над известными способами:The described sequence of actions of the method and the minimum number of technical means used for its implementation makes it possible to achieve the following technical advantages over known methods:
- возможность прогнозирования и предотвращения опрокидывания автомобиля, прицепа и автопоезда в целом до возникновения этого события;- the ability to predict and prevent the rollover of a car, trailer and road train as a whole before this event occurs;
- низкая стоимость технических средств при реализации предлагаемого способа, обусловленная наличием только штатных физических датчиков первичной информации, не требующих дополнительного внешнего энергопитания, необходимых и достаточных для решения задачи, например, магнитноиндуктивных;- low cost of technical means when implementing the proposed method, due to the presence of only standard physical primary information sensors that do not require additional external power supply, necessary and sufficient to solve the problem, for example, magnetic inductive ones;
- возможность функционирования в неполной конфигурации датчиков частот вращения колес, включая отказы одного или двух датчиков разных бортов автомобиля, прицепа и автопоезда в целом;- the ability to operate in an incomplete configuration of wheel speed sensors, including failures of one or two sensors on different sides of the vehicle, trailer and road train as a whole;
- пониженное энергопотребление, обусловленное использованием только не требующих внешнего энергопитания штатных датчиков частот вращения колес автомобиля и прицепа в составе автопоезда для получения информации от них;- reduced energy consumption due to the use of standard wheel speed sensors of the car and trailer as part of the road train, which do not require external power supply, to obtain information from them;
- более высокая эксплуатационная надежность, обусловленная минимальной конфигурацией используемых технических средств, включая штатные датчики первичной информации;- higher operational reliability due to the minimal configuration of the technical means used, including standard primary information sensors;
- отсутствие влияния состояния внешней среды, включая освещенность, осадки, туман и прочее, на эффективность функционирования системы при работе по предлагаемому способу;- absence of influence of the state of the external environment, including illumination, precipitation, fog, etc., on the efficiency of the system when working according to the proposed method;
- достижение новых, ранее неизвестных технических результатов по обеспечению безопасного управления движением всего автопоезда в целом;- achieving new, previously unknown technical results to ensure safe traffic control of the entire road train as a whole;
- путем исключения опрокидывания в условиях эксплуатации, особенно на виражах автомобиля с прицепом в составе автопоезда, а также обеспечения синхронизированной работы составных частей и автопоезда в целом;- by eliminating rollover under operating conditions, especially when turning a car with a trailer as part of a road train, as well as ensuring synchronized operation of the components and the road train as a whole;
- возможность использования способа для автоматического предотвращения опрокидываний транспортных средств, включая беспилотные грузовые, в том числе безкабинные автопоезда в составе автомобиля, одного и более прицепов.- the possibility of using the method to automatically prevent rollovers of vehicles, including unmanned freight vehicles, including cabless road trains consisting of a car, one or more trailers.
На основании изложенного можно утверждать следующее.Based on the above, the following can be stated.
Поставленная техническая задача решается техническими средствами и может быть использована в предложенном виде для оснащения как новых, в том числе безкабинных, высокоавтоматизированных, беспилотных, так и находящихся в эксплуатации автопоездов, состоящих из автомобиля и прицепа, следовательно, предложение соответствует критерию изобретения «промышленная применимость».The stated technical problem is solved by technical means and can be used in the proposed form to equip both new, including cabless, highly automated, unmanned, and road trains in operation, consisting of a car and a trailer, therefore, the proposal meets the invention criterion of “industrial applicability” .
Предложение имеет отличия от известного способа работы, следовательно, соответствует критерию изобретения «новизна».The proposal differs from the known method of operation, therefore, it meets the invention criterion of “novelty”.
Предложение при выполнении всех известных и новых действий способа позволяет достичь новых, ранее неизвестных технических результатов, следовательно, соответствует критерию изобретения «изобретательский уровень».The proposal, when performing all known and new steps, allows the method to achieve new, previously unknown technical results, therefore, it meets the invention criterion of “inventive step”.
