Подсистемы автомобиля: Выделите подсистемы в следующих объектах, рассматриваемых в качестве систем

CREATIME

Подсистемы

Как правило, техническая система (ТС) рассматривается не абстрактно, а в контексте какой-либо задачи.

Например, необходимо удешевить автомобильное колесо, не ухудшая его потребительских качеств. Колесо автомобиля, как и любая ТС, имеет части. Можно выделить эти части и представить колесо в виде структурной схемы (рис. 7):

При этом не забудем, что части колеса тоже могут рассматриваться как технические системы и детализация схемы может продолжаться настолько глубоко, насколько это необходимо для решения конкретной задачи.

Структурная схема — это схема, показывающая связи между подсистемами ТС.

Любые части (элементы) ТС в ТРИЗ называются подсистемами. Зачем нужно «вычислять» подсистемы, делать структурную схему? Дело в том, что все свойства ТС определяются её подсистемами и взаимодействием между ними. Структурная схема позволяет тщательно разобраться в устройстве и свойствах ТС, найти неиспользованные резервы совершенствования, ресурсы развития ТС.

Подсистема — часть ТС, имеющая значение для решения задачи.
Элемент — подсистема ТС, условно считающаяся неделимой в рамках конкретной задачи.

Подробнее о подсистемах и их функциях.

Надсистемы

В то же время каждая ТС является частью какой-то большей системы. Эта большая система, в которую рассматриваемая ТС входит в качестве подсистемы, в ТРИЗ называется надсистемой.

Так, кухонная плита является подсистемой кухни, а сама кухня — подсистемой квартиры. Кухня — надсистема для плиты. Квартира — надсистема для кухни.

Для каждой ТС можно найти много надсистем. Выбор надсистемы зависит от задачи, в рамках которой рассматривается система. Если решается задача о продаже кухонных плит, то в качестве одной из надсистем логично рассматривать торговый зал магазина, в котором их продают.

А что следует выбрать в качестве надсистем для вышеупомянутого автомобильного колеса в контексте задачи по его удешевлению? Это системы производства колёс и составляющих материалов. Если рассматривать не только удешевление производства колеса, а снижение его стоимости для потребителя, то в качестве надсистем следует также рассматривать и склады для хранения колёс, систему перевозок и рынок их сбыта, системы ремонта и утилизации.

Надсистема — система, в которую рассматриваемая ТС входит как часть.

Подробнее о приёме «переход в надсистему».

Системный подход

Системный подход предполагает выявление совокупности подсистем и надсистем рассматриваемой ТС и учёт их взаимодействия в разных условиях и на разных этапах существования ТС. Рекомендуемый инструмент для этого называется системный оператор. 

Так, проектируя автомобиль, необходимо рассмотреть его функционирование в разных надсистемах. Это дорога (с учётом разного вида дорог, разного их состояния, разной скорости автомобиля и режимов его работы), ремонтная мастерская, гараж, город и общество в целом с его проблемами (например, угон автомобилей). Водителя с пассажирами и грузом также можно рассматривать в единой надсистеме с автомобилем. Способ открывания дверей влияет на возможности парковки. Регулировка положения руля обеспечивает комфорт водителям разного роста. Имеют специфику и разные этапы жизни автомобиля: проектирование, производство подсистем, сборка, испытание, функционирование, обслуживание и ремонт, утилизация.

Всё связано со всем… Системность подхода выступает как синоним полноты, всесторонности.

Системный подход помогает найти:

• Проблемы, связанные с несовершенством тех или иных подсистем или надсистем рассматриваемой ТС, случаи рассогласования взаимодействия подсистем ТС между собой или ТС и её надсистем.

Колесо автомобиля хорошо выполняет функции на сухом асфальте.
Но если на высокой скорости колесо попадёт на мокрую поверхность, может начаться скольжение, и управляемость автомобиля резко снизится.

Военный самолёт-истребитель предназначен для ведения воздушного боя. Один из элементов, существующих в этом пространстве, — зажигательная пуля. Если она попадёт в неполный топливный бак самолёта — произойдёт взрыв, взорвутся пары топлива. Конечно, можно сделать бронированный бак. Но это противоречит требованиям надсистемы — самолёт станет слишком тяжёлым.

• Ресурсы для решения найденных проблем.

В старые времена случилась такая история: корабль потерял управление и много дней блуждал по морю, пока не встретился с другим судном. С мачты потерявшего курс корабля был подан сигнал «Мы умираем от жажды!». Тотчас со встречного корабля ответили: «Опустите ведро за борт». И снова бедствующий корабль повторяет свой сигнал и получает тот же ответ. Тогда капитан внял совету и приказал опустить ведро. Когда его подняли, оно было наполнено пресной водой. Оказалось, в этом месте воду опреснял сток реки Амазонки, чьё влияние сказывается на расстоянии до 300 морских миль от устья.

С позиций ТРИЗ эта история рассказывает, как ресурс для решения задачи был найден в ближайшей надсистеме и как люди не смогли без подсказки самостоятельно найти этот ресурс из-за его неочевидности.

Так же бывает и с реальными задачами — их решают, найдя необходимый ресурс в ближайшей надсистеме. Но самые красивые решения получаются, когда удаётся найти неочевидный ресурс внутри самой проблемной системы, среди её подсистем.

Как сделать, чтобы пары бензина в бензобаке самолета не взрывались при попадании пули? Для этого нужно заполнить свободный объём в баке негорючим газом — углекислым или азотом. Но баллоны с газом уменьшат свободное пространство и полезную нагрузку. Хорошее решение нашли, когда догадались заполнять свободный от горючего объём бака охлаждёнными выхлопными газами двигателей самого самолёта, то есть практически той же смесью углекислого газа и азота, не поддерживающей горение.

ВОПРОС-ОТВЕТ:
1. Существует ли чёткая методика деления ТС на подсистемы?

— Технические системы делят на части относительно произвольно. Иногда достаточно поверхностного деления, которое потом несколько раз уточняют в зависимости от  цели задачи.
2. Всегда ли ресурсы, нужные для решения задачи, можно отыскать внутри ТС (среди её подсистем) или в ближайших надсистемах?
— Нет. Если внутренние или ближайшие ресурсы не обнаруживаются, то для решения привлекают внешние ресурсы.

ИСТОЧНИК
Глава из учебника: А.А. Гин, A.В. Кудрявцев, B.Ю. Бубенцов, А. Серединский.  
ТЕОРИЯ РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ (учебное пособие 1 уровня).
Полностью пособие в электронном виде можно приобрести здесь: http://www.litres.ru/a-a-gin/a-v-kudryavcev/avraam-seredinskiy/v-u-bubencov/teoriya-resheniya-izobretatelskih-zadach/?lfrom=26778673

МобиДик совершенствует технологию управления очередью автомобилей и осмотра контейнеров

Главная Блог компании Пресса о нас МобиДик совершенствует технологию управления очередью автомобилей и осмотра контейнеров

01.03.2015

Freight.ru, №2(71)

Freight.ru – информационно-аналитический транспортный журнал, издается информационно-аналитическим агентством SeaNews

Статья в журнале PDF, 466 КБ

Контейнерный терминал МобиДик постоянно работает над совершенствованием и автоматизацией своих технологических процессов. Большую роль в этом играет совместная работа ИТ директора терминала Чефранова А.Ю. и специалистов ITкомпании SeaData.

