Sistemul de Frinare Anti-Colisiune [303069]

PROIECT DISERTATIE

Tema : SISTEM DE FRANARE ANTICOLIZIUNE

Student: [anonimizat]: AM – [anonimizat] 1948

Îndrumător: prof.dr.ing. SOICA ADRIAN

Brasov – 2016

Cuprins

cap. 1. Introducere ……………………………………………………………… 2

cap.2. [anonimizat]-colisiune……… ……………3

2.1. Sisteme de siguranta activa ce colaboreaza cu S.F.A.C……………….3

2.1.1. A.B.S. – Sistem de antiblocare a frinelor ………………………………..3

2.1.2. E.S.P. – Sistemul de control al stabilitatii…………………………………

2.2. [anonimizat] ……………………………..

2.3. Sisteme avansate de asistență șoferi …………………………………………….

2.3.1. Sistemul Mobileye………………………………………………………………

2.3.2. Clasament A.D.A.C…………………………………………………………….

2.4. Strategii de implicare a producatorilor de autovehicule …………………………

2.4.1 Audi………………………………………………………………………………….

2.4.2. Volvo……………………………………………………………………………….

2.4.3. B.M.W………………………………………………………………………………

2.4.4. Honda ………………………………………………………………………………..

2.4.5. Toyota …………………………………………………………………………………

2.4.6. Ford……………………………………………………………………………………..

2.4.7. Mercedes ………………………………………………………………………………

2.4.8. Opel…………………………………………………………………………………….

2.4.9. Volkswagen……………………………………………………………………………

Cap. 3. Tema aplicata : – Construirea unei machete didactice cu sistem de frinare anticolosiune…………………………………………………………………………………….

3.1. Etapa 1……………………………………………………………………………………

3.1.1. Solutii de actionare a frinei studiate…………………………………………….

3.1.2. Solutia de actionare a frinei aleasa si aplicata…………………………………..

3.1.3. Subansamble componente a SFAC 1……………………………………………..

3.1.3.1. Caroserie (sasiu)……………………………………………………………..

3.1.3.2. Sistemul de frinare…………………………………………………………..

3.1.3.3. Sistemul electric de avertizare ………………………………………………

3.1.3.4. Sistemul electric de comanda ………………………………………………..

3.1.3.5. Cum functioneaza sistemul S.F.A.C. ?………………………………………………….

3.1.3.6. Dezvoltarea proiectului cu comanda unitatii de control ABS/ESP actionat de SFAC………………………………………………………………………………

Cap. 4. Concluzii

Cap. 5. Bibliografie

Cap. 1. Introducere

Circulația pe drumurile publice este o activitate complexă cu adânci implicații în viața oamenilor. [anonimizat], [anonimizat], [anonimizat]. Cu toate condițiile create pentru desfășurarea fluentă și în siguranță a traficului, [anonimizat] o [anonimizat], determină producerea evenimentelor de circulație cu toate consecințele negative ce decurg din acestea.

[anonimizat], [anonimizat]-organizatorice, medicale și sociale.

[anonimizat], [anonimizat].

Analizele statistice întăresc concluzia că accidentele nu sunt imprevizibile sau inevitabile, cu toate că apariția lor este aleatoare. Principalele cauze ale accidentelor de circulație datorate conducătorilor auto sunt următoarele :

excesul de viteză

efectuarea greșită a manevrelor de depășire

nerespectarea normelor privind acordarea priorității

consumul de alcool

neverificarea stării tehnice

starea de oboseală a conducătorului auto.

Tema acestei lucrari incearca sa studieze combaterea ultimului punct din cele enumerate de mai sus , si anume , inlocuirea lipsei de vigilenta a conducatorului auto cu sisteme de receptie si rezolvare a acestora.

Starea de oboseală a conducătorului auto

Oboseala duce la încetinirea manevrelor de conducere, la nesincronizarea mișcărilor, la scăderea atenției și la apariția unei stări subiective de tensiune nervoasă.

Activitatea de conducere, desfășurată cu încordare și atenție continuă obosește sistemul nervos al subiectului, proces accelerat de o serie de circumstanțe. Printre acestea sunt de amintit :

imobilitatea poziției conducătorului auto

mișcarea de legănare a autovehiculului

zgomotul uniform al motorului

monotonia unor căi rutiere

căldura din cabină

Aceste elemente concura la crearea atipitului , ,,microsomnului”care este un fenomen prin care o persoană adoarme pentru o perioadă scurtă de timp, 5-10 secunde, fiind răspândit mai ales în rândul bărbaților aflați la volan.

Potrivit agenției de știri BBC aproape jumătate din bărbații chestionați în privința ațipitului la volan au recunoscut că au avut episoade scurte în care nu căzut victime oboselii. Dintr-un total de 1.000 de oameni intervievați, 45% din bărbați au admis faptul că au ațipit la volan, față de aproape 22%, procentul întâlnit în rândul femeilor. „Microsomnul” sau ațipitul este considerat „acel episod de somn foarte rapid care durează de la cinci la zece secunde”, în care creierul cedează în mod involuntar oboselii. De cele mai multe ori acest episod are loc în perioade de timp în care nivelul nostru de interes față de ce se întâmplă în jur scade. Trezitul din această stare este unul brusc, iar nivelul de conștientizare a situației este unul scăzut. Profesorul Jim Horne, directorul Centrului de Cercetare al Somnului din Universitate Loughborough explică ce presupune micro-somnul: „Pleoapele încep să se închidă și pierzi contactul cu realitate. Adormi câteva secunde, apoi te trezești, de multe ori ca după un șoc”, afirma profesorul citat de BBC. Horne explică faptul că somnul trebuie să dureze mai mult de un minut sau două pentru a fi procesat de activitatea cerebrală. Profesorul a studiat modul cum se manifestă oboseala mai ales în rândul șoferilor, timp de aproape zece ani. Potrivit celor din aceasta arie medicală în momentul în care nu sunt luate măsuri prin care corpul să aibă parte de odihnă corespunzătoare, momentele de ațipire tind să devină din ce în ce mai dese. Un moment important este cel al trezirii, „al șocului”, în corp fiind răspândită adrenalină care poate duce la reacții fizice neprevăzute, mai ales în rândul șoferilor.

Departamentul de Transporturi din Marea Britanie estimează că nivelul accidentelor produse în urma episoadelor de adormire la volan sunt undeva la 20%.

Adormitul la volan a stat la baza multor accidente rutiere grave și reprezintă în continuare un real pericol pentru participanții la trafic. Studiile confirmă acest lucru și trag un semnal de alarmă.

Specialiștii francezi de la INSV (Institut National du Sommeil et de la Vigilance) au realizat un studiu care abordează problema adormitului la volan, iar rezultatele nu sunt nici pe departe roz.

9% din șoferii care au luat parte la studiu recunosc că au adormit cel puțin dată la volan în ultimele 12 luni, în timp ce 6% afirmă că li s-a întâmplat să adoarmă la volan de mai multe ori.

Studiul a relevat faptul că bărbații și tinerii sunt cei mai afectați de starea de somnolență la volan, iar rezultatele arată că 40% din cazuri au survenit în timpul deplasării pe autostradă, iar 7% din ce care au adormit la volan nu au reușit să se trezească la timp și au suferit accidente .

Așadar, nu e nevoie de un desen sau de schițe complicate pentru a conștientiza pericolul pe care îl reprezintă acest fenomen. Remediile ar fi relativ simple și de bun-simț, iar pe lângă evitarea plecării la drum daca vă simțiți obosiți, specialiștii recomandă o pauză de cel puțin 10 minute la fiecare două ore de condus.

,, Cate un roman moare la fiecare sase ore intr-un accident de circulatie. In tara soferilor neatenti sau vitezomani, a pietonilor inconstienti si a carutelor, se cauta solutii care sa salveze macar cateva sute de oameni pe an.” In 2010, au avut loc peste 9.200 de accidente grave in care aproape 8.500 de oameni au fost raniti. In 70% din accidentele grave petrecute este din lipsa de atentie a conducatorilor auto.

In baza acestor probleme ivite in traficul terestru , practicat cu autovehicule , constructorii de autovehicule vin sa sprijine siguranta in circulatie ,elementul protejat fiind omul , supra controlind vigilenta factorului uman cu un sistem tehnic , pentru evitarea accidentelor rutiere . Astfel de sisteme de siguranta activa , cu care deja sunt echipate autovehiculele sunt : ABS , ESP, ASR , si mai nou EBS (emergensy break system) , sistem ce incearca sa inlocuieasca s-au sa complecteze vigilenta conducatorului auto in trafic . Aceste sisteme sunt de diferite complexitati : de la o simpla avertizare sonora inaintea impactului , pina la actionarea sistemului de frinare care este legat cu administrarea manegementul motor , manegementul frinarii , respectiv echilibrul masinii de a ramine pe trasa ideala prin controlul directiei si a aderentei rotilor directoare .

Cap 2. Tema studiata , Sistemul de Frinare Anti Colisiune (S.F.A.C.)

