Результаты исследования действий водителей в процессе торможения автомобиля Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

0.5

Событие

Рис.4. Частость событий для водителей, относящихся к третьему кластеру: 1 - торможение с отсоединенным двигателем; 2 - торможение с отсоединенным двигателем с задержкой; 3 - торможение с предшествующим накатом;

4 - торможение с неотсоединенным двигателем; 5 - торможение двигателем; 6 - переключение передачи

Заключение

В данной работе представлены результаты кластеризации водителей по стилям торможения. Установлено, что водителей можно распределить по трем группам.

Водители первой группы отдают предпочтение торможениям с предшествующим накатом и весьма редко используют торможения с задержкой с отсоединенным двигателем и торможения с неотсоединенным двигателем. Согласно экспертной оценке, водители данной группы характеризуются осторожным стилем вождения.

Водители второй группы отдают предпочтение торможениям с отсоединенным двигателем и весьма редко используют торможения с неотсоединенным двигателем и предшествующим накатом. Согласно экспертной оценке водители данной группы характеризуются нормальным стилем вождения.

Водители третьей группы отдают предпочтение торможениям двигателем и торможениям с неотсоединенным двигателем и весьма редко используют торможения с отсоединенным двигателем и предшествующим накатом. Также такие водители отличаются наименьшей частостью использования переключения передач. Согласно экспертной оценке водители данной группы характеризуются интенсивным стилем вождения.

Список литературы

1. Дик Д. И. Методика синтеза оптимального комплекса параметров и

структуры нейросети, прогнозирующей торможение автомобиля // Вестник Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности. - 2006. - Т.11. - № 6. - С. 41-44.

2. ДикД.И. Реализация метода попутных столкновений автомобилей //

Вестник Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности. - 2006. - Т.11, - № 6.- С. 45-49.

3. Горбань А.Н., РоссиевД.А. Нейронные сети на персональном

компьютере. - Новосибирск: Наука: Сибирск. издательская фирма РАН, 1996. - 276 с.

4. Кохонен Т. Ассоциативная память. - М. : Мир, 1980. - 239 с.

5. Кохонен Т. Ассоциативные запоминающие устройства /Пер. с англ.

С.П. Забродина, А.В. Шалашова. - М.: Мир, 1982. - 383 с.

6. Горбань А.Н., Дунин-Барковский В.Л., КирдинА.Н. и др. Нейроинфор-

матика. - Новосибирск : Наука: Сибирское предприятие РАН, 1998. - 296 с.

7. Фор А. Восприятие и распознавание образов. - М. : Машинострое-

ние, 1989. - 272 с. 8 .Diday Е., Simon J.S. Clustering analysis //dans Digital Pattern

Recognition, Redacteur: K.S.F.U. - Springer Vertag, Berlin, 1980. - P. 47-93.

9. Осовский С. Нейронные сети для обработки информации / Пер. с пол. И. Д. Рудинского. - М. : Финансы и статистика, 2004

(Великолук. гор. тип.). - 343 с. 10. Deductor- описание аналитической платформы [Электронный

ресурс]/Лаборатория ВазеОгоир. - Электрон, текстовые дан. -Рязань: ВазеОгоир. - Режим доступа: 1)Пр:/А№М.Ьазедгоир.ги/ deductor/description.htm, свободный. - Загл. с экрана.

УДК 656.13.08.01:629.33.07 ДИ.Дик

Курганский государственный университет

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕЙСТВИЙ ВОДИТЕЛЕЙ В ПРОЦЕССЕ ТОРМОЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ

Аннотация

Одной из основных причин ДТП при попутном следовании автомобилей является недостаток времени на принятие решения водителем в случае торможения впереди идущего автомобиля. Это время может быть увеличено за счет введения опережающей внешней световой сигнализации торможения через штатные сигналы автомобиля. Для создания прогнозирующего устройства необходимо экспериментально установить закономерности действий в момент торможения автомобиля. В статье приводятся распределения вероятностей различных параметров, характеризующих действия водителей в момент торможения.

