Устройство обеспечения безопасности движения транспортного средства

Полезная модель относится к области автомобилестроения, а именно к приборам безопасности и может быть использовано для предотвращения запуска двигателя или ограничения скорости движения механического транспортного средства лицом (водителем), психическое и физическое состояние которого не отвечает требованиям безопасности дорожного движения. Устройство состоит из бортового компьютера транспортного средства с активным монитором и программным обеспечением, включающий блок тестирования, блок сравнения, блок повторного пуска, блок аварийного пуска и блок рекомендаций. Устройство контролирует параметры внимания и реакции водителя, на основании которых осуществляется возможность управления ТС.

Полезная модель относится к области автомобилестроения, а именно к приборам безопасности и может быть использовано для предотвращения запуска двигателя или ограничения скорости движения механического транспортного средства лицом (водителем), психическое и физическое состояние которого не отвечает требованиям безопасности дорожного движения.

Известен комплект приборов (тонометр, термометр и хронометр) для проведения предрейсового медицинского осмотра, когда врач по результатам измерения артериального давления, частоты сердечных сокращений, температуры тела и внешнего осмотра водителя дает заключение о возможности управления водителем транспортным средством [1].

Недостатками использования комплекта является обязательное наличие медицинского специалиста и невозможность получения объективных показателей внимания и реакции водителя, являющихся определяющими в безопасном управлении транспортным средством.

Известно устройство, которое может быть использовано при управлении функциональным состоянием водителя транспортного средства во время работы. Оно позволяет производить сравнение текущего темпа управляющих движений с эталонным значением, определяя при этом величину отклонения от эталона. Это достигается тем, что в состав каждого канала устройства, содержащего n основных и k дополнительных каналов, вводятся регистр (с параллельной записью информации), вычитатель; кроме того, в общую схему устройства вводится кнопка записи информации в регистры, сумматор и цифроаналоговый преобразователь для k дополнительных каналов. В каждый из n основных каналов вводятся цифроаналоговый преобразователь, аналоговый сумматор с перестраиваемыми весовыми коэффициентами и аналоговый измерительный прибор с оцифрованной шкалой [2].

Недостатком прибора является то, что темп выполнения водителем управляющих действий не является объективным показателем его психического и физического состояния.

Наиболее близким к предлагаемому является контрольно управляющая аппаратура транспортных средств [3], когда один из датчиков отклонения контролируемых параметров от допустимых значений указывает на неполадки в системе "водитель - транспортное средство" (например, нетрезвое состояние водителя и т.п.), и с помощью шифратора формируется соответствующий четырехразрядный двоичный код, под действием которого коммутаторы разрешают подачу частотного сигнала возбуждения на вибраторы.

Водитель, почувствовав вибрацию, заданную в определенном коде, действует таким образом, чтобы прекратилось действие виброраздражителя. В результате система переводится в нормальное состояние. Прибор с индикатором осуществляет периодический контроль содержания алкоголя в выдыхаемом воздухе, автоматическую блокировку движения транспортного средства при наличии алкоголя в выдохе водителя. Прибор имеет фискальную память результатов с отметкой времени экспертизы.

Недостатком данной аппаратуры является то, что она срабатывает только на наличие паров алкоголя.

Целью создания полезной модели является обеспечение безопасности движения путем ограничения или полного исключения движения транспортного средства на основании объективных показателей внимания и реакции водителя.

Поставленная цель достигается путем создания устройства блокирования системы пуска двигателя (например, системы зажигания бензинового двигателя или электрической цепи стартера дизельного двигателя).

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами, где на:

- фиг.1 изображено устройство обеспечения безопасности движения транспортного средства;

- фиг.2, фиг.3 представлена программа тестирования параметров внимания и реакции водителя;

- фиг.4 изображен блок управления разработанного устройства.

Предлагаемое устройство обеспечения безопасности движения транспортного средства (фиг.1) включает контролирующую систему и исполнительную систему.

Контролирующая система представляет собой бортовой компьютер транспортного средства с активным монитором и программным обеспечением, включающий блок тестирования 1, блок сравнения 2, блок повторного пуска 3, блок аварийного пуска 4 и блок рекомендаций 5. Исполнительная система представляет собой блок управления 6, включает контроллер 7, сигнальную лампу 8, динамик для подачи звукового сигнала 9, коммутационный ключ 10 для управления системой зажигания и устройство ограничения скорости 11 движения транспортного средства 12.

Устройство работает следующим образом. Для приведения системы зажигания транспортного средства в рабочее состояние водитель включает ботовой компьютер и вводит личный код в программу запуска для идентификации владельца.

С помощью разработанной программы и активного монитора бортового компьютера транспортного средства тестируются параметры внимания и реакция водителя.

Блок тестирования 1 контролирующей системы представляет собой компьютерную версию четырех известных психологических тестов. Три теста «Числа» (параметры внимания) - таблица, в которой имеется 49 цифр, из которых 25 имеют красный цвет, а 24 - зеленый (фиг.2). Тестирование осуществляется нажатием клавиш на активном мониторе компьютера в установленном порядке. Тест «Светофор» (тестирование сложных реакций) представляет собой виртуальный светофор с сигналами красного, желтого и зеленого цвета. На попеременно загорающиеся сигналы светофора в случайном порядке необходимо отреагировать нажатием одной из трех клавишей соответственно.

