Как работает система предотвращения столкновения?

Содержание

Авто-стоп: большой тест автомобилей с системой автоматического торможения

Как работает система предотвращения столкновения?

1 июня 2015 года

Вы пробовали хотя бы однажды не тормозить, когда ваш автомобиль летит в препятствие? Трезвому человеку такая мысль и в голову не придет. Почему же тогда так много попутных столкновений — как говорится, на ровном месте? Невнимательность! Задумался, загляделся по сторонам, потянулся за телефоном… И по закону подлости именно в этот момент идущая впереди машина вдруг затормозила. Удар, мятый бампер, битые фары — это в лучшем случае.

Чтобы свести подобные аварии к минимуму, автопроизводители несколько лет назад дружно начали разрабатывать превентивные системы безопасности, которые готовы вместо водителя остановить машину — в автоматическом режиме. Поначалу ими стали оснащать дорогие машины, но после того как в прошлом году «автостопом» одарили Ford Focus, стало ясно: технологии пошли в народ! Выходит, настала пора серьезных испытаний.

В России подобных тестов никто не проводил, а потому нет ни методик, ни инструментальной базы. Значит, создадим сами!

К тесту готовились несколько месяцев. Основное время ушло на изготовление испытательной установки. Шлифовали методику испытаний, исписали не одну стопку бумаг, заполняя заявки, командировочные листы, служебные записки. А еще ловили погоду — в середине весны она часто преподносит сюрпризы, осложняющие и замеры, и фотосъемку. Мешал и человеческий фактор. Повинуясь инстинкту самосохранения, руки в последний момент сами поворачивают руль, а ноги жмут тормоз — очень страшно впечататься в препятствие!

Знали бы вы, чего мне стоило побороть вредные для работы рефлексы… После этого синяя корма нашего тестового «булли» мне по ночам снилась. Когда приготовления были завершены, мы собрали на Дмитровском автополигоне девять машин, которые умеют сами тормозить: относительно недорогие Ford Focus и Volkswagen Golf, седаны Volvo S60, Infiniti Q50 и Hyundai Genesis, а еще кроссоверы всех мастей — Opel Insignia Country Tourer, Land Rover Discovery Sport, BMW X4 и Cadillac SRX.

Идея проверки работоспособности электронных ассистентов, позволяющих избегать аварий, возникла у нас не сегодня. Пять лет назад на кроссовере Volvo XC60 мы залепили грязью радары и датчики (ЗР, 2010, № 5) для того, чтобы проверить, будут ли работать электронные системы активной безопасности. Некоторые ассистенты сложили полномочия, но остальные даже в столь сложных условиях (кстати, типичных для России) продолжали добросовестно выполнять свои обязанности. А в прошлом году (ЗР, 2014, № 10) Михаил Кулешов без страха и упрека вышел один на один с хэтчбеком Ford Focus, который двигался вовсе без водителя! Оснащенный системой автоматического торможения Focus останавливался прямо перед бесстрашным Михаилом. Всё это были лишь попытки подобраться к серьезным испытаниям, которые позволили бы комплексно оценить работу систем автоматического торможения и их роль в активной безопасности. Очевидно, что автомобили должны реагировать не только на статичный объект, но и на движущийся — надо сымитировать торможение в пробке или замедление в трассовом режиме. А как реализовать эту идею? Бить машину машиной? Дороговато выйдет! Поэтому специалисты техцентра «За рулем» Валерий Жаринов и Геннадий Емелькин взялись за постройку уникальной экспериментальной установки, которая позволяет проводить все виды испытаний. Целый месяц они проектировали, спорили — и строили, подгоняли, перекраивали. В итоге из ворот нашего техцентра они выкатили макет задней части автомобиля, способный передвигаться со скоростью до 80 км/ч. Естественно, не самостоятельно: установку тащит тягач — легковой автомобиль с фаркопом. Установка поставлена на рельсы, которые служат направляющими: по ним при столкновении она уезжает от автомобиля-тарана. Это спасает его передок от повреждений, а водителя — от возможного удара подушкой безопасности. «Будка» мягкотелая. Толстый слой поролона под защитным чехлом принимает на себя первый удар и мягко гасит часть передаваемой при ударе энергии. А поскольку рисунок на чехле весьма напоминает всем известный Volkswagen Transporter, мы прозвали нашу установку «булли».

БЬЕМ БОЛЬНО, НО АККУРАТНО

Каждый автомобиль из нашей могучей девятки проходил цикл испытаний, включающий упражнения в статике и динамике. Точнее, испытуемый всегда в движении, а вот «булли» сначала стоит неподвижно в надежде, что приближающийся к нему автомобиль остановится на безопасной дистанции, а затем движется, настигаемый тестовой машиной. Знакомство мы начинаем с заездов на малой скорости. В зависимости от первых результатов принимаем решение, стоит ли прогонять испытуемого по всей программе или лучше прекратить испытания, пока дров не наломали. «В стоящего» (рис.

1) — остановка перед неподвижным объектом. «Булли» стоит, машина едет. Начальная скорость 15 км/ч — на первый взгляд, пустяковая. Но в случае реальной аварии уже потребуется кузовной ремонт! Затем с каждой попыткой увеличиваем скорость на 5 км/ч. Заезды заканчиваем, когда автомобиль в торможении касается «булли». Из-за нестабильной работы электроники иногда приходилось дублировать попытки, чтобы однозначно установить, когда наступает предел возможностей управляющей электроники. «Дай знак» (рис. 2) — тест системы предупреждения о возможном столкновении.

