RU2812000C1 - Method for preventing wheels from drifting and skidding by road train driver assistance system - Google Patents
Method for preventing wheels from drifting and skidding by road train driver assistance system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2812000C1 RU2812000C1 RU2023116813A RU2023116813A RU2812000C1 RU 2812000 C1 RU2812000 C1 RU 2812000C1 RU 2023116813 A RU2023116813 A RU 2023116813A RU 2023116813 A RU2023116813 A RU 2023116813A RU 2812000 C1 RU2812000 C1 RU 2812000C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- trailer
- car
- wheels
- skidding
- drift
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 230000010365 information processing Effects 0.000 claims abstract description 20
- 230000002265 prevention Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 13
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 6
- 206010039203 Road traffic accident Diseases 0.000 claims description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 14
- 238000013461 design Methods 0.000 description 12
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 10
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000013213 extrapolation Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 244000302413 Carum copticum Species 0.000 description 1
- 241001061260 Emmelichthys struhsakeri Species 0.000 description 1
- 241000282372 Panthera onca Species 0.000 description 1
- 241001351225 Sergey Species 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к автомобилестроению, в частности, к способам и устройствам активной безопасности транспортных средств, включающим системы помощи водителю автопоезда, состоящего из автомобиля и, по меньшей мере, одного прицепа.The invention relates to the automotive industry, in particular to methods and devices for active safety of vehicles, including assistance systems for the driver of a road train consisting of a car and at least one trailer.
Уровень техникиState of the art
Известен способ, реализованный в системе управления транспортным средством (ТС), которая включает компьютер. Компьютер запрограммирован управлять применением одного из заданных значений крутящего момента рулевого управления и заданным результирующим значением асимметричного тормозного усилия. Каждое из заданных усилий выбирается для достижения заданного момента рыскания ТС, который не превышает наименьшего из первого максимального момента рыскания в результате срабатывания системы рулевого управления и второго максимального момента рыскания в результате срабатывания тормозной системы (см. патент США №US 9925988 В1, заявители FORD GLOBAL TECH LLC и F-LORD GLOBAL TECHNOLOGIES, LLC, опубл. 27.03.2018).There is a known method implemented in a vehicle control system, which includes a computer. The computer is programmed to control the application of one of the steering torque setpoints and the resulting asymmetric braking force setpoint. Each of the specified forces is selected to achieve a specified yaw moment of the vehicle, which does not exceed the lesser of the first maximum yaw moment resulting from the operation of the steering system and the second maximum yaw moment resulting from the operation of the brake system (see US Patent No. US 9925988 B1, applicants FORD GLOBAL TECH LLC and F-LORD GLOBAL TECHNOLOGIES, LLC, published March 27, 2018).
Основными недостатками данного способа являются достаточно большое количество используемых технических средств, их относительно высокая стоимость, а также отсутствие решения задачи предотвращения опрокидывания прицепа автопоезда и по этой причине - задачи предотвращения опрокидывания автопоезда в целом.The main disadvantages of this method are the fairly large number of technical means used, their relatively high cost, as well as the lack of a solution to the problem of preventing the rollover of a road train trailer and, for this reason, the problem of preventing the rollover of the road train as a whole.
Известен способ управления ТС, включающий определение заданного угла скольжения в плоскости движения, определение фактического угла скольжения в плоскости движения, а также угловой скорости рыскания по плоскости движения, и фактической угловой скорости в плоскости движения. Контроллер управляет системой автомобиля в соответствии с заданным углом скольжения, фактическим углом скольжения, заданной угловой скоростью рыскания и фактической угловой скоростью рыскания в плоскости движения (см. патент США № US 7885750 В2, INTEGRATED CONTROL SYSTEM FOR STABILITY CONTROL OF YAW, ROLL AND LATERAL MOTION OF A DRIVING VEHICLE USING AN INTEGRATED SENSING SYSTEM TO DETERMINE A SIDESLIP ANGLE», заявитель FORD GLOBAL TECHNOLOGIES, LLC, опубл. 08.02.2011).There is a known method for controlling a vehicle, including determining a given sliding angle in the plane of motion, determining the actual sliding angle in the plane of motion, as well as the angular velocity of yaw along the plane of motion, and the actual angular velocity in the plane of motion. The controller controls the vehicle system according to the target slip angle, the actual slip angle, the target yaw rate and the actual yaw rate in the plane of motion (see US Patent No. US 7885750 B2, INTEGRATED CONTROL SYSTEM FOR STABILITY CONTROL OF YAW, ROLL AND LATERAL MOTION OF A DRIVING VEHICLE USING AN INTEGRATED SENSING SYSTEM TO DETERMINE A SIDESLIP ANGLE”, applicant FORD GLOBAL TECHNOLOGIES, LLC, published 02/08/2011).
Основными недостатками известного способа являются: сложное поэтапное сравнение контролируемых параметров, определяющих дополнительное рыскание колес и других параметров движения автомобиля для достижения желаемого угла скольжения; отсутствие прогнозирования наступления опасных состояний с целью их предотвращения, а также отсутствие решения задачи предотвращения опрокидывания прицепа автопоезда и по этой причине - задачи предотвращения опрокидывания автопоезда в целом.The main disadvantages of the known method are: a complex step-by-step comparison of controlled parameters that determine the additional yaw of the wheels and other vehicle movement parameters to achieve the desired sliding angle; lack of prediction of the onset of dangerous conditions in order to prevent them, as well as the lack of solution to the problem of preventing the rollover of a trailer of a road train and, for this reason, the problem of preventing the rollover of a road train as a whole.
Известен способ контроля устойчивости движения ТС, в котором давления в отдельных тормозных контурах задаются в зависимости от нескольких входных величин таким образом, чтобы устойчивость движения повышалась за счет торможения отдельными колесами. Для повышения устойчивости движения ТС во время стабильных ходовых качеств определяется, существует ли с учетом резкого маневра рулем тенденция к последующим неустойчивым ходовым качествам, и в этом случае предварительное торможение будет происходить уже тогда, когда транспортное средство демонстрирует стабильные ходовые качества, (см. патент США № US 6957873 В2, заявители WANKE PETER, KUMMEL MARTIN, RAULFS HENNING, MAY ALEXANDER, опубл. 25.10.2005).There is a known method for controlling the stability of a vehicle, in which the pressures in individual brake circuits are set depending on several input quantities in such a way that the stability of movement is increased due to braking by individual wheels. To increase the stability of the vehicle during stable driving characteristics, it is determined whether, taking into account a sharp steering maneuver, there is a tendency for subsequent unstable driving characteristics, in which case pre-braking will already occur when the vehicle demonstrates stable driving characteristics (see US patent No. US 6957873 B2, applicants WANKE PETER, KUMMEL MARTIN, RAULFS HENNING, MAY ALEXANDER, published 10/25/2005).