Sistemul de Frinare Anti – Coliziune (ACBS) este un sistem de siguranta activa inventat pentru evitare a coliziunii , este un sistem de siguranță auto , proiectat pentru a reduce severitatea unui accident. De asemenea , cunoscut sub numele de precrash sistem, sistem de avertizare inaintea coliziunii sau sistem atenuare a coliziunii ;, foloseste senzori cu laser și camera de senzori radar , uneori, pentru a detecta o accident iminent. Odată ce se face detectarea unui obstacol , aceste sisteme au menirea să execute fie o avertizare pentru conducătorul auto atunci când există o coliziune iminentă sau de a lua măsuri în mod autonom, fără nici o interventie a conducător auto (de frânare sau de scimbarea direcției , sau ambele). Sistemul pe care va prezint , este una care dupa ce actioneaza , preda controlul de eficienta a frinarii si a stabilitatii catre sistemele de siguranta activa numite ABS si ESP. Ce sunt aceste sisteme si cum functioneaza ?

2.1. Sisteme de siguranta activa ce colaboreaza cu S.F.A.C

Sistemul pe care va prezint , este una care dupa ce actioneaza , preda controlul de eficienta a frinarii si a stabilitatii catre sistemele de siguranta activa numite ABS si ESP. Ce sunt aceste sisteme si cum functioneaza ?

2.1.1. Sistemul de anti –blocarea frinelor : A.B.S.

Sistemul anti-blocare previne, în cazul unei frânări complete sau în condițiile unui carosabil alunecos, o blocare a roților, ceea ce permite menținerea capacității de manevrare a autovehiculului. Roțile blocate nu mai pot transfera forțe de ghidare laterală, iar autovehiculul nu mai poate fi controlat. Pentru a evita o astfel de situație, sistemul de comandă al ABS, prin intermediul unor senzori de turație a roților, monitorizează turația tuturor roților autovehiculului.
În cazul în care există riscul blocării unei roți, un ventil magnetic de la nivelul unității de comandă a sistemului anti-blocare reduce presiunea de frânare pentru roata respectivă până când aceasta rulează din nou liber. Ulterior, presiunea crește până la limita de blocare. Autovehiculul își menține stabilitatea și este garantată capacitatea de manevrare. La sistemele anti-blocare moderne, asemenea celor utilizate la toate modelele Volkswagen, acest proces se realizează de mai multe ori pe parcursul unei secunde. Conducătorul auto identifică activarea sistemului anti-blocare printr-o ușoară mișcare de pulsare a pedalei de frână.
În limita de reglare a sistemului anti-blocare, în ciuda decelerării maxime, autovehiculul poate fi manevrat fără probleme pentru a evita obstacolele, prevenind în acest mod producerea unei coliziuni. Sistemul ABS offroad disponibil la Touareg are la bază un algoritm special al echipamentului de control al sistemului ABS, activat automat în condiții de teren extrem (printre altele, la o viteză mai redusă de 5 km/h și cu diferențialul median blocat). La sistemul ABS offroad, roțile pot fi blocate pentru puțin timp înainte ca sistemul să reducă presiunea de frânare. Se formează astfel o mică pantă la nivelul solului (de exemplu pietriș sau nisip) în fața roții care accentuează efectul de frânare. Modelul Touareg își menține manevrabilitatea în condițiile unei reduceri semnificative a distanței de frânare.

Sistemul anti-blocare (ABS)

2.1.2. Sistemul electronic de control al traiectoriei: ESP

Sistemul electronic de control al traiectoriei identifică situațiile critice de rulare, de exemplu pericolul de derapare, și previne prin măsuri specifice pierderea controlului asupra autovehiculului. Pentru ca sistemul electronic de control al traiectoriei să poată reacționa în situații critice de rulare, este necesar ca acest sistem să primească permanent informații. De exemplu: direcția în care rotește volanul conducătorul auto și cea în care se deplasează autovehiculul. Răspunsul la prima întrebare este obținut de la senzorii pentru unghiul de direcție și de la senzorii de turație ABS montați la nivelul roților. În baza acelor informații, sistemul de comandă determină direcția de referință, precum și o ținută de drum de referință a autovehiculului. Alte date importante sunt reprezentate de girații și de accelerația transversală a autovehiculului. Cu ajutorul acestor informații, sistemul de comandă determină starea actuală a autovehiculului. Sistemul electronic de control al traiectoriei previne pierderea stabilității autovehiculului în viraje, datorate unei viteze neadaptate, modificării neprevăzute a suprafeței carosabile (umiditate, polei, mâzgă) sau unei manevre bruște de evitare a unui pericol („testul elanului”). Nu este important dacă instabilitatea se manifestă prin subvirare – ceea ce înseamnă situația în care autovehiculul prezintă tendința de deplasare către exteriorul curbei, sau prin supravirare (deraparea punții posterioare).
Unitatea de calcul a sistemului electronic de control al traiectoriei identifică natura instabilității în baza datelor transmise de senzori și adoptă o măsură de corectare prin intermediul sistemului de frânare și al managementului motorului. În caz de subvirare, sistemul electronic de control al traiectoriei frânează roata spate din interiorul virajului. În același timp, reduce puterea motorului până când autovehiculul își recapătă stabilitatea. Supravirarea este prevenită de sistemul electronic de control al traiectoriei prin activarea frânei asupra roții frontale din exteriorul virajului și prin intervenția asupra sistemului de control al motorului și al cutiei de viteze.

2.2. Factorul uman , controlul sistemelor de siguranta

Întârzierea la frânareTimpul de întârziere la frânare este considerat timpul aferent proceselor fiziologice pentru a percepe și a acționa, la care se adaugă și timpul de reacție al frânei. Modul global încare se tratează acest timp se datorează faptului că, în majoritatea cazurilor, calculele dinexpertizele tehnice auto utilizează acest timp cumulat cu timpul necesar inițierii frânării șicreșterii decelerației la valoarea maximă.Timpul de percepere-reacție la frânare este cuprins în intervalul A-F și include șideplasarea piciorului pentru începerea procesului de frânare. În tabelul 2.3 sunt prezentatevalorile timpului de percepere-reacție în funcție de stimulul care determină percepția și poziția piciorului care acționează pedala de frânare, iar în tabelul 2.4 sunt trecute limitelevalorilor acestui timp în funcție de starea conducătorului auto.

Timpul necesar inițierii frânării până la atingerea eficacității maxime (decelerațiamaximă) depinde de tipul instalației de frânare, în calculele expertizei tehnice folosindu-seurmătoarele valori: 0.1 sec. pentru servofrâne hidraulice; 0.2 sec. pentru frâne hidraulice; 0.5sec. pentru servofrâne pneumatice și 0.8 sec. pentru frâne pneumatice.Întârzierea fiziologică (intervalul A – E) are o valoare medie de 0.65 sec., dar lafiecare conducător auto acest timp diferă față de valoarea medie. Atunci când se cunoaștesituația care a declanșat acțiunea de frânare se poate stabili și dacă această acțiunea fostanticipată sau dacă a apărut ca o surpriză. În aceste condiții întârzierea fiziologică prezintăvalori între 0.5-1.1 sec. pentru situații de surpriză și 0.4-0.8 sec. pentru situații anticipate, cuvalori medii de 0.73-sec. și respectiv , 0.54 sec.Pentru activitatea de execuție a manevrelor și acțiunilor de conducere auto, în afară demărimea timpului de reacție, este esențială coordonarea perfectă a funcției vizuale cu cea demișcare (motorie), respectiv funcționarea reflexului aculo-muscular. De asemenea, trebuie săexiste o corelare între mișcările mâinilor și ale picioarelor, precum și o concordanță perfectăși rapidă între procesul de gândire și cel de acțiune

Sudiu lectura

2.3. Sisteme avansate de asistenta a conducatorului de autovehicul

2.3.1. Sistemul Mobileye

In continuare voi incerca sa va prezint una din modelele de,, system de anti coloziune” dezvoltata de compania Mobileye , inventie ce sta la baza acestui proect, studiu si a prototipului realizat.

Vorbim despre camerele video instalate pe automobile, care urmaresc traficul si il avertizeaza pe sofer cand sa calce de urgenta frana. Mai mult, compania Mobileye care echipeaza mai multe modele de serie precum Volvo, Opel sau BMW cu sisteme de preventie a accidentelor rutiere a lansat si in Romania un sistem independent, care poate fi instalat pe orice autoturism. Sistemul se poate instala nu numai pe autoturisme ci si pe orice alt tip de autovehicule, precum si microbuze, autocare, camioane.

Acesta avertizeaza soferii atat vizual cat si auditiv, atunci cand exista pericolul unui accident. Sistemul poate avertiza cu cel mult 2,7 secunde inaintea producerii unei coliziunii.

Practic, atunci cand te apropii prea mult de autoturismul din fata, camera video montata pe bord trimite informatia unui procesor, care semnalizeaza pe un display faptul ca riscul de coleziune este ridicat. Astfel, camera video integrata cu procestor dedicat si care analizeaza in timp real imaginea traficului din fata autovehiculului genereaza nu numai alarme vizuale insa si sonore si care se pot si regla.