Водитель направляет машину в «булли» на малой (20 км/ч), средней (50 км/ч), высокой (90 км/ч) скоростях — и внимательно следит за подсказками электроники: при первом же предупреждении он нажимает на тормоз и оценивает (субъективно, конечно), своевременно ли электроника подала сигнал. Случалось, что ассистенты предательски молчали и водителю приходилось уворачиваться от «булли» в последнее мгновение, чтобы избежать удара на большой скорости.

Не увернешься — разнесешь испытательную установку, повредишь автомобиль да и сам можешь пострадать, поскольку на скорости свыше 50 км/ч при достаточно жестком контакте даже с мягкой и подвижной установкой могут сработать подушки безопасности. «Догонялки» — динамические испытания, когда движется и «булли», и настигающий его автомобиль. Это имитация наиболее распространенных дорожных ситуаций. Например, типичный для города случай — «булли» едет со скоростью 20 км/ч, а машина нагоняет его со скоростью 50 км/ч (рис. 3).

Затем играем в догонялки в трассовом темпе: «булли» держит 50 км/ч, а скорость автомобиля — 90 км/ч. «Притормози» — торможение перед хвостом пробки. «Булли» и машина движутся со скоростью 60 км/ч. «Булли» начинает замедляться, и машина настигает его (рис. 4). Задача системы автоматического торможения во всех упражнениях очевидна — не допустить контакта. Объективные оценки, полученные автомобилями по результатам заездов, мы свели в таблицу.

Но, как это часто бывает в таких комплексных задачах, сухие баллы априори не могут дать полного представления о том, как показали себя герои нашего теста. На разных машинах — системы разного уровня, иные весьма капризны, а потому без подробного рассказа о каждой из них не обойтись. Делиться своими впечатлениями мы будем не в хронологическом порядке, а, для простоты восприятия, пойдем от менее удачливых участников теста к его лидерам.

НОЛЬ-НОЛЬ

LAND ROVER DISCOVERY SPORTLAND ROVER DISCOVERY SPORT LAND ROVER DISCOVERY SPORT

  • Комплектация: 2.2D HSE Luxury
  • Цена тестового автомобиля: 3 516 000 рублей
  • Система экстренного торможения AEB доступна как отдельная опция (12 100 рублей) во всех комплектациях или в составе «Расширенного пакета систем помощи водителю» (49 000 рублей).

Новый Land Rover провалился по всем статьям.

Система AEB (Autonomous Emergency Braking) не справилась ни с одним упражнением. Она никак не реагировала на стоящий «булли», не предотвратила наезд и на движущийся. Даже не выдавала никаких предупреждений об опасном сближении с препятствием. По крайней мере, нам не удалось добиться от нее сигналов ни в обязательных упражнениях, ни в произвольной программе. Закралось подозрение, что на автомобиле и вовсе нет системы, предупреждающей аварии.

Обнаружила она себя случайно — автомобиль вдруг затормозил в тот момент, когда неспешно нагонял едва ползущую установку. Разница скоростей не превышала 15 км/ч. И только в этом случае за мгновение до экстренного замедления AEB просигналила об опасности. Мы воодушевились и еще раз провели зачетное упражнение «догонялки» на невысокой скорости. Увы, системе такие условия оказались не по зубам — нулевой результат.

Система работает в очень узком диапазоне скоростей, причем при минимальной разнице между скоростями машины и препятствия, а потому малоэффективна. При разработке системы следующего поколения производителю есть что улучшать.

ЛУЧШЕ, ЧЕМ НИЧЕГО

FORD FOCUS
FORD FOCUS

  • Комплектация: 1.6 Titanium
  • Цена тестового автомобиля: 1 222 000 рублей
  • Система экстренного торможения Active City Stop и система предупреждения Forward Alert недоступны как отдельные опции и предлагаются только в пакете «Технологии» (15 600 рублей) для машин в комплектации Titanium.

Ford Focus — самый недорогой автомобиль в нашем тесте, и мы не ждали чудес от системы Active City Stop (ACS). И не дождались: автомобиль добросовестно отработал лишь экстренное торможение с низких скоростей перед неподвижным препятствием.

Автоматика успела без контакта остановить машину с 25 км/ч, но уже при 30 км/ч ощутимо пнула установку. Очевидно, с ростом скорости не хватает дальнобойности лазерного дальномера, подающего сигнал управляющей электронике о находящемся на пути препятствии, — система не успевает вовремя среагировать. Кроме того, ACS тормозит лишь вполсилы (замедление около 5 м/с²), предоставляя последнее слово водителю. Если тот вовремя среагирует и выжмет педаль в пол, шансов избежать аварии будет больше. Было бы нелишним просигналить хотя бы за мгновение до срабатывания тормозов, но система этому не обучена.

Все эти недостатки ярко проявились в динамических испытаниях. После увесистого пинка «Фокуса», нагнавшего медленно ползущую «будку», упражнение с большей разницей скоростей мы решили не проводить и ограничились преследованием замедляющегося объекта. Это был, пожалуй, один из самых драматичных эпизодов испытаний — Focus долбанул установку так, что чуть не вывел ее из строя. К счастью, обошлось. Active City Stop — пример недорогой антиаварийной системы, которая стоит своих денег.

Но малый бюджет ограничивает возможности: рассчитывать на ACS можно лишь при движении на низких скоростях — например, в городских пробках.

МЕЖДУ НЕБОМ И ЗЕМЛЕЙ

OPEL INSIGNIA COUNTRY TOUREROPEL INSIGNIA COUNTRY TOURER OPEL INSIGNIA COUNTRY TOURER

  • Комплектация: 2.0 CDTi
  • Цена тестового автомобиля: 1 780 000 рублей
  • Систему экстренного торможения предлагают в любой комплектации в пакете «Ассистент водителя 2» (40 000 рублей).