Ключевые слова: безопасность движения, предотвращение попутных столкновений автомобилей, опережающая световая сигнализация торможения, эксперимент, распределение вероятности.

D.I. Dik

Kurgan State University

RESEARCH RESULT OF DRIVERS ACTIONS DURING OF CAR BRAKING

Annotation

One of the main causes of road accidents of following cars is a lack of time to make a decision in the case of braking in front of the following car. This time can be increased by the introduction of the advance outward warning lights braking by means of the standard car's signals. For creation of the predictor it is necessary to establish experimentally laws of drivers' actions during of the car braking. The article describes distributions probabilities of the various parameters, characterizing actions of drivers in the moment of braking.

Key words: traffic safety, following interference protection, the advance outward warning lights braking, experimental research, distributions probabilities.

Введение

Автомобилизация страны, решая задачи по перевозке пассажиров и грузов, ставит проблему обеспечения безопасности дорожного движения. В обстановке, характеризующейся высокой интенсивностью движения автомобильного транспорта, в которое вовлечены десятки миллионов людей и большое число транспортных средств, предупреждение аварийности становится одной их серьезнейших социально-экономических задач. От ее успешного решения в значительной степени зависят не только жизнь и здоровье людей, но и развитие экономики страны.

Большие возможности в решении задачи повышения

безопасности дорожного движения имеет создание систем активной безопасности автомобилей. Однако многие теоретические и практические вопросы создания таких систем, особенно для защиты автомобиля от удара сзади, для современных условий не решены.

Одним из путей решения данной проблемы является введение опережающей внешней световой сигнализации торможения через штатные сигналы автомобиля. Опережение должно обеспечиваться возможностью устройства, управляющего системой сигнализации, прогнозировать факт предстоящего торможения по параметрам, характеризующим воздействия водителя на педали акселератора и сцеплении.

Для создания прогнозирующего устройства [1; 2] и оценки его эффективности необходимо экспериментально установить закономерности действий водителя перед и во время торможения автомобиля в реальном транспортном потоке.

1. Методика проведения экспериментальных исследований

Для проведения экспериментальных исследований был разработан измерительный комплекс [3; 4], регистрирующий:

- угловое положение педали сцепления;

- угловое положение педали акселератора;

- угловое положение педали тормоза;

- состояние контактного датчика педали тормоза;

- скорость автотранспортного средства;

- частота вращения коленчатого вала;

- интенсивность замедления автотранспортного средства;

- время реакции водителя.

Эксперимент выполнялся следующим образом. В проведении каждого замера участвовали два человека -водитель и наблюдатель. Каждый из участвовавших в эксперименте водителей не менее 2 часов (необязательно единовременно), управлял автомобилем, оборудованным измерительным комплексом. При этом действия водителя непрерывно регистрировались. Из общего времени 70% приходилось на движение в городском цикле и 30% - на движение за городом. Из-за недостаточного количества интенсивных торможений в процессе движения автотранспортного средства за городской чертой имитировалось 10 экстренных торможений. В процессе имитации наблюдатель нажимал кнопку оптической индикации. Увидев, что светодиод загорелся, водитель производил интенсивное торможение автомобиля. Дополнительно в процессе эксперимента наблюдатель регистрировал условия движения и маршрут автотранспортного средства. Результатом каждого измерения являлся файл с зарегистрированными данными и журнал прохождения маршрута, составленный наблюдателем.

После завершения эксперимента полученные данные подвергались постобработке. Постобработка заключалась в фильтрации данных цифровым КИХ-фильтром [5]. Такая фильтрация устраняет высокочастотные составляющие, зарегистрированные акселерометром, связанные с вибрациями кузова, а также шумы подвижной системы датчиков положения педалей и пульсации выходного напряжения преобразователей частоты в напряжение. Дополнительно выполняется редукция частоты дискретизации входного сигнала до 100 Гц (т.е. из расчета 100 измерений за секунду). Поскольку во входных сигналах присутствуют высокочастотные составляющие с частотой выше половины частоты дискретизации АЦП (хотя и небольшой амплитуды) и в измерительном комплексе отсутствуют аналоговые предфильтры, то такая редукция благодаря постфильтрации уменьшает погрешности измерений.