Основными недостатками известного способа являются: сложность конструкции системы раздельного управления тормозами; значительное количество используемых датчиков информации; отсутствие прогнозирования возникновения опасных состояний и предотвращения аварийных событий с учетом состояния дорожного покрытия, а также отсутствие у известной системы решения задачи предотвращения опрокидывания прицепа автопоезда и по этой причине - задачи предотвращения опрокидывания автопоезда в целом.The main disadvantages of the known method are: the complexity of the design of the separate brake control system; a significant number of information sensors used; the lack of prediction of the occurrence of dangerous conditions and the prevention of emergency events taking into account the state of the road surface, as well as the lack of a known system to solve the problem of preventing the rollover of a road train trailer and, for this reason, the problem of preventing the rollover of a road train as a whole.
Известен способ оказания помощи при вождении водителю автомобиля. Способ оказания помощи при вождении водителю автомобиля включает три этапа. Первый этап - отслеживание одного количественного показателя, выбранного из бокового скольжения транспортного средства, погрешности в скорости поворота по курсу, недостаточной поворачиваемости и количественных показателей, связанных с боковым скольжением ТС, погрешности в скорости поворота по курсу или недостаточной поворачиваемости. Второй этап - определение наличия опасности возникновения потери устойчивости ТС в случае, если любой из отслеживаемых количественных показателей или количественных показателей, выведенных из одного или более отслеживаемых количественных показателей, превышает заданное первое пороговое значение. При этом второй этап включает нормализацию отслеживаемых количественных показателей относительно эталонного значения и выведение количественного показателя для сопоставления с первым пороговым значением из двух из нормализованных количественных показателей. Третий этап - в случае определения наличия опасности - в подаче предупредительного сигнала (см. патент РФ №RU 2504491 С2 «Способ оказания помощи при вождении водителю автомобиля в условиях, близких к пределу устойчивости», заявитель ДЖИ ЭМ ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИ ОПЕРЕЙШНЗ, ИНК., опубл. 29.08.2000).There is a known method of providing driving assistance to a car driver. The method of providing driving assistance to a car driver includes three stages. The first step is to track one quantity selected from vehicle sideslip, yaw rate error, understeer, and quantities associated with vehicle sideslip, yaw rate error, or understeer. The second stage is determining whether there is a risk of vehicle instability if any of the monitored quantitative indicators or quantitative indicators derived from one or more monitored quantitative indicators exceeds the specified first threshold value. The second step involves normalizing the monitored scores relative to a reference value and deriving a score for comparison with the first threshold value of two of the normalized scores. The third stage - in case of determining the presence of danger - is to issue a warning signal (see RF patent No. RU 2504491 C2 “Method of providing driving assistance to the driver of a car in conditions close to the stability limit”, applicant GM GLOBAL TECHNOLOGY OPERATIONS, INC., publ. August 29, 2000).
Основными недостатками способа являются сложность многоэтапного анализа, отсутствие прогнозирования опасных состояний и их предотвращения, а также отсутствие решения задачи предотвращения опрокидывания прицепа автопоезда и по этой причине - задачи предотвращения опрокидывания автопоезда в целом.The main disadvantages of the method are the complexity of multi-stage analysis, the lack of prediction of dangerous conditions and their prevention, as well as the lack of solution to the problem of preventing the rollover of a road train trailer and, for this reason, the problem of preventing the rollover of a road train as a whole.
Известен также способ управления транспортным средством и соответствующая ему система управления. Способ включает в себя прием данных, относящихся к событию скольжения колес, этап определения прогнозируемой скорости рыскания транспортного средства в зависимости от данных, относящихся к событию скольжения колес и включает в себя этап сравнения продольного скольжения заднего колеса автомобиля с пороговым значением. Способ дополнительно содержит сравнение прогнозируемой скорости рыскания ТС с требуемой скоростью рыскания и управление тормозным моментом, применяемым тормозным механизмом, по меньшей мере, к одному колесу ТС в зависимости от прогнозируемой скорости рыскания ТС. Изобретение рассматривает возможные ситуации, такие как недостаточная поворачиваемость, избыточная поворачиваемость или занос вследствие неисправности силовой установки и может помочь контролировать стабильность в течение короткого периода времени (см. патент Великобритании № GB 2545463 А, заявитель JAGUAR LAND ROVER LTD, опубл. 21.06.2017).A method of driving a vehicle and a corresponding control system are also known. The method includes receiving data related to a wheel slip event, determining a predicted yaw rate of the vehicle depending on the data related to the wheel sliding event, and includes comparing the longitudinal slip of a rear wheel of the vehicle with a threshold value. The method further comprises comparing the predicted yaw rate of the vehicle with the desired yaw rate and controlling the braking torque applied by the braking mechanism to at least one wheel of the vehicle depending on the predicted yaw rate of the vehicle. The invention addresses possible situations such as understeer, oversteer or skidding due to a powertrain failure and can help control stability over a short period of time (see UK patent No. GB 2545463 A, applicant JAGUAR LAND ROVER LTD, published 06/21/2017) .
Основными недостатками способа являются опасность автоматического управления курсом автомобиля за счет рулевого колеса в условиях отсутствия информации об окружающих объектах на полосе движения, отсутствие прогнозирования скорости центра масс и граничных скоростей возникновения опасных состояний и их предотвращения, а также отсутствие решения задачи предотвращения опрокидывания прицепа автопоезда и по этой причине - задачи предотвращения опрокидывания автопоезда в целом.The main disadvantages of the method are the danger of automatically controlling the vehicle's course using the steering wheel in the absence of information about surrounding objects in the lane, the lack of prediction of the speed of the center of mass and the boundary speeds for the occurrence of dangerous conditions and their prevention, as well as the lack of a solution to the problem of preventing the rollover of a road train trailer and This reason is the task of preventing the rollover of the road train as a whole.
