CZ2007208A3 - Automatické rízení pozemních dopravních prostredku - Google Patents

Abstract

Automatické rízení pro pozemní dopravní prostredky sestává z rucního ovladace 2, který má dva stupne volnosti a je spojen s telesem rozdelovace 4 který je vybaven pro automatický provoz dvojcinným servomotorem s akcními cleny 18, 19, 20, 21, napojenými na ústrední rídící jednotku 15. Pohybové zmenyovladace 2 a servomotoru jsou v proporcionálním vztahu k funkcím pro všechny napojené rízené okruhyvozidla, což je systém rejdu dl, dp, brzd b a akcelerace a. Všechny úkony pro mobilitu vozidla jsousdruženy do jednoho ovladace 2 pro jednu horní koncetinu pri provozu rucním a do akcních clenu 18, 19, 20, 21 servomotoru pri provozu automatickém, prostrednictvím ústrední rídící jednotky 15.

Description

(57) Anotace:

Automatické řízení pro pozemní dopravní prostředky sestává z ručního ovladače 2, který má dva stupně volnosti a je spojen s tělesem rozdělovače 4 který je vybaven pro automatický provoz dvojčinným servomotorem s akčními členy 18. 19.2(1, 21, napojenými na ústřední řidiči jednotku 15. Pohybov é změny ovladače 2 a servomotoru jsou v proporcionálním vztahu k funkcím pro všechny napojené řízené okruhy vozidla, což je sy stém rejdu dl. dp. brzd b a akcelerace a. Všechny úkony pro mobilitu vozidla jsou sdruženy do jednoho ovladače 2 pro jednu horní končetinu při provozu ručním a do akčních členu 18.19.20.21 servomotoru při provozu automatickém, prostřednictvím ústřední řídicí jednotky 15.

CZ 2007 - 208 A3

Λ • · • · · · * • · · · ···· ·* · *

Automatické řízení pozemních dopravních prostředků

Oblast techniky

Vynález se týká automatického řízení pozemních dopravních prostředků na komunikacích vybudovaných pro provoz těchto vozidel. V případě použití automatického řízení se stává obsluha (řidič) jen dozorným orgánem a zadavatelem přepravního programu . T.j stanoví přepravu z místa A (místo odjezdu - startu) do místa B (místo příjezdu - cíle) Automatický provoz dopravního prostředku je řešen tak,že obsluha má možnost zasáhnout v kterémkoliv okamžiku do činnosti automatiky řízení a přepojit automatický provoz na ruční provoz a tím korigovat přepravní zvolený program a nebo upravit mimořádné změny vzniklé na trase nepředvídanou situací.

Dosavadní stav techniky

V současné době dle dostupných informací není známo,že by uvedený způsob automatického provozu pozemních dopravních prostředků byl někde používán neb patentován.Dnešní řízení pozemních dopravních prostředků bylo téměř sto let vylepšováno drobnými technickými úpravami, ale základní princip řízení zůstal po tuto dlouhou dobu zakonzervován na současném technickém stupni. Návyky řízení zakořenily tak hluboce, že světoví výrobci automobilů jíž neberou v úvahu, že současná doba vyžaduje určité změny ve způsobu řízení dopravních prostředků. Ovládání mobility pozemních dopravních prostředků uvázlo na stadiu čtyřkončetinového ovládání vozidla tj. používání nožních pedálů pro spojku, brzdu, plyn (akcelerační pedál) rejd je řízen volantem. Horní končetiny řidiče jsou převážně použity pro směrovou stabilizaci. Přičemž,levá ruka řidiče mimo manipulaci s volantem ovládá ještě směrovou signalizaci a obsluhu světel. Pravá ruka mimo volantu ovládá provozní spínací prvky jako stěrače, ostřikovače, ohřívače průhledových skel, tempomat, výstražnou signalizaci a další různé prvky pro pohodu v přepravním prostoru. Při ovládání provozních prvků a manipulaci s řízením jsou vždy obě horní končetiny současně v činnosti. Volant odděluje tedy ovládací skupinu pro pravou a levou stranu ovládanou horními končetinami, kde záměna není prakticky možná . Dolní končetiny jsou převážně používány pro ovládání tří podlažních pedálů. Lidský mozek pak řídí pět základních úkonů mobility vozidla,hlavně pak vazeb mezi těmito úkony, V převážných případech pak ještě přibudou nejméně dva další úkony,což jest manuální řazení rychlostí a používání ruční brzdy pří pojíždění do kopce a zastavení vozidla. Automobily dražších kategorii jsou vybaveny automatickou převodovkou a hydraulickou spojkou. Zvláštní řízení obsahují auta pro tělesně postižené.