Sistemul Mobileye recunoaste nu numai masini, motociclete si biciclete, ci si orice tip de autovehicule, trecatori pietonali, atat cat si marcaje ale benzii de circulatie. Versiunile urmatoare cu soft upgrate vor include si alarme pentru animalele prezente pe sosea. Pe timpul noptii, Mobileye recunoaste marcajele benzilor, toate autovehiculele care sunt semnalizate cu stopuri si faruri, conform regulamentelor in vigoare, inclusiv motociclete, scutere sau carute, care au semnalizare optica corespunzatoare.

Exceptia pe timpul noptii este la pietoni, biciclete sau carute fara lumini de pozitie

s-au elemente reflectorizante . Versiunile viitoare ale sistemului Mobileye combinate cu radar sunt concepute sa include si astfel de optiuni. Sistemul se poate dovedi util, tinand cont de numarul ingrijorator de decese provocate de accidentele rutiere.

Sistemele avansate de asistență șoferi, denumite generic ADAS (Advanced Driver Assistance Systems), sunt furnizate în prezent într-o mare varietate de producătorii de echipamente, instalate pe autovehicule în producția de serie sau dispozitive care se pot instala ulterior pe orice autovehicul. Dar,  factorul comun îl reprezintă suportul oferit conducătorului auto la nivel tactic sau operațional.

Sistemele ADAS pot fi clasificate funcție de numeroase aspecte, în cadrul acestui articol vom face referire la următoarea clasificare:

Sistemele ADAS diferă semnificativ funcție de nivelul de suport oferit conducătorului auto și se evidențiază 3 niveluri:

de informare

de asistență parțială a unei funcții din activitatea de conducere auto (exemplu: oferirea de contra-presiune la acționarea pedalei de accelerație în diferite situații)

de preluare parțială a unei funcții din activitatea de conducere auto.

Astfel pentru primul nivel, sistemele de informare șoferi instalate la bordul autovehiculelor, numite generic IVMS (in-vehicle monitoring systems), pot oferi doar informații cu privire la anumite elemente din timpul conducerii, despre anumite situații sau stadiul actual al conducătorului auto. De exemplu, sistemul de detecție somnolență șofer (Attention Assist, Daimler, 2010) avertizează conducătorul auto în cazul detectării primelor semne de oboseală sau somnolență și-l informează pentru a lua o pauză. Alte sisteme pot avertiza conducătorul auto în cazul depășirilor limitelor de viteză (și majoritatea echipamentelor de navigație prin GPS pot face aceste avertizări) sau în alte situații de risc. Un alt exemplu util de ADAS, în circulația urbană și interurbană, îl reprezintă asistența vitezei în curbe (curve speed warning). Acest sistem avertizează conducătorul auto când se aproprie cu viteză prea mare de următoarea curbă (viraj). Acest sistem se poate baza fie pe o hartă digitală a drumului care conține informații geometrice care permit estimarea vitezei maxime de siguranță cu care poate fi abordată curba, fie pe anumite tipuri de curbe care sunt cunoscute a fi periculoase.

Pentru al doilea nivel, asistența parțială a unei funcții din activitatea de conducere, spre exemplu pedala de accelerație activă oferă o contrapresiune indicând conducătorului auto că trebuie să reducă accelerația și viteza. Un alt exemplu îl reprezintă asistența privind păstrarea benzii de mers (lane kepping assitant), care avertizează conducătorul auto, auditiv sau prin vibrații în volan, în momentul în care părăsește banda de mers fără semnalizare. Acest sistem se bazează pe reflexele conducătorului auto de a reacționa și reveni pe banda de mers, precum și de a preveni părăsirea accidentală a benzii de mers. În situații de trafic urban, acest suport poate fi de exemplu, asistența la parcare (intelligent parking assist), introdusă inițial de Toyota. Acest sistem poate asista conducătorul auto în situații dificile de parcare, deși el rămâne permanent responsabil de acțiune.

În final, sistemele ADAS pot prelua activitatea de conducere, parțial sau total. O bine-cunoscută aplicație de control parțial o reprezintă funcția de control viteză (cruise control), care în ultimul deceniu a fost adaptată pentru a include controlul activ al distanței dintre vehicule (Advanced Cruise Control, ACC). Acest sistem nu numai că menține viteza dorită de conducătorul auto dar, suplimentar adaptează și menține distanța de siguranță față de vehiculul din față. ACC a dovedit că are efecte pozitive asupra siguranței în trafic necongestionat și asupra economiei de carburant. Sistemele autonome de conducere autovehicule vor avea cu siguranță un viitor, ținând cont că tehnologia necesară deja există.

Sistemele ADAS pot oferi asistență pentru activitățile de conducere autovehicule, atât la nivel tactic cât și la nivel operațional. Asistența la nivel operațional prin ADAS ajută conducătorii auto în menținerea controlului activ asupre autovehiculului si se referă la evitarea coliziunilor (collision avoidance), controlul frânarii (brake assistance) sau controlul distanțelor în mers. Spre exemplu, prin activarea pedalei de frână cu puțin timp înainte de coliziune, se va utiliza la maximum sistemul de frânare al vehiculului și se va reduce la minim distanța de frânare. Sau, în cazul controlului distanțelor în mers, se va alege banda corespunzătoare și distanța optimă față de celelalte vehicule aflate în jur.

Nivelul de cooperare cu alte vehicule prin sistemele ADAS, respectiv prin folosirea senzorilor instalați pe vehicule și crearea unor comunicații active între vehicule și/sau centre de comunicație, pentru a aduna informații utile care să vină în sprijinul conducătorilor auto. Astfel, crește siguranța din trafic și se deschide viitorul legat de conducerea autonomă a autovehiculelor.

Mobileye, lider mondial în sisteme ADAS și Imagination Technologies (IMG.L) au anunțat că își extind parteneriatul și că se vor concentra asupra creării unei metodologii eficiente și de încredere în domeniul procesării video pentru tehnologia ADAS, dezvoltată de Mobileye.

Mobileye a livrat deja peste 2,5 milioane de echipamente, care au la bază design-ul de procesor video MIPS, dezvoltat de Imagination. Aceste procesoare video, împreună cu gama largă de algoritmi pentru sistemele mono-camerale de asistență a conducătorului auto, oferă aplicații active pentru siguranța autovehiculului, precum: avertizare în cazul ieșirii de pe bandă, detectarea vehiculului, detectare pietonală, control inteligent al farurilor și recunoașterea semnelor de circulație. Tehnologia în domeniul evitării accidentelor și de siguranță dezvoltată de Mobileye este folosită de o gamă largă de producători auto, precum Volvo, GM sau Honda.

Echipamentele și soluțiile create de Mobileye monitorizează constant mediul de conducere și avertizează conducătorul auto sau activează automat frânele, evitând coliziunea cu un alt autovehicul, cu o bicicletă sau o motocicletă, sau dacă conducătorul auto este pe cale să schimbe banda fără a utiliza semnalizarea. Echipamentele pot recunoaște și interpreta indicatoarele de viteză de pe șosea, adăugând, de asemenea, un control al farurilor, comutând automat între faza lungă și cea scurtă în funcție de trafic.

ADAS vine în sprijinul creșterii siguranței avansate în trafic prin conectarea de echipamente furnizate de Mobileye la soluția i-Track.

2.3.2. Clasamentul A.D.A.C. in domeniul de sisteme anti-colisiune.

A.D.A.C., cel mai mare club auto din Europa, a testat câteva dintre sistemele de frânare automată disponibile în prezent pe modelele de mașini vândute în Europa. Scopul acestor sisteme de siguranță este să reducă numărul de accidente produse la viteze relativ mici, în care sunt implicați de obicei și pietoni.

Concluzia generală a germanilor de la ADAC este că aceste sisteme pot salva vieți, deși tehnologia nu s-a maturizat încă.

Clubul auto german a pus la încercare sistemele de frânare automată de pe următoarele modele: Lexus LS 600h, Volvo V40, Mercedes-Benz E-Class și BMW Seria 3 GT. Pe lângă aceste sisteme de fabrică, ADAC a supus la test și un sistem care poate fi cumpărat și montat pe aproape orice mașină .

Dintre cele cinci tehnologii puse la încercare, sistemul de frânare automată disponibil pe hatchbackul Volvo V60 a primit cele mai multe laude – a detectat un pieton la viteza de 50 km/h și a evitat un accident prin aplicarea automată a frânelor. Pe deasupra, Volvo V60 e echipat și cu un airbag pentru pietoni, montat în capota motorului, care micșorează riscul rănirii atunci când sistemul de frânare automată nu și-a făcut datoria.

Limuzina Lexus LS600h de la Toyota are un sistem la fel de bun precum cel oferit de Volvo, dar plusează cu un senzor care poate „vedea” și noaptea. Deși are performanțe similare cu sistemul Volvo, tehnologia oferită de Lexus este disponibilă doar pe modelul de top LS 600h . Sistemul PRE-SAFE a fost catalogat de către cei de la ADAC ca fiind cel mai bine dezvoltat , dar a arătat slăbiciuni în detectarea pietonilor în mișcare. De exemplu, mașina nu recunoaște în timp util un copil care aleargă să traverseze strada.