Наиболее близким по технической сущности является «Способ предотвращения сноса и заноса колес автомобиля». (Патент РФ № RU 2702878 С1, заявители Бузников Сергей Евгеньевич, Елкин Дмитрий Сергеевич, Сайкин Андрей Михайлович и Струков Владислав Олегович, опубл. 11.10.2019), принятый за прототип настоящего изобретения. В соответствии с данным способом в системе помощи водителю одиночного автомобиля регистрируют и обрабатывают сигналы, формируемые импульсными датчиками частот вращения колес автомобиля, передают их через блок сопряжения в блок обработки информации подсистемы помощи водителю автомобиля, в котором определяют значения физических переменных, формируют оценки текущих и прогнозируемых скоростей центра масс и углов поворота управляемых колес автомобиля, а также формируют оценки максимальных значений коэффициентов трения скольжения колес, граничных значений скоростей сноса передних и заноса задних колес автомобиля колес автомобиля путем математической обработки сигналов о частотах вращения колес и настроечных параметров с помощью микроконтроллера с программным обеспечением, при этом прогнозирование возникновения сноса или заноса колес автомобиля выполняют путем экстраполяции граничных скоростей сноса колес, заноса колес и скорости центра масс автомобиля на время, после чего в блоке обработки информации сравнивают их с граничными значениями, характеризующими критическое состояние автомобиля, и в случае превышения числовым значением прогнозируемой скорости центра масс и минимальной из двух прогнозируемых граничных скоростей сноса и заноса колес автомобиля, формируют управляющие воздействия на устройства управления акселератором и/или тормозной системой автомобиля для автоматического предотвращения сноса или заноса его колес и на устройство индикации включения торможения для передачи водителю информации о включении автоматического режима предотвращения сноса и/или заноса колес автомобиля для предотвращения предпосылок к ДТП автомобиля.The closest in technical essence is “Method for preventing drift and skidding of car wheels.” (RF Patent No. RU 2702878 C1, applicants Sergey Evgenievich Buznikov, Dmitry Sergeevich Elkin, Andrey Mikhailovich Saikin and Vladislav Olegovich Strukov, published 10/11/2019), adopted as the prototype of the present invention. In accordance with this method, in the driver assistance system of a single car, signals generated by pulse sensors of vehicle wheel speeds are recorded and processed, transmitted through an interface unit to the information processing unit of the vehicle driver assistance subsystem, in which the values of physical variables are determined, estimates of current and predicted ones are formed. speeds of the center of mass and angles of rotation of the steered wheels of the car, and also form estimates of the maximum values of the coefficients of sliding friction of the wheels, the limit values of the speeds of drift of the front wheels and skidding of the rear wheels of the car by mathematical processing of signals about wheel speeds and tuning parameters using a microcontroller with software , while predicting the occurrence of drift or skidding of car wheels is carried out by extrapolating the boundary speeds of wheel drift, wheel skid and the speed of the center of mass of the car for a time, after which in the information processing block they are compared with the boundary values characterizing the critical state of the car, and in case of exceeding the numerical the value of the predicted speed of the center of mass and the minimum of the two predicted boundary speeds of drift and skidding of the car’s wheels, form control actions on the control devices of the accelerator and/or braking system of the car to automatically prevent drift or skidding of its wheels and on the brake activation indication device to transmit information to the driver about turning on the automatic mode to prevent drift and/or skidding of car wheels to prevent preconditions for a car accident.
Основным недостатком данного способа является отсутствие решения задачи предотвращения сноса передних и заноса задних колес прицепа автопоезда, состоящего из автомобиля и прицепа, и, по этой причине - отсутствие решения задачи предотвращения дорожно-транспортного происшествия автопоезда в целом.The main disadvantage of this method is the lack of a solution to the problem of preventing the front wheels from drifting and the rear wheels from skidding of a trailer of a road train consisting of a car and a trailer, and, for this reason, the lack of a solution to the problem of preventing a traffic accident of a road train as a whole.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention
Техническая задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, состоит в повышения эксплуатационной надежности, в повышении активной безопасности движения автопоезда, в повышении эффективности работы в дорожно-климатических условиях эксплуатации в Российской Федерации путем расчета опасных состояний, прогнозирования и предотвращения в соответствии с предлагаемым способом сноса и заноса колес автопоезда в составе автомобиля и прицепа.The technical problem to be solved by the proposed invention is to increase operational reliability, to increase the active safety of a road train, to increase the efficiency of operation in road and climatic operating conditions in the Russian Federation by calculating dangerous conditions, predicting and preventing them in accordance with the proposed demolition method and skidding of the wheels of a road train consisting of a car and a trailer.
Поставленная техническая задача решается тем, что в способе предотвращения сноса и заноса колес автопоезда, состоящего из автомобиля и, по меньшей мере, одного прицепа, с системой помощи водителю, включающей подсистему управления автомобилем, в которой:The stated technical problem is solved by the fact that in the method of preventing drift and skidding of the wheels of a road train consisting of a car and at least one trailer, with a driver assistance system, including a vehicle control subsystem, in which:
регистрируют и обрабатывают сигналы, формируемые импульсными датчиками частот вращения колес автомобиля,register and process signals generated by pulse sensors of vehicle wheel speeds,
передают их через блок сопряжения в блок обработки информации подсистемы автомобиля системы помощи водителю, в котором определяют значения физических переменных,they are transmitted through an interface block to the information processing block of the vehicle subsystem of the driver assistance system, in which the values of physical variables are determined,
формируют оценки текущих и прогнозируемых скоростей центра масс и углов поворота управляемых колес автомобиля,generate estimates of the current and predicted speeds of the center of mass and steering angles of the vehicle’s steered wheels,
а также формируют оценки максимальных значений коэффициентов трения скольжения колес, граничных значений скоростей сноса передних и заноса задних колес автомобиля путем математической обработки сигналов о частотах вращения колес и настроечных параметров с помощью микроконтроллера с соответствующим программным обеспечением,and also form estimates of the maximum values of the wheel sliding friction coefficients, the limit values of the speeds of drift of the front wheels and skidding of the rear wheels of the car by mathematical processing of signals about wheel speeds and tuning parameters using a microcontroller with appropriate software,
при этом прогнозирование возникновения сноса передних и заноса задних колес автомобиля выполняют путем экстраполяции граничных скоростей сноса передних колес , заноса задних колес и скорости центра масс автомобиля на время while predicting the occurrence of drift of the front wheels and skidding of the rear wheels car is performed by extrapolating the limiting drift speeds of the front wheels , skidding of the rear wheels and center of mass velocity car for a while
после чего в блоке обработки информации сравнивают их с граничными значениями, характеризующими критическое состояние автомобиля,after which, in the information processing unit, they are compared with the boundary values characterizing the critical state of the car,
и в случае превышения числовым значением прогнозируемой скорости центра масс минимальной из прогнозируемых граничных скоростей сноса передних и заноса задних колес автомобиля,and if the numerical value exceeds the predicted speed of the center of mass the minimum predicted limiting speed of drift of the front and rear skidding car wheels,
формируют управляющие воздействия на устройства управления акселератором и/или тормозной системой автомобиля для автоматического предотвращения сноса передних и заноса задних колес иform control actions on the accelerator and/or braking system control devices of the vehicle to automatically prevent the front wheels from drifting and the rear wheels from skidding and
на устройство индикации включения торможения для передачи водителю информации о включении автоматического режима предотвращения сноса передних и заноса задних колес автомобиля для предотвращения предпосылок к дорожно-транспортному происшествию (ДТП) автомобиля,to the brake activation indication device to transmit information to the driver about the activation of the automatic mode to prevent the front wheels from drifting and the rear wheels of the car from skidding to prevent preconditions for a road traffic accident (RTA) of the car,
причемand
систему помощи водителю выполняют как систему помощи водителю автопоезда путем снабжения ее дополнительной подсистемой управления прицепом системы помощи водителю,the driver assistance system is designed as a driver assistance system for a road train by providing it with an additional trailer control subsystem of the driver assistance system,
