WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


На правах рукописи

ХАСАНОВ Рафаэль Илдарович

УПРАВЛЕНИЕ СКОРОСТНЫМ РЕЖИМОМ АВТОМОБИЛЯ В ЭКСПЛУАТАЦИИ НА ОСНОВЕ БОРТОВЫХ СРЕДСТВ ОПЕРАТИВНОЙ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ДОРОЖНОГО ПОЛОТНА

05.22.10 – Эксплуатация автомобильного транспорта

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Оренбург – 2012

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет» (ОГУ).

Научный руководитель – доктор технических наук, профессор Аралбаев Ташбулат Захарович

Официальные оппоненты: Якунин Николай Николаевич, доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет», зав. кафедрой автомобильного транспорта;

Макушин Александр Александрович, кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Камская инженерноэкономическая академия», доцент кафедры эксплуатации автомобильного транспорта Ведущая организация – ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный технический университет»

Защита состоится 13 апреля 2012 г. в 9:30 на заседании диссертационного совета Д 212.181.02, созданного на базе ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет», по адресу: 460018, г. Оренбург, пр. Победы, 13, ауд. 6205.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет».

Автореферат разослан 07 марта 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета В.И. Рассоха

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одной из основных эксплуатационных характеристик автомобиля, существенно влияющих на безопасность дорожного движения и экологию, является скоростной режим. Среди множества факторов при выборе скоростного режима определяющими являются характеристики дорожного полотна (ХДП). Неадекватная оценка водителем характеристик соответствующей категории дорожного полотна при выборе скоростного режима автомобиля увеличивает риск возникновения аварийной ситуации. В настоящее время одним из основных принципов повышения активной безопасности автомобилей является использование вспомогательных методов и средств информационной поддержки водителей при управлении скоростным режимом с учетом ХДП.

Проблеме исследования и разработки методов обеспечения дорожной безопасности с использованием бортовых систем автомобилей уделено большое внимание в современной научной, технической и патентной литературе. Среди работ по данной тематике следует отметить труды ученых и разработчиков академических и вузовских организаций: МАДИ (школа профессора А.А.

Юрчевского); Белорусско-Российского университета (профессора В.П. Тарасик, С.А. Рынкевич); МИЭМ (С.Е. Бузников); ВолгГТУ (профессор И.В. Ходес);

МГТУ им. Баумана (профессор Г.О. Котиев). Значительных успехов достигли зарубежные ученые и разработчики академических и вузовских организаций, транснациональных корпораций Robert Bosch GmbH, Siemens AG, концернов DELPHI, Volvo Lastvagnar.

Анализ современных публикаций показал, что, несмотря на значительные достижения в области методологии построения систем обеспечения активной безопасности, существующие методы выбора скоростного режима имеют следующие недостатки:

не достаточно информативны и оперативны при отсутствии дорожных указателей скорости вообще, или при их наличии без учета изменения качества дорожного полотна вследствие изменения сезонных условий (гололед, дождь), либо естественного старения дороги (появление выбоин, гребенки);

не обеспечивают оптимизацию совокупности эксплуатационных параметров системы «водитель – автомобиль – дорога» (ВАД), соответствующей безопасному скоростному режиму, при планировании маршрута;

имеют высокую аппаратно-программную сложность и стоимостные затраты на реализацию.

Объект исследования – скоростной режим автомобиля на магистральных улицах и дорогах районного значения.

Предмет исследования – методы и средства управления скоростным режимом автомобиля в эксплуатации с учетом ХДП.

Цель работы – повышение активной безопасности автомобиля в эксплуатации на основе новых методов и средств информационной поддержки водителей при выборе скоростного режима с учетом ХДП.

Задачи исследования:

1) определение целевой функции и обобщенного критерия оценки эффективности принятия решения по выбору скоростного режима автомобиля в эксплуатации;

2) разработка и исследование интегрированной имитационной модели бортовой системы управления скоростным режимом автомобиля в эксплуатации с учетом ХДП;

3) разработка алгоритма, аппаратных и программных средств управления скоростным режимом автомобиля в эксплуатации с учетом характеристик категории дорожного полотна, как протяженного объекта;

4) разработка метода управления скоростным режимом автомобиля в процессе его движения и метода оптимизации совокупности эксплуатационных параметров системы ВАД, обеспечивающих безопасный скоростной режим автомобиля;

5) разработка экспериментального образца (прототипа) бортовой системы и рекомендаций по выбору скоростного режима автомобиля.