Одним из интересных примеров такой совместной работы является внедрение информационной подсистемы управления очередью автомобилей въезжающихна терминал.

Учитывая рост грузооборота терминала, его географическое местоположение г. Кронштадт и близость к КАД — существующая технология обработки и управления очередью автотранспорта, въездом и выезда с терминала перестала удовлетворять потребности компании. Возник серьезный риск образования очередей автотранспорта на КАД, перестала удовлетворять скорость обработки автотранспорта и время его нахождения на терминале. Перед ИТ службой терминала была поставлена задача – качественно изменить технологические процессы по приему автотранспорта, сократить время обработки и нахождения автомашин на парковке у въезда на терминал.

 

ИТ служба терминала совместно со специалистами SeaDataпровели аудит технологических процессов и оперативно выявили узкие места существующей технологии.

• живая очередь водителей – из за отсутствия возможности «заранее записаться на прием»

• печать бумажных документов талона на осмотр, фиксация повреждений в бумажном бланке талоне вручную, с  последующим ручным переносом данных талона в ИС терминала и «прикреплением»  фотографий повреждений

• информирование сотрудника осуществляющего досмотр посредством рации

После выявления узких мест ИТ  служба терминала совместно со специалистами SeaDataстали поэтапно разрабатывать и внедрять подсистему управления очередью автотранспорта и досмотровых операций.

Поэтапное внедрение было необходимо для того, что бы работа не останавливалась ни на минуту и все происходящие технологические изменения не вызывали затруднений у клиентах терминала.

 

На первом этапе автоматизации компаний SeaDataбыла реализована и внедрена система тайм-слотированияна сдачу порожних контейнеров для клиентов терминала, которая была тесно интегрированы с ИС терминала.

Терминал установил на накопительной площадке электронный киоск для регистрации водителей прибывших в тайм-слот машин, а SeaDataразработала приложение для электронного киоска, интегрированное с ИТ системой терминала, в котором прибывающие водители самостоятельно проходят регистрацию и автоматически получают распечатку штрих кодированного талона с картой проезда по территории терминала к нужной зоне обработке. Внедрение данного функционала:

• ликвидировало живые очереди на КАД, позволило сократить размер накопительной площадки и ускорило обработку автотранспорта.

• Появилась возможность объективного контроля времени обработки каждого контейнера от момента регистрации водителя до въезда автомашины на терминал

На втором этапе ИС терминала доработали – внедрили полностью автоматическую проверку возможности въезда автомобиля на терминал на КПП по штрих-коду талона, автоматическое уведомление крановщиков и водителей погрузочной техники терминала о том что в их адрес КПП пересек автомобиль с указанием номера и местоположения контейнера для погрузки на автотранспорт или места в стеке для выгрузки с автомобиля:

• значительно сократилось время обработки автомобиля как по прибытии на терминал, так и время нахождения автотранспорта на самом терминале

• сократился холостой пробег погрузочной техники терминала

На третьем этапе SeaDataмаксимально упростила процесс фиксации и фотографирования повреждений контейнеров составления актов. Операторы были оснащены радио терминалами сбора данных с фотокамерами, коды повреждений стали фиксироваться не на бумаге а сразу непосредственно в ИС терминала с непосредственной привязкой фотографий к фиксируемым повреждениям. Дополнительно процесс был ускорен путем передачи на терминал докера информации о контейнере который следует к нему для осмотра, и разработанным классификатором повреждений:

• время проведения осмотра сократилось – за счет выбора повреждения из справочника

• ускорилась процедура выдачи акта-приема передачи и пропуска автомобиля – теперь вместо времени необходимого для ввода в ИС терминала данных о повреждениях и загрузки с фотоаппаратов советующих фотографий, время тратиться только на печать самого акта для передачи его водителю

• оптимизация процедуры приемки контейнера позволило сократить 1 рабочее место оператора

• Время обработки автомашины  с порожним контейнером уменьшилось вдвое и составляет не более 30минут.

Справка:

Паромно-перегрузочный комплекс ООО «МОБИ ДИК» начал свою деятельность в 2002 году.
Расположен в непосредственной близости от Санкт-Петербурга (г. Кронштадт) на острове Котлин. Специализируется на перевалке контейнерных грузов. На терминале оборудован пункт пропуска через государственную границу «База Литке, остров Котлин», таможенный пост Балтийской таможни «Кронштадтский», работают все необходимые органы государственного контроля.

Терминалом владеют группа GlobalPorts (входит в группу компаний «Н-Транс») и финская корпорация ContainerFinanceGroup.

Автор – директор SeaData Купрашевич Ю.М. 

15.04.2021 seanews.ru Автоматизация мультимодальных перевозок: мифы и реальность

24. 04.2018 seanews.ru Ключевой фактор эффективности при оказании логистических услуг

11.01.2016 Freight.ru Зачем нужна отраслевая логистическая CRM система ?

18.08.2015 Автоматизация в промышленности Автоматизация судоремонтного предприятия — проблемы и решения

23. 07.2015 Freight.ru Прикладной опыт автоматизации морского контейнерного терминала

24.04.2015 Морские Порты Интервью журналу «Морские порты»

* В статье упоминается продукт

Теоретические основы управления состоянием и функционированием автомобильных дорог

 

Основой теории управления состоянием и функционированием дорог служит качественное и количественное описание сущности и закономерностей взаимодействия элементов и систем комплекса ВАДС. Методическую базу теории эксплуатации дорог и организации движения составляет системный подход, позволяющий определить функциональные взаимосвязи и характеристики отдельных элементов и подсистем и их роль в транспортном процессе и в воздействии на состояние дороги в процессе ее эксплуатации.

Подсистема водитель – автомобиль(ВА) характеризует эргономическую связь человека с автомобилем. Ее изучение позволяет установить оптимальные условия для водителя и пассажира в процессе движения автомобиля, а также в выборе режима этого движения. От условий, в которых работает водитель, зависит его работоспособность, а, следовательно, и эффективность работы автомобиля. В то же время от психофизиологического состояния водителя и его профессионального мастерства зависит не только режим движения, но и работоспособность автомобиля.

Подсистема автомобиль – дорога(АД) и ее обратная связь являются важнейшим звеном всего комплекса с позиции изучения влияния на состояние дороги в процессе эксплуатации и эффективности этого взаимодействия. Это исследование позволяет оценить напряженно-деформируемое состояние дорожной одежды, образование деформаций и разрушений и составляет основу теории эксплуатации дорог.

 

 

 

Анализ подсистемы АД позволяет, прежде всего, углубить наши знания о динамике взаимодействия автомобиля с неровной ездовой поверхностью и установить зависимость скорости движения от амплитудно-частотной характеристики автомобиля и статистических характеристик микропрофиля покрытий. Изучение этой зависимости позволяет оценить влияние ровности покрытий в различных природных условиях на скорость движения и обосновать допустимую ровность для дорог различных категорий.

Изучение подсистемы АД дает возможность совершенствовать одну из важнейших проблем эксплуатации дорог – изучение причин образования деформаций и разрушений одежд с учетом динамических нагрузок, частоты и времени их действия, усталостных явлений в слоях одежды и обосновать предельное состояние одежд и покрытий, при котором движение автомобилей с заданными скоростями и нагрузками становится невозможным или неэкономичным. Критерии предельного состояния позволяют установить причины разрушений одежд и покрытий и нормировать различные ремонты в разных условиях службы дорог.