в дополнительной подсистеме системы помощи водителю в прицепе автопоезда дополнительно регистрируют и обрабатывают сигналы, формируемые импульсными датчиками частот вращения колес прицепа, передают их через блок сопряжения прицепа в блок обработки информации прицепа подсистемы прицепа системы помощи водителю автопоезда, в котором:in the additional subsystem of the driver assistance system in the trailer of the road train, they additionally register and process the signals generated by the pulse sensors of the trailer wheel speeds, transmit them through the trailer interface unit to the trailer information processing unit of the trailer subsystem of the driver assistance system of the road train, in which:
определяют значения физических переменных,determine the values of physical variables,
формируют оценки текущих и прогнозируемых скоростей центра масс и углов поворота управляемых колес прицепа,generate estimates of the current and predicted speeds of the center of mass and the angles of rotation of the steered wheels of the trailer,
а также формируют оценки максимальных значений коэффициентов трения скольжения колес, граничных значений скоростей сноса передних и заноса задних колес прицепа путем математической обработки сигналов о частотах вращения колес и настроечных параметров с помощью микроконтроллера подсистемы прицепа с соответствующим программным обеспечением,and also form estimates of the maximum values of the wheel sliding friction coefficients, the limit values of the speeds of drift of the front wheels and skidding of the rear wheels of the trailer by mathematical processing of signals about wheel speeds and tuning parameters using a microcontroller of the trailer subsystem with the appropriate software,
при этом прогнозирование возникновения сноса передних и заноса задних колес прицепа выполняют путем экстраполяции граничных скоростей сноса передних колес , и заноса задних колес и скорости центра масс прицепа на время while predicting the occurrence of drift of the front wheels and skidding of the rear wheels trailer is performed by extrapolating the boundary drift speeds of the front wheels , and skidding of the rear wheels and center of mass velocity trailer for a while
после чего в блоке обработки информации подсистемы прицепа сравнивают их с граничными значениями, характеризующими критическое состояние прицепа, и результаты сравнения в блоках обработки информации соответственно в подсистемах автомобиля и прицепа передают в дополнительный вычислительный блок формирования управляющих воздействий и определения величины замедления системы помощи водителю автопоезда, в котором в случае превышения соответствующими числовыми значениями прогнозируемых скоростей центров масс автомобиля и/или прицепа минимальных из соответственно прогнозируемых граничных скоростей сноса передних Vгр1э и заноса задних колес автомобиля и/или прицепа формируют управляющие воздействия на устройства управления акселератором автомобиля, тормозной системой автомобиля и/или прицепа для автоматического предотвращения сноса и/или заноса колес автомобиля и/или прицепа и управляющие воздействия на устройство индикации включения торможения автомобиля и/или прицепа для передачи водителю информации о включении автоматического режима предотвращения сноса и/или заноса колес автомобиля и/или прицепа для предотвращения предпосылок к ДТП автопоезда.after which, in the information processing block of the trailer subsystem, they are compared with the boundary values characterizing the critical state of the trailer, and the comparison results in the information processing blocks in the vehicle and trailer subsystems, respectively, are transferred to an additional computing block for generating control actions and determining the deceleration value of the road train driver assistance system, in which, if the corresponding numerical values exceed the predicted velocities of the centers of mass car and/or trailer minimum of the respectively predicted boundary speeds for front drift V gr1e and rear skidding wheels of a car and/or trailer form control actions on the control devices for the vehicle accelerator, braking system of the car and/or trailer to automatically prevent drift and/or skidding of the wheels of the car and/or trailer and control actions on the device for indicating the activation of the car and/or trailer brakes for transmitting information to the driver about turning on the automatic mode to prevent the wheels of a car and/or trailer from skidding and/or skidding to prevent preconditions for an accident with a road train.
Для реализации способа согласно предложенному изобретению в автомобиле и прицепе, входящих в состав автопоезда, устанавливается система выявления предпосылок ДТП для предотвращения сноса и заноса колес автомобиля и прицепа, которая в подсистемах как у автомобиля, так и у прицепа включает импульсные датчики частот вращения колес, которые в каждой из подсистем связанны с блоком сопряжения линиями связи и с блоком обработки информации, регистрируют и обрабатывают сигналы, формируемые импульсными датчиками частот вращения колес автомобиля и/или прицепа с двускатными колесами, устанавливаемыми со стороны внешних или внутренних скатов автомобиля и/или прицепа.To implement the method according to the proposed invention, a system for identifying the preconditions of an accident is installed in the car and trailer that are part of the road train to prevent the wheels of the car and trailer from drifting and skidding, which in the subsystems of both the car and the trailer includes pulse wheel speed sensors, which in each of the subsystems, connected to the interface unit by communication lines and to the information processing unit, they register and process signals generated by pulse sensors of the wheel speeds of a car and/or trailer with gable wheels installed on the side of the external or internal slopes of the car and/or trailer.
Дополнительно в предлагаемом способе предотвращения сноса и заноса колес автопоезда системой помощи водителю автопоезда регистрируют и обрабатывают сигналы, формируемые импульсными датчиками частот вращения колес автомобиля и/или прицепа с количеством более двух осей, устанавливаемыми на колесах внешних передней и задней осей автомобиля и/или прицепа в зависимости от особенностей их конструкции и назначения.Additionally, in the proposed method for preventing drift and skidding of the wheels of a road train, the driver assistance system of the road train registers and processes signals generated by pulse sensors of the wheel speeds of a car and/or trailer with more than two axles, installed on the wheels of the external front and rear axles of the car and/or trailer in depending on the features of their design and purpose.
В качестве примера можно привести следующие конструктивные особенности автопоездов.As an example, the following design features of road trains can be cited.
Преимущественно датчики частот вращения колес устанавливают со стороны внешних скатов. Но при требованиях большей конструктивной простоты установки датчиков и меньших затрат на их установку, от удобства эксплуатации и обслуживания, а также в зависимости 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 with the requirements for greater structural simplicity of installation of sensors and lower costs for their installation, ease of operation and maintenance, and also depending on the application of the 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 предлагаемом способе предотвращения сноса и заноса колес системой помощи водителю автопоезда в составе автомобиля и прицепа регистрируют и обрабатывают сигналы, формируемые импульсными датчиками частот вращения колес, у автомобиля и/или прицепа с количеством более двух осей, устанавливаемыми на колесах внешних передней и задней осей автомобиля и/или прицепа, но с учетом особенностей их конструкции и назначения.In addition, in the proposed method for preventing wheel drift and skidding, the driver assistance system of a road train consisting of a car and a trailer registers and processes signals generated by pulse wheel speed sensors on a car and/or trailer with more than two axles installed on the external front and rear wheels. axles of the car and/or trailer, but taking into account the features of their design and purpose.
Исключением из такого подхода могут быть, например, варианты конструкции автомобилей и прицепов автопоездов с поднимаемой одной из внешних осей при их движении без груза.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.
Предотвращение сноса и заноса колес автопоезда в составе автомобиля и прицепа в соответствии с предлагаемым способом может быть использовано на высокоавтоматизированных, управляемых на удалении оператором, а также на беспилотных транспортных средствах, в том числе на безкабинных автопоездах в составе грузового автомобиля, одного и более прицепов.Prevention of drift and skidding of the wheels of a road train consisting of a car and a trailer in accordance with the proposed method can be used on highly automated, remotely controlled by an operator, as well as on unmanned vehicles, including cabless road trains consisting of a truck, one or more trailers.
Кроме этого в предлагаемом способе предотвращения сноса и заноса колес системой помощи водителю автопоезда в составе автомобиля и прицепа регистрируют и обрабатывают сигналы, формируемые импульсными датчиками частот вращения колес, у автомобиля и/или прицепа с количеством более двух осей, устанавливаемыми 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 proposed method for preventing wheel drift and skidding, the driver assistance system of a road train consisting of a car and a trailer registers and processes signals generated by pulse wheel speed sensors on a car and/or trailer with more than two axles installed on the external front and rear wheels. axles of the car and/or trailer, but taking into account the previously indicated features of their design and purpose.
