دانلود مقاله نخستین کنفرانس بین المللی حوادث رانندگی و جاده ای ۳۰ آذر و ۱ دی ماه ۱۳۸۴ تهران- دانشگاه تهران

در خودرو های جاده ای VDC و ABS بررسی سیستم های ایمنی چکیده جهت افزایش ایمنی خودرو هنگام ترمزهای شدید و (Anti-lock Braking System, ABS) ترمز ضد بلوکه شدن چرخ ناگهانی بکار گرفته میشود.

این سیستم قفل شدن چرخها را تشخیص میدهد و با کاهش و افزایش میزان فشار ترمزگیری از قفل شدن چرخها جلوگیری کرده، در نتیجه خودرو فرمانپذیر و پایدار باقی میماند.

مقدمات سیستم به منظور بهبود در کنترل خودرو و همچنین ایمنی ، (Vehicle Dynamic Control, VDC) کنترل دینامیک خودرو خودرو در حین مانور، در سال ۱۹۹۵ چیده شد و تاکنون پیشرفتهای زیادی در این زمینه صورت گرفته است.

اساس خودرو، میباشد.

(Understeering) یا کم فرمان (Oversteering) عملکرد این سیستم بر مبنای رفتار بیش فرمان محسوب میشود.

در این بررسی تکنولوژی و تحلیل سیستمهای VDC یکی از زیر ساختارهای ABS سیستم ترمز ارائه شده است.

VDC و ABS واژه های کلیدی: سیستم ترمز ضد قفل-کنترل دینامیک خودرو-بیش فرمان-کم فرمان ۱- مقدمه با پیشرفت تکنولوژی و ظهور سنسورها و ریز پردازندهها در دهه هشتاد میلادی، کاربرد آنها در صنعت خودرو شروع شد.

این کاربردها به منظور افزایش میزان ایمنی سرنشینان، در خودروها استفاده شده است.

در سالهای اخیر استفاده از سنسورها بطور چشمگیر در خودرو رواج یافته است، بطوریکه استفاده از سنسورها و سیستمهای الکترونیکی بصورت استاندارد در خودروها وجود دارد در حالیکه قب ً لا این سیستمها بصورت انتخابی توسط مشتری وجود داشت.

allahmoradi.ar@gmail.com ۱- کارشناسی ارشد مهندسی خودرو-کارشناس واحد تحقیقات و مهندسی شرکت سایپادیزل mansouri_mn@saipadiesel.com - ۲- کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک-مدیر واحد تحقیقات و مهندسی شرکت سایپادیزل نخستین کنفرانسبینالمللی حوادث رانندگی و جاده ای ۳۰ آذر و ۱ دی ماه ۱۳۸۴ تهران- دانشگاه تهران ۱۵ شکل ۱- نمونههایی از کاربرد سنسورها در خودرو (Anti-lock ترمز ضد بلوکه شدن چرخ ، (Airbag) از دهه هشتاد میلادی استفاده سیستمهای ایمنی کیسه هوا در خودروها افزایش یافت.

مقدمات سیستم کنترل دینامیک Traction Control System (TCS) و Braking System , ABS) به منظور بهبود در کنترل خودرو و همچنین ایمنی خودرو درحین مانور، در ، (Vehicle Dynamic Control,VDC) خودرو سال ۱۹۹۵ چیده شد و تاکنون پیشرفتهای زیادی در این زمینه صورت گرفته است.

سیستمهای افزایش پایداری که در بازار ارائه شده است، که همه آنها به BMW ,Cadillac ,Cheverolet ,Lexus خودرو رایج است بوسیله کمپانیهایی مانند ارائه شده است.

VDC و ABS روش مشابهی این کار را انجام داده اند[ ۱].

در این بررسی تکنولوژی و تحلیل سیستمهای نخستین کنفرانسبینالمللی حوادث رانندگی و جاده ای ۳۰ آذر و ۱ دی ماه ۱۳۸۴ تهران- دانشگاه تهران ۱۶ (Anti-lock Brake System) ABS ۲- سیستم ترمز ABS ۱- عملکرد سیستم ترمز -۲ همانطور که گفته شد این سیستم از اوایل دهه هشتاد میلادی وارد صنعت خودرو شد و هم اکنون در اکثر خودروهای محسوب میشود.

هدف اولیه هر سیستم VDC یکی از زیر ساختارهای ABS جدید این سیستم وجود دارد.