Методы исследования. Использованы методы теории активной безопасности автомобилей, теории управления, теории оптимизации, теории распознавания образов и теории проектирования вычислительных систем.

Научную новизну работы составляют:

интегрированная имитационная модель бортовой системы управления скоростным режимом автомобиля в эксплуатации с учетом характеристик ДП;

алгоритм оперативного управления скоростным режимом автомобиля в эксплуатации с учетом данных априорного, апостериорного и оперативного типов о ХДП;

метод управления скоростным режимом автомобиля в процессе его движения по магистральным улицам и дорогам районного значения, позволяющий получать оперативную оценку отклонений скорости движения автомобиля от безопасной скорости и осуществлять информационную поддержку водителей по выбору скоростного режима;

метод оптимизации совокупности эксплуатационных параметров системы ВАД на основе генетического подхода, обеспечивающий заданную безопасную скорость движения автомобиля на этапе планирования маршрута.

Практическая значимость и реализация результатов работы.

Интегрированная имитационная модель бортовой системы управления скоростным режимом автомобиля, алгоритм оптимизации эксплуатационных параметров системы ВАД и алгоритм оперативного управления скоростным режимом автомобиля предназначены для разработки методов и средств оптимизации эксплуатационных параметров системы ВАД и управления скоростным режимом автомобиля.

Разработанное программное обеспечение передано для внедрения в ЗАО «Автоколонна 1825» (г. Оренбург), аппаратно-программные средства бортовой системы автомобиля используются в учебном процессе ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет».

Новизна аппаратно-программных разработок подтверждается патентом РФ на изобретение, свидетельствами о регистрации программных средств в отраслевом и университетском фондах алгоритмов и программ.

Апробация результатов. Основные положения и результаты работы докладывались и были одобрены на всероссийских научно-практических конференциях «Современные информационные технологии в науке, образовании и практике» (г. Оренбург, 2008, 2009, 2010 гг.); «Компьютерная интеграция производства и ИПИ-технологии» (г. Оренбург, 2011 г.); международных научно-практических конференциях «Информационные технологии в науке, образовании и производстве» (г. Орел, 2010 г.); «Современные телекоммуникационные системы и компьютерные сети: перспективы развития» (г. Санкт-Петербург, 2011 г.);

«Прогрессивные технологии в транспортных системах» (г. Оренбург, 2011 г.).

Положения, выносимые на защиту:

интегрированная имитационная модель бортовой системы управления скоростным режимом автомобиля в эксплуатации с учетом характеристик ДП;

алгоритм оперативного управления скоростным режимом автомобиля в эксплуатации с учетом данных априорного, апостериорного и оперативного типов о ХДП;

метод управления скоростным режимом автомобиля в процессе его движения по магистральным улицам и дорогам районного значения;

метод оптимизации совокупности эксплуатационных параметров системы ВАД.

Публикации. Основные положения диссертационной работы отражены в 16 публикациях, из них 3 статьи в ведущих рецензируемых научных изданиях, патент РФ на изобретение, 10 статей в сборниках научных трудов и материалах научных конференций различного уровня, 2 свидетельства на регистрацию программных средств.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и приложений. Работа изложена на 203 страницах, в том числе: основной текст на 124 страницах, 5 таблиц, 45 рисунков, список использованных источников из 127 наименований, приложения на 65 страницах. Приложения содержат результаты вычислительных и натурных экспериментов, акты внедрения результатов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложена краткая характеристика диссертации, сформулированы цель и задачи работы.