Технический результат состоит в повышении активной безопасности движения автопоезда путем динамической стабилизации безопасной скорости автопоезда в составе автомобиля и прицепа на виражах, в результате чего предотвращается снос передних и занос задних колес как автомобиля, так и прицепа, и за счет чего, соответственно, расширяется число реализуемых с помощью предлагаемого способа функций и облегчается обнаружение предпосылок к ДТП.The technical result consists in increasing the active safety of road train movement by dynamically stabilizing the safe speed of a road train consisting of a car and a trailer on turns, as a result of which the front wheels are prevented from drifting and the rear wheels from skidding of both the car and the trailer, and due to which, accordingly, the number of implemented Using the proposed method of functions, the detection of prerequisites for an accident is facilitated.
Краткое описание чертежейBrief description of drawings
Заявленное изобретение поясняется чертежами.The claimed invention is illustrated by drawings.
На фиг.1 представлена блок-схема алгоритма предотвращения сноса и заноса колес автопоезда в составе автомобиля и прицепа.Figure 1 shows a block diagram of the algorithm for preventing drift and skidding of the wheels 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.Figure 2 shows a generalized kinematic diagram of wheel movement on a bend, applicable for both a car and a road train trailer.
Фиг. 1 содержит вычислительные блоки алгоритма предотвращения сноса или заноса колес автопоезда, реализующие следующие действия способа:Fig. 1 contains computational blocks of the algorithm for preventing the wheels of a road train from drifting or skidding, implementing the following method actions:
Вычислительные блоки алгоритма предотвращения сноса и заноса колес системой помощи водителю автопоезда, реализующие следующие действия способа:Computational blocks of the algorithm for preventing wheel drift and skidding by the driver assistance system 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 граничных значений скоростей заноса и сноса колес автомобиля;5 - calculation of the limit values of skidding and drift speeds of car wheels;
6 - экстраполяция по времени граничных скоростей сноса колес , заноса колес и скорости центра масс автомобиля;6 - extrapolation over time of the boundary speeds of wheel drift , wheel skidding and center of mass velocity car;
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 граничных значений скоростей заноса и сноса колес автомобиля;12 - calculation of the limit values of skidding and drift speeds of car wheels;
13 - экстраполяция по времени граничных скоростей сноса колес Vгр1, заноса колес Vгp2 и скорости центра масс Vm прицепа;13 - extrapolation over time of the boundary speeds of wheel drift V gr1 , wheel skidding V gr2 and the speed of the center of mass V m of the trailer;
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 составных частей автопоезда;16 - indication of activation of braking of the components of the road train;
17 - вывод данных на внешние устройства системы помощи водителю автопоезда.17 - output of data to external devices of the road train driver assistance system.
Осуществление изобретенияCarrying out the invention
Предложенный способ осуществляется следующим образом.The proposed method is carried out as follows.
Сигналы, формируемые импульсными датчиками частот вращения колес автомобиля, регистрируют и передают их через блок сопряжения в блок обработки информации.Signals generated by pulse sensors of vehicle wheel speeds are recorded and transmitted through an interface unit to the information processing unit.
В блоке обработки информации по текущим скоростям вращения колес подсистемы помощи водителю автомобиля в режиме реального времени определяют значения физических переменных и сравнивают с заданными числовыми значениями, характеризующими критическое состояние автомобиля. А именно, в блоке обработки информации в реальном времени рассчитывают и формируют оценки прогнозируемых скорости центра масс автомобиля, угла поворота управляемых колес, топовых значений коэффициентов трения скольжения колес, а также граничных значений скоростей сноса передних, заноса задних колес автомобиля. Далее на основании сигналов о частотах вращения колес и настроечных параметров с помощью микроконтроллера с соответствующим программным обеспечением и, в случае превышения числовым значением прогнозируемой скорости центра масс минимальной из прогнозируемых граничных скоростей сноса передних и заноса задних колес, формируют управляющие воздействия на устройства управления акселератором и/или тормозной системой подсистемы автомобиля для автоматического предотвращения сноса или заноса колес автомобиля и на устройство индикации включения торможения для передачи водителю информации о включении автоматического режима предотвращения сноса или заноса колес автомобиля и предотвращения предпосылок к ДТП.In the information processing block, the values of physical variables are determined in real time based on the current wheel rotation speeds of the car driver assistance subsystem and compared with the specified numerical values characterizing the critical state of the car. Namely, in the information processing unit, estimates of the predicted speed of the center of mass of the car, the steering angle of the steered wheels, the top values of the wheel sliding friction coefficients, as well as the limit values of the drift speeds of the front and rear wheels of the car are calculated and generated in real time. Next, based on the signals about wheel speeds and setting parameters, using a microcontroller with appropriate software and, in the event that the numerical value of the predicted speed of the center of mass exceeds the minimum of the predicted boundary speeds for the drift of the front wheels and the skid of the rear wheels, control actions are generated on the accelerator control devices and/or or the braking system of the vehicle subsystem to automatically prevent drift or skidding of the car wheels and to the brake activation indication device to transmit information to the driver about the activation of the automatic mode to prevent drift or skid of the car wheels and prevent preconditions for an accident.
