Сборник статей

Каталог публикаций Интернет-изданий

переводы публикаций из социальной сети для учёных ResearchGate и из других открытых источников Интернета

Плавная автоматическая остановка для ультракомпактных автомобилей


Дорожно-транспортные происшествия пожилых водителей с каждым годом растут в таких странах, как Япония. Ультракомпактные транспортные средства привлекли внимание как одно из решений этой проблемы и рассматриваются как более компактные, экологически чистые и удобные транспортные средства, чем обычные автомобили. Тем не менее, их небольшой размер затрудняет использование обычных технологий безопасности, и было проведено мало подробных исследований, связанных с соответствующими вопросами безопасности. Поскольку пожилые люди являются основными целевыми пользователями ультракомпактных транспортных средств, существует острая необходимость в применимых технологиях безопасности. Это исследование исследует миниатюрное оборудование для поддержки вождения, которое уменьшает шок для пассажиров во время быстрой остановки из-за внезапного появления препятствий (например, эту проблему решает Интелектуальная система остановки перед препятствием от фирмы Nissan - https://nissan-gns.ru/models/x-trail/). В этом методе оптимальная автоматическая остановка осуществляется на основе расстояния до обнаруженного препятствия, скорости транспортного средства и коэффициента трения о поверхность дороги. Мы заканчиваем описанием экспериментов с использованием симуляций и реальных машин, которые подтверждают эффективность и полезность предложенного метода.

Разница в размерах между сверхкомпактным транспортным средством (UCV) и пассажирским транспортным средством показана на рис. 1. UCV был определен как «автомобиль с одним или двумя пассажирами, более компактный, чем пассажирский автомобиль, для удобной местной перевозки» [1 ] [2]. Традиционно персональные устройства передвижения, такие как электрические инвалидные коляски и самокаты, позволили им свободно передвигаться и обеспечили безопасное и удобное средство передвижения [3]. Однако возможности пожилых людей свободно выходить на свободу уменьшаются из-за ограничений мобильности, сопровождающих старение. Ультракомпактные транспортные средства были разработаны для пожилых людей и водителей, путешествующих на короткие расстояния. В зависимости от модели, сверхкомпактный автомобиль может развивать скорость до 80 км / ч. Тем не менее, начальный диапазон скорости составляет около 15 км / ч - 30 км / ч. Ожидается, что эти транспортные средства будут способствовать формированию низкоуглеродного общества и станут новой категорией автомобилей, которые улучшат качество жизни пожилых людей и воспитывающих детей поколений в качестве нового вида транспорта для городов и регионов [4] [5 ].


Рис. 1. Сравнение размеров между UCV и пассажирским транспортным средством

Внедрение UCV было поставлено как решение экологических проблем. Электромобили (EV) широко используются для энергосбережения в автомобильной сфере. Тем не менее, современные аккумуляторные технологии ограничивают дальность движения обычных автомобилей. Автомобильным транспортом пользуются в основном один или два человека, и около 60% поездок на расстояния менее 10 км. Таким образом, компактное транспортное средство, в котором один или два человека могут комфортно путешествовать без потери свободы передвижения, обеспечит экономию энергии. Миниатюризация такого транспортного средства, кроме того, снизит потребление энергии и выхлопных газов. Например, снижение массы автомобиля на 10% повышает эффективность использования топлива на 8% и уменьшает количество выхлопных газов на 4% [6]. Потребление энергии UCV составляет примерно одну шестую от потребления обычных автомобилей, что способствует экономии энергии на дороге [7] [8]. Общества стареют по всему миру. Во многих странах увеличивается число пожилых людей в возрасте 65 лет и старше, что создает новые социальные проблемы [9] [10]. Хотя количество дорожно-транспортных происшествий, как правило, ежегодно уменьшается, доля дорожно-транспортных происшествий, вызванных пожилыми водителями, увеличивается. Ожидается, что по мере увеличения численности пожилого населения число таких несчастных случаев будет увеличиваться [11]. В то же время ослабленные системы общественного транспорта в сельских и горных районах все больше зависят от автомобилей.

Многие пожилые водители ездят только на короткие расстояния, и ожидается, что эта тенденция быстро возрастет [12] [13].

Ультракомпактные транспортные средства привлекли внимание как одно из решений транспортных проблем, связанных с пожилыми людьми. Тем не менее, было мало исследований по вопросам безопасности, возникающим из-за компактной формы, которая придает этим транспортным средствам высокую маневренность. В частности, недостаточно хороши характеристики подушек безопасности и других пассивных систем безопасности, подобных тем, которые используются в обычных транспортных средствах. Кроме того, в этих транспортных средствах отсутствуют системы активной безопасности, такие как антиблокировочная система тормозов [14] [15]. Их небольшой размер также ограничивает количество энергии удара, которая может быть поглощена для защиты пассажиров и грузов. Поэтому необходимы превентивные технологии безопасности, позволяющие избежать несчастных случаев до столкновения. Учитывая, что многие ультракомпактные транспортные средства будут перевозить пожилых людей и детей, исследования технологий безопасности для этих транспортных средств тем более необходимы [16] [17].