În cazul BMW, germanii au apreciat prețul scăzut al sistemului de detectare a pietonilor și disponibilitatea largă în gama de modele BMW, dar au notat lipsa capabilității de frânare automată în caz de urgență. Chiar dacă nu frânează automat, sistemul BMW ajută, totuși, la îmbunătățirea distanței de frânare de urgență atunci când șoferul apasă pedala.

Locul cinci din clasament le-a primit sistemul Mobileye, care poate fi montat în orice mașină dar are un pret de achizitie accesibil pentru orice detinator de autovehicul . ADAC a apreciat faptul că acest sistem îl poate avertiza pe șofer de un posibil accident cu un pieton, însă subliniază că de multe ori acest lucru nu e suficient. Din acest motiv, doar sistemele care ajută la frânarea mașinii în situații de urgență se dovedesc folositoare.

Rezultatele complete ale testului ADAC (cu cât e mai mică nota finală, cu atât rezultatul e mai bun):

Legendă verdict/notă:

Foarte bun: 0,6-1,5

Bun: 1,6-2,5

Satisfăcător: 2,6-3,5

Suficient: 3,6-4,5

Deficitar: 4,6-5,5

2.4. Strategii de implicare a producatorilor de autovehicule

2.4.1 Audi

Audi Side Assist – este o tehnologie concepută pentru a ajuta conducătorii auto la schimbarea benzilor pe autostrăzi în condiții de siguranță. Două radare, unul pe fiecare parte a mașinii, sunt montate în bara de protecție spate. Audi Side Assist este disponibil opțional pe modelele A4, Q5 și Q7.
Radarele monitorizează traficul într-o zonă care se întinde de la aproximativ 70 de metri în spatele mașinii până la portiera față. Sistemul funcționează la viteze de peste 30 kilometri pe oră. În condiții meteorologice nefavorabile (ploaie torențială sau zăpadă), sistemul poate să nu funcționeze.

2.4.2. Volvo (S80)

City Safety

Este un sistem laser ce poate sesiza o coliziune iminenta la viteze de pana la 50 kmph. Prima etapa consta in pregatirea franelor pentru micsorarea timpului de raspuns la apasarea pedalei. A doua etapa consta in aplicarea franelor automat si inchiderea clapetei de acceleratie.
Daca diferenta de viteza dintre cele doua masini e mai mica de 15 kmph, sistemul poate evita singur coliziunea.
Driver Support Package
Sistemul include Adaptive Cruise Control, Collision Warning with full auto-brake and Pedestrian Detection, Driver Alert Control, Lane Departure Warning si Blind Spot Information System.

Adaptive Cruise Control (pilot automat adaptiv si Queue Assist)
Ajuta la pastrarea unei distante sigure fata de alte autovehicule, adaptand viteza la cea a masinii din fata. Aria de functionare a sistemului este de pana la 200 km/h la transmisie automata si intre 30 si 200 km/h la transmisie manuala.
 Collision warning with full auto-brake and Pedestrian Detection (Sistem de avertizare asupra coliziunii si franare complet automata si detectarea pietonilor)
Prezentat la Salonul Auto de la Geneva in 2012 ca si prototip, sistemul este activat de un senzor cu radar cu raza de actiune de 150 m montat in spatele grilei de radiator si o camera video digitala in spatele parbrizului. Sistemul Collision Warning prea-activeaza franele la apropierea de obstacol si in cazul absentei unei reactii aplica toata forta de franare automat.
 Driver Alert Control (Sistemul de avertizare a soferului)
Dupa depasirea vitezei de 65 km/h o camera video supravegheaza carosablul in timp ce sistemul verifica semnalele primite de la coloana de directie si le compara cu stilul uzual de condus. Daca acesta observa semne de moleseala, distragere a atentiei sau o maniera mai dezordonata decat de obicei, sistemul va emite avertizari sonore si va afisa un mesaj care iti va sugera sa faci o pauza.
Lane Departure Warning (Sistemul de avertizare asupra parasirii benzii)
Tot dupa depasirea pragului de 65 km/h o camera video urmareste marcajele benzii si va emite o avertizare sonora in cazul depasirii lor daca nu sunt folosite indicatoarele de semnalizare)

Road Sign Information (Informatii semne de circulatie)
O camera detecteaza semnele de viteza si sistemele de interzicere a depasirii, semnul curent fiind apoi afisat pe ecranul SENSUS (sau afisajul digital adaptiv).

Dynamic Stability and Traction Control (Controlul Dinamic al Tractiunii si stabilitatii)
Sistemul analizează factori precum direcția de deplasare a autovehiculului, cât de repede se rotesc roțile și câtă forță de blocare a direcției este aplicată. Cu ajutorul acestor informații, sistemul DSTC poate detecta o posibilă derapare și o poate preveni reducând puterea motorului și/sau frânând roțile necesare.

Franele antiblocare su sistemul hidraulic de asistent la franare HBA si sistemul de preactionare a franelor RAB
Dotat cu discuri de frână antiblocare de dimensiuni mari ce scurteaza considerabil distanțele de oprire. Rezistență la amortizare se dovedeste utila la franarile lungi si dese pe un drum montan, ajutate si Fading Brake Support (FBS). Acest sistem crește treptat presiunea de frânare hidraulică pentru ca pedala de frână să funcționeze în permanență în mod corespunzător. Sistemul Hydraulic Brake Assist asigură aplicarea hidraulică a presiunii de frânare maxime în cazul unei opriri precipitate. În mod similar, la ridicarea bruscă a piciorului de pe pedala de accelerație sau dacă senzorii detectează prezența unui obstacol în fața autovehiculului, sistemul Ready Alert Brakes va deplasa instantaneu plăcuțele de frână mai aproape de discurile de frână, pentru a reduce distanța de frânare. În plus, sistemul Electronic Brake Distribution (de distribuție electronică a forței de frânare) asigură distribuirea cantității corecte de forță de frânare către partea din față și partea din spate a autovehiculului Volvo, în funcție de locația unde este distribuită încărcătura și de condițiile de drum

Adaptive Brake Light (Lampa de frana adaptiva)
Lampa de frână adaptivă (Adaptive Brake Light), care funcționează atunci când viteza este mai mare de 50 km/h și știe să deosebească frânarea normală de frânarea datorată panicii. În cazul frânării datorate panicii, lămpile de frână vor clipi intermitent de patru ori pe secundă, ceea ce va trimite un mesaj clar traficului din spate că este posibil să existe o problemă în față. De îndată ce viteza autovehiculului coboară sub 10 m/h, lămpile de frână vor înceta să clipească și în locul lor se vor aprinde luminile de avarie.

2.4.3. B.M.W.

Evitare a coliziuni cu perspectivă 360 de grade – următorul pas în “Vision Zero”
Evitarea coliziunii este o caracteristică vitală în drumul spre o mobilitate personală fără accidente. De mulți ani, BMW Group lucrează pentru a se apropia de acest deziderat – „Vision Zero”. Sistemele de asistență precum tempomat activ cu funcție Stop & Go, care detectează și răspund automobilelor din față, sunt deja disponibile la actualele modele BMW. Aceste sisteme bazate pe radar și camere video oferă avertizări și pot frâna automobilul până la oprire totală, dacă este cazul.

La noul automobil de cercetare – un BMW i3 -, un sistem inovator de senzori cu laser scanează întreaga suprafață din jurul automobilului. Într-o situație cu potențial de coliziune, sistemul avertizează conducătorul și, dacă este cazul, inițiază automat frânarea cu o acuratețe de centimetri.

vezi mat. Honda 2 + poze

2.4.4. Honda

Honda Collision Mitigation Braking System (CMBS).

Sistemul de prevenire a coliziunilor dezvoltat de Honda, funcționează la viteze de peste 15 km pe oră, detectând vehicule în mișcare sau staționare pe o distanță de 100 de metri în fata vehiculului. Cu 3 secunde înainte de impact pe tabloul de bord se vor afișa avertizări audio și vizuale ce vor semnala pericolele, iar viteza va fi redusă pentru a evita impactul. Sistemul CMBS aplica frânele și retractează centura de siguranță a șoferului dacă distanța dintre vehicule continuă să scadă. Avertizorul și martorii de avertizare sunt activi în continuare. Dacă impactul nu poate fi evitat, sistemul de pretensionare va fi activat pentru a oferi siguranță maximă șoferului și pasagerului față înainte de a aplica frânele pentru a reduce viteza de impact. CMBS nu detectează biciclete. Sistemul este disponibil pe Honda Legend în echiparea standard, iar pe CR-V și Honda Accord opțional.

