РАСЧЕТ ДИСТАНЦИИ СБЛИЖЕНИЯ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

АННОТАЦИЯ

РАСЧЕТ ДИСТАНЦИИ СБЛИЖЕНИЯ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

Гладов Г.И., д.т.н., проф. / Малиновский М.П., МАДИ (ГТУ)

В статье изложена методика расчета дистанции сближения автотранспортных средств, двигающихся в попутном направлении для случая движения попутного транспортного средства с постоянной скоростью и в случае его торможения. Для этих двух случаев представлена зависимость необходимого запаса дистанции от скорости движения и интенсивности торможения. Сделан вывод о независимости минимального запаса дистанции от скоростей транспортных средств, а только от соотношения их скоростей.

CALCULATION THE DISTANCE OF CONVERGENCE OF VEHICLES

Gladov G., Dr.Sc. prof. / Malinovsky M., MADI (TU)

The article described the method of calculating the distance of convergence of vehicles moving towards to each other by both with constant speed and by braking. For these two cases the dependence of the required distance from the speed and braking intensity is represented. It is concluded that the minimum margin distance is independent of vehicle speed and depends only on the ratio of their velocities.

Гладов Г.И., д.т.н., проф. / Малиновский М.П., асс. МГТУ МАДИ

В настоящее время одной из основных проблем, сдерживающих внедрение различных систем предотвращения столкновений (СПС), является их ложное срабатывание. Хотя актуальность применения СПС сложно переоценить. Авторы поставили перед собой задачу определить оптимальные значения времени задержки и замедления для различных дорожнотранспортных ситуаций

Расчёт проводился на примере системы предупреждающего управления движением (СПУД) для двухзвенного автопоезда с пневматическим тормозным приводом (ПТП) при движении по дороге с сухим асфальтобетонным покрытием.

Система предупреждающего управления движением относится к системам активной безопасности. Применение СПУД направлено на повышение безопасности движения транспортного средства (ТС) путём предупреждения потери устойчивости и столкновения с внешними объектами при разгоне, криволинейном движении, торможении. СПУД представляет собой комплекс, включающий ряд функций, в том числе функцию регулирования дистанции (ФРД).

Принцип действия ФРД заключается в следующем. Пока дистанция до внешних объектов превышает радиус действия радиолокаторов, ФРД находится в режиме ожидания. Под внешним объектом понимается подвижное или неподвижное препятствие, габаритные размеры которого соответствуют разрешающей способности радиолокаторов (мачта освещения, пешеход, другое ТС). Как только в поле действия фронтального радиолокатора (РЛ1) попадает внешний объект, СПУД вычисляет производную от дистанции по времени D‘, то есть интенсивность сокращения дистанции, и сравнивает её с фактической скоростью ТС VТС.

Если D‘ > VТС, СПУД расценивает ситуацию как потенциальное лобовое столкновение и приступает к аварийной остановке ТС. В действие вступает функция адаптивного регулирования тормозных усилий, которая обеспечивает управляемость при торможении с максимальным замедлением.

Если D‘ = VТС, это равнозначно сближению с неподвижным препятствием. СПУД включает стопсигналы, сигнализирует водителю об опасности и начинает самостоятельно притормаживать двигателем, одновременно осуществляя предварительное повышение давления в ПТП. Если водитель поворачивает рулевое колесо и объезжает препятствие, СПУД возвращается в режим ожидания. Если водитель не реагирует, СПУД останавливает ТС с расчётным замедлением jрасч, которое определяется в зависимости от скорости движения. Если водитель нажимает на педаль тормоза, но тормозного усилия недостаточно для предотвращения столкновения, СПУД повышает давление до расчётного значения jрасч.

Если D‘ < VТС, возможны три варианта. Когда D меньше порогового значения Dпор, СПУД расценивает ситуацию как штатную и не предпринимает никаких действий. Как только D превышает Dпор, СПУД включает стоп-сигналы, сигнализирует водителю об опасности и производит предварительное повышение тормозного давления. Если водитель не реагирует, и D превышает критическое значение Dкр, СПУД останавливает ТС с максимальным замедлением.