« « • · ♦ · · · ♦ » » • · · · « ··· «V ······ ·· · a ·· ·

Podstata vynálezu

Automatické řízení pozemních dopravních prostředkuje zařízení umožňující automatický provoz bez zásahu obsluhy, které je schopno nahradit veškeré úkony prováděné při ma nuátním provozu řidičem. Zařízení je navrženo tak, aby umožňovalo provoz automatického řízení i provoz manuální s možností vzájemného přepnutí v kterémkoliv okamžiku jízdního režimu.

Hlavní podstatou předkládaného řešení je ,že je navržen zcela nový způsob ovládání provozních prvků pro mobilitu dopravního prostředku. Současný způsob Čtyřkončetinového ovládání je pro automatizaci řízení pozemních dopravních prostředků nevhodný a neb velmi obtížně použitelný. S ohledem na současný rozvoj automobilizmu ve všech zemích světa a zhuštěný provoz v zemích s vyspělým průmyslem Jsou neustále kladeny vyšší požadavky na řidiče, přičemž technika řízení zůstává ve svém principu téměř sto let nezměněna. Většina havárií pozemních dopravních prostředků vzniká selháním lidského faktoru přičemž přehlédnutí,opomenutí,špatný odhad situace a zkratové jednání v kritických jízdních momentech je možné považovat za hlavní příčiny dopravních nehod.

Automatické řízení si vyžádá mimo nového způsobu řízení mobility také větší zapojení přístrojové techniky posilující lidský faktor v této oblasti,což by zabránilo značnému množ· ství havárií.

„ Integrovaný ovladač pro pozemní dopravní prostředky „ byl navržen a akceptován pod číslem PV 2006 - 373 V daném případě je nová integrovaná řídící jednotka doplněna dvojčinným servomotorem, který umožňuje plně automatické řízení mobility pozemního dopravního prostředku. Řídící signály pro ovládání dvojčinného servomotoru jsou napojeny na ústřední řídící jednotku, která upravuje vstupní signály ze všech napojených čidel, senzorů a orientačního systému na výsledný řídící signál pro akční Člen, což jest dvojčinný servomotor.

V režimu automatického provozu vykazuje servomotor složený pohyb ve dvou stupních volnosti. Otočný pohyb hřídele ovládá vychylování rejdu v napojení na integrovaný ovladač. Suvný pohyb hřídele pak řídí pohyb vozidla vpřed ,vzad, zrychlení, brždění stabilizaci rychlosti (při chodu vzad nutno přepnout na zpětný chod ).

Potřebná čidla pro plně automatický provoz je možné rozdělit do tří základních skupin A / čidla rejdová (zajišťují směrovou stabilitu na zvolené trase)

B / čidla akcelerace,rychlosti, polohové vzdálenosti,

C / signály orientačního zařízení

Pro zlepšení kvality a bezpečnosti jízdy je možné doplnit automatický provoz ještě o další • · • · * • ·· · · · » · · · *«»·«» t· ·· «V · kontrolní prvky,které je možno aplikovat na systém automatizace. Jako na přiklad čidlo pro rychlost v zatáčkách (úhlovou rychlost - omega) čidlo pro zrychlování a brzdění a podobně. Výsledné signály pokud se týká stupňů volnosti jsou pouze dva,které řeší složenými pohyby celkovou mobilitu dopravního prostředku.