Торможения перед неподвижным объектом повторили сценарий «Форда». На скорости 25 км/ч Insignia успела остановиться, а на 30 км/ч врезалась в установку. Повторные заезды подтвердили: это предельное значение.

Но следующие упражнения продемонстрировали превосходство «молнии» над «голубым овалом». Во‑первых, система предупреждает водителя о столкновении, хотя делает это неидеально. На 20 км/ч сигнал пришел поздно и контакта избежать не удалось (функция автоматического торможения была отключена через меню). На 50 км/ч, наоборот, система оповестила об опасности заранее, а торможение было настолько плавным, что даже оставленная на соседнем сиденье куртка не слетела на коврик. На более высокой скорости электронный ассистент решил промолчать — пришлось резко отворачивать, чтобы не разнести установку.

Во‑вторых, автоматика пытается помочь при сближении и с движущейся целью. Ей это частично удается — на небольшой скорости она успевала остановить «Инсигнию». На высоких скоростях и при большей разнице скоростей электроника замечала опасность и сообщала об этом водителю, но предотвратить столкновение у нее не получалось. Не из-за близорукости: подводил алгоритм автоматического торможения — недостаточно интенсивного, чтобы предотвратить удар.

Судя по всему, автоматика настроена лишь на предупреждение, в том числе и легким притормаживанием, а потому с удовольствием перекладывает ответственность на водителя. Opel умеет больше «Форда», но талантами систем более дорогих машин не обладает.

ПРАВИЛЬНЫМ КУРСОМ

HYUNDAI GENESIS. HYUNDAI GENESIS

  • Комплектация: 3.8 V6 GDI Sport
  • Цена тестового автомобиля: 3 319 000 рублей
  • Система экстренного торможения Autonomous Emergency Braking (AEB) входит в оснащение машин в комплектациях Luxury и Sport.
Читайте также  Система кругового обзора с цветным дисплеем

Genesis оснащен полноценной системой автономного экстренного торможения AEB, и при оценке четкости работы систем предупреждения об опасном сближении ей не было равных. Всё срабатывало без сбоев на всех заданных скоростях.

Подача звуковых и визуальных сигналов настроена с приличным запасом, чтобы водитель успел принять решение. Кроме того, в случае опасности на ветровое стекло проецируется надпись «Осторожно» — хочешь не хочешь, а заметишь. Но с автоматическим торможением всё оказалось не столь гладко. При торможении со скорости 25 км/ч перед стоящей установкой Genesis слегка боднул ее, а в повторном заезде на той же скорости остановился без касания. Подняли планку до 30 км/ч: первая попытка — зачет, а вторая — удар, причем настолько чувствительный, словно автоматика вовсе не тормозила.

Нестабильно останавливался Genesis и нагоняя движущийся «булли». На невысоких скоростях система сработала как надо, вовремя активировав тормоза и на всякий случай подтянув ремень безопасности. А при сближении с «булли» на скорости 90 км/ч стала замедляться поздно и вяло. Бабах! Будь впереди настоящий автомобиль — могли бы сработать подушки. Как объяснили корейцы, на высоких скоростях система AEB не активирует экстренное торможение, а лишь притормаживает автомобиль, чтобы дать водителю возможность объехать препятствие. Странный алгоритм.

Система работает, но не лишена недостатков. В первую очередь ей не хватает стабильности.

Окончание читайте здесь.

Фотогалерея

Ошибка в тексте? Выделите её мышкой! И нажмите: Ctrl + Enter

Источник: https://www.zr.ru/content/articles/787311-avto-stop-bolshoj-test-avtomobilej-s-sistemoj-avtomaticheskogo-tormozheniya/

Как работает система автоматического торможения автомобиля?

Как работает система предотвращения столкновения?

Ах, эти утренние поездки на работу за рулем своего любимого автомобиля. Как же опасны они бывают, когда Ваш утренний кофе не справился со своей задачей и не до конца вырвал вас из объятий Морфея. И вот, вы до сих пор находитесь в полусонном состоянии, окружающие вас автомобили еле движутся, словно сонные мухи, на телефон приходит уйма сообщений накопившихся за ночь.

Вы обращаете свое внимание на экран телефона, чтобы узнать, последние новости о ночных похождения друга / подруги, и когда вы возвращаете свой взгляд к дороге, вы обнаруживаете зад внедорожника в нескольких сантиметрах от переднего бампера вашего автомобиля.

На лице написано удивление и испуг, вы резко выжимаете тормоз в надежде, что еще есть время остановиться и избежать «качелей» с недалекой блондинкой, или грубым небритым верзилой, которые наверняка сидят в этом внедорожнике и только и ждут, чтобы получить травму шейного отдела позвоночника от столкновения, которое вы им везете.

Но такого рода неудачи могут навсегда остаться в прошлом, благодаря функции автоматического торможения. Эта сложная система, при помощи датчиков и компьютеров вашего автомобиля, предвидит аварию, и помогает сонному хозяину избежать неминуемого столкновения с внезапно появившейся перед его «носом» целью.

За рубежом подобные системы предотвращения аварий доступны уже в течение многих лет, но к нам они начали пробиваться только в последние годы. И не потому, что в нашей стране самые квалифицированные водители или самая лучшая правовая база в мире (не забывайте про злых дядек, которые могут пострадать в столкновении).

Эксперты объясняют такую задержку тем, что в Российской Федерации проживает весьма широкий и разнообразный контингент водителей, обладающий различными стилями вождения, в различных условиях.

 Поэтому подстроить данную систему, под менталитет того или иного автомобильного сообщества регионов РФ, раньше не представлялось возможным.

Теперь, когда эта технология появляется все в большем числе моделей на территории нашей страны, давайте взглянем на то, что ценного она в себе несет, и каким образом она может вам помочь, если утренний кофе не выполнил свое предназначение.