Полученные в единицах напряжения данные переводятся в соответствующие физические величины, с использованием результатов калибровки измерительного комплекса. При этом положение педалей измеряется в процентах от максимально возможного. Для педалей сцепления и тормоза за ноль принимается полностью отпущенная педаль, а для педали акселератора положение педали с полностью выбранным холостым ходом (таким образом положение педали акселератора может принимать отрицательные значения).

2. Обработка экспериментальных данных

Исходя из проведенного анализа полученных в ходе эксперимента осциллограмм изменения параметров скорости V, м/с, и замедления], м/с2, автомобиля, положения педалей акселератора Ла, %, сцепления Лс, %, и тормоза /?т, %, а также частоты вращения коленчатого вала двигателя п, мин-1, были выделены следующие виды наиболее часто применяемых водителями в реальных дорожных условиях методов торможений:

- торможение с отсоединенным двигателем (замедление с использованием тормозов, при этом нажатие на педаль сцепления происходит одновременно с отпусканием педали акселератора);

- торможение с задержкой с отсоединенным двигателем (замедление с использованием тормозов, при этом нажатие на педаль сцепления происходит через некоторое время после отпускания педали акселератора);

- торможение с предшествующим накатом (замедление с использованием тормозов, при этом торможению предшествует движение на нейтральной передаче);

- торможение с неотсоединенным двигателем (замедление с использованием тормозов, при этом торможение выполняется без нажатия на педаль сцепления);

- торможение двигателем (замедление путем отпускания педали акселератора без использования тормозов);

- переключение передач.

Из полученных экспериментальныхданных были вычленены события, подозреваемые на возможность последующего торможения. События выделялись при скоростях автомобиля более 10 км/ч по моменту уменьшения положения педали акселератора до значения, соответствующего нулю процентов и ниже (педаль акселератора отпущена). В дальнейшем данный момент времени называется моментом наступления события.

На основании полученных экспериментальныхданных определено среднее время между событиями в условиях городского движения Тср, с, равное 21,85 с.

На основании обработки экспериментальныхданных получены эмпирические распределения и подобраны соответствующие им теоретические распределения для:

- продолжительности переключения передачи tпп, с (промежуток времени от отпускания до последующего нажатия педали акселератора) (рис. 1 и табл. 1);

- продолжительности торможения двигателем , с (рис. 2 и табл. 1);

- продолжительности предшествующего торможению наката ¿втн, с (рис. 3 и табл. 1);

- продолжительности торможения, следующего за накатом ^ , с (рис. 4 и табл. 4);

- интенсивности торможения, следующего за накатом , м/с2 (рис. 4 и табл. 1);

- интервала времени от момента отпускания педали акселератора до начала торможения с отсоединенным двигателем ¿ато , с (рис.6 и табл.1);

- продолжительности торможения с отсоединенным двигателем tml, с (рис. 7 и табл. 3);

- интенсивности торможения с отсоединенным двигателем у^ , м/с2 (рис. 8 и табл. 3);

- интервала времени от момента отпускания педали акселератора до начала торможения с неотсоединен-ным двигателем ti)пкo, с (рис. 9 и табл. 3);

- продолжительности торможения с неотсоединен-ным двигателем (то, с (рис.10 и табл. 2);

- интенсивности торможения с неотсоединенным двигателем]тно, м/с2 (рис. 11 и табл. 3);

- интервала времени от момента отпускания педали акселератора до начала экстренного торможения (дэт, с (рис. 12 и табл. 3).