Установление зависимостей от режима движения автомобилей, конструкции и прочности одежд, типа покрытий, климатических и гидрогеологических условий позволит обосновать надежные методы назначения видов ремонтных работ и их периодичность.

Анализ подсистемы АД является основой для совершенствования такой важной проблемы, как работоспособность и межремонтные сроки службы.

Нормирование этих сроков имеет народнохозяйственное значение. От периодичности ремонтов зависит эффективность распределения и использования капиталовложений, планирование и финансирование работ по содержанию, ремонту и реконструкций.

Теоретические методы расчета межремонтных сроков службы еще недостаточно достоверны.

Эффективным принципом изучения проблемы межремонтных сроков является моделирование службы дорожных одежд на специальных стендах. Следует решить вопрос о создании нескольких стендов в научных центрах страны.

Подсистемы дорога – водитель (ДВ) и среда – водитель (СВ) базируются на психофизиологических особенностях водителей и исследовании влияния дороги и окружающей среды на их состояние в процессе движения автомобилей.

Каждый элемент дороги и окружающей среды несет ту или иную информацию и вызывает у водителей эмоциональную реакцию Э_i, которая суммируется в общее эмоциональное напряжение Э_о. Водитель, анализируя ситуацию, избирает такой режим движения, который обеспечивает минимальное напряжение и максимальную безопасную скорость υ.

 

Поэтому изучение зависимости υ = f (Э_о) позволит решать различные задачи по рациональному обустройству дорог — расстановке дорожных знаков, уширению проезжей части, архитектурному оформлению и др.

Анализ этих подсистем открывает перспективу совершенствования одной из важнейших проблем эксплуатации дорог — безопасности движения. На основе исследования зависимости скорости от эмоционального напряжения можно установить максимальные безопасные скорости движения в различных дорожных ситуациях и погодных условиях и обосновать системы показателей оценки этих условий.

Подсистемы ВС, АС и ДС отображают воздействия человека, автомобиля и дороги на окружающую среду. Анализ этих подсистем имеет огромное значение для изучения таких важных проблем, как транспортный шум, загрязнение воздуха, охрана природы и др.

Подсистемы СД и СА являются тепломассообменными моделями системы.

Они базируются на анализе взаимодействия природных комплексов (прежде всего климата) с дорогой и автомобилем. Исследование подсистемы СА представляет интерес в первую очередь для автомобилистов. Для дорожников большое значение имеет исследование подсистемы СД, поскольку воздействие климата вызывает снижение ровности, прочности, эксплуатационных качеств, устойчивости дорог, безопасности движения. Исследования подсистемы СД позволяют решать различные практические задачи для региональных условий, возникающие при содержании, ремонте и реконструкции дорог: устанавливать возвышение бровки полотна, рассчитывать глубину промерзания и оттаивания, определять толщину гидро- и термоизоляционных, дренажных слоев и др.

Исследование вводно-теплового режима дорог для специфических региональных условий остается пока актуальной проблемой эксплуатации.

Изучение этого режима позволит решать актуальные для практики вопросы трещиноустойчивости, сдвигоустойчивости, пучиноустойчивости одежд.

Анализ подсистемы СД является основой для совершенствования такой важной проблемы, как снегозащита дорог. Опыт эксплуатации показал, что существующие придорожные лесонасаждения не всегда эффективно защищают дорогу от снега, а во многих местах, наоборот, способствуют снегоотложению на проезжей части дорог. Необходима разработка общей теории снегопереноса и снегоотложений и системы снегозащитных мероприятий.

Анализируя функционирование комплекса ВАДС с теоретико-операционных позиций, необходимо отметить его некоторые наиболее важные особенности.

Главная особенность — децентрализация взаимодействия систем ВАДС, так как комплекс охватывает многочисленные самостоятельно действующие элементы и факторы, решения и управляющие воздействия, принятые изолированно друг от друга.

 

 

Вторая особенность комплекса ВАДС — во многом случайный (стохастический) характер функционирования, поскольку все его системы подвержены воздействию неблагоприятных факторов климата. По стохастическим законам формируется и транспортный поток.

К основным управляемым элементам комплекса относят дорожные условия и транспортные потоки, а также их взаимодействие, поскольку параметры подсистемы ВА изменяются менее динамично и на определенном этапе могут быть приняты среднестатистическими.

Исходя из анализа взаимодействия систем комплекса ВАДС в качестве теоретической базы управления состоянием и функционированием дорог можно выделить следующие положения:

• несмотря на существенные изменения, происходящие в процессе функционирования как в отдельных элементах комплекса ВАДС, так и во взаимодействиях его систем, конечные результаты (производительность, пропускная и провозная способность дорог, себестоимость перевозки, удобство и безопасность движения) могут быть постоянным или колебаться в заданных пределах в любых природно-климатических условиях;

• взаимодействие систем комплекса ВАДС — управляемый процесс, причем управляемым является общее функционирование комплекса и взаимодействие его отдельных систем;

• эксплуатационные качества системы «дорожные условия» также управляемы и могут быть обеспечены в заданных пределах независимо от природно-климатических условий;

• транспортно-эксплуатационные характеристики дорог определяются на этапе проектирования и должны поддерживаться на заданном уровне в процессе эксплуатации.

В процессе функционирования имеются широкие возможности перевода комплекса ВАДС из одного состояния в другое, используя соответствующие управляющие воздействия на отдельные подсистемы (например, на параметры, характеристики и состояние дорог, на распределение транспортных потоков по сети дорог, на интенсивность и состав транспортного потока) или на несколько подсистем одновременно.

 

---

Дата добавления: 2020-08-31; просмотров: 357; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

---

Беспилотный автомобиль StarLine

Автомобильная промышленность сегодня претерпевает революцию автономного вождения. Беспилотный автомобиль может обеспечить более высокий уровень безопасности пассажирам, поскольку управление им лишено человеческого фактора. Широкое распространение беспилотных автомобилей в будущем сократит количество ДТП, а также сэкономит время, которое люди ежедневно тратят на вождение.

OSCAR (Open-Source CAR) – это исследовательский проект беспилотного автомобиля StarLine с открытым исходным кодом, объединяющий лучшие инженерные умы России. Мы назвали платформу OSCAR, потому что хотим сделать каждую строчку кода, касающуюся автомобиля, открытой для сообщества. 

Анатомия платформы

Как пользователь транспортного средства, автовладелец хотел бы добраться из точки А в точку В безопасно, комфортно и вовремя. Пользовательские истории разнообразны, начиная с поездки на работу или за покупками и заканчивая времяпровождением с друзьями или семьей без постоянной необходимости следить за дорогой.

Поэтому самый верхний уровень платформы – это пользовательские приложения и среды. Мы рассчитываем на три группы пользователей: индивидуальные пользователи, коммерческие, а также разработчики платформы. Для каждой из этих групп сегодня мы проектируем отдельный интерфейс. Второй уровень – это серверная часть, включающая карты высокого разрешения, модуль симуляции, а также API, обслуживающие автомобиль. Уровень программного обеспечения — это создание программ, которые будут встроены в автомобиль. И два нижних уровня платформы – работа на самом автомобиле, которая подразумевает исследование цифрового интерфейса самой машины и установку оборудования.