Система City Safety от компании Volvo автоматически применяет тормоз, если водитель вовремя не среагирует на замедление или остановку впереди идущего автомобиля.

Как устроена система автоматического торможения на примере автомобилей Volvo и Subaru

Практически в каждом случае, автоматическое торможение является частью набора систем и технологий безопасности, которые работают вместе с одно лишь целью: спасти вашу, извините, задницу. В автомобилях Subaru эта система называется EyeSight, компания Volvo назвала свою систему автоматического торможения City Safety. Другие производители автомобилей, в том числе Cadillac и Mercedes-Benz, также имеют нечто подобное.

«С технической точки зрения система работает очень просто», говорит Адам Копштейн, менеджер по безопасности в компании Volvo. «Нет ничего сложного в том, чтобы заставить автомобиль резко остановиться, для этого у нас есть различные датчики и ABS. Фокус заключается в том, чтобы заставить автомобиль затормозить именно в тот момент, когда это больше всего необходимо, при чем сделать это без участия водителя». Копштейн очень забавный малый, после того, как он заявил, что система автоматического торможения очень простая, он начал подробно объяснять то, как этот фокус выполняется на практике.

Каждый автопроизводитель использует различные настройки для своей системы, поэтому в качестве примеров мы будем рассказывать как работают системы автоматического торможения Subaru и Volvo.

Система EyeSight компании Subaru, что не удивительно, использует две черно-белые камеры, которые работают как ваши глаза для триангуляции скорости и расстояния до автомобиля, следующего впереди вас. Они установлены в верхней части ветрового стекла, и сканируют обстановку каждые 0,1 секунды, ища контраст между фоном и любой вертикальной поверхностью. Программное обеспечение запрограммировано на распознание нескольких типов изображений, например, задней части автомобиля, мотоцикла, велосипеда и даже пешехода.

Компания Volvo использует лидар (не путать с лигр – смесь льва и тигра) в своей системе City Safety. Лидар – это лазерный радар, который с помощью ультразвуковых импульсов определяет объекты перед автомобилем, а также их скорость и расстояние до них.

Так как лидар лучше всего работает с близкого расстояния, компания Volvo установила камеру в лобовом стекле и радар в переднем бампере, которые работают вместе на высокой скорости в рамках системы предупреждения столкновения с полной возможностью торможения. Радар может обнаруживать объекты в нескольких сотнях метрах перед автомобилем, но он не может определить, что это за объект.

Здесь к работе подключается камера, которая может идентифицировать объект и определить, является он проблемой или его можно проигнорировать.

К слову сказать, компания Volvo и ранее удивляла нас своими техническими новинками в системе дорожной безопасности. О паре таких новинок можно прочитать здесь.

На данный момент мы разобрались в том, как именно ваш автомобиль может увидеть этот злосчастный внедорожник на своем пути, который так неожиданно остановился. Пока бортовой компьютер вашего автомобиля делает некоторые панические расчеты, мы пойдем дальше, и надеемся, что вы остаетесь с нами.

Как работает система автоматического торможения автомобиля на практике?

Итак, ваш автомобиль определил, что неминуемо столкнется с внедорожником впереди. Он также может определить, что вы ничего не собираетесь предпринять по этому поводу. Вы не пытаетесь вывернуть руль в попытке объехать массивный бампер впереди идущего автомобиля, вы не выжимаете педаль тормоза. Пришло время вашему автомобилю взять все в свои руки. Вернее схемы. Хотя, какая разница?

На скорости менее, чем 32 км/ч или около того, большинство систем могут полностью предотвратить аварию, хотя задачей подобных технологий является минимизация повреждений, а, следовательно, и травм. «Это дополнительный уровень безопасности, но мы не пытаемся полностью забрать ответственность за управление у водителя. Если система определила опасность, она предупредит об этом водителя и поможет ему, если тот в панике замешкается, и не будет знать, что делать»,  говорит все тот же Адам Копштейн.

Система EyeSight предупредит вас, когда вы будете в секунде от бампера этого страшного внедорожника, а затем, чтобы помочь вам, легко выжмет педаль тормоза. Как это ни странно, но большинство людей не достаточно сильно жмут на педаль тормоза во время аварии.

Система Volvo по сути является наслоением друг на друга двух систем: City Safety, которая работает на малых скоростях, и система предупреждения столкновения, которая работает тогда, когда автомобиль едет на достаточно высокой скорости. Так как мы рассматриваем ситуацию, в которой движение не слишком интенсивное, то в игру вступит система City Safety.

Если лидар посчитает, что автомобиль находится слишком близко к впереди идущему транспортному средству, и вы ничего не делаете по этому поводу, вы не получите никакого предупреждения. Система начнет торможение за вас, а затем в лобовом стекле загорится красный светодиод, который имитирует свет стоп-сигнала, чтобы привлечь ваше внимание.

Идея заключается в том, что возможно после этого вы начнете наконец-то действовать и нажмете тормоз, но если вы и теперь ничего не предпримите, то Volvo сделает все за вас.

Если же ваш автомобиль набрал хорошую скорость, то в подобной ситуации сработает другая система, а City Safety уйдет на второй план. На скорости выше 50 км/ч система даст вам предупреждение о том, что вы движетесь слишком близко к транспортному средству, следующему перед вами. Также система активирует тормозную систему, чтобы она была готова к действию, когда вы начнете тормозить, или, если вы этого не сделаете, система сделает это за вас.

Эти системы работают лучше, когда скорость между вашим автомобилем и автомобилем, с которым возможно столкновение, менее 30 км/ч. Если перепад скорости больше, все в ваших руках и только под вашей ответственностью. Если вы летите по дороге быстрее пули,  никакой EyeSight не спасет вас от самого себя.