Первая глава посвящена определению целевой функции и обобщенного критерия оценки эффективности принятия решения по выбору скоростного режима автомобиля в эксплуатации. В результате аналитического обзора современных систем обеспечения безопасности дорожного движения построены классификации интеллектуальных транспортных систем (ИТС), систем активной безопасности (САБ), классификация бортовых систем управления скоростным режимом автомобилей. Стремление повысить активную безопасность автотранспортных средств (АТС) привело к появлению ИТС, обеспечивающих оперативную оценку и учет состояния дорожного полотна. Принятие решения по выбору скоростного режима автомобиля в эксплуатации сопряжено с ошибками 1-го рода, приводящими к экономическим потерям и риску аварии из-за превышения предписанной скорости движения, и 2-го рода, приводящими к экономическим и временным издержкам из-за увеличения длительности поездки. Общий вид целевой функции при выборе скоростного режима имеет следующий вид:

n E T i ei (1 i ) ] [zi i ei (1 i ) ] Pi} min, (1) {[zi iD DЗ, H HЗ, Z ZЗ, где E – стоимостные затраты на эксплуатацию и ремонт АТС, определяемые скоростным режимом; – интенсивность изменения категории качества дорожного полотна (ДП) при движении автомобиля по исследуемому участку в течение времени T; n – число категорий качества ДП; zi – отрицательный эффект (затраты) от ошибочного выбора скоростного режима АТС; ei – экономический эффект от достоверного выбора скоростного режима АТС; i – вероятность ошибки 1-ого рода; i – вероятность ошибки 2-ого рода при выборе скоростного режима АТС; Pi – вероятность того, что АТС движется по ДП i-ой категории качества; D и DЗ – фактическая и требуемая достоверность результата; H и HЗ – производительность бортовой системы автомобиля, соответственно фактическая и заданная; Z и ZЗ – затраты на средства бортовой системы автомобиля и проведение оценки поверхностного состояния ДП, соответственно фактические и заданные.

Оценка вероятности Pi определяется как:

i Pi , (2) S где i – интенсивность появления i-ой категории качества ДП; S – суммарная интенсивность изменения категории качества ДП при движении автомобиля по исследуемому участку дороги.

Производительность бортовой системы управления скоростным режимом автомобиля является функцией ряда аргументов:

H f (Sl,Y,W, Q, r), (3) где Sl – вычислительная сложность целевой функции; Y – способ определения результата Sl; W – вектор входных параметров бортовой системы; Q – условие оптимизации; r – общее число учитываемых параметров.

Вычислительная сложность целевой функции рассчитывается по следующему выражению:

N M Sl ti t, (4) ri aj j i1 j где N, M – общее количество видов математических операций (сложение, разность, возведение в степень и т.д.) и аргументов, участвующих при расчете целевой функции; ri – число i-го вида математической операции; ti – необходимое число тактов бортовой системы для получения результата расчета i-го вида математической операции и значения j-го вида аргумента из бортовой системы; aj – число j-го вида аргумента целевой функции.

Анализ выражений (1) – (4) показал, что эффективность выбора скоростного режима АТС в эксплуатации во многом зависит от достоверности используемых методов и средств. При этом в качестве критерия оценки качества управления скоростью АТС в эксплуатации целесообразно использовать достоверность результата выбора безопасного скоростного режима. В качестве источников информации о системе ВАД должны быть учтены данные следующего типа: априорные, полученные в результате регистрации, сбора и обработки информации от передвижных дорожных лабораторий; апостериорные, полученные в результате обмена информацией между участниками дорожного движения и элементами дорожной инфраструктуры; оперативные, полученные в процессе движения в результате регистрации, сбора и обработки данных от датчиков и приборов, расположенных в автомобиле.

Вторая глава посвящена разработке и исследованию интегрированной имитационной модели бортовой системы управления скоростным режимом автомобиля в эксплуатации с учетом ХДП. Характерной особенностью автомобильных маршрутов является высокая интенсивность смены категории Q и транспортно-эксплуатационного состояния S участков дорожного полотна. На рис. 1 представлены схема участка дороги с характеристиками ДП и схема маршрута дороги длиной 380 км, использованные при построении и исследовании модели бортовой системы управления скоростным режимом автомобиля.

Рис. 1 – Схема дорожного полотна, фрагмент паспорта дороги и маршрут движения «Оренбург – Исянгулово» по трассам P-314 и P-3Каждый участок Ci дороги длиной l и шириной s характеризуется следующими показателями, влияющими на безопасность дорожного движения: продольным и поперечным уклоном, радиусом виража конкретной категории качества ДП r, шероховатостью и коэффициентом продольного сцепления .