Кроме этого систему помощи водителю выполняют как систему помощи водителю автопоезда путем снабжения ее дополнительной подсистемой управления прицепом системы помощи водителю, в дополнительной подсистеме системы помощи водителю в прицепе автопоезда дополнительно регистрируют и обрабатывают сигналы, формируемые импульсными датчиками частот вращения колес прицепа, передают их через блок сопряжения прицепа в блок обработки информации прицепа подсистемы прицепа системы помощи водителю автопоезда, в котором определяют значения физических переменных, формируют оценки текущих и прогнозируемых скоростей центра масс и углов поворота управляемых колес прицепа, а также формируют оценки максимальных значений коэффициентов трения скольжения колес, граничных значений скоростей сноса передних и заноса задних колес прицепа путем математической обработки сигналов о частотах вращения колес и настроечных параметров с помощью микроконтроллера подсистемы прицепа с соответствующим программным обеспечением, при этом прогнозирование возникновения сноса передних и заноса задних колес прицепа выполняют путем экстраполяции граничных скоростей сноса передних колес , и заноса задних колес и скорости центра масс прицепа на время после чего в блоке обработки информации подсистемы прицепа сравнивают их с граничными значениями, характеризующими критическое состояние прицепа, и результаты сравнения в блоках обработки информации соответственно в подсистемах автомобиля и прицепа передают в дополнительный вычислительный блок формирования управляющих воздействий и определения величины замедления системы помощи водителю автопоезда, в котором в случае превышения соответствующими числовыми значениями прогнозируемых скоростей центров масс автомобиля и/или прицепа минимальных из соответственно прогнозируемых граничных скоростей сноса передних и заноса задних колес автомобиля и/или прицепа формируют управляющие воздействия на устройства управления акселератором автомобиля, тормозной системой автомобиля и/или прицепа для автоматического предотвращения сноса и/или заноса колес автомобиля и/или прицепа и управляющие воздействия на устройство индикации включения торможения автомобиля и/или прицепа для передачи водителю информации о включении автоматического режима предотвращения сноса и/или заноса колес автомобиля и/или прицепа для предотвращения предпосылок к ДТП автопоезда.In addition, the driver assistance system is performed as an assistance system for the driver of a road train by equipping it with an additional trailer control subsystem of the driver assistance system; in the additional subsystem of the driver assistance system in the trailer of the road train, signals generated by pulse sensors of the trailer wheel speeds are additionally registered and processed, transmitting them through an interface unit trailer into the trailer information processing unit of the trailer subsystem of the driver assistance system of the road train, in which the values of physical variables are determined, estimates of the current and predicted speeds of the center of mass and angles of rotation of the steered wheels of the trailer are formed, and estimates of the maximum values of the wheel sliding friction coefficients and the boundary values of drift speeds are formed front and rear wheel skidding of a trailer by mathematical processing of signals about wheel speeds and tuning parameters using a microcontroller of the trailer subsystem with appropriate software, while predicting the occurrence of front wheel drift and rear wheel skidding trailer is performed by extrapolating the boundary drift speeds of the front wheels , and skidding of the rear wheels and center of mass velocity trailer for a while after which, in the information processing block of the trailer subsystem, they are compared with the boundary values characterizing the critical state of the trailer, and the comparison results in the information processing blocks in the vehicle and trailer subsystems, respectively, are transferred to an additional computing block for generating control actions and determining the deceleration value of the road train driver assistance system, in which, if the corresponding numerical values exceed the predicted velocities of the centers of mass car and/or trailer minimum of the respectively predicted boundary drift speeds of the front and rear skidding wheels of a car and/or trailer form control actions on the control devices for the vehicle accelerator, braking system of the car and/or trailer to automatically prevent drift and/or skidding of the wheels of the car and/or trailer and control actions on the device for indicating the activation of the car and/or trailer brakes for transmitting information to the driver about turning on the automatic mode to prevent the wheels of a car and/or trailer from skidding and/or skidding to prevent preconditions for an accident with a road train.
Дополнительно в предлагаемом способе предотвращения сноса и заноса колес автопоезда системой помощи водителю автопоезда регистрируют и обрабатывают сигналы, формируемые импульсными датчиками частот вращения колес автомобиля и/или прицепа с двускатными колесами, устанавливаемыми со стороны внешних или внутренних скатов автомобиля и/или прицепа в зависимости от особенностей их конструкции и назначения.Additionally, in the proposed method for preventing drift and skidding of the wheels of a road train, the driver assistance system of the road train registers and processes signals generated by pulse sensors of the speed of rotation of the wheels of a car and/or trailer with dual-slope wheels installed on the side of the external or internal slopes of the car and/or trailer, depending on the features their designs and purposes.
Кроме этого в предлагаемом способе предотвращения сноса и заноса колес системой помощи водителю автопоезда в составе автомобиля и прицепа регистрируют и обрабатывают сигналы, формируемые импульсными датчиками частот вращения колес, у автомобиля и/или прицепа с количеством более двух осей, устанавливаемыми на колесах внешних передней и задней осей автомобиля и/или прицепа, но с учетом особенностей их конструкции и назначения.In addition, in the proposed method for preventing wheel drift and skidding, the driver assistance system of a road train consisting of a car and a trailer registers and processes signals generated by pulse wheel speed sensors on a car and/or trailer with more than two axles installed on the external front and rear wheels. axles of the car and/or trailer, but taking into account the features of their design and purpose.
В качестве единой математической модели косвенных измерений скорости центра масс как для автомобиля, так и для прицепа как части автопоезда угла поворота их управляемых колес угловой скорости сноса или заноса колес автомобиля и прицепа и скоростей продольных скольжений колес автомобиля и прицепа используются аналогичные системы уравнений линейных скоростей вращения колес 1 ≤ i ≤ 4 на вираже:As a unified mathematical model of indirect measurements of the speed of the center of mass for both a car and a trailer as part of a road train angle of rotation of their steered wheels angular speed of drift or skidding of car and trailer wheels and longitudinal sliding speeds of the wheels of the car and trailer similar systems of equations for linear wheel speeds are used 1 ≤ i ≤ 4 on a bend:
На фиг.2 как для автомобиля, так и для прицепа автопоезда (ТС), и их осей (далее - это относится к указанной соответствующей части транспортного средства (ТС)) приняты следующие обозначения:In Fig.2, both for the car and for the trailer of the road train (VH), and their axles (hereinafter, this refers to the specified corresponding part of the vehicle (VV)) the following designations are adopted:
- колесная база части ТС; - wheelbase of the vehicle part;
- углы поворота соответственно 1-го и 2-го управляемых колес части ТС; - angles of rotation of the 1st and 2nd steered wheels of the vehicle part, respectively;
- средний угол поворота управляемых колес части ТС; - average angle of rotation of the steered wheels of the vehicle part;
- размеры колеи передних и задних колес части ТС; - track dimensions of the front and rear wheels of the vehicle;
- линейная скорость вращения i-го колеса части ТС (1 ≤ i ≤ 4); - linear speed of rotation of the i-th wheel of the vehicle part (1 ≤ i ≤ 4);
- радиусы поворота соответствующих колес части ТС; - turning radii of the corresponding wheels of the vehicle part;
- соответственно радиус поворота и линейная скорость продольного движения центра масс части ТС; - respectively, the turning radius and the linear speed of the longitudinal movement of the center of mass of the vehicle part;
- угол рысканья части ТС; - yaw angle of the vehicle part;
- расстояние от центра масс до задней оси части ТС; - distance from the center of mass to the rear axle of the vehicle;
- угловая скорость вращения центра масс части ТС на вираже при движении без сноса или заноса колес. - angular velocity of rotation of the center of mass of a vehicle part on a bend when moving without drifting or skidding of the wheels.
Дифференциальное уравнение курсового угла:Differential equation for heading angle:
Решение (2) с учетом формулы Эйлера в дискретном времени приводится к виду:Solution (2) taking into account Euler's formula in discrete time is reduced to the form:
Приращение курсового угла на k-ом шаге составляет:Incremental heading angle at the kth step is:
В случае заноса задних колес части ТС совпадает по знаку с при что приводит к увеличению модуля приращения курсового угла ТС. В случае сноса передних колес части ТС имеет знак, противоположный что уменьшает модуль приращения курсового угла соответствующей части ТС. Дополнительное вращение (снос или занос) с частотой происходит вокруг центра оси передних колес соответствующей части ТС при заносе и относительно центра задних колес соответствующей части ТС при сносе.If the rear wheels skid, parts of the vehicle coincides in sign with at which leads to an increase in the increment module of the vehicle heading angle. In case of demolition of the front wheels of the vehicle has the opposite sign which reduces the increment module of the heading angle of the corresponding part of the vehicle. Additional rotation (drift or skid) with frequency occurs around the center of the axis of the front wheels of the corresponding part of the vehicle during a skid and relative to the center of the rear wheels of the corresponding part of the vehicle during a drift.