Какого развития ждать от новой системы?

Как компания Subaru, так и компания Volvo – как, в прочем, и любой другой производитель автомобилей – не собираются отобрать у вас контроль над вождением, как это хочет сделать компания Nissan, автомобили которой скоро смогут ездить самостоятельно. «Если система начнет активацию, но вы решите, что опасности нет, то вам не придется вступать в ожесточенную борьбу с вашим транспортным средством», говорит Копштейн. «Автомобиль лишь притормозит, чтобы вы могли без потерь выйти из сложившейся ситуации». Представитель компании Subaru выразился еще проще: «Мы хотим, чтобы машину вели именно вы».

Если же никто не пытается отнять ответственность у водителя, зачем тогда вообще устанавливать эту систему автоматического торможения? Почему бы тогда просто не подавать звуковой или световой сигнал, или, как в случае с Cadillac, вибрацию сидения, чтобы привлечь внимание водителя к разумному управлению своим транспортным средством? Результаты множества исследований говорят о том, что треть всех зарегистрированных столкновений происходят, когда передний бампер одного автомобиля встречает задний бампер другого автомобиля. И в половине этих несчастных случаев водитель заднего автомобиля вообще не тормозит. Так что, становится очевидным тот факт, что в такие стрессовые моменты водителю просто необходима небольшая помощь от его транспортного средства, дабы избежать неприятных последствий и непредвиденных походов в автомагазин запчастей своего города за новым бампером.

Один исследовательский институт даже успел установить, что у автомобилей с системой автоматического торможения было намного меньше страховых случаев, чем у автомобилей без таковой (на 14-27%). При этом процент варьировался в зависимости от системы. И это было в 2010 году, в практически темный век для столь молодой системы.

Кроме того, автоматическое торможение не работает в одиночку. Оно является частью более всеобъемлющего комплекса автомобильных опций, который включает в себя управление дроссельной заслонкой, систему предупреждения об отклонении от заданной траектории движения, адаптивный круиз-контроль и другие системы безопасности. Поскольку технология движется вперед, она будет дешеветь, и, как следствие, появляться в большем количестве автомобилей, что сможет принести пользу покупателям совершенно разных моделей транспортных средств. В том числе и тому злому дядьке, который по нашему сценарию едет во впереди идущем внедорожнике.

Читайте также  Система auto hold что это?

Теперь осталось спросить вашего мнения, дорогие читатели, как вы считаете, была бы полезна такая система в вашем автомобиле?

Система EyeSight компании Subaru, что не удивительно, использует две черно-белые камеры, которые работают как ваши глаза для триангуляции скорости и расстояния до автомобиля, следующего впереди вас.

А вот как работает эта система при взгляде со стороны

Источник: https://zap-online.ru/info/avtoobzory/kak-rabotaet-sistema-avtomaticheskogo-tormozheniya-avtomobilya

Система предотвращения столкновения

Как работает система предотвращения столкновения?

Работа над повышением безопасности использования автомобилей ведётся непрерывно. Некоторые системы уже в обязательном порядке устанавливаются в новые автомобили. Система предупреждения о столкновении пока ещё не признана обязательным элементом в выпускаемых машинах, но популярностью пользуется немалой.

Вникаем в суть системы

По названию уже становится понятной суть этой инновации — недопущение совершения наезда на объект, который находится впереди. Реализуется эта функция посредством принудительного торможения в тот момент, когда система считает ситуацию опасной, а столкновение неизбежным. Если к работе присоединяется ещё и адаптивный круиз-контроль, то автомобиль будет всегда находиться на безопасном расстоянии от впереди следующего участника движения.

Существующие варианты системы антистолкновения

Многие компании-производители автомобильной промышленности разработали свои варианты этой уникальной технологии, которая способна предотвратить аварию и спасти жизни людей. Но суть остаётся такой же: в автомобиле автоматически включаются тормоза в том случае, если водитель не реагирует на опасное сближение с объектом, который находится в движении или стоит с выключенным двигателем.

Ранее практиковалась другая система, которой было далеко до совершенства. Она предполагала использование только радара, а это не могло обеспечить высокой эффективности. Новая разработка основывается не только на радаре, но ещё предполагает использование камеры. Именно последний элемент фиксирует положение ближнего автомобиля.

Радиус действия радара составляет 150 метров, а камеры — 55 метров. Это значит, что система следит за всеми объектами, которые попадают в радиус действия камеры. Информация, поступающая с этих двух элементов, обрабатывается и сравнивается по современной технологии Data Fusion, что также позволило повысить эффективность системы.

Много усилий приложили автопроизводители, чтобы их разработки начинали активные действия только в случае неизбежного столкновения. Этот фактор очень важен в условиях большого города, на дорогах которого наблюдается плотное передвижение транспорта. Низкий уровень ложных оповещений — это важное и довольно редкое преимущество технологии предотвращения столкновений.

Для пользователя удобной является возможность менять настройки и выбирать рабочий режим, адаптируя таким образом систему к условиям передвижения.

Схема работы

Раз уж мы начали рассматривать одну из систем безопасности, то стоит детально рассмотреть принцип её работы. Он состоит из нескольких этапов, которые приводятся в действие последовательно.

  1. При отсутствии реакции водителя на сокращение расстояния между его автомобилем и стоящим впереди объектом на лобовом стекле начинает мигать красная лампочка. Вместе с этим в салоне активируется звуковое оповещение. Всё это направлено на привлечение внимания водителя, который должен отреагировать на ситуацию должным образом.
  2. Система начинает подготавливать автомобиль к будущему торможению (колодки сближаются с дисками, в гидравлике давление повышается). За счёт такой подготовки торможение будет эффективным даже при лёгком нажатии на педаль тормоза.
  3. Если от водителя и в дальнейшем не поступает никаких действий, то система самостоятельно начинает активизировать тормоза.

