1523

ниях датчика, швартовный трос перед упругим элементом пропускался через ролик. Таким образом, усилие от троса передавалось всегда под прямым углом к пластине (рис. 5).

Рис. 5. Учалка на модели за фрикционное устройство: 1 – упругий элемент с тензодатчиками; 2 – трос; 3 – направляющий клюз; 4 – тормозная колодка; 5 – барабан

Тарировка датчика осуществлялась статическим способом, что позволяло производить ее непосредственно перед каждым измерением.

Моделирование осуществлялось по критерию Фруда [3], линейный масштаб 1:25. Тогда скорость для натуры Vн = Vм 5, время для

натуры tн = tм 5, линейный масштаб lн = lм · 25, сила давления pн =

= pм 15625.

Результаты измерений приведены в таблице. Выводы:

1.В настоящее время судоподъемник Красноярского гидроузла работает на разовые перевозки, причем скорость равномерного движения камеры 20 м/мин 0,33 м/с, что составляет одну треть испытанной скорости в лабораторных условиях. В связи с этим камеру судопропускного сооружения имеет смысл использовать и для пропуска лесных материалов не только в судах, но и в плотах.

2.Для обеспечения безопасной глубины при транспортировке плоскодонных лесовозных барж и секций плотов эмпирическая зави-

симость имеет вид hk 1,2s .

651

652

Список литературы

1.Сапцин В.П. Обоснование габаритных размеров камеры лесосудопропускных сооружений из условия их безаварийной эксплуатации: дис. … д-ра техн. наук: 05.23.07. – Новосибирск, 1999. – 276 с.

2.Сапцин В.П., Турецких С.О. Пропуск лесных грузов в камере наклонного судоподъемника Красноярского гидроузла // Транспорт, транспортные сооружения, экология. – 2015. – № 2. – С. 87–105.

3.Седов Л.И. Методы подобия и размерностей в механике. – М.:

Наука, 1977. – 440 с.

Об авторах

Сапцин Валерий Петрович – доктор технических наук, профессор кафедры строительных конструкций и водоснабжения, Поволжский государственный технологический университет, e-mail: saptsinvp@mail.ru.

Турецких Светлана Олеговна – аспирантка кафедры строи-

тельных конструкций и водоснабжения, программист кафедры проектирования зданий, Поволжский государственный технологический университет, e-mail: svetiktureckih@mail.ru.

653

УДК 623.437.4+623.618

Е.В. Свиридов, А.С. Ибрагимов

СИСТЕМА ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ СТОЛКНОВЕНИЙ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ В КОЛОННЕ

Анализ аварийности автомобильной техники силовых структур показывает, что значительная доля аварий совершается во время движения в колонне (транспортном потоке). Предлагается конструктивное решение данной проблемы, направленное на предотвращение столкновений транспортных средств, следующих друг за другом, основанное на распознавании скоростей их движения, скорости сближения, величины безопасного расстояния и автоматизации регулирования этих параметров.

Ключевые слова: система предотвращения столкновения автомобилей, автомобильная колонна, столкновение, скорость.

E.V. Sviridov, A.S. Ibragimov

THE PREVENTION SYSTEM OF VECHICLES COLLISIONS

IN A COLUMN

The analysis of automotive equipment accidence in force structure indicates that their considerable proportion is committed in a column (a transport stream). Nowadays there is set of constructive solutions aimed at prevention collision of vehicles, following one after another, based on recognition on their movement speed, the speed of convergence, the size of safe distance and automation control of their parameters.

Keywords: the prevention system of vehicles collisions, an automobile column, collision, speed.

Негативная ситуация с количеством дорожно-транспортных происшествий (ДТП) в стране во многом влияет на показатели аварийности в Вооруженных силах Российской Федерации и внутренних войсках МВД России. При этом анализ ДТП по способу движения машин при совершении ими аварий показывает, что в 2014 году 48 % от всего количества дорожно-транспортных происшествий было допущено при

654

движении машин в колонне, в 2013 году – 33 %. Прослеживается динамика роста аварийности движения в колоннах.

Вкачестве основных причин совершения водителями большого числа ДТП следует считать их недостаточную профессиональную подготовку, низкий уровень психофизиологических данных, отсутствие у многих водителей навыков правильной оценки обстановки в сложных дорожных ситуациях и выбора безопасных режимов движения.

Одним из очевидных путей повышения безопасности движения автомобильной техники (АТ) является ее оснащение бортовыми автоматизированными системами управления движением, в частности системами предотвращения столкновения [1].

Анализ таких систем показывает, что большинство из них имеют лазерные датчики. Для этого прибора существует ряд ограничений, характерный для всех систем с использованием оптических средств: его чувствительность снижается при тумане, снеге, проливном дожде, грязи и т.п. Это малоприемлемо для специфических условий эксплуатации АТ силовых структур.