В блоке сравнения 2 регистрируется время выполнения каждого теста, и ошибки, допускаемые при тестировании, происходит сравнение полученных результатов с эталонными данными, после чего соответствующий сигнал поступает в блок управления 6.

Если результаты тестирования параметров внимания и реакции отвечают требованиям «полного соответствия» безопасности дорожного движения (критерии заложены в программе), контроллер 7 подает сигнал на коммутационный ключ 10 и замыкает электрическую цепь (например, стартера или системы зажигания), т.е. водитель получает возможность завести двигатель транспортного средства.

Если результаты тестирования отвечают критерию «частичного несоответствия 1», блок управления 6 подает сигнал на блок рекомендаций 5 и на мониторе в зависимости от результатов тестирования параметров психофизиологического состояния водителя появляются рекомендации по ограничению скорости движения и соблюдению режима труда и отдыха.

Если результаты тестирования отвечают критерию «частичного несоответствия 2», блок управления 6 включает устройство ограничения скорости 11 движения транспортного средства (например, привод управления дроссельной заслонкой карбюратора бензинового двигателя или ограничитель хода рейки привода топливного насоса высокого давления - для дизельного двигателя), и в зависимости от параметров психофизиологического состояния водителя скорость ограничивается величиной, соответствующей требованию безопасного движения. Через расчетное время управления транспортным средством водитель обязан остановиться, заглушить двигатель и отдохнуть, для чего контроллер 7 включает сигнальную лампу 8 и динамик 9. В случае игнорирования сигналов от лампы 8 и динамика 9 через определенное время контроллер 7 подаст сигнал на коммутационный ключ 10 и двигатель выключится.

Продолжительность времени труда и отдыха определяет программа. Случаи игнорирования требования остановиться после подачи звукового и светового сигнала фиксируются.

Если результаты тестирования отвечают критерию «полного несоответствия» (усталость, действие лекарственных, наркотических или психотропных веществ, алкоголя и др.), контроллер 7 не подает сигнал на коммутационный ключ 10 (он остается разомкнутым), т.е. двигатель запустить невозможно.

В экстремальной ситуации (оказание медицинской помощи пострадавшему, природные катаклизмы и т.п.) предусмотрен активационный код, который дает возможность завести двигатель транспортного средства без прохождения тестирования. Сигнал от компьютера через блок аварийного пуска 4 (минуя блоки тестирования 1 и сравнения 2) подается на контроллер 7 и коммутационный ключ 10.

Через 12 часов после активации системы управления запуском двигателя (тестирования) коммутатор 7 через коммутационный ключ 10 размыкает электрическую цепь стартера, после чего для дальнейшего использования машины требуется повторное тестирование психофизиологических параметров водителя.

Программа позволяет изменять параметры тестов в зависимости от цели тестирования (фиг.3).

Предлагаемое устройство работает от бортовой сети автомобиля (фиг.4). При включении устройства ток с разъема J1 через предохранитель FU1, диод VD3 (предохраняющий схему от неправильного включения питания), фильтр (дроссель L2 и конденсатор С19) и накопительный конденсатор С20 поступает на нелинейный преобразователь-стабилизатор напряжения, (например, 7805). Далее через выходные конденсаторы С21, С22 (с теми же функциями, что и С19, С20) ток поступает на контакт MCLR Vdd контроллера DD1 и дифференцирующие цепочки R4-С3 (задание частоты работы внутреннего RC-генератора контроллера, например, PIC16F84) и R7-С4 (задание времени задержки с момента включения питания до запуска контроллера DD1).

Сигнал (уровня TTL) с данными о работе двигателя контроллер DD1 получает на контакт А2 с датчика зарядки электрооборудования автомобиля через разъем J4, делитель, образованный диодами VD1, VD2 и сопротивления R8 и R9. Для фильтрации помех, возникающих от прохождения переменного тока, параллельно резистору R9 включен конденсатор С23.

Контроллер DD1 с контакта В3 подает управляющий сигнал на базу транзистора VT1, включенного коллектором в управляющую цепь реле К1, тем самым разрывая цепь замка зажигания и управляя возможностью запустить или заглушить двигатель (при отсутствии питания контакты J2 реле К1 разомкнуты).

Для получения данных о психофизиологическом состоянии водителя и связанных с этим ограничением времени управления транспортным средством связь микроконтроллера DD1 с компьютером ПК осуществляется через RS-232 (СОМ-порт), который через порт COM-USB подключается к порту USB компьютера. Для преобразования TTL уровня сигнала используется интегральная микросхема DD2, например, стандарта RS-232 МАХ3232.

Данные тестирования состояния водителя компьютер передает в виде разрешения на пуск двигателя и информацию о нарушениях рекомендуемого режима труда и отдыха (пакета сигналов) через контакт ТХ разъема J4. Сигнал поступает на контакт R2in микросхемы DD2 (преобразователя сигналов RS-232 - TTL), преобразуется из уровня RS-232 (СОМ) в уровень TTL и с контакта R2out микросхемы DD2 передается на контакт АО контроллера DD1 (порт А, первый вывод А1).