Можно привести несколько случаев, на которые система отреагирует снижением скорости:

  • опасное сокращение дистанции;
  • перестраивание впереди следующего автомобиля на вашу полосу;
  • выход машины за пределы своей полосы без включения поворота на высокой скорости;
  • внезапное появление перед машиной другого участника дорожного движения.

На полную остановку машины надеяться приходится не всегда, но даже при некотором снижении скорости риск травматизма снижается в разы.

Дополнительные функции

Эффективность предотвращения столкновения можно повысить за счёт использования дополнительных систем.

Адаптивный круиз-контроль ACC

Система предупреждения о столкновении должна работать совместно с адаптивным круиз-контролем ACC. Эта разработка следит за соблюдением безопасной дистанции между вашим автомобилем и впереди стоящим. Такая функция очень удобна во время передвижения в пробках.

Непрерывно работает радар, который измеряет расстояние до каждого автомобиля. Система обрабатывает эту информацию и рассчитывает скорость, при которой критическое сближение будет невозможным. Добавляет удобства пользователю возможность выставления своих параметров, в пределах которых будет работать адаптивный круиз-контроль.

Система следит за скоростью передвижения соседнего автомобиля и быстро реагирует на её снижение. Таким образом, водитель может не держать себя в постоянном напряжении и доверить некоторую часть управления автоэлектронике.

Оповещение сокращения дистанции

Передвижение в плотном потоке машин облегчается благодаря системе, которая следит за сокращением дистанции и оповещает водителя в случае возникновения опасной ситуации. Эта функция называется Distance Alert, она может служить альтернативой для адаптивного круиз-контроля. Если последняя система неактивна, то контроль за дорогой выполняет Distance Alert.

Внимание водителя привлекается благодаря предупредительному сигналу, который располагается внизу на лобовом стекле — как раз в зоне видимости.

Технология обнаружения пешеходов

Все возможности, которые были описаны выше, имеют отношение только к автомобилям. Но ведь машина может сталкиваться не только с себе подобными, но и с пешеходами. Была разработана отдельная система, которая направлена на обнаружение людей, находящихся возле автомобиля. При выявлении близстоящего человека, автомобиль принудительно снижает скорость.

В результате работы этой технологии можно снизить силу удара или вовсе избежать столкновения с пешеходом. Исследования показали, что использование системы обнаружения пешеходов сокращает смертность в результате аварий, снижает вероятность получения тяжёлых травм и уменьшает количество наездов.

Возможности этой технологической разработки впечатляют. Она отлично работает в условиях большого города, отслеживает сразу нескольких пешеходов, которые могут передвигаться в различных направлениях, определяет людей с зонтами в условиях дождливой погоды.

Система поможет предотвратить столкновение с пешеходом

Недостатки

Специалистам ещё есть над чем работать. Технологии предотвращения столкновения работают неудовлетворительно при плохой погоде и в тёмное время суток. Также влияет на качество работы дорожная разметка, её количество и качество. Если камера недостаточно хорошо различает разделительные линии, то работа системы снижается. Равно как и во время густого тумана, недостаточного освещения, снегопада и при других неблагоприятных условиях.

Глупо полностью полагаться на электронику. В любом случае водитель несёт ответственность за жизни людей и сохранность имущества. Эти системы нужно воспринимать как страховку и помощь, а не перекладывать на них всю работу водителя.

Источник: https://carextra.ru/obzory/sistema-predotvrashheniya-stolknoveniya.html

Система предотвращения столкновений: Часть 1. Законодательство как ТЗ для разработчика

Как работает система предотвращения столкновения?

Приветствую Хаброюзеры. Меня зовут Евгений и в серии статей я хочу рассказать о процессе разработки и тестирования системы предотвращения столкновений промышленной техники и людей, работающих с ней бок о бок. Но сначала небольшая история. Один северный город нашей необъятной. В городе есть большая шахта, которая по сути является для жителей города основным местом работы. Пятница, рабочий день уже перешел в послеобеденное время. Горнорабочие на горизонте 720 метров отпраздновали день рождение коллеги распитием алкоголя, пронесенного на территорию объекта тайно.

И вот один захмелевший горняк пошел проветриться перед выходом на поверхность, но в процессе немного устал и задремал на рельсах подземной железной дороги для вывоза руды. Разбудил его электровоз, машинист которого в темноте не заметил неудачливого горняка, дремавшего у рельса. В результате наезда электровоза на шахтера, он лишился кисти руки. Страшная история, и много таких же историй из других уголков России каждый раз заставляют различных руководителей задуматься. А что можно сделать, чтобы таких историй было меньше или вообще больше никогда не было.

Вот тут и начинает формироваться запрос на систему, которая будет решать задачи предотвращения наездов техники на людей. Предыстория вопроса, побудившая нас заняться разработкой такой системы в 2016 году такова. Горная добыча полезных ископаемых является одной из самых опасных профессий в мире. А в нашей стране это одна из ключевых отраслей экономики после добычи нефти и газа. Добыча полезных ископаемых во всем мире ведется двумя способами: открытым (поверхностным) и подземным.

Мы, как разработчик систем позиционирования достаточно давно занимаемся позиционированием горнорабочих в шахтах и в настоящее время практически на всех шахтах вопрос позиционирования в той или иной степени решен. Но инциденты, связанные со столкновениями горной техники и наездами техники на персонал к сожалению, продолжают происходить. На западе данный вопрос начал решаться еще в 2006-2010 годах разработкой и внедрением систем предотвращения столкновений. В первую очередь там внедрялись такие системы на карьерах, так как там чаще происходили подобные инциденты.