Способ предотвращения опрокидывания автопоездаMethod for preventing rollover of a road train
Вычислительные блоки алгоритма предотвращения опрокидывания автопоезда, реализующие следующие действия способа:Computational blocks of the algorithm for preventing the rollover of a road train, implementing the following method actions:
1 - ввод данных о частотах вращения колес автомобиля;1 - input of data on vehicle wheel speeds;
2 - вычисление продольных скоростей вращения колес автомобиля;2 - calculation of the longitudinal speeds of rotation of the car wheels;
3 - вычисление продольной скорости центра масс и разности скоростей вращения пар колес автомобиля;3 - calculation of the longitudinal speed of the center of mass and the difference in the speed of rotation of pairs of wheels of the car;
4 - вычисление угла поворота управляемых колес автомобиля;4 - calculation of the angle of rotation of the steering wheels of the car;
5 - вычисление граничной скорости опрокидывания автомобиля;5 - calculation of the vehicle rollover limit speed;
6 - экстраполяция по времени скорости центра масс и граничной скорости опрокидывания автомобиля;6 - extrapolation over time of the speed of the center of mass and the limiting speed of the vehicle rollover;
7 - вычисление тягово-тормозного ускорения автомобиля;7 - calculation of traction and braking acceleration of the vehicle;
8 - ввод данных о частотах вращения колес прицепа;8 - input of data on trailer wheel speeds;
9 - вычисление продольных скоростей вращения колес прицепа;9 - calculation of longitudinal rotation speeds of trailer wheels;
10 - вычисление продольной скорости центра масс и разности скоростей вращения пар колес прицепа;10 - calculation of the longitudinal speed of the center of mass and the difference in the rotation speeds of pairs of trailer wheels;
11 - вычисление угла поворота управляемых колес прицепа;11 - calculation of the angle of rotation of the steering wheels of the trailer;
12 - вычисление граничной скорости опрокидывания прицепа;12 - calculation of the trailer tipping limit speed;
13 - экстраполяция по времени скорости центра масс и граничной скорости опрокидывания прицепа;13 - extrapolation over time of the speed of the center of mass and the limit speed of trailer rollover;
14 - вычисление тягово-тормозного ускорения прицепа;14 - calculation of traction and braking acceleration of the trailer;
15 - формирование управляющих воздействий на акселератор и тормозную систему автопоезда;15 - formation of control actions on the accelerator and braking system of the road train;
16 - индикация включения торможения автопоезда;16 - indication of activation of road train braking;
17 - вывод данных на внешние устройства автопоезда.17 - data output to external devices of the road train.
На фиг. 2 приняты следующие обозначения:In fig. 2 the following notations are adopted:
b - колесная база ТС;b - wheelbase of the vehicle;
Ψ1 и Ψ2 - углы поворота соответственно 1-го и 2-го управляемых колес ТС;Ψ 1 and Ψ 2 - angles of rotation of the 1st and 2nd steered wheels of the vehicle, respectively;
Ψc - средний угол поворота управляемых колес ТС;Ψ c - average angle of rotation of the steered wheels of the vehicle;
a 1 и a 2 - размеры колеи передних и задних колес ТС; a 1 and a 2 - track dimensions of the front and rear wheels of the vehicle;
Vi - линейная скорость вращения i-ro колеса ТС (1≤ i ≤4); V i - linear speed of rotation of the i-ro wheel of the vehicle (1≤ i ≤4);
Ri- радиусы поворота соответствующих колес ТС;R i - turning radii of the corresponding wheels of the vehicle;
Rm и Vm - соответственно радиус поворота и линейная скорость продольного движения центра масс ТС;R m and V m are, respectively, the turning radius and the linear speed of the longitudinal movement of the vehicle’s center of mass;
ΨR - угол рысканья ТС;Ψ R - vehicle yaw angle;
b* - расстояние от центра масс до задней оси ТС;b* - distance from the center of mass to the rear axle of the vehicle;
ωm - угловая скорость вращения центра масс автомобиля на вираже при движении без сноса или заноса колес ТС.ω m is the angular velocity of rotation of the center of mass of the vehicle on a bend when driving without drifting or skidding of the vehicle wheels.