2.4.5. Toyota

Control automat. Lexus LS 600h ofera sisteme excelente pentru siguranta pasagerilor, dar si pentru evitarea unor corpuri aflate in trafic. Astfel, doua camere-radar urmaresc tot ceea ce se intampla pe carosabil in fata automobilului si-l avertizeaza pe sofer in cazul aparitiei unor obstacole, precum oameni sau obiecte din metal sau plastic. In cazul unui potential accident, conducatorul autoturismului este avertizat printr-un sistem de alarma sonor. De asemenea, Lexus beneficiaza de un dispozitiv de preluare automata a controlului masinii, in situatia in care soferul face manevre prea bruste sau evazive de evitare a coliziunii.

pentru clasa medie de la Toyota inginerii lucrează la un nou sistem, care să preia controlul direcției în cazul în care unitatea centrală calculează că șoferul nu mai poate evita coliziunea. O nouă evoluție în siguranța pe șosele sau un nou pas spre controlul mașinii de către electronică?

Recent, cei de la Toyota au dezvăluit presei câteva dintre inovațiile lor în materie de siguranță, în Japonia. Este vorba despre sisteme aflate, mai mult sau mai puțin, în stadiul de prototip și care vor fi integrate în viitoarele modele ale gigantului japonez.

În cazul de față, vorbim despre o nouă funcție care va face parte dintr-un avansat sistem "pre-collision system": controlul direcției. Adică o caracteristică inedită, care nu se regăsește pe sistemele de prevenire a accidentelor din cazul altor mărci.

Sistemul Toyota utilizează mai multe camere de filmat, precum și un radar special "milimeter wave", acestea fiind plasate în partea din față a mașinii și având rolul de a sesiza situații de genul pietonilor careapar brusc în fața mașinii. Computerul central al sistemului pre-collision calculează foarte rapid modalitatea în care mașina trebuie să frâneze și să vireze pentru a evita impactul, pe baza unui algoritm complex, realizat în urma analizării situațiilor și accidentelor din viața reală.

Pentru moment, oficialii nu au dat detalii referitor la momentul introducerii în serie a acestui sistem inovator, nici care vor fi primele modele care vor beneficia de acesta, dar japonezii promit că nu mai avem de așteptat mult până la inaugurarea noii tehnologii – cel mai probabil, primele vor fi modelele premium cu sigla Lexus.

Pe lângă acest sistem, cei de la Toyota mai pregătesc și altele: un senzor din volan care analizează bătăile inimii șoferului, pentru a evita accidentele cauzate de infarctul în timpul condusului; "the pop-up hood" – capota motorului care se ridică puțin în cazul impactului cu un pieton, pentru a amortiza șocul; un sistem anti-orbire, de filtrare a luminii farurilor mașinilor din față.

2.4.6. Ford

Un sistem prezentat de cei de la Ford, este un sistem de evitare a coliziunii în trafic, care combină viratul automat cu frânarea automată.
Acest sistem pemite mașinii să frâneze în momentul în care detectează iminența unei coliziuni, iar în cazul în care frânarea nu este suficientă, computerul va vira automat volanul în încercarea de a evita impactul. Toate acestea vor fi posibile dacă mașina are o viteză mai mică de 38 de mile pe oră (sub 62 km la ora) iar șoferul nu are nici o reacție la pericolul din față, distanța de detecție a potențialului impact fiind de 200 de metri.
Acest sistem se află în stadiul de prototip și este instalata în acest moment doar pe vehicule pentru test. Cei de la Ford sunt însă optimiști fiind încrezători că implementarea și perfecționarea acestor sisteme nu va dura mai mult de câțiva ani.

2.4.7. Mercedes

Mercedes-Benz Pre-Safe este un sistem ce folosește scurta perioadă de timp dintre un potențial accident și accidentul în sine pentru a activa sistemele de protejare a pasagerilor. La viteze de peste 30 km/h, Pre-Safe monitorizează viteza și comportamentul șoferului, accelerație, frânare, pentru a determina dacă să ia sau nu măsuri de urgență. Dacă sistemul consideră că o coliziune este iminentă, va retracta centurile, va aduce scaunele electrice într-o poziție optimă, sau în caz de derapaj, impact lateral, răsturnare, va închide geamurile electrice și trapa. În caz de evitare a coliziunii, tensiunea este eliminată din centurile de siguranță și ocupanții își pot readapta locurile. Pre-Safe este disponibil în standard pe Mercedes-Benz E-Class, în toate țările europene. Alte modele cu Pre-Safe sunt Mercedes-Benz C-Class, GLK-Class, M-Class.

Mercedes-Benz Pre-Safe Brake. Pe lângă funcțiile sistemului Pre-Safe, de a retracta centurile, regla scaunele și închide geamurile și trapa la un posibil accident, Pre-Safe Brake va identifica situații critice la viteze între 30 kilometri pe oră și 200 kilometri pe oră, la o distanță de 200 de metri în fața mașinii, pentru a avertiza șoferul să încetinească, iar dacă nu va reduce viteza, mașina va recurge la frânarea de urgență. Pre-Safe Brake este util în afara orașului la viteze mari și completează sistemul Pre-Safe. În Germania, 19% din accidentele grave sunt coliziunile din spate. Pre-Safe Brake este disponibil pe Mercedes-Benz E-Class.

2.4.8. Opel

Opel Eye – este un sistem care ajută șoferii detectând un semn rutier de la o distanță de 100 m, pe care îl va compara cu cele stocate în memorie și îl va afișa pe display. De asemenea, Opel Eye verifică dacă automobilul rămâne pe banda de circulație, la viteze de peste 60 km/h, în caz de schimbare a traiectoriei șoferul este avertizat prin semnale acustice. Camera este localizată în partea de sus a parbrizului, lângă oglinda retrovizoare. Sistemul este disponibil opțional pe Opel Insignia și Astra.

2.4.9. Volkswagen

Volkswagen Lane Assist – ajută șoferul să își păstreze banda de circulație la viteze de peste 65 km/h. O cameră video amplasată în partea de sus a parbrizului monitorizează viteza de deplasare și marcajul de pe șosea, în caz de nevoie Lane Assist corectând direcția. Dacă sistemul nu este în măsură să corecteze direcția, în cazul unei curbe, avertizează șoferul prin vibrații în volan. Lane Assist este destinat să abordeze schimbările accidentale de benzi pe drumurile rurale și pe autostrăzi. Sistemul este disponibil pe modelul Passat.

Cap. 3. Tema aplicata : – Construirea unei machete didactice cu sistem de frinare anti-colisiune

3.1. Etapa 1

Conceptia , respectiv construirea prototipului didactic a fost executat in mai multe etape , s-au studiat si s-au incercat mai multe variante de actionare a sistemului de frinare precum si a electronicii care comanda sistemul , plecind de la comenzi prin relee cu senzor de parcare de proximitate cu o distanta maxima de actiune la 1,2-1,5 m , fiind inbunatatit intr-o a doua etapa cu senzor sonar cu sensibilitate la 6 m , si comenzile de relee mecanice fiind inlocuite cu microprocesor Arduino Leonardo , programabil in C++ , cu rezerve de implementare a mai multor senzori respectiv iesiri de comenzi

3.1.1. Solutii de actionare a frinei studiate

Sistemul de Frinare Anticoloziune (ACBS) este un sistem de siguranta activa inventat pentru evitare a coliziunii , este un sistem de siguranță auto , proiectat pentru a reduce severitatea unui accident. De asemenea , cunoscut sub numele de precrash sistem, sistem de avertizare inaintea coliziunii sau sistem atenuare a coliziunii ;, foloseste senzori cu laser și camera de senzori radar , uneori, pentru a detecta o accident iminent. Odată ce se face detectarea unui obstacol , aceste sisteme au menirea să execute fie o avertizare pentru conducătorul auto atunci când există o coliziune iminentă sau de a lua măsuri în mod autonom, fără nici o interventie a conducător auto (de frânare sau de scimbarea direcției , sau ambele). Sistemul pe care va prezint , este una cu actionare electromecanica , cu actionare pe etrierul de frina electro-hidraulic , si este asistat de montaje electronice,care cu ajutorul senzorilor prelucreaza datele si actoneaza ca atare .

Sistemul de frinare conceputa trebuie sa inlocuieasca actiunea umana in procente de 100%.Forta de apasare a pedalei de frina de catre conducatorul auto rezulta o presiune in pompa de frina ce trebuie atinsa cu o actionare mecanica , hydraulica ,pneumatica , electromagnetica , pirotehnica sau alte forme de actionare pe care noi nu le-am luat in calcul .

Sau luat in calcul solutii ca;

cilindru pirotehnic cu auto blocare la final de cursa – solutia fiind de unica folosinta si necesita verificare periodica .

bobina/miez electromagnetic – nu sa ajuns la presiunea necesara in pompa , iar prin multiplicarea momentului de forta prin sisteme de pirghii mecanice constructia devenea prea voluminoasa.

hidraulic si pneumatic – solutiile sunt voluminoase si costurile foarte mari , se cere servisare intretinere fiind folosite piese de clasa de precizie mare (mecanica fina – supape ,pompe, compresor etc.)

Frana electromecanica -( EPB- electromechanical parking brake)- este un etrier cu dubla functie : actionat hidraulic pentru frina de serviciu si actionat electric pentru frina de parcare , cu un randament foarte bun si pe actionarea electrica.