سیستم ترمز ترمز کاهش سرعت و یا توقف کامل خودرو تحت هر شرائط و در هر سرعتی است، که مسافت توقف یا کاهش سرعت خودرو Robert در سال ۱۹۸۸ توسط ABS حین عمل ترمزگیری باید مقدار معقول و استاندارد باشد[ ۲].

اولین سیستم ترمز .

[ به بازار خودرو عرضه شد[ ۳ Bosch GmbH در چرخها عمل میکند.

زمانیکه چرخ خودرو هنگام ترمزگیری (Slip) بر اساس لغزش ABS تئوری سیستم ترمز شدید میلغزد، نیروی طولی (نیروی ترمزی) در چرخها کاهش مییابد (مطابق شکل ۲).

با توجه به این مطلب اگر در حین و همچنین قابلیت فرمانپذیری (Stopping distance) ترمزگیری شدید از لغزش چرخها جلوگیری کنیم باعث توقف سریعتر خودرو را (Stability) این است که پایداری ABS در خودرو، را خواهیم داشت.

نکته مهمتر در سیستم ترمز (Steerability) در چرخها نیروی جانبی در تایرها کاهش (Slip) حفظ میکند.

همانطور که در شکل ( ۲) مشخص است با افزایش لغزش باعث ABS چشمگیری دارد.

با کاهش نیروهای جانبی در تایرها عم ً لا خودرو میل به ناپایداری در حین مانور دارد.

عملکرد این می شود که نیروهای جانبی در تایرها حین لغزش طولی از حد معینی کمتر نشود، در نتیجه پایداری خودرو حفظ میشود.

شکل ۲- نیروهای طولی و جانبی برحسب لغزشطولی تایر از سه جزء اصلی تشکیل شده است : ABS سیستم ترمز (Speed sensors) • سنسورهای سرعت (Modulator) • مدولاتور شامل پمپ و سوپاپها (Controller) • کنترلر باید بدانیم که چه موقع چرخها در حال لغزش یا قفل شدن هستند.

سنسورهای سرعت که بر ABS در سیستم ترمز روی هر یک از چرخها نصب شدهاند (شکل ۳) این اطلاعات را به ما میدهند.

با تشخیص لغزش یا قفل شدن در چرخها کنترلر به مدولاتور فرمان میدهد که گشتاور ترمزی را کاهش دهد، تا از قفل شدن چرخها جلوگیری کند، در نتیجه سرعت نخستین کنفرانسبینالمللی حوادث رانندگی و جاده ای ۳۰ آذر و ۱ دی ماه ۱۳۸۴ تهران- دانشگاه تهران ۱۷ چرخ افزایش مییابد (سرعت خودرو همواره در حال کاهش است) دوباره کنترلر با تشخیص افزایش سرعت چرخ به مدولاتور فرمان میدهد که گشتاور ترمزی را افزایش دهد.

مدولاتور شامل پمپ و سوپاپهایی است (شکل ۴)، که این سوپاپها دارای سه وضعیت میتوانند باشند: در موقعیت اول، سوپاپ باز است، که در این حالت فشار روغن از سیلندر اصلی مستقیمًا به ترمز (لنتها) o میرود.

در موقعیت دوم، سوپاپ کام ً لا مسیر روغن را میبندد، که در این حالت مسیر بین سیلندر اصلی و ترمز o (لنتها) کام ً لا ایزوله میشود.

این کار باعث میشود که راننده پدال ترمز را محکمتر فشار دهد.

حالت سوم زمانی است که سوپاپ اجازه میدهد قسمتی از فشار روغن به ترمزها برسد.

o از آنجائیکه سوپاپ تنها قادر است فشار را کاهش دهد، احتیاج به یک وسیله مانند پمپ داریم که فشار خط ترمز را بلافاصله .[۴] ( بعداز عملکرد سوپاپ بالا ببرد.

این پمپ بصورت یک پمپ سولونوئیدی در مدولاتور تعبیه میشود(شکل ۴ ABS شکل ۳- اجزاء سیستم ترمز شکل ۴- مدولاتور ABS ۲- انواع سیستم ترمز -۲ نخستین کنفرانسبینالمللی حوادث رانندگی و جاده ای ۳۰ آذر و ۱ دی ماه ۱۳۸۴ تهران- دانشگاه تهران ۱۸ براساس تعداد ABS با توجه به نوع ترمزها در انواع مختلف استفاده میشوند.

سیستم ترمز ABS سیستمهای ترمز : [ و تعداد سنسورهای سرعت به صورت زیر میباشد[ ۴ (Channels) کانالها محسوب میشود.