В качестве теоретических законов распределения были использованы логарифмически нормальное распределение:

9>(г) 0.08

ф(х) =

1пХ -|Д

■•О-V

7Г

(х<0) (х > 0)'

где ст - параметр формы, /и - параметр масштаба. X2 - распределение:

ф(х) =

Г(да/2)-2",/2

т- 2 х

■х 2 -е 2

(х<0) (х > 0)

где т - степень свободы, Г(-) - гамма функция. Гамма распределение:

ф(х) =

Г(а)

0

-х^-е

(х<0) (х > 0),

где а- параметр формы, р— параметр масштаба.

Проверка значимости подобранных законов распределения и их параметров проводилась по критерию Пирсона х2- Законы распределения и их параметры подбирались таким образом, чтобы х2 < где х2(„,3; „^ -критическое значение критерия Пирсона для уровня значимости 0,3 (величина, рекомендованная министерством транспорта) и числа степеней свободы (Л/ц-1-/<). Число степеней свободы уменьшено на количество параметров к в рассматриваемом распределении.

Параметры подобранных теоретических распределений, а также результаты проверки соответствия эмпирическим распределениям представлены в табл. 1, 2, 3 и 4.

В табл. 5 представлено эмпирическое распределение используемых при движении передач, по интервалам скоростей для пятиступенчатой коробки передач.

В табл.6 представлено эмпирическое распределение частоты возникновения событий в зависимости от номера передачи.

Рис. 1. Эмпирическое и теоретическое распределения продолжительности переключения передачи

Рис. 2. Эмпирическое и теоретическое распределения продолжительности торможения двигателем

Рис. 3. Эмпирическое и теоретическое распределения продолжительности предшествующего торможению наката

0 4 8 12 16 20 ТтИ, С 28

Рис. 4.Эмпирическое и теоретическое распределения продолжительности торможения, следующего за накатом

У™ , м/с2

Рис.5 . Эмпирическое и теоретическое распределения интенсивности торможения, следующего за накатом

0.50

^дтно - С

Рис. 9. Эмпирическое и теоретическое распределения интервала времени от момента отпускания педали акселератора до начала торможения с неотсоединенным двигателем

0.30

Ша_

Рис. 6. Эмпирическое и теоретическое распределения интервала времени от момента отпускания педали акселератора до начала торможения с отсоединенным двигателем

Рис. 10. Эмпирическое и теоретическое распределения продолжительности торможения с неотсоединенным двигателем

^_„

Рис. 7. Эмпирическое и теоретическое распределения продолжительности торможения с отсоединенным двигателем

1.6 2.4 /„ио, м/с" 4.0

Рис. 11. Эмпирическое и теоретическое распределения интенсивности торможения с неотсоединенным двигателем

0.0 0.2 0.4 0.6

10 Г„т.С 1.4

0.0 0.4 0.

Рис. 8. Эмпирическое и теоретическое распределения интенсивности торможения с отсоединенным двигателем

Рис. 12. Эмпирическое и теоретическое распределения

интервала времени от момента отпускания педали акселератора до начала торможения с неотсоединенным двигателем

Таблица 1

Параметры теоретического логарифмически нормального распределения для ¿„„ tmб, ]тн и ^

Таблица 2

Параметры теоретического - распределения для ¡тно

Таблица 3

Параметры теоретического логарифмически нормального

Таблица 5

Эмпирическое распределение передач по интервалам скоростей для пятиступенчатой коробки

Интервалы скоростей V, м/с Номер передачи Л/„

1 2 3 4 5

От 1 до 3 включ. 0,92 0,08 0 0 0

Св. 3 до 6 включ. 0,67 0,30 0,03 0 0

Св. 6 до 9 включ. 0 0,75 0,23 0,01 0,01

Св. 9 до 12 включ. 0 0,26 0,64 0,08 0,02

Св. 12 до 15 включ. 0 0 0,65 0,33 0,02

Св. 15 до 18 включ. 0 0 0,33 0,63 0,04

Св. 18 до 21 включ. 0 0 0 0,90 0,10

Св. 21 до 24 включ. 0 0 0 0,53 0,47

Св. 24 до 27 включ. 0 0 0 0,47 0,53

Св. 27 до 30 включ. 0 0 0 0,10 0,90

Таблица 6

Эмпирическое распределение частоты возникновения событий в зависимости от номера передачи

