устройство замера и фиксации параметров движения транспортного средства

Формула изобретения

Устройство замера и фиксации параметров движения транспортного средства, преимущественно автомобиля, при дорожно-транспортном происшествии, содержащее измеритель продольного ускорения, подключенный через аналого-цифровой преобразователь к процессорному контроллеру обработки получаемых сигналов, блок памяти и часы с календарем, подключенные к процессорному контроллеру для сохранения момента времени создания значений сигналов, и разъем для связи с программно-аппаратным комплексом, отличающееся тем, что оно снабжено измерителем поперечного ускорения транспортного средства, подключенным через аналого-цифровой преобразователь к процессорному контроллеру, и источником резервного питания для обеспечения питания устройства при отключении бортового питания транспортного средства, при этом процессорный контроллер выполнен с возможностью геометрического складывания сигналов одномоментных значений, поступающих с измерителей продольного и поперечного ускорений, записи результата в свою стековую память, выполненную кратковременной и с ограниченным объемом, обеспечивающим возможность замены самой ранней записи текущей, поступающей на вход стека, сравнения каждого нового значения вектора ускорения с граничным значением нормального ускорения, вычисления векторной разницы между текущим и предшествующим значениями, сравнения ее с допустимой граничной производной ускорения и при превышении заданного уровня ускорения и/или скорости его изменения переписи из стековой памяти в блок памяти.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к системам измерения и фиксации параметров движения и работы узлов транспортного средства в случае дорожно-транспортного происшествия.

Известно, что при дорожно-транспортном происшествии (ДТП) расследование причины происшествия трудоемкий процесс. Результат расследования за редким исключением не дает точной картины случившегося и однозначно не выявляет виновника происшествия будь то субъект (один из участников ДТП) или объект (состояние дороги, условия видимости и т.п.). Для получения точной картины ДТП как правило не хватает объективно точных сведений о параметрах движения транспортных средств непосредственно перед ДТП, которые совершенно необходимы для воссоздания картины происшествия. Участники происшествия или не владею точной картиной, или намеренно ее искажают. То же относится к свидетелям, если они были и готовы помочь расследованию. В любом случае описание картины происшествия участками и свидетелями является только дополнительным материалом к объективной картине происшествия, которую удается зафиксировать работникам ГАИ. Получение объективной картины ДТП не всегда возможно по множеству причин, из которых самые распространенные атмосферные осадки на дорожном покрытии, интенсивность движения, приблизительность определения скоростей по следам торможения и т.д.

Известно изобретение по авт. свид. СССР N 1516415, кл. В 62 D 41/00, 1989. Сущность этого изобретения состоит в следующем.

Во всю ширину машины, под передний и задний бамперы, устанавливается конструкция, которая частично разрушается, если деформируется корпус машины в месте ее установки, при этом разрушаются стеклянные стержни, нормально удерживающие трехпозиционный переключатель в среднем положении. При разрушении стержня выключается цепь зажигания и включается звуковой сигнал для привлечения окружающих. Для опознания машины, если она скрылась с места аварии, на всей длине стержней многократно повторен государственный номерной знак машины, что дает возможность по осколкам, которые неизбежно оказываются на дороге, (задано конструкцией), опознать скрывшегося участника аварии.

Однако для воссоздания ясной и точной картины ДТП необходимы сведения о движении транспортного средства в течение некоторого интервала времени, непосредственно примыкающего к моменту ДТП. Если этот интервал времени много больше, чем реакция водителя на изменения дорожной обстановки, то знание ускорения, скорости и пути транспортного средства в любой момент внутри этого временного интервала дает физически полную картину случившегося.

Наиболее близком к предлагаемому по сути и области применения является изобретения по авт.свид. СССР N 1446002, кл. В 60 R 27/00, 1987.

В изобретении представлено устройство регистрации параметров удара для системы безопасности транспортного средства, которое с целью повышения точности измерения параметров удара при дорожно-транспортном происшествии и получения данных о скорости движения транспортного средства в момент удара и его ускорении в момент отскока, снабжено датчиком ускорения, содержащим зубчатую рейку, которая установлена параллельно первой зубчатой рейки, подпружинена в противоположную сторону и зацеплена с зубчатым колесом, связанным с регистратором, а между датчиками ускорения и замедления размещен ротор со шкалой скорости, имеющий привод от трансмиссии транспортного средства, при этом в роторе с возможностью поворота относительно него и перемещения вдоль его оси, расположенной параллельно зубчатым рейкам датчиков, установлено подпружиненное с двух сторон вдоль оси поворота инерционное тело с коническими фиксирующими элементами, на одном из которых у шкалы скорости размещен указатель скорости, при этом конические элементы расположены с зазором внутри гнезд, каждое из которых выполнено в роторе в виде конуса Морзе, а между коническими фиксирующими элементами расположено зубчатое колесо, зацепленное через зубчатые рейки с подпружиненными инерционными массами, установленными в направляющих в роторе с эксцентриситетом относительно его оси.