3.1.2. Solutia de actionare a frinei aleasa si aplicata.

Frana electromecanica -( EPB- electromechanical parking brake) Pentru a ne asigura ca autovehiculul nu se va deplasa atunci cand e parcat, soferul trebuie sa traga in sus frana de mana.. In viitor, tot ce se va cere este o actionare rapida a unuicomutator in panoul de instrumente, datorita franei de parcare electomecanica, in noul Passat inlocuirea franei conventionale, frana de mana.

Frana de parcare electomecanica nu ajuta doar la parcare. Datorita interventiei sale, sistemul intelligent de fanare, se poate folosi acest sistem si atunci cand oprim in panta fara ca frana sa se incalzeasca. Frana de parcare electomecanica, de asemenea, este prevazuta in alte publicatii ca o frana de parcare electrica ( EPB- electromechanical parking brake)

3.1.3. Subansamble , componentele S.F.A.C.

Sistemul de frinare anti-colisiune construit , are patru subansamble ce face sa fie functional:

Caroseria , sasiu – este o constructie metalica , realizata prin sudura si prindere prin organe de asamblare , care sustine echipamentul , si este prins pe sistemul de rulare compus din doi arbori si patru roti.

Sistemul de frinare care este realizata in miniatura si contine etrier ,disc de frina , unitatea abs/esp ,si sistemul hidraulic.

Sistemul de avertizare luminoasa si acustica , care se compune din releu semnalizare , bluzer si cabluri electrice , si are menirea de a presemnaliza pericolul de coliziune , semnal valabil atit conducatorului auto , cit si a celor care participa la trafic.

Sistemul de automatizare – care este compus din placa circuit electric , piese electronice , placa microcontroler Arduino Leonardo , comutatoare.

3.1.3.1. Caroserie (sasiu)

Cadrul sau sasiul acestui vehicul este realizat dintr-un profil patrat (rectangular) din otel cu dimensiunile de 20x20x1,5 fig.1.

Pe acest sasiu la fel ca la oricare vehicul sunt montate doua punti si anume puntea fata si puntea spate.

Legatura dintre cele doua punti si sasiu este realizata cu ajutorul a patru suporti cu lagare cu rostogolire.Fixarea acestor suporti de sasiul vehiculului sa realizat prin intermediul unor suruburi M 10, cate doua suruburi pe fiecare suport al lagarului.La mijlocul acestui sasiu este montat un suport metalic tip cornier pentru fixarea bateriei de acumulator tot din otel cu dimensiunile de 20x20x1,5.

Profil suport baterie acumulator

Acest suport al bateriei de acumulator este prevazut cu doua bare filetate M12 dispuse lateral fata de bateria de acumulator fixate la partea superioara cu o placa metalica dintr- un platband de forma dreptunghiulara avand la capetele ei prevazute doua orificii Ø12,2 pentru fixarea de cele doua bare filetate prin doua piulite M12.Prinderea acestui suport al bateriei de acumulator s-a executat cu ajutorul unui aparat de sudura pe baza de Argon. Lucrarea s-a executat prin puncte de sudura.In partea din fata a vehiculului se afla montat partea electronica: senzori de prezenta, relee, calculator,intrerupatoare etc. In partea din spate a acestui vehicul este fixat un suport metalic din otel pe care este montat etrierul electric.Fixarea etrierului de placa metalica se face cu ajutorul a doua suruburi M 10.Prinderea acestui suport metalic s-a realizat tot cu ajutorul aparatului de sudura pe baza de Argon.Pe axul puntii spate se mai afla discul de frana si sistemul electric de franare.

Discul de frana Teava patrata

Bara filetata Platband metalic de fixare a bateriei la partea superioara

Parametrii dimensionali ai vehiculului:

Ampatament: L=485 mm;

Lungimea sasiului=610 mm;

Lungimea maxima a vehiculului: A=840 mm;

Inaltimea maxima: H=50 mm;

Ecartament fata,spate: B1,B2=350 mm;

Latimea maxima a sasiului=210 mm;

.Latimea maxima a vehiculului=430 mm;

Raza longitudinala,raza transversala de trecere=205 mm;

Lungimea suportului de baterie=300 mm;

Latimea suportului de baterie=190 mm.

Asamblari

La realizarea acestui sasiu se regasesc asamblari nedemontabile si anume acele piese componente care sau montat prin folosirea fortelor de coeziune sau a celor de aderenta fizico-chimica (imbinari sudate).

Tot la realizarea acestui sasiu se regasesc si asamblari demontabile.

Ele pot fi montate si demontate ulterior fara deteriorarea organelor de asamblare si a pieselor asamblate ori de cate ori este necesar.

In general aceste asamblari sunt mai scumpe decat asamblarile nedemontabile,de multe ori,datorita conditiilor impuse de realizarea pieselor,a subansamblelor (de montare, de intretinere, de deservire etc.) sunt utilizate asamblarile demontabile.

Asamblari filetate

La acest proiect sau folosit asamblari filetate, una filetata la exterior (surubul),cealalta filetata la interior (piulita).Aceasta asamblare permite o demontare si montare usoara.

Mod de generare a filetului

S-au folosit filete cu un inceput (filete obisnuite) cu sensul de infasurare dreapta, filet cilindric, filet cu pas normal,filet rotund.

Forte si momente in asamblarile filetate

Momente de frecare

In cazul asamblarilor filetate s-a impus limitarea strangerii surubului prin utilizarea cheii dinamometrice pentru a evita ruperea tijei.

Conditia de autofixare (autofranare)

S-a avut in calcul ca sub actiunea fortei axiale care incarca asamblarea filetata aceasta sa nu se desfaca singura (piulitele puntii fata si spate, lagarele de fixare a puntilor fata-spate).

Materiale si tehnologie

Alegerea materialului din care se executa arborii este determinata de:

-tipul arborelui;

-conditiile de rezistenta si rigiditate impuse;

-modul de rezemare (tipul lagarelor);

-natura organelor montate pe arbore (roti).

In cazul puntilor din proiectul de fata se recomanda oteluri de uz general (OL 42,OL 50,Ol 60, STAS 500/2-80).

OL 42

Rezistenta minima la rupere la tractiune:

Rm=410…490MPa;

Ol 50

Rm=490..610MPa;

Ol 60

Rm=590…710MPa.

Lagare cu rostogolire(cu rulmenti)

La extremitatile axului puntilor (fata-spate) sau folosit rulmenti radiali cu bile.

La axul puntilor fata si spate poate sa apara deformatii de incovoiere.

La arborii puntilor pot sa apara solicitari de incovoiere sau torsiune.

Se aleg materiale care sa reziste la solicitarile de incovoiere sau de torsiune.

Asigurarea rezistentei la oboseala si a rezistentei la uzura a fusurilor puntilor se realizeaza prin forma constructiva a arborelui si prin tratamente de suprafata:

-mecanice;

-termice;

-termochimice.

Arborii se prelucreaza prin strunjire.

Sistem de rulare

Dimensiunile prototipului sunt:

ecartament 350mm

ampatament 485 mm

la acest sistem sunt folosite 4 roti cu R=220mm; pe axa spate este montat un senzor;

sistemul de rulare are doua axe confectionate din OLC 45 la strung;

Lungimea axelor este de 440 mm;

La ambele capete au filet metric;

Tot la strung s-au prelucrat si cele patru piulite si cele patru saibe care sunt montate pe ax pentru fixarea jantelor(rotilor)

axele sunt prinse de sasiu prin patru lagare;

Lagarele au un sistem de gresare pentru rulmenti;

Lagarele sunt usor reglabile;

in interiorul fiecarei roti(in jante) este montat cate un rulment;

mai sunt montati inca patru rulmenti care se afla in cele patru lagare;

Rulmentii din lagare au o raza de R=44mm si sunt rulmenti axiali cu bile;

3.1.3.2. – Sistemul de frinare

Componentele sistemului

Dispozitivele de actionare ale franei sunt unitati electromecanice de pozitionare si sunt integrate in etrierul pistonului. Cu ajutorul unui motor electric, unei transmisii cu roti dintate cu curea si un piston, se unesc pentru a actiona frana de parcare, creand o forta care adduce placutele de frana in contact cu discurile de frana.

Pentru a actiona franele prin mijloace electromecanice, este nevoie doar de un mic efort din partea pistoanelor de franare. Conversia miscarii de rotatie a motorului electric catre o miscare linear cu un raport de transmisie de 1:150 este desfasurat in trei etape. Sta inseamna ca 150 de rotatii a motorului electric rezulta intr-o singura rotatie a axului mecanismului de actionare a franei.

Prima faza- mecanismul de transmisie- prima faza de reductive este obtinuta de la motorul electric catre o roata dintata.

A doua faza- disc pendular(fulant)- a doua faza de reductive este posibila printr-un disc pendular (fulant)

A trei-a faza – axul conducator transforma miscarea de rotatie in una liniara in ultima treapta

Axul conducator- transforma miscarea rotativa intr-o miscare de translatie. Axul este condus direct de discul pendular. Directia de rotatie a axului determina daca piulita de presare se misca inainte sau inapoi. Mecanismul axului care transmite fosta de franare este proiectat cu autoblocare. O data ce frana de parcare electromecanica a fost actionate, sistemul ramane chiar fara current electric.