С марта 2019 года и в России стала обязательна установка систем предотвращения столкновений, но только не на карьерах, а в шахтах. И вот тут мы подходим собственно к ТЗ и запросу на подобные системы.

Читайте также  Избыточное давление в системе охлаждения двигателя причины

Все горнодобывающие предприятия в России обязаны соблюдать правила промышленной безопасности. Следит за соблюдением этих правил Ростехнадзор (Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору) и мы в первую очередь учитывали требования выдвигаемые данной службой при разработке системы.

Но так как требования к системам предотвращения столкновений в нашей стране прописаны пока что достаточно общими словами, в составлении ТЗ для разработки, сценариев тестирования и критериев приемки мы опирались на международный документ, разработанный EMESRT (Earth Moving Equipment Safety Round Table).

Это организация объединяющая горнодобывающие компании, государственные структуры, производителей оборудования для горной добычи, сервисные и инжиниринговые компании по всему миру.

Данная организация разработала классификацию систем управления и безопасности для горной добычи:

  • Уровень 7 — Осведомленность оператора Технологии, которые предоставляют информацию для повышения способности оператора наблюдать и понять потенциальные опасности в непосредственной близости от оборудования.
  • Уровень 8 — Консультативный контроль
    Технологии, которые предоставляют сигналы тревоги и / или инструкции для повышения способности оператора предсказать потенциальное небезопасное действие и необходимые корректирующие действия.
  • Уровень 9 — Контроль вмешательства
    Технологии, которые автоматически вмешиваются и принимают некоторую форму управления оборудованием для предотвращения или снижения последствий опасной ситуации.

За основу разработки системы и программу последующих тестов и сценариев тестирования был взят документ Vehicle Interaction Systems, в котором прописаны основные сценарии и ситуации возникающие при работе техники и людей в горной добыче и возможные инциденты с ними.

При разработке системы для горной техники нужно исключить следующие опасные ситуации или свести вред от них к минимуму (минимизация последствий инцидента):

  1. Травма из-за дизайна рабочей станции и внешних конструкций
  2. Травма или госпитализация, полученная в следствии физической и/или умственной усталости
  3. Вред от нарушения видимости (включая искаженную или ухудшенную видимость) или нарушения осведомленности об опасностях в различных условиях эксплуатации
  4. Вред от ограниченного или затрудненного обзора оператором окружающей среды и работы рабочего инструмента
  5. Вред от столкновений, вызванный движением людей и транспортных средств, в слепой зоне видимости оператора
  6. Вред от потери устойчивости машины во время работы, перемещения, сочленения
  7. Вред от неправильного использования средств управления оборудованием, неправильной / неточной калибровки или неэффективного обслуживания из-за плохо разработанных элементов управления и дисплеев
  8. Вред от неправильного толкования информации на дисплеях или табличках
  9. Вред, в том числе умственная перегрузка, от пропущенных предупреждений и сигналов тревоги, которые игнорируются или их не слышно

В них заложены требования, как к самой системе, так и к виду устройств, визуализации уведомлений и способам оповещений.

Согласитесь, гораздо больше требований к системам предотвращения столкновений, чем в российской редакции правил промышленной безопасности для горнодобывающих компаний (Приказ от 11 декабря 2013 г. №599 Об утверждении федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых»), где написан всего один пункт:

Пункт: 325 Транспортные машины, эксплуатируемые на шахтах по добыче полезных ископаемых, должны быть оборудованы системами предотвращения столкновений. Система предотвращения столкновений должна обеспечивать своевременное оповещение машиниста о наличии людей и транспортных средств в радиусе траектории движения машины. Именно гораздо больший список изначальных требований к системе предотвращения столкновений описанный EMESRT и учет этих требований при разработке продукта позволит соответствовать всем существующим и новым требованиям, которые возможно будут добавлены в соответствующие документы и регламенты для Российских горнодобывающих предприятий в будущем. Так мы подошли к ключевым сценариям работы техники и людей, при которых система предотвращения столкновений должна определять опасность и предупреждать о ней всех участников такой ситуации.

Список сценариев для горной добычи:

  1. P1-Человек находится непосредственно рядом с машиной
  2. P3-Человек находится под наблюдением при работе с машиной и оборудованием
  3. P4-Человек садится в кабину или выходит из нее
  4. L1-Лобовое сближение со стоячей машиной
  5. L2-Сближение машины при движении обратным ходом со стоячей машиной
  6. L3-Сближение 2х машин при движении каждой обратным ходом
  7. L4-Сближение 2х машин при движении одна за одной
  8. L5-Разъезд двух машин, двигающихся навстречу друг другу
  9. L6-Две машины двигаются назад, при этом одна машина обгоняет другую
  10. L7-Сближение 2х движущихся машин и обгон одной из них
  11. L8-Сближение в условиях нулевой видимости
  12. C1-Сближение 2х машин на встречу друг другу при движении по изгибу дороги при недостаточной видимости
  13. C3-Сближение машины, двигающейся вперед с машиной, двигающейся назад в условиях изгиба дороги при недостаточной видимости
  14. T1-Сближение 2х машин, двигающихся в одном направлении на перекрестке
  15. T2-Сближение 2х машин навстречу друг другу при намерении повернуть на перекрестке одной из машин
  16. T3-Сближение 2х машин, двигающихся в одном направлении на Т-образном перекрестке под углом 90 градусов
  17. T4-Сближение 2х машин, двигающихся в одном направлении на пересечении 2х технологических дорог
  18. R1-Машина с вращающимся рабочим инструментом работает рядом с другой машиной
  19. R2-Машина перегружает материалы на другую машину
  20. O1-Машина сближается с неподвижной конструкцией, стеной или стационарным оборудованием
  21. V1-Мажина въезжает в запрещенную зону, где запрещено движение
  22. V4-Машина движется без управления оператора
  23. V6-Машина движется по территории, где находится большое количество других машин и людей, например, мастерская

Всего 24 сценария, которые охватывают 99% всех типовых задач, решаемых при подземной добыче полезных ископаемых, где используется самоходная техника, транспорт и могут находиться люди. Дальше я расскажу, как мы выбирали технологии для разработки продукта, через что пришлось пройти при его создании и что получилось на выходе, а также как тестировался каждый из сценариев, описанных выше.