Автомобиль

Современный автомобиль может иметь до 70 электронных блоков управления для различных подсистем. Обычно самым мощным процессором является блок управления двигателем, а другие используются для контроля трансмиссии, подушек безопасности, антиблокировочной тормозной системы, аудиосистем, регулировки зеркал… Некоторые из них образуют независимые подсистемы, а другие обмениваются информацией и командами между собой. 
Для обеспечения связи между устройствами автомобиля был разработан стандарт CAN.

CAN-шина – это стандарт промышленной сети, а также система цифровой связи и управления электрическими устройствами автомобиля. Автомобильные устройства подключаются к CAN-шине параллельно для отправки и приема данных. Имея доступ к этому цифровому интерфейсу, можно, например, включать двигатель, открывать двери, складывать зеркала автомобиля с помощью управляющих команд.

Чтобы контролировать ускорение и рулевое управление автомобилем, нам нужно было получить доступ к CAN-шине и понять соответствующие типы пакетов. НПО СтарЛайн является производителем электронных устройств, поэтому мы разработали собственный адаптер шины CAN. 

В настоящее время мы можем рулить, тормозить и ускоряться с помощью ноутбука.

Оборудование

Важная область работ – это оснащение автомобиля датчиками и сенсорами. Существует ряд подходов к оборудованию беспилотного транспортного средства. Например, некоторые компании используют дорогостоящие лидары, в то время как другие отказываются от них, ограничиваясь показаниями других приборов.

Сейчас беспилотный автомобиль StarLine оборудуется несколькими моно- и бинокулярными камерами, радарами, лидарами, а также спутниковой навигацией. 

Задача GPS-приемника — определить свое местоположение в пространстве, а также точное время. Гражданские GPS приемники имеют недостаточную точность для позиционирования беспилотного автомобиля, погрешность может составлять до несколькихметров. Это происходит как из-за переотражения сигнала от стен зданий в условиях городской среды, так и из-за плохо предсказуемых естественных факторов, например, изменения скорости сигнала от спутника в ионосфере Земли.  

Для позиционирования беспилотного автомобиля ошибка гражданского GPS-приемника слишком велика, и поэтому в своей разработке мы используем сверхточную спутниковую навигацию. Для этого на автомобиль был установлен GNSS RTK приемник, который использует более совершенные техники позиционирования и, таким образом, достигает сантиметровой точности позиционирования только за счет спутниковой навигации. 

Но во время движения автомобиль может оказаться в тоннеле или под мостом, где сигналы от спутников слишком слабы либо отсутствуют вовсе. Из-за этого точность GNSS-RTK приемника упадет, либо позиционирование окажется вовсе невозможным. В этих случаях автомобиль будет уточнять свое положение, используя показания одометра и акселерометра. Такие алгоритмы, которые объединяют данные с нескольких разнородных источников, чтобы уменьшить неопределенность, называются алгоритмами sensor fusion.

Кроме задачи локализации беспилотного автомобиля необходимо также иметь представление о динамических препятствиях, которых нет на карте, например, движущиеся рядом автомобили или перебегающий дорогу человек. Для этих целей беспилотный автомобиль использует данные радаров и лидаров. Радар использует радиоволны для обнаружения препятствий, а также, благодаря допплер-эффекту, позволяет вычислить их радиальные скорости. Лидар – это активный оптический дальномер, который постоянно сканирует окружающее пространство и формирует его трехмерную карту, так называемое облако точек.

Каждое устройство, которое используется в беспилотном автомобиле (от камеры до блока RTK GNSS), нуждается в настройке, прежде чем его можно будет установить. 

Программное обеспечение

На самом крупномасштабном уровне программное обеспечение беспилотника состоит из нескольких модулей, среди которых: распознавание, планирование, локализация и контроль.

Данные с камер используются для распознавания и детектирования объектов, радары получают координаты и скорости окружающих объектов, лидары снабжают алгоритм облаком точек, а модуль GNSS RTK использует спутниковые данные для локализации автомобиля.

Затем данные из первых трех источников объединяются для получения информации о препятствиях рядом с автомобилем.

В то же время, как спутниковые, так и лидарные показания используются для решения проблемы SLAM, которая означает одновременную локализацию и построение карты местности. Это подход для создания карты неизвестной среды с отслеживанием местоположения объекта в ней. Эта информация используется для расчета 6 координат автомобиля, которые включают в себя три пространственные координаты и трехмерную скорость.

Следующим шагом осуществляется планирование локальной траектории транспортного средства. Последний шаг — это модуль управления, который используется для фактического выполнения траектории, построенной во время построения трека.

К настоящему времени мы заняты настройкой и установкой оборудования и также работаем над модулем управления автомобилем.

Облако

Серверная часть состоит из четырех блоков:

• HD карты
• API телеметрии
• API команд
• модуль симуляции

Сначала нам понадобится хранилище для карт, чтобы правильно локализовать автомобиль, а также сервис телеметрии для анализа данных. Это наша ранняя схема архитектуры сервера, которая включает в себя два блока. Позже мы расширим его с помощью API команд, чтобы иметь возможность отправлять команды управления на автомобиль с сервера. Мы также добавим модуль симуляции.

HD-карты — это карты, которые предлагают полное представление о реальном мире с точностью до сантиметра, включая все, что имеет отношение к дорожной инфраструктуре, например, информацию о полосах, знаках, положению светофоров. Карта также может содержать лидарные данные, чтобы обеспечить беспилотнику возможность локализоваться по ним. 

Симуляторы необходимы для генерации дорожных ситуаций для отладки и тестирования. С помощью моделирования дорожных ситуаций мы сможем повысить робастность наших алгоритмов, проводя модульное тестирование на произвольном числе миль настраиваемых сценариев и редких условий, за часть времени и затрат, которые потребовались бы для тестирования на настоящих дорогах.

Дорожная карта

В июле мы начали с разработки концепции, создали команду и начали путь к прототипу А. Прототип А — это автомобиль, который способен двигаться по путевым точкам, но требует вмешательства оператора для объезда препятствий. Прототипом Б, разработку которого планируем закончить к весне 2019 года, является автомобиль, способный обходить препятствия без контроля водителя.

Так что же у беспилотника в сердце?

В основе автоуправляемого автомобиля лежат продвинутые алгоритмы, потоки данных, высокопроизводительные интерфейсы и сложное оборудование. Кроме того, автомобиль нуждается не только в аппаратном и программном обеспечении, но и в серверных и клиентских приложениях. Это технологическое сердце открыто, и мы полагаемся не только на инициативу команды StarLine, но также на помощь open-source сообщества.

Главной задачей беспилотного автомобиля StarLine является стремление сделать жизнь людей комфортнее и безопаснее. Технологии важны для нас, но мы считаем, что технологические и научные знания существуют для того, чтобы служить людям, и таково настоящее сердце нашего начинания. Мы приближаем день, когда безопасность на дороге будет обеспечиваться оборудованием, а у людей будет возможность посвящать больше времени тому, что для них важно. И если вы разделяете нашу точку зрения, то мы рады пригласить вас присоединиться к нам в создании технологий завтрашнего дня.

GitLab проекта

Модель системы массового обслуживания автомобилей

Повышение эффективности использования подвижного соста­ва, заключающееся в снижении трудовых и материальных затрат на поддержание его технического состояния на необходимом уров­не, является одной из важнейших задач, стоящих перед техничес­кой службой АТП.