Анализ факторов, влияющих на эффективность решения задачи выбора скоростного режима с учетом выражений (1)-(4) показал, что для ее решения необходима сложная система информационной поддержки, включающая в себя подсистемы сбора и регистрации данных о состоянии автодорожной ситуации, идентификации поверхностного состояния ДП, выбора оптимальных значений эксплуатационных параметров системы ВАД, визуализации и обмена полученной информацией между участниками дорожного движения. Для решения этой задачи разработана интегрированная имитационная модель, представляющая собой сложную эргатическую систему ВАД, дополненную современными аппаратнопрограммными средствами выбора и оптимизации скоростного режима АТС.

Структурная схема модели представлена на рис. 2.

Рис. 2 – Структурная схема интегрированной имитационной модели бортовой системы управления скоростным режимом автомобиля Входными данными модели являются: вектор значений сигналов Z от датчика скорости и торможения автомобиля; вектор продольных и поперечных уклонов G = {p, r} от датчика угла наклона; координаты широты и долготы K = {x, y} местоположения АТС по данным автомобильной навигационной системы;

настроечные параметры системы R, априорные характеристики автомобиля XA и водителя XB; потоки автодорожной информации MI по данным подсистемы обмена; U – режим работы бортовой системы U = {U1, U2, U3}, где U1 определяет режим работы подсистемы оценки состояния дорожного полотна; U2 – режим работы подсистемы выбора безопасного скоростного режима автомобиля; U3 – режим работы подсистемы оптимизации совокупности эксплуатационных параметров системы ВАД. Выходными параметрами модели являются: рекомендуемая скорость движения автомобиля, сведения о дороге и рекомендуемые условия эксплуатации автомобиля.

Основными отличительными особенностями разработанной в работе модели, определяющими ее новизну и полученный технико-экономический эффект, являются архитектура и организация моделей подсистем выбора скоростного режима АТС и оптимизации эксплуатационных параметров системы ВАД на основе генетического подхода. Входом модели подсистемы выбора (идентификации) скоростного режима АТС является совокупность S регистрируемых значений параметров системы ВАД, выходом модели – величина критической vкр и безопасной vб скоростей автомобиля. При этом бортовая система автомобиля рассматривается, как аппаратно-программный преобразователь параметров S в параметр скорости vб.

К исходным данным задачи идентификации скорости vб относятся: множество классов образов Q ={q1,q2,…,qj,…qn}, характеризующих категорию ДП и параметр скорости vб; множество информативных признаков S ={s1,s2,…,si,…,sm} с известными распределениями значений P(s); диапазоны изменения значений признаков, соответствующие конкретным скоростным режимам Dij. Для формализации задачи распознавания использованы следующие условные обозначения: qx – образ, подлежащий распознаванию; – зарегистрированное значение i-ого признака, i=1,m; – вектор зарегистрированных значений признаков qx;

V{qx,Qj} – мера близости между qx и j-ым образом из множества образов-эталонов Q, j=1,2,…,n; vij{,Qj} – частный параметр оценки ассоциативности значения признака si из множества S для всех классов образов из Q; Ф{,Qj} – функционал для вычисления меры близости V{qx,Qj}. Математическое описание процедуры распознавания qx имеет следующий вид:

V{qx, Qj} { Sx ,Qj}, j 1, n;

(5) n { Sx , P, Qj} { six ,Qj}, j 1, n;

(6) vij iv11 v12... v1i... v1n x M{ S ,Q} ..................

; (7) v vm2... vmi... vmn m1 qx Q* Q :V{qx,Q*} maxV{qx,Qj},Qj Q, j 1,n.