Причиной сноса или заноса колес части ТС является превышение центробежной силы, действующей на колеса передней и задней осей, сил трения скольжения соответствующих пар колес соответствующей части ТС в пятне контакта шины с покрытием в поперечном направлении.The reason for the drift or skidding of the wheels of a vehicle part is the excess of the centrifugal force acting on the wheels of the front and rear axles and the sliding friction forces of the corresponding pairs of wheels of the corresponding vehicle part in the contact patch of the tire with the coating in the transverse direction.
Оценки формируются по данным измерений частот вращения колес части ТС и настроечных данных свободных радиусов колес соответствующей части ТС.Ratings are formed based on measurement data of wheel speeds of a vehicle part and free radius setting data wheels of the corresponding part of the vehicle.
Решение некорректной задачи определения оценок по известным оценкам настроечным параметрам b, при приведено в алгоритме определения параметров движения автомобиля из прототипа, известного автору и предпочтительно используемого им.Solving the ill-posed problem of determining estimates according to known estimates settings b, at given in the algorithm for determining the movement parameters of a car from a prototype known to the author and preferably used by him.
Так, в частности, оценка продольной скорости центра масс части ТС определяется в виде:So, in particular, the assessment of the longitudinal velocity of the center of mass of a part of the vehicle is defined as:
где:Where:
Для пары колес соответствующей части ТС разных бортов разность равна:For a pair of wheels of the corresponding part of the vehicle of different sides, the difference is equal to:
Решение (6) в случае Solution (6) in case
Принимая оценку получим, что:Taking the assessment we get that:
С учетом доопределяющих свойств объекта в виде условий:Taking into account the additional defining properties of the object in the form of conditions:
где граничные скорости сноса и заноса колес определяются из условий равенства сил трения скольжения соответствующих передних и задних колес части ТС половине центробежной силы:where are the limiting speeds of wheel drift and skidding are determined from the conditions of equality of the sliding friction forces of the corresponding front and rear wheels of the vehicle part to half the centrifugal force:
где - относительные распределения масс части ТС на переднюю (m1+m2) и заднюю (m3+m4) оси к общей массе части ТС m0;Where - relative distributions of the masses of the vehicle part on the front (m 1 +m 2 ) and rear (m 3 +m 4 ) axles to the total mass of the vehicle part m0 ;
- динамический радиус колес соответствующей части ТС; - dynamic radius of the wheels of the corresponding part of the vehicle;
- тягово-тормозное ускорение части ТС - traction and braking acceleration of a part of the vehicle
- значение коэффициента трения скольжения колес части ТС в поперечном направлении; - the value of the sliding friction coefficient of the wheels of the vehicle part in the transverse direction;
- ускорение свободного падения. - acceleration of gravity.
Прогнозирование возникновения сноса или заноса колес соответствующей части ТС выполняется путем экстраполяции граничных скоростей на время и проверяется выполнение неравенства:Predicting the occurrence of wheel drift or skidding of the corresponding part of the vehicle performed by extrapolating boundary speeds for a while and the fulfillment of the inequality is checked:
где Where
В случае, если неравенство (12) выполняется для автомобиля, и/или прицепа автопоезда, активируются устройства управления акселератором автомобиля автопоезда, и/или тормозной системой автомобиля и/или прицепа автопоезда, а также активируется устройство вывода графической информации водителю или оператору.If inequality (12) is satisfied for the car and/or trailer of the road train, the control devices for the accelerator of the vehicle of the road train, and/or the braking system of the car and/or trailer of the road train are activated, and the device for displaying graphic information to the driver or operator is activated.
Величина тягово-тормозного ускорения соответствующей части ТС достаточного для предотвращения сноса или заноса колес части ТС определяется из решения уравнения продольного движения центра масс части ТС:The magnitude of traction and braking acceleration of the corresponding part of the vehicle sufficient to prevent the wheels of a vehicle part from drifting or skidding is determined from solving the equation for the longitudinal motion of the center of mass of a vehicle part:
где - коэффициент лобового аэродинамического сопротивления соответствующей части ТС;Where - coefficient of frontal aerodynamic drag of the corresponding part of the vehicle;
- коэффициент трения качения колес части ТС; - rolling friction coefficient of the wheels of the vehicle part;
- угол тангажа части ТС. - pitch angle of the vehicle part.
При из (13) получим величину At from (13) we obtain the value
В случае движения автопоезда по горизонтальной поверхности и пренебрегая силами аэродинамического сопротивления и трения качения как автомобиля, так и прицепа, получим приближенно:In the case of a road train moving on a horizontal surface and neglecting the forces of aerodynamic drag and rolling friction of both the car and the trailer, we obtain approximately:
Распределение тягового-тормозного замедления между двигателем и трансмиссией автомобиля и тормозной системой автомобиля или прицепа автопоезда выполняется в соответствии со временем срабатывания и с другими техническими характеристиками этих систем.The distribution of traction and braking deceleration between the engine and transmission of the vehicle and the braking system of the vehicle or trailer of the road train is carried out in accordance with the response time and other technical characteristics of these systems.
Для определения значений коэффициента трения скольжения колес соответствующей части ТС в поперечном направлении используется свойство круга Камма:To determine the values of the sliding friction coefficient of the wheels of the corresponding part of the vehicle in the transverse direction The Kamma circle property is used:
где - коэффициенты трения скольжения i-го колеса части ТС в продольном и поперечным направлениях соответственно;Where - sliding friction coefficients of the i-th wheel of the vehicle part in the longitudinal and transverse directions, respectively;
- топовое (максимальное) значение коэффициента трения скольжения i-го колеса ТС. - top (maximum) value of the sliding friction coefficient of the i-th wheel of the vehicle.
Значение определяемое из (16) равно:Meaning determined from (16) is equal to:
Значения определяются в соответствии с третьим законом Ньютона из уравнения равновесия тягово-тормозных сил ТС и сил трения скольжения ТС: тягово-тормозная сила уравновешивается силой трения скольжения где Values are determined in accordance with Newton's third law from the equilibrium equation of the vehicle traction and braking forces and the vehicle sliding friction forces: traction and braking force balanced by sliding friction force Where
- нормальная составляющая динамической нагрузки на i-oe колеса части ТС. - normal component of the dynamic load on the i-oe wheels of the vehicle part.
Модуль определяется из уравнения равновесия сил:Module determined from the balance of forces equation:
При малых по модулю тягово-тормозных силах соответствующей части ТС согласно (17) коэффициент трения скольжения i-го колеса части ТС в поперечном направлении получаем When the traction and braking forces of the corresponding part of the vehicle are small in magnitude, according to (17), the sliding friction coefficient of the i-th wheel of the vehicle part in the transverse direction is obtained
Идентификация предпочтительно выполняется с использованием алгоритма, приведенного в прототипе. Входными данными для решения этой задачи являются измеряемые скольжения колес и текущие значения коэффициентов трения скольжения колес части ТС в продольном направлении Identification preferably performed using the algorithm given in the prototype. The input data for solving this problem is the measured slips wheels and current values of sliding friction coefficients of wheels of a vehicle part in the longitudinal direction
Для шин каждой соответствующей части ТС одной модели для однородной поверхностиFor tires of each corresponding vehicle part of the same model for a uniform surface
При этом в предлагаемом способе предотвращения сноса и заноса колес системой помощи водителю автопоезда в составе автомобиля и прицепа регистрируют и обрабатывают сигналы, формируемые импульсными датчиками частот вращения колес автомобиля и/или прицепа с двускатными колесами, устанавливаемыми со стороны внешних или внутренних скатов автомобиля и/или прицепа в зависимости от особенностей их конструкции и назначения.At the same time, in the proposed method of preventing wheel drift and skidding, the driver assistance system of a road train consisting of a car and a trailer registers and processes signals generated by pulse sensors of wheel speeds of a car and/or trailer with dual-slope wheels installed on the side of the external or internal slopes of the car and/or trailers depending on the features of their design and purpose.