Величина затрат на поддержание работоспособности подвиж­ного состава зависит от целого ряда факторов, таких как страте­гия и метод организации производства, условия эксплуатации, вид перевозок, мощность предприятия, тип подвижного состава, режим работы, среднесуточный пробег, возраст автомобилей, квалификация водителей, качество технических воздействий, уро­вень механизации работ и т. д.

Снижение затрат на поддержание подвижного состава на не­обходимом уровне надежности должно обеспечиваться как в про-цессе его эксплуатации, так и при проектировании и реконструк­ции АТП. Правильное, научно обоснованное проектирование и реконструирование предприятия создает предпосылки для четкой организации работы и повышения уровня эффективности систе­мы ТО и ТР.

В теории сложных систем организованное сложное целое при­нято называть системой. Комплексное АТП может быть рассмот­рено как единая система обеспечения народного хозяйства необ­ходимыми перевозками, состоящая из двух взаимосвязанных под­систем: подсистемы организации перевозок и подсистемы обес­печения работоспособности подвижного состава.

Выбор размера АТП осуществляется с учетом обеспечения мак­симальной эффективности от взаимодействия подсистем. Так, если увеличение мощности АТП способствует снижению удельных зат­рат па поддержание работоспособности единицы подвижного со­става, то в подсистеме перевозок это связано с увеличением за­трат на непроизводительные пробеги подвижного состава.

Подсистема ТО может быть также представлена как единая система, обеспечивающая достаточный уровень работоспособно-

сти подвижного состава для осуществления процесса перевозок. Она состоит из отдельных подсистем (подразделений), которые, в свою очередь, состоят из подсистем более низкого порядка или элементов, не подлежащих дальнейшему разделению.

В системе ТО и ТР автомобилей можно выделить четыре подси­стемы, отличающиеся друг от друга характером, местом, органи­зацией работ и т.д., имеющие различные частные и одну общую цель.В качестве таких подсистем, как указывалось ранее, приняты подсистема диагностирования и контроля, подсистема основного производства, подсистема вспомогательного производства и под­система обслуживающего производства (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Структурная схема функционирования системы ТО и ТР авто­мобилей

После выполнения работы автомобили из службы перевозок передаются в подсистему диагностирования и контроля системы ТО и ТР. Исправные автомобили из подсистемы диагностирова­ния и контроля направляются в подсистему обслуживающего про­изводства на хранение, а подлежащие обслуживанию или ремон­ту, после выявления объема и номенклатуры технических воздей­ствий направляются в подсистему основного производства. В ос­новном производстве выполняются необходимые технические воз­действия на автомобили, как правило, агрегатным методом. Не­исправные узлы и агрегаты автомобилей направляются в подсис­тему вспомогательного производства, которая выполняет основ­ную функцию по восстановлению работоспособности отказавших узлов, агрегатов и механизмов.

 

90

По данным НИИАТ, значительная часть рабочего времени про­изводственных рабочих затрачивается на непроизводительные ра­боты и простои из-за недостаточной пропускной способности, низкой организации и несогласованности работы между различ­ными подразделениями.

Большую роль в сокращении потерь рабочего времени и про­стоя подвижного состава при выполнении технических воздей­ствий может сыграть подсистема обслуживающего производства, целью которой является устранение или снижение непроизводи­тельных потерь рабочего времени во всех подсистемах производ­ства. Это возможно лишь при правильной организации матери­ально-технического снабжения, при своевременном обеспечении рабочих мест необходимыми запасными частями, инструментом, оборудованием, при своевременной доставке к рабочим местам (уборка, мойка и т.д.) предварительно подготовленных объектов воздействий (автомобили, агрегаты) и обеспечении достаточного уровня безотказной работы гаражного и диагностического обору­дования и т.д.

Вследствие случайности процесса изменения технического со­стояния подвижного состава потребность в ремонте агрегатов и узлов автомобилей и замене тех или иных деталей на планируе­мый период также будет иметь случайный характер. Если не учесть этого, то может получиться, что потребность в запасных частях в определенный момент времени превысит существующие запасы.

Для удовлетворения возможной потребности, превышающей существующие запасы, возникает необходимость в хранении ре­зервного запаса, который должен быть оптимальным. Слишком маленький резерв не обеспечит достаточной вероятности того, что в определенный момент потребность в запасных частях не превысит их запасы, а слишком большой резерв связан с увели­чением издержек на его приобретение и хранение.

Сокращению затрат на ТО и ТР способствует также исключе­ние излишних работ при выполнении технических воздействий на автомобили и их агрегаты в основном и вспомогательном про­изводствах, а также своевременное обнаружение и устранение неисправностей, которые в дальнейшем могли бы привести к увеличению объемов работ и простою подвижного состава. Ре­шение этих задач возлагается на подсистему диагностирования и контроля.

Оптимизация производственных мощностей отдельных под­систем и их взаимная координация могут осуществляться по ком­плексному критерию, в качестве которого может быть принят экономический показатель. В этом случае требуемый уровень ра­ботоспособности подвижного состава обеспечивается при мини­мальных удельных затратах или максимальных прибылях всей си­стемы.

Центральное место в системе ТО и ТР автомобилей занимает основное производство, как подсистема, выполняющая работы непосредственно на автомобиле и подготавливающая их к выходу на линию в технически исправном состоянии.

Каждую из указанных подсистем основного, вспомогательно­го, обслуживающего производства и диагностирования можно по тем или иным техническим и экономическим критериям поста­вить в оптимальные условия работы, т.е. обеспечить их макси­мальную эффективность. Однако при исследовании всей системы в целом эти подсистемы нельзя рассматривать в отрыве друг от друга, ибо достижение единой цели — обеспечение требуемого уровня работоспособности подвижного состава при минимальных затратах — возможно лишь при их совместной эффективной рабо­те. Таков принцип системного подхода при исследовании слож­ных технических систем, к которым относится система ТО и ТР автомобилей в АТП.

Суть системного подхода при изучении систем ТО и ТР авто­мобилей в АТП заключается в сосредоточении внимания на всей проблеме в целом, а не на ее отдельных частях. При рассмотрении отдельных элементов системы следует устанавливать влияние их работы на функционирование остальных элементов и всей систе­мы в целом.

Исследование сложных систем, состоящих из различных под­систем и элементов, без нарушения целостности может осуще­ствляться путем их анализа и синтеза. При анализе отдельных пол-систем выделяют те свойства, которые делают их частями целого, а при синтезе — целое осознают как состоящее из частей, опреде­ленным образом связанных между собой.

Таким образом, систему ТО и ТР автомобилей в АТП рассмат­ривают как организационное целое, состоящее из различных под­систем и элементов и образующих единый комплекс средств дос­тижения общей цели. Цель работы системы ТО и ТР — обеспечение необходимого уровня работоспособности подвижного состава при минимальных затратах — может быть достигнута созданием опти­мальных мощностей подсистем для совместной работы и повыше­нием их эффективности организационными и другими мероприя­тиями. Преобладающую часть расходов на ТО и ТР автомобилей в АТП составляют затраты на заработную плату и запасные части. В то же время имеют место большие потери рабочего времени по организационным и прочим причинам. Поэтому рациональное ис­пользование рабочих постов и рабочего времени ремонтными ра­бочими имеет первостепенное значение для повышения эффек­тивности работы отдельных подсистем и всей технической служ­бы АТП в целом.