Всвязи с этим необходима разработка и адаптация для специальной автомобильной техники радиолокационных систем предотвращения столкновений транспортных средств в колонне, действия которых основаны не только на предупреждении водителя о предшествующем столкновении, но и автоматизированном воздействии на механизмы управления автомобиля [1–3].

Функциональная схема радиолокационной системы предотвращения столкновений транспортных средств в колонне представлена на рис. 1.

Система содержит генератор непрерывных колебаний 1, модулятор 2, два усилителя мощности 3 и 12, сумматор 4, циркулятор 5, антенну 6, смеситель 7, преобразователь частоты 8, детектор 9, регистратор дальности 10, два регистратора скорости 11 и 14, фильтр доплеровских частот 13, вычислитель 15 опасного расстояния по дальности, путевой скорости и скорости сближения, три исполнительные схемы 16, 17 и 18, схему управления положением антенны 19, датчик угла поворота рулевого колеса 20.

Выход генератора 1 непрерывных колебаний соединен с входом модулятора 2, первым входом смесителя 7 и входом второго усилителя мощности 12, выход которого соединен с первым входом сумматора 4. Второй вход сумматора 4 соединен с выходом усилителя мощности 3,

655

вход которого соединен с выходом модулятора 2. Выход сумматора 4 соединен со вторым входом циркулятора 5. Первый вход циркулятора 5 соединен с антенной 6, а выход – со вторым входом смесителя 7. Выход смесителя 7 соединен с входами преобразователя частоты 8 и фильтра доплеровских частот 13, выход которого соединен с входом регистратора скорости 14. Выход регистратора 14 соединен с первым входом вычислителя 15.

Рис. 1. Функциональная схема радиолокационной системы предотвращения столкновений транспортных средств в колонне

Выход преобразователя частоты 8 через детектор 9 соединен с первыми входами регистратора 10 дальности и регистратора скорости 11. Выход модулятора 2 соединен со вторыми входами регистратора скорости 11 и регистратора 10 дальности, выход которого соединен со вторым входом вычислителя 15. Выход регистратора скорости 11 соединен с третьим входом вычислителя 15, первый выход которого связан с исполнительной схемой 16. Первый выход схемы 16 соединен с источником звука, а второй – со световым индикатором. Вход схемы 19 управления положением антенны связан со вторым выходом вычислителя 15, третий выход которого связан с входом исполнительной схемы 17, выход которой, в свою очередь, связан с органом управления подачей топлива.

656

Четвертый выход вычислителя 15 связан с входом исполнительной схемы 18, выход которой связан с органом управления давлением

втормозном приводе. Датчик 20 угла поворота рулевого колеса связан с четвертым входом вычислителя 15.

Система работает следующим образом.

Генератор непрерывных колебаний 1 формирует непрерывные колебания радиочастоты, поступающие одновременно:

–на модулятор 2, в котором формируются радиоимпульсы, усиленные в усилителе мощности 3, поступающие на сумматор 4, а с него через циркулятор 5 излучаются через антенну 6 в пространство;

–на первый гетеродинный вход смесителя 7, на второй вход которого поступает через антенну 6 и циркулятор 5 радиосигнал, отраженный от препятствия;

–на вход усилителя мощности 12, выходной радиосигнал которого через сумматор 4, циркулятор 5 и антенну 6 также излучается

впространство.

Таким образом, антенной 6 одновременно излучаются в пространство импульсный и непрерывный радиосигналы. Сигнал на выходе смесителя 7 несет информацию о дальности до препятствия и путевой скорости, если луч диаграммы направленности антенны 6 облучает препятствие, находящееся перед автомобилем, а боковой лепесток антенного луча соприкасается с земной поверхностью.

Измерение дальности до препятствия и скорости сближения

сним после смесителя 7 осуществляется преобразователем частоты 8,

свыхода которого сигнал, преобразуясь в детекторе 9, поступает на первые входы регистратора дальности 10 и регистратора скорости 11, на вторые входы которых поступают радиоимпульсы, сформированные в модуляторе 2.

Регистратор скорости 11 выдает информацию на третий вход вычислителя 15, в котором скорость сближения автомобиля с препятствием вычисляется как скорость изменения приращения дальности dS по времени dt, так что

С регистратора 10 сигнал поступает на второй вход вычислителя 15 опасного расстояния по дальности, путевой скорости и скорости сближения.

657

Оценка путевой скорости осуществляется выделением сигнала, сформированного после смесителя 7, затем фильтром доплеровских частот 13, при помощи регистратора скорости 14.