В качестве примера можно привести следующие конструктивные особенности автопоездов.As an example, the following design features of road trains can be cited.
Преимущественно датчики частот вращения колес устанавливают со стороны внешних скатов. Но при требованиях большей конструктивной простоты установки датчиков и меньших затрат на их установку, от удобства эксплуатации и обслуживания, а также в зависимости 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 with the requirements for greater structural simplicity of installation of sensors and lower costs for their installation, ease of operation and maintenance, and also depending on the application of the 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 предлагаемом способе предотвращения сноса и заноса колес системой помощи водителю автопоезда в составе автомобиля и прицепа регистрируют и обрабатывают сигналы, формируемые импульсными датчиками частот вращения колес, у автомобиля и/или прицепа с количеством более двух осей, устанавливаемыми на колесах внешних передней и задней осей автомобиля и/или прицепа, но с учетом особенностей их конструкции и назначения.In addition, in the proposed method for preventing wheel drift and skidding, the driver assistance system of a road train consisting of a car and a trailer registers and processes signals generated by pulse wheel speed sensors on a car and/or trailer with more than two axles installed on the external front and rear wheels. axles of the car and/or trailer, but taking into account the features of their design and purpose.
Исключением из такого подхода могут быть, например, варианты конструкции автомобилей и прицепов автопоездов с поднимаемой одной из внешних осей при их движении без груза.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.
Предотвращение сноса и заноса колес автопоезда в составе автомобиля и прицепа в соответствии с предлагаемым способом может быть использовано на высокоавтоматизированных, управляемых на удалении оператором, а также на беспилотных транспортных средствах, в том числе на безкабинных автопоездах в составе грузового автомобиля, одного и более прицепов.Prevention of drift and skidding of the wheels of a road train consisting of a car and a trailer in accordance with the proposed method can be used on highly automated, remotely controlled by an operator, as well as on unmanned vehicles, including cabless road trains consisting of a truck, 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: - возможность предотвращения сноса или заноса колес автомобиля и/или прицепа в составе автопоезда до возникновения этих событий, путем выявления условий, приводящих к их сносу и заносу;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: - the ability to prevent demolition or skidding of the wheels of a car and/or trailer as part of a road train before these events occur, by identifying the conditions leading to their demolition and skidding;
- низкая стоимость технических средств, обусловленная использованием штатных физических датчиков первичной информации о скорости вращения колес автомобиля и/или прицепа, работающих без подвода энергии, необходимых и достаточных для решения задачи;- low cost of technical means, due to the use of standard physical sensors of primary information about the speed of rotation of the wheels of a car and/or trailer, operating without power supply, necessary and sufficient to solve the problem;
- возможность функционирования в неполной или изменяемой конфигурации штатных датчиков частот вращения колес автомобиля и/или прицепа, включая отказы одного или двух датчиков разных бортов автомобиля и/или прицепа;- the ability to operate in an incomplete or variable configuration of standard wheel speed sensors of a car and/or trailer, including failures of one or two sensors on different sides of the car and/or trailer;
- пониженное энергопотребление, обусловленное использованием штатных самодействующих физических датчиков первичной информации автомобиля и/или прицепа;- reduced energy consumption due to the use of standard self-acting physical primary information sensors of the vehicle and/or trailer;
- более высокая эксплуатационная надежность, обусловленная минимальной конфигурацией используемых технических средств, включая датчики первичной информации автомобиля и/или прицепа;- higher operational reliability due to the minimal configuration of the technical means used, including primary information sensors of the vehicle and/or trailer;
- возможность функционирования в перспективных системах объективного контроля параметров движения автопоезда с целью расширения числа реализуемых функций и обнаружения предпосылок к ДТП.- the ability to function in advanced systems for objective monitoring of road train movement parameters in order to expand the number of implemented functions and detect preconditions for road accidents.
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”.
Claims (18)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2812000C1 true RU2812000C1 (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 |
| RU2702877C1 (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") | Car tilting prevention system |
| 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 |
| RU2702877C1 (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") | Car tilting prevention system |
| 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 |
|---|---|---|
| US9845109B2 (en) | Continuous estimation of surface friction coefficient based on EPS and vehicle models | |
| US10144433B2 (en) | Method and arrangement for tire to road friction estimation | |
| US9233692B2 (en) | Method to control a vehicle path during autonomous braking | |
| Li et al. | Comprehensive tire–road friction coefficient estimation based on signal fusion method under complex maneuvering operations | |
| CN107406077B (en) | Method of controlling gaps between vehicles in a fleet of vehicles | |
| US11987229B2 (en) | Adaptive braking and directional control system (ABADCS) | |
| US20110156891A1 (en) | Judgment line calculations for a vehicle safety system | |
| US20040193374A1 (en) | Collision avoidance with active steering and braking | |
| CN109334564B (en) | Anti-collision automobile active safety early warning system | |
| US20070213911A1 (en) | Trailbraking | |
| EP2261093B1 (en) | Method and system for predictive yaw stability control for automobile | |
| CN105392680B (en) | For controlling the method, system and equipment of motor vehicle braking system | |
| CN114787014A (en) | On-board road friction estimation | |
| Jiang et al. | Real-time estimation and prediction of tire forces using digital map for driving risk assessment | |
| Bae et al. | Partial and full braking algorithm according to time-to-collision for both safety and ride comfort in an autonomous vehicle | |
| CN109774709B (en) | Vehicle linear control braking auxiliary safety system under emergency lane change working condition and control method thereof | |
| GB2435102A (en) | Friction estimation for vehicle control systems | |
| CN209813973U (en) | Vehicle brake-by-wire auxiliary safety system under emergency lane change working condition | |
| RU2812000C1 (en) | Method for preventing wheels from drifting and skidding by road train driver assistance system | |
| RU2702878C1 (en) | Method for prevention of drift and slippage of car wheels | |
| US7142965B2 (en) | Method for obtaining triggering signals for passive safety devices of a motor vehicle from data of a vehicle dynamics control system | |
| RU2811998C1 (en) | Method for preventing rollover of road train | |
| Lavanya et al. | An adaptive throttle and brake control system for automatic cruise control in disability support vehicle | |
| EP3960565A1 (en) | Vehicle motion management with a redundant wheel control safety net function | |
| RU2812026C1 (en) | Method for determining angular velocity of additional yaw of wheels of road train |