Численное значение величины замедления, возникающего при ударе, и величина ускорения, возникающего при отскоке транспортного средства, определяется по показаниям на соответствующих шкалах.

Недостатками описанного устройства являются: ограниченность фиксируемых данных (только 3 числа: скорость в момент соприкосновения, замедление в момент соприкосновение, ускорение в результате упругого отражения) не описывает всех обстоятельство, приведших к ДТП, и поэтому не позволяет восстановить количественную картину движения на некотором отрезке времени, предшествующим ДТП, что принципиально важно для разбора происшествия; высокая себестоимость прецизионного механического изделия, которая в сочетании с малостью фиксируемых данных и, как следствие, малой полезностью, оказывается экономически нецелесообразным.

Известно устройство замера и фиксации параметров транспортного средства, преимущественно автомобиля, при дорожнотранспортном происшествии, содержащее измеритель продольного ускорения, подключенный через аналого-цифровой преобразователь к процессорному контроллеру обработки получаемых сигналов, блок памяти и часы с календарем, подключенные к процессорному контроллеру для сохранения момента появления значимых сигналов, и разъем для связи с программно-аппаратным комплексом (FR, акц. заявка N 2487553, кл. G 07 C 5/08, 1982).

Недостатком данного устройства является то, что оно недостаточно полно оценивает такой параметр, как ускорение, действующее на транспортное средство при дорожно-транспортном происшествии. Данное устройство регистрирует только продольное ускорение, в то время как в действительности на транспортное средство действует и поперечно направленное ускорение. Кроме того, известное устройство запитывается через систему бортового питания самого транспортного средства. В связи с этим возможно, что причиной дорожно-транспортного происшествия может быть и выход из строя этой системы питания, или она может быть нарушена или повреждена в результате аварии. В этом случае устройство не обеспечивает регистрации параметров движения. Кроме того, используемый в известном устройстве процессорный контроллер направлен на решение задачи записи всех параметров движения самого транспортного средства и на всем протяжении его передвижения. В связи с этим при восстановлении картины движения автомобиля в период, непосредственно близкий к моменту аварии, выявление нужных данных затруднено, так как блок памяти не имеет функции приоритета и не выставляет заносимые данные в порядке "последним вошел - первым вышел".

Предложенное устройство замера и фиксации параметров движения транспортного средства, например, автомобиля, при дорожно-транспортном происшествии (ДТП) лишено указанных недостатков, так как не содержит прецизионных деталей в таком количестве, как прототип, что упрощает конструкцию в целом и делает ее серийно-способной и экономически целесообразной.

Кроме того, устройство измеряет и фиксирует кроме значений скорости и ускорения в момент ДТП еще в множество значений тех же величин и значение пути на некотором интервале времени до момента ДТП и на некотором интервале непосредственно после с привязкой ко времени, что делает это устройство действительно необходимым инструментом для воссоздания количественно точной картины происшествия. Существенным положительным свойством устройства является независимость, измеряемых и фиксируемых параметров движения от кинематической схемы автомобиля, что исключает фатальные ошибки фиксируемых величин, которые происходят при измерении скорости от схемы транспортного средства при блокировке колес (обычная ситуация при ДТП).

Сущность изобретения заключается в том, что в предложенном устройстве фиксация параметров движения транспортного средства, например автомобиля, при дорожно-транспортном происшествии, содержащем измерители и фиксаторы продольного ускорения и торможения (отскока), связанные с указателями их значений, устройство дополнительно включает измеритель и фиксатор поперечного ускорения (удара), причем указатели выполнены в виде единого процессорного контроллера, а сами измерители (датчики) подключены к последнему с помощью аналогово-цифровых преобразователей.

Кроме того, устройство дополнительно включает блок памяти хранения значений ускорения, которые были за некоторое время до момента ДТП и некоторое время после, а также тем, что она хранит несколько таких массивов за несколько последних "аварийных случаев" и содержит часы с календарем, подключенные к процессорному контроллеру для сохранения совместно со значениями ускорения моментов времени, когда данное ускорение имело место, имеет разъем питания и связи с транспортным средством, связанный с источником резервного питания, соединенного с измерителями, аналогово-цифровыми преобразователями, процессорным контроллером, блоком памяти, и обеспечивающий питанием все перечисленное в случае исчезновения бортового питания в процессе ДТП.

Кроме того, устройство имеет соединенный с блоком памяти разъем для связи с программно-аппаратным стационарным комплексом, образуя таким образом систему воссоздания количественно точной картины ДТП.