Обеспечение требуемой работоспособности автомобилей суще­ственно зависит от поступающего потока требований, и произво-

 

дительности системы ТО и ТР при выполнении того или иного вида воздействий. Под требованием (заявкой) будем понимать потребность в выполнении того или иного вида технических воз­действий. В связи с этим для анализа эффективности работы сис­темы необходимо установить зависимости между поступающие потоками требований и производительностью системы. Эти зада­чи успешно решаются при помощи математических методов тео­рии массового обслуживания (ТМО).

Основными элементами системы массового обслуживания

(СМО) являются входящий поток требований , обслужива-

ющие аппараты (посты), очередь требований, ожидающих обслу­живания, и выходящий поток требований . Под обслужи­ванием понимается удовлетворение требования (заявки) на тех­ническое воздействие.

Так как целью функционирования обслуживающей системы в целом является удовлетворение требований на выполнение тех или иных работ, то наиболее важным понятием СМО является произ­водительность системы и входящий поток требований, поступаю­щих в систему ТО и ТР автомобилей.

В случае превышения числа поступающих требований над про­пускной способностью в системе массового обслуживания возни­кает очередь требований на выполнение технических воздействий-Очередь может образовываться перед каждой подсистемой в от­дельности, следовательно, каждая из подсистем может блокиро­вать работу всей системы. Для избежания этого возникает необхо­димость в выборе одной наиболее целесообразной подсистемы и качестве блокирующей, обеспечении достаточной ее пропускной способности и координации пропускных способностей других подсистем по отношению к блокирующей (рис. 6.2).

Выходящий поток требований — требования, покидающие си­стему. При последовательном прохождении требований через раз­личные подсистемы (фазы) выходящий поток требований из одной подсистемы может быть входящим для другой. Систему технического обслуживания и ремонта автомобилей в АТП рас­сматриваем как систему без потерь (требование не покидает си­стему не обслуженным) с ограниченным числом обслуживаю­щих аппаратов при поступлении относительно неограниченного числа требований.

Входящий поток требований — требования, поступающие в систему. Как показывают исследования эксплуатационной надеж­ности автомобилей, в систему и в ее подсистемы поступают слу­чайные потоки требований, формирующиеся через случайные пробеги в случайные моменты времени и требующие объема ра­бот случайной трудоемкости для выполнения технических воз­действий.

Рис. 6.2. Структурная схема системы массового обслуживания автомобилей

Случайный поток требований на выполнение технических воз­действий, поступающий в систему ТО и ТР автомобилей, опреде­ляется в ТМО как простейший. Простейший поток требований нашел в ТМО широкое применение в силу того, что такие или близкие к нему потоки часто встречаются в практике. А при пото­ке, отличающемся от простейшего, можно получить удовлетво­рительные по точности результаты, заменив его простейшим по­током той же плотности. Простейшие потоки являются более на­пряженными, чем потоки других структур, поэтому система, рас­считанная на такой поток, при появлении менее напряженных потоков других структур будет работать более устойчиво.

Характеристикой простейшего потока требований является ве­роятность появления К треЪовантга за крояя , отигсллвгя;-мая законом Пуассона:

где — плотность потока требований (среднее число требований, поступающих в систему в единицу времени).

Продолжительность технических воздействий влияет на вели­чину пропускной способности системы наряду с входящим пото­ком требований. Продолжительность обслуживания данного авто­мобиля является случайной величиной, зависящей от многочис­ленных факторов, таких как ремонтопригодность автомобиля, условия эксплуатации, пробег с начала эксплуатации автомоби­ля, наличие запасных частей, квалификация водителей и ремонт­ных рабочих, степень механизации производственных процессов, организация труда и т. д.

 

При исследовании системы необходимо учитывать влияние отдельных подсистем на работу всей системы. Так, например, про­должительность пребывания автомобиля в системе кроме продол­жительности технических воздействий в основном производстве существенно зависит также и от времени ожидания начала воз­действий , времени на выполнение уборочно-моечных работ

, времени диагностирования и величины непроизводитель­ных потерь времени (простои из-за несвоевременного обеспе­чения рабочих мест запасными частями, инструментом, оборудо­ванием и т.д.). Тогда общую продолжительность Т пребывания ав­томобиля в системе ТО и ТР при выполнении технических воз­действий можно записать в следующем виде:

Таким образом, время нахождения автомобиля в системе ТО и ТР, характеризующее ее пропускную способность, зависит от ра­боты отдельных подсистем: диагностирования, основного, вспо­могательного и обслуживающего производств. Система может ус­пешно справляться с возложенными на нее задачами только при

условии, что пропускная способность системы превышает

суммарный входящий поток требований на все виды воздей-

ствий:

>

где — условная мощность (число постов) при i-м воздействии; — средняя производительность поста при i-м воздействии. Незначительное превышение пропускных способностей постов системы над входящим потоком требований может не дать долж­ного эффекта, а чрезмерное увеличение постов связано с боль­шими затратами на создание дополнительных производственных мощностей. Следовательно, необходимо установить наиболее вы­годную (оптимальную) величину резерва п. производственных мощностей:

Оптимальная величина резерва производственных мощностей системы может быть выявлена по экономическому критерию (обес­печение минимума затрат С или максимума удельной прибыли ):

Математическая модель системы ТО и ТР автомобилей должна обеспечивать выполнение следующих условий:

Анализ работы системы ТО и ТР с помощью аналитической математической модели осуществляется на основании определен­ной статистической информации о протекающих в ней случайных явлениях и процессах, которые могут быть получены также мето­дом статистического моделирования.

 

Предыдущая12345678910111213141516Следующая

2. Дорожное движение, его эффективность и безопасность

Применительно к транспортному процессу структурную схе­му системы эксплуатации автомобильной техники с некоторыми условностями можно представить состо­ящей из четырех основных блоков: «во­дитель – автомобиль – дорога – среда» (ВАДС) (рис.2.1). Такая схема позволяет ана­лизировать как систему в целом, так и отдельно подсистемы.

Рис. 2.1. Структурная схема системы эксплуатации автомобильной техники

В приведенной структурной схеме можно выделить следующие основные подсистемы: 1 – внешняя среда – води­тель; 2 – водитель – автомобиль; 3 – автомобиль – дорога; 4 – внешняя среда – дорога; 5 – дорога – автомобиль; 6 – ав­томобиль– водитель; 7 – внешняя среда – автомобиль.

Анализ взаимодействия подсистем имеет большое значение при определении эффективности эксплуатации транспорта. Коротко рассмотрим сущность основных подсистем.

Подсистема «внешняя среда – водитель» является информаци­онной моделью транспортного процесса. Она базируется на пси­хологических особенностях взаимодействия водителя с условия­ми движения. Внешняя среда представляет собой информацион­ное поле, которое формирует у водителя эмоциональное напря­жение. Водитель, анализируя внешнюю среду, избирает такую ориентацию, которая обеспечивает безопасность движения и ми­нимальное эмоциональное напряжение. В этом сущность взаимо­действия компонентов данной подсистемы.