(8) Представленная модель универсальна и может быть использована для определения скоростного режима с учетом ХДП при различных постановках задачи, в частности: при определении категории дорожного полотна и соответствующей безопасной скорости по принятой в РФ классификации категорий автомобильных дорог согласно ГОСТ Р 52398-2005; при наличии априорных данных о распределениях значений ХДП; при наличии оперативных данных о ДП, полученных в процессе движения АТС. При этом изменяется лишь выражение для вычисления частных параметров оценки ассоциативности значения признака si из множества S. Анализ известных подходов к построению разделяющей функции, алгоритмической сложности и конструктивной сложности ее реализации позволил в качестве базовой для построения разделяющей функции выбрать функцию ассоциативного вида (6), позволяющую использовать при распознавании связи между и Q для первой и третьей задачи по формуле (9), а для второй, соответственно, по формуле (10):

six Dij ;

1, если vij{ six ,Qj} (9) 0, если six Dij;i 1, m; j 1, n;

1, если P(six ) max P(si );

vij{ six , P(si ),Qj} (10) 0, если P(six ) max P(si );i 1, m.

В матрице (7) каждый столбец соответствует частным мерам близости vij множества для каждого класса образов по всем признакам. Сумма элементов каждой строки соответствует сумме в выражении (6). Выражение (8) описывает разделяющее правило, при котором отнесение qx к одному из классов образовэталонов Q* производится по максимальной величине меры близости, соответствующей сумме элементов в каждой строке матрицы (8). При обучении модели производится вычисление элементов матрицы (7) по выражениям (5)-(10).

Для решения первой задачи при обучении модели используются таблицы соответствия регламентируемой безопасной скорости для конкретной категории дорог. Для решения второй и третьей задачи в работе применена методика вычисления безопасной скорости по параметрам системы ВАД, разработанная в Волгоградском государственном техническом университете под руководством профессора И.В. Ходеса.

Процесс распознавания qx сводится к вычислению суммы элементов матрицы по каждой строке, соответствующих и , и выбору искомого класса образа по максимальной сумме. Принятие решения по максимальной сумме элементов строки матрицы или по критерию максимальной близости позволяет реализовать мажоритарный принцип и повышает достоверность распознавания образов скорости vб. Достоинством представленной модели распознавания образов является высокая производительность, обусловленная простотой алгоритма вычисления разделяющей функции и реализации разделяющего правила. Аппаратная и программная реализация алгоритма на порядок проще и быстрее аналогичного алгоритма распознавания, работающего, например, по методу Байеса. Это достоинство обусловило использование его для распознавания состояния ДП и скорости vб в бортовой системе управления скоростным режимом автомобиля.

Проведенное исследование модели позволило разработать номограмму для расчета технико-экономических показателей бортовой системы автомобиля, представленную на рис. 3.

Как видно из выражений (5) – (9), множество распознаваемых образов Q представляется множеством V значений vб для всех вариантов NS значений параметров исходного множества S.

В первом квадранте номограммы представлен график зависимости значений множества V от мощности NS при различных коэффициентах инвариантности V/NS. Во втором квадранте номограммы представлен график зависимости значений множества V, приходящих на один поддиапазон при различных коэффициентах инвариантности V/NS.

Рис. 3 – Номограмма для расчета технико-экономических показателей бортовой системы управления скоростным режимом автомобиля В третьем квадранте номограммы представлены графики зависимостей погрешности расчета скорости АТС от числа поддиапазонов V и вероятностностоимостных затрат на бортовую систему от числа поддиапазонов V. При этом бортовая система автомобиля рассматривается как матричный преобразователь NS V, на выходе которого, в зависимости от требований, можно обеспечить практически любую заданную дискретность, определяемую минимальным изменением входных параметров S. Для практических целей, когда достаточно для управления автомобилем задавать безопасную скорость с некоторым шагом (дискретностью) V, соотношение мощностей V и NS будет изменяться, причем, с увеличением шага V, отношение V/NS будет уменьшаться.

Третья глава посвящена разработке алгоритмического, программного и методического обеспечения для информационной поддержки водителя при выборе и оптимизации скоростного режима автомобиля в процессе его эксплуатации. Для решения этих задач для автомобиля “ВАЗ-21140” разработана мобильная система аппаратно-программных средств, позволяющая в условиях натурного эксперимента исследовать скоростные режимы АТС при изменении параметров ДП, спланированы и выполнены экспериментальные работы по сбору, регистрации и обработке данных о скоростных режимах АТС на различных участках дорог общей протяженностью более 1000 км, на основе модельных и реальных данных о ДП произведено исследование имитационной модели, разработаны алгоритмы и программы, составившие основу методического обеспечения для выбора и оптимизации скоростного режима АТС в эксплуатации. Представленные результаты соответствуют перечисленным модельным вариантам постановок задач и легли в основу метода выбора скоростного режима на основе идентификации категории ДП, в соответствии с используемой классификацией автомобильных дорог по их категориям, метода оперативного выбора скоростного режима в процессе движения автомобиля на основе идентификации состояния ДП и генетического метода оптимизации совокупности эксплуатационных параметров системы ВАД на этапе планирования маршрута.