Integrovaný ovladač vykazuje naprosto stejný pohyb jako servomotor. Neutrál ní bod servomotoru i ovladače je to totožný. Otočná část řeší výchylky 0-45 stupňů vpravo neb vlevo. Posuvem vpřed řešíme rozjezd a nastavení požadované rychlosti od 0 - do maxi mální rychlosti km/hod. Opačný směr pod nulovou rychlostní hodnotou vykazuje brzdění. Přepnutí z automatického na ruční provoz nebo opačně se děje vypnutím nebo zapnutím signálu z řídící jednotky,tím jsou tato všechna spojení bez vůle. Při uvolnění řídící rukojeti, neb přerušení řídícího signálu vrátí se systém řízení do neutrální polohy pomoci centrální pružiny. V neutrální poloze přechází pohonná jednotka na volnoběžné otáčky ,rejd zaujímá přímočarou jízdu a pohonná náprava je ve volnoběžném stavu.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je přiblížen pomocí výkresů, na kterých je na obr. 1 představen integrovaný ovladač podle vynálezu vedeného pod ě.PV 2006-373 a jeho napojení na hlavní systémy vozidla s návazností na akční člen,což jest dvojčinný servomotor,který je řízen při automatickém provozu výstupními signály ze řídící jednotky.

Na obr, 2 je znázorněno rozmístění komponentů pro automatické řízení a provoz pozemního dopravního prostředku.

Příklad provedení vynálezu

Z obr. 1 je zřejmé, že celková sestava automatického řízení je složena z několika komponentů na kterých bude blíže popsána funkce. Integrovaný ovladač_£ sestává ze dvou základních částí a to ručního ovladače 2 s táhlem _3 a rozdělovače 4. Ruční ovladač 2 umožňuje suvný a otočný pohyb. Uvedené pohyby jsou omezené minimálními a maximálními polohami ovládaných systémů. Rozdělovač 4_převádí pohyb ručního ovladače 2_, resp táhla 3. na úměrné množství ovládacího media napojené na systémy rejdu D, brzd B_a akcelerace A,přičemž ovládání media M může být různé - hydraulické, pneumatické, elektricko elektronické,popřípadě se může jednat o kombinaci systémů.

Ve spodní části obrázku je dále schematicky znázorněno napojení integrovaného ovladače J, na systémy nutné pro mobilitu pozemních dopravních prostředků, což je systém rejdu

D, brzd B a akcelerace A.

'4 ···««· · · · « · I ··· · · · • ·· · · · ·«·« ·· ·· ·* ·· ·

Z rozdělovače 4_ jsou vyvedeny výstup ovládacího media rejdu Vd ,výstup ovládacího media brzd Vb a výstup ovládacího media akcelerace Va . Do rozdělovače 4. je zaústěn přívod ovládacího media M..

Je zřejmé.že ruční ovladač_2 se může pohybovat ve čtyřech směrech a to do boku podle šipek dp, což je rejd vpravo, a dl_,což je rejd vlevo. Dále jsou to možnosti lineárního pohybu v ose táhla 3. a to dopředu ve směru šipky směrem k rozdělovači J,,což je přidání plynu, tedy akcelerace a nebo ve směru šipky _b, což jest aktivace brzdy.

Ve spodní části obrázku je vidět způsob napojení výstupů Vd ,Vb a Va z rozdělovače 4_ na systémy nutné pro mobilitu pozemních dopravních prostředků, což je systém rejdu D^ systém brzd _B a systém akcelerace A. vidět ,že výstup ovládacího media rejdu Vd_ vstupuje do servopohonu řízení výstup ovládacího media brzd Vb do servopohonu brzd 6a výstup ovládacího media akcelerace Va do servopohonu akcelerační jednotky J^kterou tvoří motor £ s hydraulickou spojkou 9. a automatickou převodovou skříní 10.