Описанная совокупность существенных признаков позволяет воссоздать ясную и точную картину ДТП.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства замера и фиксации параметров движения транспортного средства, размещаемое на транспортном средстве; на фиг. 2 схема электропитания устройства.

Вся система состоит из двух частей, одна часть устройство замера и фиксации параметров движения транспортного средства, и вторая часть - стационарный программно-аппаратный стационарный комплекс инструмент получения картины ДТП по данным зафиксированным вышеназванным устройством "участника" ДТП.

Устройство содержит: измеритель 1 продольного ускорения, то есть ускорения действующего параллельно продольной оси транспортного средства; измеритель 2 поперечного ускорения; аналогово-цифровой преобразователь 3 для измерителя продольного ускорения; такой же АЦП 4 для измерителя поперечного ускорения; процессорный контроллер 5, производящий всю необходимую и задаваемую программой обработку данных; энергонезависимую память 6 для хранения массивов значений ускорения последних аварийных случаев; часы 7 с календарем; источник 8 резервного питания; разъем 9 питания и связи с сигналами транспортного средства; разъем 10 связи с программно-аппаратным комплексом; источник 11 питания на транспортном средстве; стационарный программно-аппаратный комплекс 12.

Устройство жестко крепится к кузову транспортного средства (корректное измерение ускорения возможно тогда, когда прибор с кузовом единое конструктивное целое).

Через разъем 9 прибор может получать сигналы от системы зажигания, тормозов, внешних световых приборов и звукового сигнала. Состояние этих систем и сигналов также фиксируется в массивах вместе со значениями ускорений. Эти данные обогащают материал, представляемый к разбору, но вызывают дополнительную трудоемкость при монтаже прибора в транспортное средств. Прибор может эксплуатироваться как с использованием этих данных, так и без них. Основную ценность представляет ускорение.

Источник резервного питания обеспечивает нормальную работоспособность прибора в случае исчезновения питания в результате ДТП и далее в течение полугода. В штатном режиме источник резервного питания включен параллельно бортовому источнику транспортного средства и подзаряжается от него по мере необходимости.

Устройство работает непрерывно. В обесточенном состоянии его работоспособность обеспечивается внутренним источником 8 питания, который восполняется от источника 11 питания на транспортном средстве.

Выходной сигнал каждого измерителя 1 и 2 ускорений поступает на свой АЦП 3 и 4, которые приводятся в действие импульсами длительностью 20 мс и тактовой последовательностями, генерируемые контроллером 5. С выходов АЦП двенадцатиразрядное двоичное число и один разряд знака ускорения поступают на контроллер 5.

Контроллер геометрически складывает два одномоментных числа продольного и поперечного измерителей ускорений и записывает результат в свою стековую память, объем которой рассчитан, например на 5 мин; самые ранние записи постоянно выталкиваются и замещаются поступающими на вход стека текущими.

Контроллер 5 сравнивает каждое новое значение вектора ускорения со значением границы нормальных ускорений. Контроллер вычисляет векторную разницу между текущим и предшествующим значением и сравнивает ее с допустимой границей производной ускорения. При постоянном шаге временного квантования производная с точностью до постоянной равна разности.

В случае превышения заданного уровня ускорения и/или скорости его изменения вырабатывается команда на перепись содержимого стековой памяти в энергонезависимую память 6, в нее дописываются значения ускорения в течение следующей минуты после события.

В энергонезависимой памяти 6 организована таблица размещения массивов значений. В эту таблицу для вновь записанного массива вноситься адресное положение массива и календарное время его создания.

В случае нехватки места новому массиву стирается самый ранний, и на его место записывается текущий.

Программно-аппаратный комплекс 12 оснащается программой, которая обеспечивает математическую обработку значений ускорения, переписываемых из исследуемого устройства, с целью получения значений скорости и пути, привязываемых вместе с ускорением к соответствующим временным точкам.

Полученная таблица векторов ускорения, скорости и пути используется для построения модели движения. Модель движения отображается в виде динамической картины движения с возможностью масштабирования времени в широком диапазоне вплоть до остановки на заданном моменте. Программа обеспечивает пошаговое исследование и выбор любого требуемого момента из зафиксированного интервала.

На динамическую картину движения по выбору оператора для каждой временной точки выводятся количественные значения векторов ускорения, скорости, пути.

Программа обеспечивает связку движения с планом местности ДТП, которая вводится оператором вручную, и связку с движением второго, других транспортных средств соучастников ДТП во взаимосвязи. Если транспортное средство второго участника ДТП или других участников оборудовано прибором системы, то программная обработка производится, как отдельно для каждого участника, так и во взаимосвязи, после переписи в комплект информации из приборов всех участников ДТП. Если на части транспортных средств не установлены приборы, то данные зафиксированные в протоколе первичного осмотра места происшествия и относящиеся к таким транспортным средствам вводятся оператором вручную.