در این حالت چهار ABS این حالت بهترین نوع ، Four-channel, four-sensor ABS 􀂃 سنسور و چهار مدولاتور جداگانه برای هر چرخ وجود دارد.

وجود دارد.

ABS این حالت بیشتر در وانت بارها با چهار چرخ ، Three-channel, three sensor ABS 􀂃 در این حالت یک سنسور سرعت و مدولاتور برای هر چرخ جلو و یک سنسور سرعت و مدولاتور برای چرخهای عقب وجود دارد.

سنسور سرعت چرخهای عقب بر روی اکسل نصب میشود.

در این سیستم چرخ های جلو بطور مستقل کنترل میشوند.

Select-high یا Select-low کنترل میشوند و چرخهای عقب بصورت (Pickup trucks) این سیستم معمو ً لا در اکسل عقب وانت بارها ،One-channel, one sensor ABS 􀂃 وجود داردکه دارای یک مدولاتور برای کنترل هر دو چرخ عقب و یک سنسور سرعت در اکسل عقب است.

این سیستم همانند حالت سه کاناله عمل میکند.

هستند، کنترل سرعت چرخهای جلو بصورت High performance که بصورت ABS اکثر سیستمهای ترمز استفاده میشود، که در این حالت براساس شکل مدار ترمز ممکن است بصورت، Select-low مستقل و در چرخهای عقب از 3 باشند.

در خودروهای کوچک معمولی که بصورت محرک جلو هستند از یک مدار ترمز دو قسمتی or 4 Channels .[ استفاده میشود[ ۳ (Diagonal) بصورت قطری [ ۳- مساله تخمین سرعت خودرو [ ۵ -۲ در شرایط عادی و بدون ترمزگیری، سرعت خودرو تقریبًا همان سرعت چرخ است.

زمانیکه چرخ قفل میکند یا میلغزد، تفاوت بین سرعت ، Slip با استفاده از لغزش یا ABS سرعت خودرو و سرعت چرخ کام ً لا متفاوت هستند.

در سیستم کنترل را بصورت زیر تعریف میکنیم : Slip .

چرخ و سرعت خودرو را تعیین میکنیم v Slip v R −ω = (۱) شعاع دوران است (تایر و چرخ).

بدون عمل ترمزگیری، R سرعت زاویهای چرخ و ω ، سرعت خودرو v در معادله فوق که در ، Slip = در نتیجه 1 v ≠ است، در صورتیکه 0 ω = در هنگام ترمزگیری شدید، 0 ، Slip ≈ بنابراین 0 v ≈ωR این حالت چرخ قفل شده است.

را بر حسب (μ ) است.

شکل ( ۵) منحنی ضریب اصطکاک Slip نیروی اصطکاک بین تایر و زمین یک تابع غیرخطی از نزدیک 0.2 است.

باید توجه داشت Slip نشان میدهد.

همانطور که مشخص است ماکزیمم اصطکاک زمانی است که Slip بهینه نیز متغیر Slip با تغییرات سطح جاده و در سرعتهای مختلف، تغییر میکند.

همچنین میزان μ − Slip که منحنی است.

نخستین کنفرانسبینالمللی حوادث رانندگی و جاده ای ۳۰ آذر و ۱ دی ماه ۱۳۸۴ تهران- دانشگاه تهران ۱۹ .Slip شکل ۵- منحنی ضریب اصطکاکبر حسب ،Slip= کاهش مییابد.

بهطوریکه در 1 Slip همانطور که در شکل ( ۵) نشان داده شده است، نیروی جانبی با افزایش این نیرو صفر است.

۸] .از جمله این ],[۷],[ تجارتی بهکارگرفته شدهاند[ ۶ ABS انواع مختلف از الگوریتمهای کنترلی در ترمزهای اشاره کرد.

با Slip control, State machine method and Fuzzy logical control الگوریتمها میتوان به اندازهگیری یا تخمین ، ABS یک وجه مشترک و بسیار مهم در سیستم کنترل ABS وجود الگوریتمهای مختلف در سیستم است.

ABS دقیق کلید کنترل Slip سرعت خودرو در روی زمین است.

محاسبه میزان را مشخص میکند.

Slip همانطور که از رابطه ( ۱) مشخص است، سرعت طولی دقیق و صحیح خودرو است که میزان را میتوان بهصورت دقیق با استفاده از یک سنسور سرعت زاویهای اندازه گرفت.