На рис. 4 представлена схема алгоритма оперативного управления скоростным режимом автомобиля в эксплуатации с учетом поверхностного состояния ДП. Отличительной особенностью алгоритма и программы является наличие блоков 4 и 5, которые осуществляют измерение, регистрацию и обработку только тех значений параметров, которые необходимы для обеспечения выбранного пользователем режима работы бортовой системы автомобиля. Например, при выборе водителем априорного режима – используется только навигационная подсистема (GPS); при выборе апостериорного режима – подсистема обмена автодорожной информацией (ZigBee);

в случае с оперативным режимом используется весь перечень средств измерения. В блоке осуществляется оценка состояния ДП по формулам (5) – (9).

На выходе данного алгоритма формируются диапазоны значений критической vкр и безопасной vб скорости движения автомобиля в режиме реального Рис. 4 – Схема алгоритма оперативного управления времени. Достоинством такой скоростным режимом автомобиля с учетом ХДП организации алгоритма и программы является отсутствие вычислительных средств для выполнения вычислительных операций, связанных с расчетом необходимых параметров и функциональных зависимостей для определения безопасного скоростного режима автомобиля в эксплуатации.

В основе разработанного метода оптимизации совокупности эксплуатационных параметров системы ВАД на этапе планирования маршрута лежит генетический подход, как наиболее рациональный метод решения многовариантных задач в условиях допустимых ограничений по времени и точности.

На рис. 5 представлена схема алгоритма оптимизации совокупности эксплуатационных параметров системы ВАД. Алгоритм и программа основаны на принципах генетики, предусматривающих модификацию и обработку синтезированных векторов-поколений, содержащих значения эксплуатационных параметров системы ВАД, и выбор оптимальных значений параметров исходя из условия обеспечения минимума рассогласования заданной vз и безопасной скорости движения vб автомобиля. При кодировании значений эксплуатационных параметров системы ВАД, содержащихся в соответствующих векторах, использовалась фасетная система классификации с параллельным способом кодирования.

Четвертая глава посвящена разработке экспериментального образца (прототипа) бортовой системы автомобиля и рекомендаций по выбору скоростного режима. На основании разработанного алгоритмического, программного и методического обеспечения Рис. 5 – Схема алгоритма оптимизации совокупности определена организация и эксплуатационных параметров системы ВАД архитектура бортовой системы управления скоростным режимом автомобиля в эксплуатации. Структурная схема системы представлена на рис. 6.

Оценка состояния дорожного полотна и выбор безопасного скоростного режима осуществляется в автоматизированном режиме. Использование навигационной подсистемы позволяет осуществлять привязку дорожной информации к конкретному участку дорожного полотна и рассчитывать оценку коэффициента буксования. Разработанная бортовая система обеспечивает стабильный обмен информацией об эксплуатационных параметрах эргатической системы ВАД в радиусе до 300 м.

На основании проведенного анализа и оценки соблюдения водителем безопасной скорости движения разработана методика выбора скоростного режима, представленная в виде алгоритма построения карты скоростного режима АТС при движении по конкретному маршруту и программного средства для его реализации.

Разработанная методика позволяет автотранспортным предприятиям автоматизировать процесс планирования рекомендуемых скоростей движения АТС с учетом характеристик системы ВАД. Программное средство адаптировано для использования на мобильных компьютерах типа ноутбук, установленных в АТС, для вывода на дисплей графика рекомендуемой скорости движения автомобиля с учетом его меРис. 6 – Схема бортовой системы управления стоположения, либо проскоростным режимом автомобиля грамма устанавливается на стационарном компьютере для печати графиков рекомендуемой скорости движения на бумажных копиях путевых листов.