Claims (3)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2811998C1 true RU2811998C1 (en) | 2024-01-22 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2243429C2 (en) * | 1997-11-06 | 2004-12-27 | Лук Ламеллен унд Купплюнгсбау ГмбХ | Device for electronic stabilization of vehicle |
| US6957873B2 (en) * | 2000-11-03 | 2005-10-25 | Peter Wanke | Method for regulating the driving stability of a vehicle |
| US20140081542A1 (en) * | 2012-09-18 | 2014-03-20 | Automotive Research & Test Center | System and method for preventing vehicle from rolling over in curved lane |
| RU2702476C1 (en) * | 2018-11-27 | 2019-10-08 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (ФГУП "НАМИ") | Vehicle overturn prevention method |
| RU2702878C1 (en) * | 2018-11-27 | 2019-10-11 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (ФГУП "НАМИ") | Method for prevention of drift and slippage of car wheels |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2243429C2 (en) * | 1997-11-06 | 2004-12-27 | Лук Ламеллен унд Купплюнгсбау ГмбХ | Device for electronic stabilization of vehicle |
| US6957873B2 (en) * | 2000-11-03 | 2005-10-25 | Peter Wanke | Method for regulating the driving stability of a vehicle |
| US20140081542A1 (en) * | 2012-09-18 | 2014-03-20 | Automotive Research & Test Center | System and method for preventing vehicle from rolling over in curved lane |
| RU2702476C1 (en) * | 2018-11-27 | 2019-10-08 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (ФГУП "НАМИ") | Vehicle overturn prevention method |
| RU2702878C1 (en) * | 2018-11-27 | 2019-10-11 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (ФГУП "НАМИ") | Method for prevention of drift and slippage of car wheels |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101612938B (en) | Judgment line calculation for vehicle safety system | |
| US9845109B2 (en) | Continuous estimation of surface friction coefficient based on EPS and vehicle models | |
| US9903945B2 (en) | Vehicle motion estimation enhancement with radar data | |
| US11104333B2 (en) | Emergency braking system, emergency braking method and semitrailer | |
| JP6600001B2 (en) | How to control the distance between vehicles | |
| US6567748B2 (en) | Motion control system for vehicle | |
| CN104527644B (en) | A kind of adaptive cruise method | |
| CN105416294B (en) | A kind of Heavy Duty Truck method for parameter estimation | |
| US20170057355A1 (en) | Vehicle speed control system | |
| CN104662592A (en) | Method for operating a driver assistance system of a vehicle | |
| CN112298136B (en) | Driving control method, device and equipment for automatic driving vehicle and readable medium | |
| CN106394524B (en) | Active braking method based on VANET wireless short-range communication | |
| EP2261093B1 (en) | Method and system for predictive yaw stability control for automobile | |
| CN113962011B (en) | Electric automobile braking system model and building method thereof | |
| CN106627590A (en) | Braking distance calculation method and device | |
| US11299165B2 (en) | Evaluation device and evaluation method | |
| CN109774709B (en) | Vehicle linear control braking auxiliary safety system under emergency lane change working condition and control method thereof | |
| Zulhilmi et al. | Experimental study on the effect of emergency braking without anti-lock braking system to vehicle dynamics behaviour | |
| RU2811998C1 (en) | Method for preventing rollover of road train | |
| Sevil et al. | Development of an adaptive autonomous emergency braking system based on road friction | |
| RU2702476C1 (en) | Vehicle overturn prevention method | |
| RU2811999C1 (en) | Method for preventing rollover of road train | |
| RU2702877C1 (en) | Car tilting prevention system | |
| RU2702878C1 (en) | Method for prevention of drift and slippage of car wheels | |
| Ghandour et al. | Risk indicators prediction based on the estimation of tire/road forces and the maximum friction coefficient: Experimental validation |