Discurile de frana au fost proiectate inca de la inceputul secolului al XX-lea, dar au fost introduse in productie de serie abia la jumatatea acestuia. Avantajul major oferit de acestea este faptul ca asigura o disipare mai rapida a caldurii. Supra-incalzirea sistemului de franare se produce atunci cand caldura acumulata nu poate fi transferata suficient de repede mediului ambiant. Ca urmare a acestui fenomen, capacitatea de franare scade mult, in cazurile extreme fiind posibil ca masina sa nu mai poata fi oprita. O astfel de situatie se poate intalni atunci cand parcurgem un drum virajat, in coborare, si utilizam intensiv franele. Ce se intampla de fapt? Pot aparea doua situatii:

– placutele au in componenta materialului de frictiune rasini, folosite ca liant pentru fibrele care asigura frecarea. La temperaturi inalte, aceste rasini incep sa se vaporizeze, formand un gaz. Acesta se va dispune sub forma unui strat subtire intre placute si disc, contactul dintre cele doua nu se mai realizeaza eficient si capacitatea de decelerare scade.

– cantitatea prea mare de caldura nu poate fi disipata de discurile de frana si este transferata catre etriere si, de aici, catre lichidul de frana. Acesta poate atinge punctul de fierbere, formandu-se bule de aer. Aerul va fi comprimat de presiunea indusa prin apasarea pedalei de frana si nu va fi permisa actionarea corecta a pistonaselor care preseaza placutele de frana pe disc, rezultatul fiind reducerea capacitatii de franare.

Pentru a combate aceste neajunsuri, au fost proiectate si sunt utilizate la ora actuala, discurile de frana ventilate. Pentru autoturismele mai performante se utilizeaza discuri de frana ventilate cu striatii si/sau cu perforatii. Acestea sunt realizate din aliaje speciale si cu tehnologii avansate intrucat trebuie sa reziste la temperaturi inalte si la fenomenul de abraziune.

In cazul autovehiculelor de inalta performanta se utilizeaza discuri de frana ceramice care asigura performante mult mai bune decat cele metalice si sunt mai usoare, dar si mult mai scumpe.

In general, elementele consumabile ale sistemului de franare se uzeaza mai repede decat este prevazut de producator si asta din cauza traficului din ce in ce mai aglomerat, care obliga la franari frecvente. O alta cauza o reprezinta ovalizarea discurilor ca urmare a socurilor induse de soselele deteriorate – gropi abordate cu pedala de frana apasata sau a racirii bruste – franari violente repetate, urmate de contactul cu apa de pe carosabil.

Placutele si discurile de frana trebuiesc inlocuite periodic. Pentru placute, limita de uzura este de 3 mm grosime a materialului de frictiune. Sub acest nivel, niturile folosite pentru prinderea acestuia pe placuta vor intra in contact cu discul si il vor uza anticipat.

Atat discurile cat si placutele se vor inlocui in set pe aceeasi punte. Nu montati placute noi pe un disc cu santuri sau uzat si nu pastrati placutele uzate atunci cand schimbati discurile. Subansamblele uzate le vor deforma si uza prematur pe cele noi.

Toate componentele sistemului de franare sunt vitale pentru siguranta noastra si a celorlalti participanti la trafic. Este bine sa verificati periodic starea discurilor de frana, a placutelor, dar si a furtunelor de frana. Uzura avansata a subansamblelor mareste foarte mult posibilitatea producerii unui accident, stiut fiind faptul ca, in general, nu avem o a doua sansa daca nu reusim sa franam la timp.

Procesul de franare este mai complex decat pare la prima vedere. Un autovehicul care se deplaseaza dispune de energie cinetica. Atunci cand dorim sa incetinim si apasam pedala de frana se va crea presiune in instalatia de franare, fiind actionate placutele sau sabotii de frana asupra discurilor sau tamburilor. Ca urmare a fortei de frecare dezvoltate, energia cinetica se transforma in energie termica care este disipata in atmosfera. Sistemul de franare cuprinde:

–          circuitul hidraulic care face posibila transmiterea miscarii de apasare a pedalei de frana, prin intermediul lichidului de frana, catre etriere

–          discurile sau tamburii de frana care se rotesc solidar cu rotile

–          etrierele care preseaza placutele pe discuri sau sistemul de actionare a sabotilor pe tamburi

–          placutele de frana

Ca urmare a fortei de frecare dintre placute si discurile de frana, autovehiculele pot fi incetinite si oprite. Intrucat exista autovehicule cu caracteristici diferite, subansamblele sistemului de franare sunt si ele diferite. Pentru toate tipurile de vehicule insa, capacitatea de franare ar trebui sa fie mai mare decat cea de accelerare.

Principalele tipuri de placute de frana sunt:

placute de frana organice. O lunga perioada de timp, materialul din care au fost realizate placutele de frana a fost azbestul, material cu proprietati foarte bune in ceea ce priveste absorbtia si disiparea caldurii. Insa praful de azbest este nociv sanatatii (prin inhalare repetata conduce la dezvoltarea unei boli mortale – azbestoza). Ca urmare, in procesul de productie s-au introdus materiale organice (sticla, cauciuc) utilizate in combinatie cu rasini rezistente la temperaturi inalte. Acest timp de placute au avantajul ca sunt ecologice si usor de reciclat, insa materialul de frictiune este mai moale si se uzeaza mai repede.

placute de frana semi-metalice (sinterizate). Acest tip de placute au in compozitie fibre metalice in proportie de 40%. Sunt utilizate in cazul autoturismelor cu performante dinamice mai ridicate. Asigura caracteristici de franare mai bune, insa numai dupa ce se incalzesc.

placute de frana metalice. In componenta acestora regasim materiale care asigura un bun transfer al caldurii cum sunt cuprul, otelul si grafitul. Sunt caracterizate de un raport bun intre valoarea de achizitie si durata de utilizare, performantele de decelerare fiind ridicate. Dezavantajele sunt reprezentate de greutatea mai mare si faptul ca functionarea optima se obtine dupa ce se incalzesc. Avand in vedere faptul ca materialul de frictiune este mai dur, discurile de frana se pot uza mai repede.

placute de frana ceramice. Compozitia acestui tip de placute este un mix de fibre ceramice si cupru, metal cu caracteristici foarte bune in ceea priveste transferul termic. Avantajele sunt multiple si tin de durata de utilizare indelungata, racire mai eficienta si mai rapida, functionare mai silentioasa. Dezavantajul este reprezentat de costul ridicat de achizitie.

Unitatea ABS/ESP

3.2.3.3. Sistemul electric de avertizare

Sistemul de avertizare luminoasa si acustica , care se compune din releu semnalizare , bluzer si cabluri electrice , si are menirea de a presemnaliza pericolul de coliziune , semnal valabil atit conducatorului auto , cit si a celor care participa la trafic.

Sursa de curent este comuna cu cea a automatizarii.

baterie acumulator

Bateria aleasa de noi este Rombat Tornada de 12 V 80Ah 720 A.

Definitie:

Orice sursa de energie electrica generata prin transformarea directa a energiei chimice si constituita din una sau mai multe celule primare (nereincarcabile) ori din una sau mai multe celule secundare (reincarcabile).

Bateriile de acumulatori sunt pile electrice reversibile care au proprietatea de a inmagazina enetgie electrica prin transformarea in energie chimica si invers.

Releul de putere

Pentru proiectul nostrum am utilizat 6 relee de tip NP4 30 de 12V/ 30 Amperi.

Definitie:

Releul este un dispozitiv electromecanic care transformă un semnal electric intr-o mișcare mecanică.

Releul este un dispozitiv de comanda care inchide si deschide un circuit dintr-un sistem tehnic.

Constituire:

El este alcătuit dintr-o bobină din conductori izolați infășurați pe un nucleu metalic și o armătură metalică, cu unul sau mai multe contacte. In momentul in care o tensiune de alimentare este aplicată la bornele unei bobine, curentul circulă și va fi produs un camp magnetic care mișcă armătura pentru a inchide un set de contacte și/sau pentru a deschide un alt set.

Tipuri de relee:

Relee electromecanice

Relee electromagnetice

Relee termice

Relee Reed

Relee statice

Cablaje electrice :

Cablurile au fost alese in functie de consumatorii pe care ii

alimenteaza.Am folosit diferite culori pentru o mai usoara identificare a fiecarui cablu si a consumatorului / generatorului pe care il conecteaza.

Lampa tripla

la comanda automatizarii presemnalizeaza ca urmeaza functia de frinare

Buzzer semnalizare acustica

In sincron cu lampa tripla , semnalizeaza acustic inceperea functiei de frinare.

3.1.3.4. Unitatea electronica de comanda prin microcontroler programabil

Ce se urmareste a obtine prin aplicare unui microcontroler programabil?

excluderea interventiei factor uman asupra comenzilor .

diminuarea volumului de ansamble electronice.

diminuarea costurilor de montaj electric si electronic.

rezistenta la functionare nr. de cicluri , caderea de tensiune .

sa exclus interventia factorului uman prin automatizarea tuturor functiilor prin placa Arduino Leonardo , instrument ce se poate programa cu C++ .

sa redus numarul si volumul montajelor electronice , folosind elemente cu costuri reduse si de o fiabilitate marita.

placa de montaj – este o placa electronica , proectat si executat in regie proprie, pe care se monteaza toate componentele electrice si electronice necesar pentru acest proiect.