Апробация результатов исследований подтвердила возможность:

повышения внутренней и внешней информативности автомобиля с использованием приемлемых дополнительных стоимостных затрат (около 15 тыс.

рублей) за счет: более рационального использования данных штатных датчиков АТС, GPS-навигатора, беспроводных каналов связи ZigBee, сведений о совокупности эксплуатационных параметров системы ВАД, полученных на базе средств бортовой системы автомобиля на этапе планирования маршрута и в процессе движения АТС;

обеспечения водителей достоверной и оперативной информацией, необходимой для выбора безопасного скоростного режима автомобиля в эксплуатации, на основе разработанного алгоритмического, аппаратно-программного и методического обеспечения с учетом теории активной безопасности автомобилей.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ 1. Определена целевая функция в виде экономических затрат на эксплуатацию и ремонт автомобиля с учетом влияния скоростного режима и обобщенный критерий эффективности принятия решения по выбору скоростного режима автомобиля в эксплуатации с учетом ошибок 1-го и 2-го рода, приводящих к дополнительным затратам и временным издержкам в перевозочном процессе из-за несоблюдения скорости движения автомобиля реальной дорожной обстановке.

2. Разработана и исследована интегрированная имитационная модель бортовой системы управления скоростным режимом автомобиля в эксплуатации, позволяющая на основе ассоциативно-мажоритарной обработки реальных данных системы «водитель – автомобиль – дорога» определять безопасную скорость.

3. Предложен высокопроизводительный алгоритм оперативного управления скоростным режимом автомобиля в эксплуатации, в основе которого лежит модель распознавания категории дорожного полотна как протяженного объекта с произвольными законами изменения информативных признаков. Разработаны аппаратные и программные средства бортовой системы для управления скоростным режимом автомобиля в эксплуатации с учетом характеристик дорожного полотна.

4. Разработан метод управления скоростным режимом автомобиля в процессе его движения по магистральным улицам и дорогам районного значения, позволяющий получать оперативную оценку отклонений скорости движения автомобиля от безопасной. На основе генетического подхода разработан метод оптимизации совокупности эксплуатационных параметров системы «водитель – автомобиль – дорога», обеспечивающий заданную безопасную скорость движения автомобиля на этапе планирования маршрута. На основе штатной измерительной системы автомобиля, спутниковой GPS-навигационной системы и беспроводных каналов связи ZigBee разработан экспериментальный образец (прототип) бортовой системы выбора безопасной скорости автомобиля и рекомендации по выбору скоростного режима автомобиля.

5. Экспериментально установлено на примере движения легкового автомобиля по маршруту «Исянгулово – Оренбург» по трассам P-314 и P-336 возможное снижение стоимостных и временных издержек в перевозочном процессе на различных участках дороги до 10 % за счет управления скоростным режимом на основе разработанных средств бортовой системы оперативной оценки состояния дорожного полотна.

Основные положения диссертации отражены в следующих работах:

В рецензируемых научных журналах:

1. Хасанов, Р.И. Определение категории дорожного полотна на основе ассоциативной модели распознавания образов / Р.И. Хасанов, Т.З. Аралбаев // Информационные системы и технологии. – 2011. – № 3 (65). – С.102 – 107.

2. Хасанов, Р.И. Мобильная система мониторинга состояния дорожного полотна и скоростного режима автомобиля на основе беспроводных каналов связи / Р.И. Хасанов, Г.В. Закревский, Р.Р. Галимов, Т.З. Аралбаев // Научно-технические ведомости СПбГПУ. – 2011. – № 3 (126). – С. 10 – 14.

3. Хасанов, Р.И. Бортовая система учета состояния дорожного полотна и выбора скоростного режима автотранспортного средства / Р.И. Хасанов // Вестник Оренбургского государственного университета. – 2011. – №10 (129). – С. 100 – 107.

Патенты Российской Федерации:

4. Пат. 2430415 Российская Федерация, МПК G 06 K 9/00. Устройство для распознавания образов / Р.И. Хасанов, М.З. Масягутов, Т.З. Аралбаев; заявитель и патентообладатель Оренбургский государственный университет. – №2010116601/08; заявл. 26.04.2010 – опубл.

27.09.2011, Бюл. № 27. – 21 с.: ил.