Přívod ovládacího media M na vstupu je jištěn náhradním zdrojem ,který není znázorněn . Pružina 1^ ukotvena ve vhodné konzole H,zajišťuje v klidovém stavu neutrální polohu ve výkyvném neutrálním bodě _U pro vychýlení dg a dl_vsuvném neutrálním bodě 12 pro vychýlení směrem a a b .

Až potud se týká popis integrovaného ovladače pro ruční řízení mobility vozidla . Pro automatické řízení je sestava doplněna prvky ovládacími, řídícími a prvky kontrolními, které zajišťují korekci odchylek od zvolené trasy. Funkce a úkol veškerých Čidel, senzorů a signálů není účelem tohoto popisu. Veškeré potřebné hodnoty čidel informační a korekční signály jsou napojené na svorkovnici 16, ústřední řídící jednotky 15.,která pomocí programů zpracovává výstupní řídící signály pro svorkovnici 17 na kterou je napojen dvojčinný servomotor se svými akčními členy 18., 19., 20,21, (což mohou být například elektromagnety s proporcionální funkcí).

Na obr. 2 je znázorněno rozmístění hlavních částí automatického řídícího systému v prostoru karoserie automobilu.

Karoserie automobilu je vybavena mimo řízení a ovládání hlavně skupinami čidel, senzorů a různých přijímačů signálů, které zajišťují maximální zdroj informací a údajů pro ústřední jednotku řídící Jejíž úkolem jest přivést automobil bezpečně v optimálním čase z místa startu do cíle, při respektování všech dopravních předpisů a nařízení, které budou aktualizovány v programu ústřední řídící jednotky.Sestavení provozního programu řídící jednotky stanovení počtu a druhu snímačů není obsahem tohoto řešení. Na obr.2 je jen zná»··· · · · · · ··«··· · · · « « ··· · · · · ♦ · « a · ···· · · ·

III* Μ ·· ·· *· *

7' měno vhodné rozmístění skupin snímačů ,které navazují, na vhodná místa ve vazbě na základní elektroinstalaci automobilu a vhodnou polohu pro získávání maximálních informací z okolí automaticky řízeného vozidla. Pravý a levý reflektor je zvětšen a doplněn o zařízení 22 a 23 .Zadní skupinové svítilny doplněny o zařízení 24 a 25 . Na střešní části vozu je pak snímač pro signalizaci výškového sledování 27 a příjem signálu GPS(GaliIeo) Umístění řídící jednotky 15 je v blízkosti napájecího zdroje .Ovladač mobility 2.^s rozdělovačem 4, dvojčinným servomotorem s akčními členy 18,-2J, tvoří prakticky jeden montážní celek, který je napojen na servopohon rejdu brzd 6_a akcelerace ýK Čidla , senzory a další snímače jsou umístěny tak, aby byly získávány maximální informace z celkového prostoru kolem automaticky řízeného vozidla .Funkce nejdůležitějších snímačů jsou zdvojeny.

Claims (4)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Automatické řízení pozemních dopravních prostředků se vyznačuje tím, že veškerá mobilita je řízena bez zásahu obsluhy (řidiče) a provádí jen již předem zadané úkoly a různé korekce v souladu s programem a zadáním,který obsahuje ústřední řídící jednotka.
2. 2. Automatické řízení pozemních dopravních prostředků se vyznačuje tím,že v režimu automatického provozuje možné přepnout na ruční provoz v jakékoliv poloze a okamžiku,neb provést opačný zásah přepnutím z ručního provozu na automatický.
3. 3. Automatické řízení pozemních dopravních prostředků se vyznačuje tím,že servomotor integrovaného ovladače ovládá dva stupně volnosti s neutrální polohou totožnou pro oba základní pohyby ovladače.
4. 4: Automatické řízení pozemních dopravních prostředků se vyznačuje tím,že v případě uvolnění ovladače J_ pří ručním řízení, neb přerušení signálu ze svorkovnice Γ7 se pomocí centrální vratné pružiny stabilizuje stav mobility dopravního prostředku (t.j přímá jízda, volnoběžné otáčky pohonné jednotky).