اگرچه میتوان با (ω) سرعت زاویهای چرخ Optical استفاده از روش اندازهگیری مستقیم و با استفاده از سنسورها، سرعت خودرو را تعیین کرد(روشهایی از جمله ولی اینگونه روشها بسیار گران و بهدلیل وجود سیمهای ،correlation method or Spatial filtering method) زیاد باعث پیچیده شدن سیستم میشوند.

همچنین با افزایش تعداد سنسورها، سیستم از اطمینان کمتری برخودار میشود.در نتیجه سرعت طولی خودرو در حین ترمزگیری به دو طریق میتواند تعیین گردد، یا با استفاده از سنسور کاهش سرعت و یا .[ با استفاده از یک منطق کنترلی و تخمین زدن سرعت[ ۹ تنها با استفاده از سنسورهای سرعت چرخ این Adaptive Nonlinear Filter در تخمین سرعت خودرو به روش کار صورت گرفته است.

با مقایسه نتایج این روش با مدل واقعی، نشان داده شده است که این روش، یک روش مؤثر و عملی است.

بهطورکلی، زمانیکه خودرو در حالت عادی است، سرعت خودرو تقریبًا برابر سرعت چرخ است که در این حالت ورودی فیلتر، سرعت چرخ و خروجی آن سرعت خودرو است.

این شرایط مدت طولانی باقی نمیماند و با قفل شدن چرخ این نسبت از در کدام ناحیه ABS بین میرود.

در این روش برای تخمین سرعت خودرو به اطلاعاتی از قبیل شرایط سطح جاده و اینکه عمل کند، احتیاج است.

مطابق شکل( ۶)، منحنی که به صورت نوسانی است سرعتهای اندازهگیری شده برای چرخ را نشان میدهد و منحنی دیگر سرعت تخمینزده شده خودرو را مشخص میکند.

میدهد و منحنی دیگر سرعت تخمینزده شده خودرو را مشخص میکند.

نخستین کنفرانسبینالمللی حوادث رانندگی و جاده ای ۳۰ آذر و ۱ دی ماه ۱۳۸۴ تهران- دانشگاه تهران ۲۰ شکل ۶- تخمین سرعت خودرو.

نقطه ۱، نقطه شروع عملکرد ترمز است که سرعت خودرو برابر سرعت چرخ در نظر گرفته میشود.

در این نقطه سرعت چرخ شروع به کاهش یافتن میکند.

واضح است که کاهش سرعت خودرو در آن حد نیست.

کاهش سرعت خودرو منحنی بین نقطه ۱ و ۲ است.

مقدار ماکزیمم کاهش سرعت بهوسیله یک سطح با ضریب اصطکاک بالا تعیین میگردد.

اگر سرعت چرخ از سرعت تخمین زده شده خودرو بیشتر باشد، سرعت خودرو همان سرعت چرخ در نظر گرفته میشود.

دلیل این امر آن است که در هنگام ترمزگیری سرعت چرخ نمیتواند بیشتر از سرعت خودرو باشد (نقطه ۲ تا ۳ ).

در نقطه ۳ سرعت چرخ به اولین در نقطه ۳ یک نقطه جدید Peak معمو ً لا نزدیک سرعت واقعی خودرو است.

این مقدار Peak خود میرسد.

این Peak برای تخمین سرعت خودرو در نظر گرفته میشود.

در این روش برای خودروهایی که دارای چهار سنسور چرخ هستند، چهار تخمین برای سرعت خودرو بهوسیله سرعتهای اندازهگیری شده توسط هر چهار چرخ، وجود دارد.

تخمین نهایی برای سرعت خودرو برابر ماکزیمم تخمین، طی عمل ترمزگیری در نظر گرفته میشود.

در نهایت دقت تخمین و بهدست آوردن مقدار دقیق و صحیح برای سرعت خودرو همچنان یک مساله در صنعت خودرو باقی مانده است.

(Vehicle Dynamic Control) VDC ۳- سیستم به (VDC) هنگامیکه کنترل خودرو تحت شرایطی از اختیار راننده خارج میشود سیستم کنترل دینامیک خودرو راننده کمک میکند تا کنترل خودرو را بهدست گیرد.

این سیستم طوری عمل میکند که راننده از عملکرد سیستم هیچ اطلاعی ندارد در حقیقت راننده متوجه نمیشود که وارد شرایط بحرانی شده است.

این شرایط زمانی رخ میدهد که تایر وارد رژیم غیرخطی بشود.

که این زاویه به میزان زاویه فرمان و سرعت جانبی بستگی دارد، مقدار نیروی ، α با