В прочих изданиях:

5. Хасанов, Р.И. Об одном подходе к построению адаптивных систем распознавания образов: материалы VII всероссийской научно-практической конференции «Современные информационные технологии в науке, образовании и практике» / Р.И. Хасанов, М.З. Масягутов, Т.З. Аралбаев. – Оренбург: ОГУ, 2008. – С. 209 – 212.

6. Хасанов, Р.И. Обеспечение универсальности устройства распознавания образов на основе изменения ассоциативных характеристик памяти / Р.И. Хасанов, М.З. Масягутов // Перспектива. Сборник статей молодых ученых. – Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ. – 2008. – № 11. – С. 638 – 641.

7. Хасанов, Р.И. Сопоставительный анализ применимости геодезических показателей при оценке состояния дорожного полотна на основе вычислительной сложности алгоритма:

материалы VIII всероссийской научно-практической конференции «Современные информационные технологии в науке, образовании и практике» / Р.И. Хасанов. – Оренбург: ОГУ, 2009.– С. 212 – 216.

8. Хасанов, Р.И. К вопросу оценки состояния дорожного полотна на основе модели распознавания образов: материалы VIII всероссийской научно-практической конференции «Современные информационные технологии в науке, образовании и практике» / Р.И. Хасанов, Т.З. Аралбаев. – Оренбург: ОГУ, 2009. – С.207 – 211.

9. Хасанов, Р.И. Оценка качества дорожного полотна на основе ассоциативной модели распознавания образов: материалы IV международной научно-технической конференции «Информационные технологии в науке, образовании и производстве» / Р.И. Хасанов, Т.З. Аралбаев.

- Орел: ОрелГТУ, 2010. - С. 345 – 349.

10. Хасанов, Р.И. Компьютерный контроль скоростного режима автотранспортного средства на основе оценки характеристик дорожного полотна: материалы IX всероссийской научно-практической конференции «Современные информационные технологии в науке, образовании и практике» / Р.И. Хасанов, Т.З. Аралбаев. – Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2010. – С.

127 – 132.

11. Хасанов, Р.И. Распараллеливание вычислительного процесса в задаче распознавания распределенного графического образа: материалы IX всероссийской научно-практической конференции «Современные информационные технологии в науке, образовании и практике» / Т.З. Аралбаев, Р.И. Хасанов, Н.А. Носов. – Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2010. – С. 74 – 78.

12. Хасанов, Р.И. Мобильная система регистрации и обработки данных о дорожном полотне: труды международной конференции «Современные телекоммуникационные системы и компьютерные сети: перспективы развития» / Р.И. Хасанов, Г.В. Закревский, Т.З. Аралбаев. – СПб: СПИИ РАН, 2011. – С. 18 – 23.

13. Хасанов, Р.И. Совершенствование бортовой системы контроля и управления скоростным режимом автотранспортного средства на основе учета состояния дорожного полотна: сб. докл. десятой международной научно-технической конференции «Прогрессивные технологии в транспортных системах» / Р.И. Хасанов. – Оренбург: ОГУ, 2011. – С. 376 – 384.

14. Хасанов, Р.И. Планирование и организация эксперимента по сбору данных о состоянии дорожного полотна: сборник материалов V всероссийской научно-практической конференции «Компьютерная интеграция производства и ИПИ-технологии» / Р.И. Хасанов, Т.З. Аралбаев. – Оренбург: ОГУ, 2011. – С. 125 – 130.

Программные продукты:

15. Свид. об отрасл. рег. разработки № 6563 «Адаптивная идентификация образов на основе принципа ассоциативности выборки данных и принятия решения по мажоритарному критерию» / Т.З. Аралбаев, М.З. Масягутов, Р.И. Хасанов; заявитель и обладатель Оренбургский государственный университет. – зарег. 03.02.2009. – 980 Кбайт.

16. Свид. о рег. прогр. ср-ва № 683 «Оптимизация скоростного режима в дорожнотранспортной системе на основе генетического алгоритма» / Т.З. Аралбаев, Р.Ф. Калимуллин, Р.И. Хасанов, Т.М. Алпаров; заявитель и обладатель Оренбургский государственный университет. – зарег. 23.08.2011.– 30709 Кбайт.







© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.