مقاله طراحی سیستم ترمز اضطراری خودکار برای خودروهایی با سیستم ترمز ضد قفل

بخشی از مقاله

چکیده

امروزه یکی از رایج ترین انواع تصادفات، برخورد دماغه به دم یا در اصطلاح برخورد جلو به عقب است که بهدفعات در شرایط ترافیکی متراکم درون شهری و یا جادههای بیرون شهر، رخ می دهد. میزان خسارات این نوع تصادف زمانی افزایش مییابد که هر دو خودرو با فاصله ای نزدیک و سرعتی زیاد در حال حرکت باشند و راننده تعقیب کننده، پیش از نزدیک شدن و برخورد نتواند از سرعت خود بکاهد. این نوع تصادف هنگامی حتی مخاطره آمیزتر هم خواهد شد که خودرو با شخص پیاده ای که قابل رویت نیست برخورد کند.

ترمز اضطراری خودکار - - AEB، برای پیشگیری از چنین شرایطی در نظر گرفته شده است که میتواند تا حدود قابل توجهی موجب کاهش درصد خطر مرگ و میر و نقص عضو در این تصادفات شود. در این تحقیق، با توجه به مفید بودن استفاده از این سیستم ترمز در خودروها، بررسیها پیرامون طراحی سیستم AEB برای خودروهایی با ترمز ضد قفل، که فاقد این سیستم ترمزی میباشند، انجام شده است. که با توجه به بررسیهای انجام گرفته، استفاده از این سیستم برای خودروهای مذکور، با توجه به عملکرد خودکار آن در حالتهای بحرانی، میتواند تاثیر بهسزایی در کاهش تصادفات بههمراه داشته باشد..

-1 مقدمه

امروزه بحث ایمنی در دنیا یک مبحث مهم بوده و از این رو بسیاری از کمپانی های صاحب نام دنیا، در تلاش بوده تا در این زمینه از یکدیگر سبقت بگیرند. ایمنی در صنعت خودروسازی نیز اهمیت بسیار بالایی داشته و بهصورت مستقیم و غیرمستقیم با جان موجودات مرتبط میباشد. هم اکنون وسایل نقلیه جزء جدایی ناپذیری از زندگی انسان ها بودهاند و به نوعی ساعات زیادی از زندگی روزانه مردم را در ارتباط با خود قرار میدهند. در همین راستا مهندسین صنایع خودروسازی بعد از سالها تلاش و اهتمام، جهت کاهش صدمات جانی و خسارات مالی ناشی از تصادف خودروها، اینک به این نتیجه رسیدهاند که بهتر است تمرکز خود را بیشتر بر آنچه که در لحظات پیش از تصادف اتفاق میافتد، معطوف کنند.

در سالهای اخیر، قابلیت سیستمهای کنترل پایداری در مهار سریعتر خودرو و در نتیجه پیشگیری از تصادف رشد چشمگیری داشته و اکنون میتوان ترمزها را به گونهای برنامهریزی کرد که واکنشهای شتابزده را تشخیص دهند و حتی در مواردی که نیروی لازم جهت ترمزگیری توسط راننده وارد نشود، خودشان حداکثر نیرو را اعمال کنند. یک نمونه از فناوری های تازه در مبحث ایمنی خودرو، ترمزی است که وقتی احتمال وقوع تصادف را تشخیص میدهد، به صورت خودکار وارد عمل می شود. سیستم ترمز اضطراری خودکار - - AEB نام این فناوری بوده که استفاده از آن بعد از سال 2015 بهطور چشمگیری در اتومبیلهای تولیدی رو به افزایش است.

در راستای پژوهشی از سوی اتحادیه اروپا که در آن ادعا شده بود با بهرهگیری از سیستمهای AEB میتوان سالانه از 5000 مرگومیر و 50000 جراحت ناشی از تصادفات جادهای جلوگیری کرد، مصوبهای به اجرا درآمد که مطابق آن استفاده از این سیستمها در تمامی خودروهای تجاری فروخته شده پس از تاریخ اول نوامبر 2015 اجباری شد. [1]

برایان فیلدز و همکاران[2] با هدف ارزیابی میزان اثربخشی تکنولوژی ترمز اضطراری خودکار - AEB - در سرعتهای پایین، در وسایل نقلیه سواری رایج، بررسی هایی را صورت دادهاند که نتایج آن بر اساس آزمایش تصادف واقعی بهدست آمده است. این یافتهها نشان داده است که خودروهای دارای سیستم AEB نسبت به خودروهای فاقد آن، %38 کمتر دچار تصادفات عقب به جلو میشوند.