Подсистема «водитель–автомобиль» – эргономическая модель, базирующаяся на физиологических возможностях водителя и ис­полнительных механизмах автомобиля. Получив от внешней сре­ды информацию и проанализировав ее, водитель взаимодейству­ет с исполнительными механизмами, управляет движением авто­мобиля, задает ему рациональные режимы движения. При соче­тании движения автомобилей на дороге создается транспортный поток. Исследование подсистемы «водитель – автомобиль» имеет большое значение для решения отдельных задач по эксплуатации автомобилей, в том числе и задачи обеспечения безопасности дви­жения,

Подсистема «автомобиль – дорога» представляет собой механи­ческую модель транспортного процесса. Основное внимание в этой подсистеме уделяется взаимодействию автомобиля через подвеску и колеса с дорожным покрытием. При движении автомобиль воз­действует на проезжую часть, в результате чего в дорожном покры­тии возникают напряжения, влияющие на его прочность и долго­вечность. Исследование рассматриваемой подсистемы позволяет разработать различные мероприятия (содержание и ремонт) по поддержанию дорог в хорошем техническом состоянии.

Подсистема «внешняя среда – дорога» – сложная тепломассооб–менная модель. Она базируется на анализе воднотеплового воз­действия географических комплексов (климата, рельефа местнос­ти, грунтов, гидрологии, гидрогеологии и т. д.) на дорогу. Так, например, воздействие атмосферных осадков ухудшает эксплуа­тационные качества покрытий. Исследование данной подсисте­мы позволяет разработать мероприятия по повышению устойчи­вости дорог и безопасности движения.

Подсистема «дорога – автомобиль» является динамической моделью (обратная связь подсистемы «автомобиль–дорога). Она базируется на анализе колебательного процесса при движении автомобиля по проезжей части. Вследствие наличия различных неровностей покрытий автомобиль испытывает случайные воздей­ствия. Это вызывает сложный колебательный процесс колес, кузова, автомобиля в целом. Исследование подсистемы весьма важ­но в теории эксплуатационных свойств автомобиля. Оно позволяет решать различные задачи – рассчитывать расход топлива, определять возможную скорость движения, производительность автомобиля и др.

Подсистема «автомобиль – водитель» является обратной свя­зью подсистемы «водитель – автомобиль». Анализ этой подсисте­мы позволяет изучить влияние условий движения на работоспо­собность водителей. В частности, могут быть установлены пре­дельные нормы вибрации и шума для водителей. Эффективность расстановки органов управления, размеры салона автомобилей и т.д.

Подсистема «внешняя среда – автомобиль» представляет инте­рес три исследовании надежности автомобилей, их работы в раз­личных климатических условиях.

Все подсистемы между собой в той или иной степени взаимо­связаны. Вместе с тем каждую подсистему можно представить от­дельными элементами. С этой точки зрения водитель занимает особое место в системе ВАДС. Это элемент системы, осуществля­ющий управление автомобилем и участвующий в поддержании его работоспособности, т.е. обеспечении эксплуатационной надеж­ности.

Главная задача водителя – управление автомобилем и конт­роле» за его работой. Тенденции развития автомобиля таковы, что физический труд по управлению им становится все меньше, а на первое место выдвигаются повышенные требования к восприятию, мышлению, управляющим воздействиям, к надежности профес­сиональной деятельности водителя в условиях высокой нервно – эмоциональной напряженности.

Шесть вещей, которые нужно знать об электронных подсистемах в современном автомобиле

До тех пор, пока автомобильный аккумулятор не будет заряжаться за 5 минут, что позволит машине и водителю совершить безостановочное путешествие на расстояние 250 миль, полностью электрические автомобили не закрепятся в США. . Это потому, что американцы могут заехать на заправочные станции, расположенные повсюду, которые открыты круглосуточно и без выходных, и заправиться за 5 минут для этой 250-мильной поездки.

Все американцы хотят похудеть, но добиться этого нужно без диет и упражнений! Точно так же мы можем говорить о хорошей игре об экологии, но сами от удобства не откажемся.

Однако сейчас под капотом происходит тихая революция. Взгляните — вы увидите гораздо меньше гидравлических линий и гораздо больше электронных кабелей. Сегодняшние автомобили могут работать на углеводородах, но они танцуют под электронный ритм, управляемый компьютером.

1- Электронные блоки управления

Современный автомобиль может иметь пятьдесят или более электронных блоков управления или ЭБУ. ЭБУ — это защищенные компьютерные системы, способные выжить в суровых автомобильных условиях. Каждый из них может управлять отдельной подсистемой автомобиля, например двигателем.

ЭБУ получает информацию от датчиков, расположенных по всему автомобилю, и содержит программу, которая оценивает их совокупность.

Основываясь на результатах, он будет выдавать команды автомобильным приводам, которые обычно представляют собой электродвигатели или клапаны с электрическим управлением, функция которых заключается в преобразовании электронных команд от ЭБУ в действие. Затем приводы будут управлять частями автомобиля, такими как, например, топливная форсунка, чтобы отрегулировать ее производительность в зависимости от потребностей, определенных ЭБУ.

Программное обеспечение, на котором работают современные ЭБУ, можно легко обновить в дилерских центрах. Некоторые могут использовать автомобильное интернет-соединение для беспроводных обновлений без вмешательства человека.

2- Автомобильная сеть

Наличие компьютера, управляющего частью транспортного средства, — это хорошо, но, например, двигатель и трансмиссия должны взаимодействовать друг с другом и работать вместе. Шина CAN представляет собой компьютерную сеть, которая позволяет блокам управления обмениваться данными друг с другом с помощью стандартных цифровых протоколов.

Это, пожалуй, самый распространенный на сегодняшний день стандарт, особенно для силовой передачи. Но внутри компьютерных систем на колесах, которыми являются современные автомобили, есть и другие сети, которые будут работать бок о бок с CAN и со временем могут заменить его.

Как показано на изображении ниже, Flexray, локальная сеть межсоединений (LIN) и особенно Ethernet — это лишь некоторые из претендентов.

Современные автомобильные сети.

Кредит: Ренесас

3- Блоки управления двигателем

Блоки управления двигателем, также известные как ECU, определяют приоритеты, контролируют и управляют требованиями к двигателю. Требуемый крутящий момент служит основным двигателем для реализации всех требований. Например, соотношение воздух-топливо регулируется таким образом, чтобы необходимый крутящий момент обеспечивался максимально эффективным образом.

Блок управления двигателем.

Предоставлено: Bosch

Блоки управления двигателем активно взаимодействуют со всеми другими электронными блоками управления, управляющими транспортными средствами, включая блок управления коробкой передач.

4- Блок управления коробкой передач

В современных автоматических коробках передач не используются устройства измерения давления дроссельной заслонки или механические регуляторы. Вместо этого используется блок управления коробкой передач (TCU), который в электронном виде контролирует условия внутри коробки передач. Он также получает входные данные от других электронных блоков управления через вышеупомянутую сеть автомобиля.

Блок управления коробкой передач.

Источник изображения: Automate Training

Конечно, TCU также получает информацию от водителя, включая изменения рулевого управления, торможения и/или ускорения. Основываясь на этих наблюдениях и входных данных, изменения в трансмиссии производятся более точно и эффективно, чем это было возможно с более ранним гидравлическим управлением.

Аналогичным образом все подсистемы автомобиля контролируются различными электронными блоками управления, и все они подчиняются главному электронному блоку управления. Как предполагается, TCU, например, принимает решения, основанные не только на входных данных от водителя и внутренних условиях трансмиссии, но и на входных данных от других электронных блоков управления, таких как блок управления двигателем.

Это обеспечивает более точное управление автомобилем и, конечно же, большую экономию топлива.