Placa microcontroler Arduino Leonardo

Arduino Leonardo este o placa microcontroler bazat pe ATMEGA32U4 (foaie de date). Ea are 20 de pini digitale de intrare / ieșire (dintre care 7 pot fi utilizate ca ieșiri PWM și 12 intrări analogice ca), un 16 MHz oscilator cristal, o conexiune micro USB, un jack de putere, în afara ICSP, și un buton de resetare ,; se conecteaza la un computer cu un cablu USB sau de alimentare cu un adaptor sau o baterie AC-DC . Leonardo diferă de toate placile precedente în care ATMEGA32U4 a construit-in comunicare USB, eliminând nevoia de un procesor secundar. Aceasta permite microcontrolerului Leonardo să se conecteze la un calculator conectat ca un device, pe lângă un (CDC) port serial virtual / COM .

Programare Arduino Leonardo

– Program in versiunea 1.6.1.- aplicatia S.F.A.C.

int d_senzorPin=13;

int m_senzorPin=5;

int c_senzorPin=18;

int breakPin=4;

int releasePin=3;

int breaklampPin=8;

int alertPin=7;

int resetbuttonPin=12;

int armbuttonPin=11;

unsigned long alertprevmillis;

int alertmillis=500;

int breakdistance=200;

int alertdistance=300;

int release_time=200;

long int state=0;

volatile long int laststate=0;

long int motionlimit=1000;

int break_current_limit=15;//14

int breaked = 0;

int armed = 0;

void setup (){

pinMode(resetbuttonPin, INPUT);

pinMode(armbuttonPin, INPUT);

pinMode(d_senzorPin, INPUT);

pinMode(m_senzorPin, INPUT);

pinMode(c_senzorPin, INPUT);

pinMode(breakPin, OUTPUT);

pinMode(releasePin, OUTPUT);

pinMode(breaklampPin, OUTPUT);

pinMode(alertPin, OUTPUT);

Serial.begin(9600);

alertprevmillis=millis();

attachInterrupt(1, readit, CHANGE);

}

boolean ismotion (){

state=millis();

if(state-laststate>motionlimit){ return 0;

}else{

return 1;

}

}

void readit (){

laststate=millis();

}

int get_distance(){

long pulse = pulseIn(d_senzorPin, HIGH);

return pulse/147 * 2.54;

}

void servo_break(){

int nocurrent=analogRead(c_senzorPin);

Serial.print("nocurrent:");

Serial.println(nocurrent);

long prevmillis=millis(), currentmillis=millis();

digitalWrite(breakPin, HIGH);

delay(60);

while ((abs(nocurrent-analogRead(c_senzorPin))<break_current_limit)&&(currentmillis-prevmillis<5000)){

Serial.println(abs(nocurrent-analogRead(c_senzorPin)));

currentmillis=millis();

delay(10);

}

digitalWrite(breakPin, LOW);

}

void servo_release(){

unsigned long prevmillis=millis(), currentmillis=millis();

digitalWrite(releasePin, HIGH);

delay(50);

while ( (currentmillis-prevmillis < release_time) && (break_current_limit < analogRead(c_senzorPin)) ){

currentmillis=millis();

delay(5);

}

digitalWrite(releasePin, LOW);

}

void alert (){

unsigned long currentmillis=millis();

if( currentmillis-alertprevmillis > alertmillis ){

alertprevmillis=currentmillis;

digitalWrite(alertPin, !(digitalRead(alertPin)));

}

}

void loop (){

while(!armed){

if (digitalRead(armbuttonPin)){

delay(10);

if (digitalRead(armbuttonPin)){

armed=1;

while(!ismotion());

}

}

}

int d=get_distance();

if (d<alertdistance){

alert();

digitalWrite(breaklampPin, HIGH);

}else{

digitalWrite(alertPin, LOW);

digitalWrite(breaklampPin, LOW);

}

if(d<breakdistance){

servo_break();

breaked=1;

}

while (breaked){

alert();

if (digitalRead(resetbuttonPin)){

delay(10);

if (digitalRead(resetbuttonPin)){

breaked=0;

armed = 0;

servo_release();

digitalWrite(breaklampPin, LOW);

digitalWrite(alertPin, LOW);

}

}

}

delay(10);

Senzor distanta MB1010

Caracteristici MB1010 și beneficii

Cele mai popular senzor ultrasonic

Consum redus de energie

Interfață ușor de utilizat

Poate detecta oameni la 6 m.

echilibru Mare între sensibilitate și respingere obiect

Poate fi alimentat de mai multe tipuri diferite de surse de energie

Aplicații MB1010 și utilizări

pentru detectarea persoanelor

securitate

Detectarea mișcării

navigare autonomă

educaționale și hobby robotica

pentru instrumente de evitarea coliziunii

alte piese electronice aplicate pe placa electronica

optocuplori PC81 – se utilizeaza pentru separarea galvanica a circuitelor de 5V – 12V – pentru a proteja ARDUINO de eventuale distrugeri accidentale,

u7a – lm393 (lm324) – amplificator opperational se utilizeaza ca amplificaor operational pentru senzorul de rotatie (miscare)

tranzistori bc337 – se utilizeaza ca amplificatoare pentru semnalul dat de optocuplori, pentru actionarea releelor

diode 1n4148 – sunt puse in paralelcu bobinele releelor pentru a scurtcircuita curentii dati in sens invers de bobinele releelor

u2 – lm7805 – stabilizator liniar de tensiune, ce transforma 12V in 5 Vpentru alimentarea placii arduino.

acs576 – circuit integrat care masoara curentul care este consumat de frana cand este actionata, la o anumita valoare, placa arduino intrerupe alimentarea franei pentru a preveni distrugerea acestuia

Schema electronica a automatizarii:

3.1.3.5. Cum functioneaza sistemul S.F.A.C. ?

Echipamentul electronic este dotat cu doua intrerupatoare ,,push”

Un intrerupator este pe post de cheie de contact , si imita punerea sub tensiune prin contactul de cheie a sistemului de frinare anticolosiune. Odata ce contactul de cheie a alimentat sistemul electric al SFAc el devine activ , cu indeplinirea conditiei de a fii roata in miscare , deci stationar frina nu va intervenii , chiar daca senzorul depisteaza obiect in perimetrul de lucru.De aceasta e raspunzator senzorul optic de pe arborele care are lipit un autocolant pe fond alb cu dungi negre.In momentul cind senzorul optic transmite semnale catre procesor , acesta armeaza (activeaza sistemul de auto detectie )

Dupa ce autovehiculul sa pus in miscare (in cazul nostru – prototipul) , sistemul este gata sa frineze, daca detecteaza obiect in raza de 6 m. Procedura de frinare este presemnalizat acustic si cu semnal luminos la o distanta de 5000 mm (500 cm in programare)

La detectarea obiectului in fisia de lucru a sonarului , sistemul de frinare opreste autovehiculul si prin activarea sistemului de frinare imobilizeaza prototipul , actiunea starteaza la 2000 mm de obstacol. Al doilea buton prin simpla apasare detensioneaza etrierul electric printr-o comanda de polaritate inversa , fiind actionat timp de 147 mil. sec.

Posibilitatea de a combina actiunile sistemului , cu acest update-ul , este foarte mare , da fiind faptul ca avem 8 canale nefolosite , se poate regla din software viteza la care sa intre in actiune sistemul ca ,, santinela”, distanta de actionare , se poate combina cu orice tip de semnal emis de un senzor de detectie , se poate regla puterea de frinare , …etc.

3.1.3.6. Dezvoltarea proiectului cu comanda unitatii de control ABS/ESP actionat de S.F.A.C.

Cap. 4. Concluzii

Sistemul de asistenta semne de circulatie este inteligent si util, insa semnele de terminare a restrictiilor lipsa de pe drumurile locale ar putea sa ridice probleme de functionare. Propunem celor de la Volvo o varianta de RSI cu Legislatia Rutiera incorporata si actualizata la zi pentru Romania, sau un sistem de evitare automata a gropilor.

Cap. 5. Bibliografie

MB1010 LV-MaxSonar-EZ1

http://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardLeonardo

http://www.adelaida.ro/?gclid=CL2Yu4Lp38UCFdPKtAodFDUAZw

http://www.robofun.ro/

International Journal of Science and Research (IJSR), India Online ISSN: 2319-7064

www.ijsr.net

Car Anti-Collision and Intercommunication System using Communication Protocol (Autor – Triveni Shinde – is a research scholar at P.V.P.I.T.,Pune. She has completed B.E. from University of Pune)

REVIEW OF AUTOMOTIVE ENGINEERING – https://www.jstage.jst.go.jp/result?cdjournal=jsaereview&item1=4&word1=anti+collosion++break+systems