همچنین هیچ شواهد آماری برای اثبات هرگونه تفاوت در اثر بین شهری - سرعت بالای - 60Km/h و روستایی - سرعت زیر - 60Km/h وجود نداشت. واضح است در این سطح از اثربخشی، ترمز اضطراری خودکار بهطور بالقوه، یک تکنولوژی مهم فعال ایمنی بوده و باید کمپانیهای سازنده خودرو را در جهت استفاده از آنها تشویق کرد.

الین و همکاران[3] نیز ضرورت استفاده از سیستم AEB در کاهش مرگ و میر و و آسیب جدی عابرین پیاده و موتور - دوچرخه - سواران را مورد بررسی قرار دادهاند. موتور - دوچرخه - سواران و عابرین پیاده سهم قابل توجهی از تصادفات جادهای را شامل میشوند. در برخی از کشورها با تعبیه کردن مسیرهای مخصوصی، میزان این تلفات را کاهش دادهاند. همچنین استفاده از کلاه ایمنی در بسیاری از کشورها، جزء قوانین اجباری است. تشخیص عابر پیاده با سیستم AEB نیز اکنون بهصورت رسمی در بازار معرفی شده که میتواند سهم بهسزایی از کاهش این تلفات داشته باشد.

آنها در نهایت اعلام کردند که استفاده از AEB موجب کاهش قابل توجه آسیبهای طولانی مدت برای عابرین پیاده و موتور - دوچرخه - سواران در آزمون عابر پیاده NCAP شده و همچنین سبب کاهش %57 از ضربات وارده به سر، که بالاترین سطح آسیب دیدگی است، می شود که اگر موتور - دوچرخه - سواران کلاه ایمنی هم داشته باشند این رقم تا %70 افزایش مییابد.

دنیل سِرسِن و همکاران[4] در مقالهای به ارزیابی عملکرد AEB و شدت ضربات ناشی از تصادف پرداختهاند که بر اساس میانگین خطر آسیب دیدگی ارائه شده است. آزمایش ضربه به عابر پیاده جهت مشخص کردن سطح ایمنی ارائه شده توسط خودروهای مختلف، برای مردم، انجام میشود. این محققین به این نتیجه رسیده اند که خودروهای دارای AEB از طریق کاهش در تعداد و شدت تصادفات، آسیب کمتری به عابرین پیاده وارد مینمایند. در این تحقیق در ابتدا در مورد سیستم ترمز اضطراری خودکار توضیحاتی داده شده است. در مرحله بعد با استفاده از سنسورهای تشخیص فاصله و یک عملگر، الگوی عملکردی مشخصی برای سیستم ترمز مذکور طراحی شده است.

-2 معرفی سیستم ترمز AEB و طراحی آن برای خودروهای با ترمز ضد قفل

سیستم AEB با بهرهگیری از حسگرهای رادار- لیزری عمل کرده که فضای پیش رو را برای تشخیص موانع احتمالی اسکن میکنند. البته برخی از سیستمهای AEB، از یک دوربین نیز برای تشخیص عابرین پیادهی کنار مسیر خودرو بهره میبرند. بهرهگیری از این سیستم، منجر به کاهش قابل توجه درصد تصادفات میشود که همین امر، یک دلیل قابل قبول برای ترغیب خریدان به خرید خودروهای مجهز به AEB می باشد.

بدین صورت که با تشخیص مانع و نزدیک شدن به آن خود به خود سیستم ترمز را فعال میکند. هدف اصلی از این تحقیق، طراحی سیستم ترمز اضطراری برای تمام خودروهای دارای ترمز ضد قفل میباشد که در این راستا از یک عملگر الکترومغناطیسی و 5 سنسور تشخیص فاصله استفاده شده که توسط گیتهای منطقی AND و OR با هم در ارتباط می باشند استفاده شده که سنسورهای تشخیص فاصله، بر روی سپر جلوی خودرو ، با فواصل مشخص، نصب می شوند.