Поэтому мы рассматриваем внедрение технологий предотвращения столкновений в литературе, включая технологии, использующие камеры [18] [19] [20], те, которые используют комбинацию камер и радара [21] [22] [23], и те, которые целевое эффективное преодоление препятствий [24] [25]. Однако использование этих технологий в ультракомпактных транспортных средствах потребует как можно меньшего и точного оборудования. Таким образом, разработка технологий безопасности для сверхкомпактных транспортных средств потребует внедрения миниатюрных аппаратных средств.

Поэтому мы исследовали технологии безопасности для ультракомпактных транспортных средств, в которых используется миниатюрное оборудование. В предыдущих исследованиях интегрированный процессор массива памяти для CAR2 (IMAPCAR2; Renesas Electronics) применялся для предотвращения столкновений путем измерения расстояния до препятствий и выполнения внезапных остановок [26] [27]. Однако шок от внезапных остановок может привести к травмам у пожилых водителей в ультракомпактных транспортных средствах [28] [29]. Поэтому в данной работе рассматриваются методы плавной остановки транспортных средств после обнаружения препятствий с учетом расстояния до препятствия, скорости транспортного средства и коэффициента трения о поверхность дороги.

Как правило, системы торможения для электрических и роботизированных транспортных средств проводят остановку, останавливая двигатели, соединенные колесами. В нашем подходе остановка проводится постепенно, замедляя транспортное средство, после обнаружения препятствия. Разгон ускорения определяется по расстоянию до транспортного средства, дорожному трению и скорости транспортного средства при обнаружении препятствия. Предложенный подход может быть применен в автономных транспортных средствах и системах поддержки водителя, которые имеют автономную остановку от препятствий на дороге. В этой статье система разработана с учетом небольших электрических транспортных средств и транспортных средств роботизированного типа.

Мы заканчиваем описанием моделирования предложенного метода и результатами испытаний на реальном устройстве. В тестировании использовался мобильный робот для представления ультракомпактного автомобиля. Эксперименты показали эффективность и полезность предложенного способа.

В этом исследовании мы рассмотрели безопасность ультракомпактных транспортных средств, которые, как ожидается, сформируют новую категорию автомобилей в будущем. Учитывая, что пожилые люди являются основными водителями таких транспортных средств, мы стремились повысить безопасность за счет плавной автоматической остановки. Мы использовали нечеткую логику для определения замедления, необходимого для плавной автоматической остановки. Оптимальное замедление рассчитывалось с использованием в качестве входных данных для нечетких рассуждений расстояния до препятствия, когда было обнаружено препятствие, скорости транспортного средства при распознавании препятствия и коэффициента трения с поверхностью дороги. Наконец, мы проверили эффективность и полезность предложенного метода с помощью моделирования и эксперимента с использованием мобильного робота вместо сверхкомпактного транспортного средства. В будущих исследованиях мы будем проводить эксперименты с использованием реального транспортного средства и препятствий.


Рис. 24 Остановка с применением и без применения предложенной системы

Использованные источники

[1] H. Isabelle, P. Sergeant and A. V. D. Bossche,” Drivetrain design for an ultra light electric vehicle with high efficiency,” in proc. EVS27 International Battery, Hybrid and Fuel Cell Electric Vehicle Symposium, pp. 1-6, 2013.

[2] M. Jenal, E. Sulaiman, M. F. Omar, G. M. Romalan and H. A. Soomro, “Development of a Novel Permanent Magnet Flux Switching Machine Prototype for Light Weight Electric Vehicles,” in proc. Student Conference on Research and Development, pp. 739-744, 2015.

[3] M. Hirai, T. Tomizawa, S. Muramatsu, M. Sato, S. Kudoh and T. Suehiro “Development of an Intelligent Mobility Scooter,” in proc. International Conference on Mechatronics and Automation, pp. 46-52, 2012.

[4] N. Wu, Y. Lou, N. Sun, W. Wang and H. Ogai, “Automatic Driving System by Small Electric Vehicle for elderly person,” in proc. SICE Annual Conference 2012, pp.232-235, 2012.

[5] X. Huang and J. Wang, “Lightweight Vehicle Control-Oriented Modeling and Payload Parameter Sensitivity Analysis,” IEEE Transactions on Vehicular Technology, Vol. 60, No. 5, June 2011, pp.1999-2011, 2011.

[6] G. Yin., X. Ma and J. Wang, “Modeling and Parameters Sensitivity Analysis of Lightweight Vehicles Considering Payload Variations,” in proc. Conference on Control and Fault-Tolerant Systems, pp. 607-612, 2013.


Smooth Automatic Stopping for Ultra-compact Vehicles
Chinthaka Premachandra


Авторизация
Забыли свой пароль?