Событие Номер передачи Ы„

1 2 3 4 5

Частость

Торможение с отсоединенным двигателем 0,07 0,15 0,27 0,10 0,42

Торможение с накатом 0,01 0,11 0,14 0,33 0,10

Торможение с неотсо-ед ин ен ны м д ви гате ле м 0,01 0,07 0,11 0,12 0,06

Торможение двигателем 0,06 0,14 0,18 0,20 0,03

Переключение передачи 0,85 0,53 0,30 0,25 0,39

Заключение

В данной работе описана методика проведения экспериментальных исследований действий водителей в момент торможения автомобиля в реальном транспортном потоке. По результатам обработки полученных экспериментальных данных установлен ряд эмпирических закономерностей в действиях водителей. Установленные закономерности позволяют построить имитационную модель торможения транспортных средств и таким образом теоретически оценить эффективность введение опережающей внешней световой сигнализации торможения.

Список литературы

1. ДикД.И. Методика синтеза оптимального комплекса параметров и

структуры нейросети, прогнозирующей торможение автомобиля //Вестник Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности. - 2006. - Т.11. - №6.-С. 41-44.

2. ДикД.И. Реализация метода попутных столкновений автомобилей //

Вестник Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности. - 2006. - Т.11. - № 6. - С. 45-49.

3. Дик Д.И. Аппаратурное обеспечение эксперимента по регистрации

индивидуальных особенностей действия водителя перед началом торможения транспортного средства // Сборник научных трудов аспирантов и соискателей Курганского государственного университета / Курганский государственный университет. -Курган, 2005. - С. 15-16.

4. Дик. Д.И. Синтез программного обеспечения экспериментальных

исследований по разработке системы предотвращения попутных столкновений // Повышение эффективности и безопасности автотранспортных средств в эксплуатации: Сб. науч. тр. / Курганский государственный университет. - Курган, 2005. -С. 60-66.

5. Айфичер Э., Джервис Б. Цифровая обработка сигналов: практичес-

кий подход /Пер. с англ. - 2-е изд. - М.: Издательский дом «Вильяме», 2004. - 992 с.

распределения для ^ ¡то, ]тио и ^

Параметры распределения и критерий Пирсона Случайные величины

'то, С ]гт , м/с2 ^дпъо > С ]тно , м/с2 ^дэт 1 С

Ц 1,157 -0,270 -0,008 0,248 -1,015

а 1,202 0,653 0,648 0,561 0,568

Л/„ 8 10 11 10 6

2 X 1,34 5,60 5,49 5,40 2,16

2 1 (0,3;Л/ц-3) 6,06 8,38 9,52 8,38 3,66

Таблица

Параметры теоретического гамма распределения для t

Случайные величины Параметры распределения и критерий Пирсона

а Р Nu 2 X 2 X (0,3; Л/ц-1-Ч

^тн , С 1,8 0,25 14 9,79 12,90

Параметры Случайные величины

распределения и критерий ^ пп > С с ^дтн 9 С Jmн 9 м/с2 ^дто 9 С

Пи рсона

Ц 0,238 0,058 1,060 0,210 -0,186

с> 0,389 0,944 0,899 0,462 0,785

Л/„ 44 9 12 10 15

2 X 40,07 2,96 9,07 8,38 12,78

2 X (0,3; Ыг3) 45,22 7,23 10.66 8,38 14,01

Случайные величины Параметры распределения и критерий Пирсона

т 2 X 2 X (0,3; Л/у-1-Л)

t г 1тно > ^ 3,093 10 8,79 9,52