Технологии и решения для создания системы предотвращения столкновений

Мы с 2016 года занимаемся разработкой подобных систем предотвращения столкновений, и Вы можете почитать об этом в стате на Хабре здесь.

в 2016 выглядело это как то так

За это время мы сменили технологию с устаревшей на тот момент технологии Nanoloc на более перспективную технологию UWB. Подробнее о технологии UWB мы писали на Хабре тут и тут.

В чем преимущество технологии UWB (СШП) для позиционирования объектов?

  1. Высокая точность позиционирования: до 10 см.
  2. Устойчивость к отражениям радиосигналов в условиях прямой видимости.

К 2018 году на основе технологии UWB была разработана и прошла несколько стадий развития система предотвращения столкновений. Так выглядел первый прототип антенныНа первых этапах разработки плату антенны встраивали в фонарь-мигалку для спецтехники. По частоте мигания фонаря определяли в какой зоне находится персональная метка.
» alt=«image»/>
Одна из стадий тестирования нового корпуса антенныКорпус антенны отливается из сверхпрочного полимера зеленого цвета. Цвет подбирали исходя из того, что он не должен встречаться в в среде, где будет использоваться система.

Сейчас система состоит из следующих компонентов:
Тег (TAG) – микросхема с поддержкой технологии UWB, встроенная в фонарь шахтера или выполненное на её базе отдельное устройство.
Антенна (VBU) – устанавливается на обшивку транспортного средства. В ней находится также чип UWB, который и определяет расстояние до другого чипа UWB по ToF (Time of Flight).
Контрольный блок (VCU) – микрокомпьютер, обрабатывает полученные замеры от антенн и по математическому алгоритму определяет местоположение тега относительно транспортного средства и отправляет данные для визуализации на дисплей водителя.
Дисплей (VOD) – осуществляет визуальное представление информации о местоположении тегов относительно автомобиля. В основе UWB технологии позиционирования лежит чип ирландской компании Decawave. Чипы имеют собственную антенну, благодаря которой могут измерять время прохождения сигнала между собой. Так как в VBU находится такой же чип UWB, как и в тегах, то они детектируют друг друга при наличии радиовидимости и тоже производят замеры между собой. Этот принцип позволяет определять время пролета сигнала, как между антеннами транспортных средств, так между антенной и тегом. Отсюда мы получаем два направления контроля:

  • транспорт-транспорт (Vehicle to Vehicle или V2V)
  • транспорт-человек (Vehicle to Personnel, V2P)

Принцип работы системы

В основе системы лежит принцип создания вокруг транспортного средства 3-х зон контроля опасных сближений. При этом зоны могут быть любой формы и учитывать, как особенности конструкции, так и параметры движения транспортного средства.

Зона «Внимание»

Предупреждает работников о наличии транспорта, техники и пр. на малом расстоянии. Система сигнализирует о возможном опасном сближении и позволяет обратить внимание водителя и горнорабочего на факт сближения с другим объектом. Антенны (VBU) излучают в пространство вокруг транспортного средства UWB сигнал в поиске других антенн (VBU) или персональных тегов (TAG) в зоне радиовидимости. При обнаружении других антенн (VBU) или персонального тега (TAG) в зоне «Внимание» производится замер расстояния от антенны (VBU) до объекта. Данные о замерах расстояния передаются в контрольный блок (VCU), где производится расчёт местоположения обнаруженных объектов на дальности, направлению и зоне. Результат расчёта выводится на дисплей водителя (VOD). Зона «Внимание» на дисплее

Зона «Опасность»

Фиксирует опасное сближение и привлекает внимание работников, может замедлять технику и транспорт. Система оповещает о возможной аварии и позволяет обратить внимание водителя и горнорабочего на факт сближения с другим объектом. Водитель видит на дисплее (VOD), в какой зоне находится обнаруженный объект и при его приближении к транспортному средству объект будет перемещаться из зоны «Внимание» в зону «Опасность» на дисплее (VOD). При этом в кабине появится световое и звуковое оповещение (VOD) о входе объекта в зону «Опасность», как в кабине водителя, так и с наружной части транспортного средства будут включены проблесковые маяки и звуковое оповещение. При этом на персональном теге сотрудника (TAG) или в кабине другого транспортного средства, оснащенного продуктом «RealTrac Предотвращение столкновений» также включится звуковое и светографическое оповещение. Зона «Опасность» на дисплее

Зона «Авария»

Генерирует сигнал тревоги при входе другого объекта, оснащенного системой в зону Авария. При входе объекта из зоны «Опасность» в зону «Авария» включаются все способы оповещения водителя транспортного средства. На дисплее водителя (VOD) горит красный сигнал опасности и звучит постоянное звуковое оповещение. На персональном теге горнорабочего (TAG) также включается звуковое оповещение и вибрация, оповещающая о нахождении в зоне «Авария». Зона «Авария» на дисплее

Источник: https://habr.com/ru/post/471608/