Контроллер DD1 обрабатывает полученный пакет сигналов, дает команду на компьютер для выдачи на монитор рекомендаций по соблюдению режима труда отдыха (если установленный режим водитель нарушает, информация о нарушениях фиксируется в памяти компьютера) и устанавливает на контакте В3 высокий уровень сигнала, открывающий транзистор VT1, в результате чего через управляющие контакты J2 реле К1 протекает ток, замыкая электрическую цепь, например, замка зажигания.

Через расчетное время (отсчитывается таймером-счетчиком контроллера) на контакте В5 контроллера DD1 устанавливается сигнал высокого уровня, открывается транзистор VT2, в результате чего питание через разъем J5 подается на звуковой и световой сигналы. При включении сигналов водитель обязан остановить автомобиль и заглушить двигатель на рекомендуемое время. В течение определенного времени контроллер DD1 периодически запрашивает уровень сигнала на контакте А2.

Если водитель не выполнит рекомендаций (уровень сигнала на контакте А2 остается высокий - двигатель не заглушен), в контроллере устанавливается флаг нарушения (число нарушений на счетчике контроллера увеличивается на единицу), на контакте В5 контроллера устанавливается низкий уровень сигнала и сигнализация выключается.

Если в течение расчетного времени водитель заглушил двигатель, на контакте В5 контроллера устанавливается низкий уровень сигнала (выключается сигнализация), в контроллере DD1 при инициализации запускается отсчет рекомендуемого времени отдыха. По окончании времени отдыха контроллер DD1, циклически запрашивая состояние контакта А2, устанавливает высокий уровень сигнала на контакте В5, вновь включает сигнализацию, свидетельствующую об окончании времени отдыха.

При появлении на контакте А2 контроллера сигнала высокого уровня на контакте В5 устанавливается низкий уровень сигнала. Если до поступления сигнала об окончании времени отдыха на контакте А2 появляется сигнал высокого уровня (запуск двигателя до окончания времени отдыха), в контроллере DD1 устанавливается очередной флаг нарушения, на контакт В4 подается пакет сигналов с информацией о допущенных нарушениях и их количестве. Сигнал на контакт В4 микросхемы DD2 передается на уровне TTL, где он преобразуется в уровень RS-232, затем с контакта T2out микросхемы DD2 - на контакт RX разъема J4 (СОМ-порт).

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает безопасность дорожного движения в зависимости от физического и психического состояния водителя.

Предлагаемое устройство, кроме того, сочетает в себе свойство защиты двигателя от несанкционированного запуска.

Литература

1. Клебельсберг Д. Транспортная психология: Пер. с нем. / Под ред. В.Б.Мазуркевича. - М.: Транспорт, 1989.

2. Пат. 93047894 RU, МКП 6 В60Q 9/00. Устройство для контроля и управления системой водитель - транспортное средство / Фарбер Б.С, Миркин А.С. - Заявка 94016271/28; Опубл. 1997.12.27.

3. Пат. 2100224RU, МКП 6 А6185/16. Устройство управлением водителя ТС/Кореневский Н.А., Плотников В.В., Овчинников А.Л. - Заявка 93047894/11, Опубл. 1996.10.20.

Устройство обеспечения безопасности движения ТС, содержащее бортовой компьютер транспортного средства с активным монитором, программное обеспечение и исполнительный механизм, отличающееся тем, что, с целью повышения объективности запрещения или ограничения времени или скорости управления транспортным средством водителем, показатели внимания и реакции которых не соответствуют критериям (эталону) безопасного управления транспортным средством, программное обеспечение включает, блок тестирования в виде компьютерной программы, состоящей из психологических тестов, блок сравнения в виде компьютерной программы, включающий численные эталоны параметров внимания и реакции человека с возможностью сравнения результатов тестирования параметров внимания и реакции водителя с эталонными параметрами и последующей выдачей сигнала (команды) соответствующего результату тестирования на исполнительный механизм, блок повторного пуска в виде компьютерной программы с возможностью при невыполнении теста вернуться в начало программы тестирования, блок аварийного пуска в виде компьютерной программы позволяющей выдать электрический импульс для исполнительного механизма, позволяющего осуществить запуск двигателя, минуя блок тестирования, блок рекомендаций в виде блока компьютерной памяти, с возможностью вывода рекомендаций по управлению транспортным средством на монитор бортового компьютера, кроме того, исполнительный механизм представляет собой блок управления, включающий контроллер, микросхему, позволяющих в зависимости от уровня и вида полученного сигнала преобразовать его и подавать соответствующий сигнал на входящее в состав исполнительного механизма блоки рекомендаций, аварийного и повторного пуска программного обеспечения, откуда исполнительный сигнал поступает на коммутационный ключ в виде реле для замыкания или размыкания электрической цепи системы пуска двигателя или на устройство ограничения скорости движения транспортного средства.