Если дистанция сзади d, определяемая задним радиолокатором (РЛ2), становится меньше порогового значения dпор, СПУД запрещает резкое торможение. Как только d становится меньше критического значения dкр, СПУД повышает подачу топлива. Если при этом в поле действия РЛ1 также находится объект, СПУД рассчитывает соотношение D‘ и d‘. Если D‘ > d‘, СПУД предотвращает фронтальное столкновение. Если D‘ < d‘, СПУД ограничивает замедление ТС, но с учётом D.

На конференции в МГТУ им. Н.Э. Баумана были освещены первые два случая: фронтальное сближение со встречным ТС и с неподвижным объектом.

Ниже приведена методика расчёта попутного сближения (D‘ < VТС).

Время задержки Td складывается из времени реакции системы (0,1 с) и времени срабатывания ПТП (0,4 c). Упрощение: не учитывается снижение скорости на данном этапе. Дальнобойность РЛ1 везде принимается Sp = 200 м.

В общем случае: D‘ = V1 – V2.

Возможны три основных варианта развития событий — когда попутное ТС движется с постоянной скоростью, тормозит или разгоняется. В рамках данного доклада рассмотрены первые два — наиболее опасных — случая.


Рисунок 1. Зависимость D min2 от VR1 и j1 (см. табл. 2)


1. РАСЧЁТ ЗАПАСА НА УРАВНИВАНИЕ СКОРОСТИ ОБОИХ ТС

Время, необходимое на уравнивание скорости:

Te1 = D‘0 / 3.6· j1, с. (1)

Путь, пройденный первым ТС за время задержки и уравнивания скорости:

Se1 = V01 / 3.6 (Td1 + Te1 ) – j1 T2 e1 /2, м. (2)

Путь, пройденный вторым ТС за тот же период времени:

Se2 = V02 / 3.6 (Td1 + Te1 ), м. (3)

Необходимый запас дистанции на уравнивание скорости:

Dmin1 = Se1 – Se2 , м. (4)

После подстановки выражений (2) и (3):

Dmin1 = D‘0 / 3.6 (Td1 + Te1 ) – j1 T2 e1 /2, м. (5)

Из равенства (5) следует, что Dmin1 не зависит от начальных скоростей движения ТС, а только от их соотношения.

2. РАСЧЁТ ЗАПАСА НА ВНЕЗАПНОЕ ТОРМОЖЕНИЕ ПОПУТНОГО ТС

Путь, пройденный первым ТС за время задержки:

Sd1 = Td1 (V01 / 3.6), м. (6)

Путь, пройденный вторым ТС за тот же период времени:

Sd2 = Td1 (V02 / 3.6) – j2 T2 d1 /2, м. (7)

Запас дистанции на внезапное торможение попутного ТС:

Dmin2 = Sd1 – Sd2, м. (8)

После подстановки выражений (6) и (7):

Dmin2 = D‘0 / 3.6 Td1 + j2 T2 d1 /2, м. (9)

Если п.2 следует за п.1, то уравнивание скорости уже произошло, и, следовательно, V01 = V02. Тогда при j2 = 7 м/с2 D min2 = 0,875 м.

Поскольку второе ТС уже успело снизить скорость до величины

VR2 = V02 – 3.6· j2· Td1, км/ч, (10)

скорость первого ТС будет больше: VR1 > VR2.

Конечные скорости обоих ТС принимаются равными: VK1 = VK2 = VK.

Время, необходимое первому ТС для достижения конечной скорости:

TK1 = VR1 –VK / (3.6· j1 ), с. (11)

Время, необходимое второму ТС для достижения конечной скорости:

TK2 = VR2 –VK / (3.6· j2 ), с. (12)

Путь, пройденный первым ТС за время торможения:

SK1 = TK1 (VR1 / 3.6) – ( j1 T2K1)/2, м. (13)

Путь, пройденный вторым ТС за время торможения:

SK2 = TK2 (VR2 / 3.6) – ( j2 T2K2)/2, м. (14)

Запас дистанции на более интенсивное торможение попутного ТС:

Dmin3 = SK1 – SK2, м. (15)

В соответствии с выражением (10):

VR2 = VR1 – 3.6 · 7 · 0.5 = VR1 – 12.6 км/ч.

В дальнейшем на основе произведённых расчётов предполагается вывести общие зависимости Dпор и Dкр от разницы скоростей ТС, времени задержки и замедления.