Численно величина путевой скорости движения автомобиля Vaм прямо пропорциональна доплеровской частоте Fд и при определенной длине волны радиосигнала λ и угле α облучения антенной дорожного покрытия находится по формуле

Таким образом, с выхода регистратора скорости 14 сигнал поступает на первый вход вычислителя 15, на второй его вход сигнал поступает с выхода регистратора дальности 10, и на третий его вход сигнал поступает с выхода регистратора скорости 11, а с выхода вычислителя 15 подается команда на исполнительную схему, например звуковую и световую индикацию.

Вычислитель опасного расстояния по дальности, путевой скорости и скорости сближения 15 производит вычисления, и на его выходе появляется сигнал-команда при достижении опасного расстояния Sтop, т.е. между автомобилем и впереди находящимся препятствием (движущимся или неподвижным), при этом производится анализ трех текущих значений:

путевой скорости движения автомобиля (относительно опорной поверхности) Vaм;

скорости сближения с препятствием Vсбл;

текущей дальности до препятствия Sтек.

При движении автомобиля в направлении на неподвижное препятствие (внезапно остановившееся впереди идущее транспортное средство) расчет опасного расстояния Sтop1 производится в зависимости от скорости сближения автомобиля с препятствием Vсбл, времени срабатывания тормозного привода t1, времени нарастания замедления t2, коэффициента сцепления шин с опорной поверхностью φ, величины уклона дороги i, коэффициента эксплуатационных условий торможения Кэ следующим образом:

658

При движении автомобиля в потоке, в котором все транспортные средства движутся в одну сторону, скорость относительного сближения двух движущихся транспортных средств может быть равна нулю (Vсбл = 0), но расстояние Sтор2, на котором необходимо выдать команду об опасном расстоянии, должно быть не ниже значения S, которое зависит как от величин путевой скорости автомобиля Vaм, так и от времени реакции водителя автомобиля tвод:

Тогда общий тормозной путь может быть найден по формуле

Следовательно, вычислитель 15 выдает исполнительную команду на исполнительные схемы 16–18 по результатам вычислений совместных величин: текущей дальности до препятствия Sтек, скорости сближения с препятствием Vсбл и путевой скорости автомобиля Vaм только в случае достижения критического состояния этих величин, при которых возможно столкновение как с подвижным, так и неподвижным препятствием.

Если водитель не успел среагировать на предупреждающие звуковой и световой сигналы, вырабатываемые схемой 16, это идентифицируется в вычислителе 15 по определяемым величинам текущей дальности до препятствия Sтек, скорости сближения с препятствием Vсбл и путевой скорости автомобиля Vaм. Данная идентификация осуществляется, если значение этих величин после достижения критических состояний, при которых возможно столкновение как с подвижным, так и неподвижным препятствием по истечении 0,8 секунд (время реакции среднестатистического водителя) не изменяется до безопасного состояния. В этом случае схема 17 автоматически воздействует на орган управления подачей топлива, переводя автомобиль в режим торможения двигателем, а схема 18 одновременно – на орган управления давлением в тормозном приводе, переводя автомобиль в режим торможения рабочей тормозной системой.

Как только значения текущей дальности до препятствия Sтек, скорости сближения с препятствием Vсбл и путевой скорости автомо-

659

биля Vaм, определяемые вычислителем 15, достигнут безопасного состояния, подача исполнительной команды с вычислителя 15 на исполнительные схемы 16–18 прекращается.

При использовании для расчетов вычислительной техники коэффициенты, характеризующие состояние дорожного покрытия φ, тормозной системы автомобиля, передаточное число рулевого управления Uру и длина базы L могут устанавливаться программно.

Применение схемы 19 управления положением антенны позволяет изменить угол, под которым производится излучение, следующим образом. При движении колонны на повороте лидер, поворачивая, отклоняется от траектории следующего за ним транспортного средства, выходя из зоны действия луча облучения последнего (рис. 2, а). При этом водитель, двигаясь за лидером, поворачивает рулевое колесо

всторону поворота. Сигнал о величине угла поворота рулевого колеса θрк поступает от датчика 20 (рис. 1) на четвертый вход вычислителя 15,

вкотором происходит определение среднего угла поворота управляемых колес:

При этом на схему 19 со второго выхода вычислителя 15 подается сигнал для поворота антенны по направлению поворота автомобиля на величину угла, равную значению среднего угла поворота управляемых колес. В этом случае подаваемый с выхода регистратора дальности 10 на второй вход вычислителя 15 сигнал о значении величины дальности до лидера показывает значение хорды lтек (рис. 2, б). Тогда значение траекторной текущей дальности Sтек рассчитывается в вычислителе 15 по формуле

660