5- Усовершенствованные системы помощи водителю

Усовершенствованные системы помощи водителю (ADAS) — это практичные бортовые системы, которые являются частью современных автомобилей и делают вождение более безопасным. И, как и системы, описанные ранее, ими управляют бортовые компьютеры на основе искусственного интеллекта (ИИ), которые обмениваются данными с электронными блоками управления через сеть, охватывающую весь автомобиль.

Эти системы включают в себя датчики, такие как камеры, радары и лидары (системы, основанные на импульсном лазерном детектировании). Все они подчиняются программному алгоритму, который получает доступ к опасности и может даже предпринимать действия без участия водителя. Это может быть торможение, чтобы избежать столкновения, или рулевое управление, чтобы вернуться на полосу, с которой транспортное средство неправильно отклонилось.

АДАС.

Кредит: Researchgate

ADAS зависит от мгновенной связи между датчиками, алгоритмами, сетью и другими электронными блоками управления. Это было бы невозможно с гидравлической системой управления транспортным средством.

6- Информационно-развлекательная система

Информационно-развлекательная система сочетает в себе важную информацию для водителей и развлечения для пассажиров и водителей в одном пакете. Водители могут узнавать о погоде и ситуации на дорогах, а также доступны такие вещи, как списки воспроизведения доступных видео и музыки.

Водитель общается с информационно-развлекательной системой через специальный монитор. Система также может подключаться к смартфонам пассажиров, предоставляя им доступ, если водитель разрешает это.

Информационно-развлекательная система Tesla.

Предоставлено: Business Insider

Как сообщает Business Insider, отчеты потребителей считают информационно-развлекательную систему Tesla лучшей в бизнесе.

Резюме

Хотя современные транспортные средства не могут быть «электрическими» на основании того факта, что они по-прежнему работают на бензине, их можно считать электронными транспортными средствами на основании способа управления ими.

Итак, вопрос к читателю – как вы думаете, что наступит раньше, эпоха автономных транспортных средств или эпоха электромобилей?

ПОДСИСТЕМЫ ФОРМУЛЫ | Cal Poly Racing

Чтобы в полной мере использовать таланты и способности каждого члена команды, Formula разделена на уникальные подсистемы.

​

AERO

Aero отвечает за аэродинамические характеристики автомобиля. Это включает в себя углубленный анализ и проектирование элементов крыла для создания прижимной и боковой силы. Анализ охлаждения других компонентов автомобиля также входит в обязанности аэроэкспресса.

 

АЭРОКОНСТРУКЦИИ

Аэроконструкции буквально поддерживают аэродинамические компоненты автомобиля, прикрепляя передние, задние и боковые крылья к остальной части шасси. Целью аэродинамических конструкций является обеспечение оптимального баланса веса, жесткости и простоты установки, что позволяет аэродинамической подсистеме работать наилучшим образом.

 

ТОРМОЗА

Целью тормозной системы является замедление автомобиля без потери стабильности и согласованности. Узлы тормозной системы включают педаль тормоза, тормозные магистрали, суппорты и роторы. Тормозная подсистема также отвечает за конструкцию педали газа, которая позволяет водителю ускорять автомобиль за счет приведения в действие корпуса дроссельной заслонки в автомобиле внутреннего сгорания и управлять электромобилем по проводам.

​

C-ELECTRONICS

C-electronics отвечает за три вещи: обеспечение того, чтобы система зарядки автомобиля могла запустить автомобиль и поддерживать его работу, адаптация ЭБУ к двигателю со всеми необходимыми датчиками и компонентами для обеспечивают полную настройку и возможности драйвера, а также обеспечивают надежную и надежную систему регистрации данных с датчиками для всех других подсистем, чтобы они могли проверять и улучшать свои конструкции.

 

С-ЭЛЕКТРОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ

C-structures отвечает за электромеханическую интеграцию систем автомобиля. Это включает в себя дизайн приборной панели, охлаждение электроники, а также упаковку, монтаж и корпуса всей электроники.

 

ШАССИ

Подсистема шасси отвечает за проектирование и производство шасси. Создание платформы, объединяющей такие системы, как подвеска, аэродинамика и трансмиссия, шасси является основой автомобилей FSAE.

 

ОРГАНЫ УПРАВЛЕНИЯ ВОДИТЕЛЕМ

Органы управления отвечают за компоненты автомобиля, с которыми непосредственно взаимодействует водитель. Это включает в себя дизайн систем рулевого управления и переключения передач, эргономику и рулевое колесо.

 

ТРАНСМИССИЯ

Трансмиссия отвечает за максимально эффективную передачу мощности от двигателя (для автомобиля C-Car) и двигателя (для автомобиля E-Car) на колеса. В частности, это означает, что подсистема трансмиссии отвечает за проектирование/настройку/обслуживание звездочек, внутренней передачи двигателя, приводных валов, дифференциала, а также всей архитектуры, необходимой для размещения всех этих компонентов.

 

E-ELECTRONICS

Программное обеспечение автомобиля CP19E было надежным, надежным и эффективным. В наши обязанности входит управление двигателем, передача информации на привод, сбор данных и мониторинг аппаратных систем безопасности. С помощью нашей системы телеметрии мы можем просматривать состояние многих компонентов автомобиля в режиме реального времени, что позволяет быстро устранять неполадки и настраивать их.

 

ЭЛЕКТРОННЫЕ СТРУКТУРЫ

Цель CP19Подсистема электронных структур предназначена для проектирования, производства и упаковки электронных структур (батарейный блок, батарея Брайля, HVD, печатные платы управления транспортным средством и аккумулятором), которые проходят технический осмотр и работают при оптимальных температурах и электронных условиях. Система надежна, проста в обслуживании и эффективно упакована для малого веса и центра тяжести.

 

ДВИГАТЕЛЬ

Подсистема двигателя отвечает за создание мощности для автомобиля внутреннего сгорания. В настоящее время мы используем двигатель Yamaha YFZ450R с поршнем с высокой степенью сжатия. Наш двигатель оснащен изготовленным на 3D-принтере впускным коллектором, выхлопной системой из нержавеющей стали, топливной системой и системой охлаждения. В основном мы работаем с Drivetrain для изучения главной передачи и с C-electronics для разработки настроек двигателя с использованием ЭБУ MoTec M150. Наша цель – быть мощными и надежными.

 

ПРОИЗВОДСТВО

Целью руководителя производства является планирование, организация и внедрение решений для производственных нужд команды. Поскольку мы являемся командой, которая производит подавляющее большинство наших деталей собственными силами, это означает работу с каждой подсистемой, чтобы определить, что должно произойти, чтобы их проекты превратились в физические детали. Не каждая идеальная CAD-модель может быть изготовлена ​​с помощью общедоступных инструментов, поэтому эта инициатива должна помочь изменить конструкцию детали для упрощения производства и найти другие средства для создания тех деталей, которые нельзя изменить. И, наконец, что, возможно, самое главное, производственная группа будет работать над производством отдельных компонентов, из которых состоит автомобиль, используя широкий спектр станков и инструментов, доступных в магазине.

​

МАТЕРИАЛЫ

Подсистема материалов отвечает за производство и разработку всех компонентов из углеродного волокна, стекловолокна, металла и полимеров для двигателей внутреннего сгорания и электромобилей FSAE. Конкретные детали включают в себя: шасси для обеих машин, аккумуляторный ящик, крепления для электроники и аэродинамический пакет. Как правило, подсистема материалов в первую очередь отвечает за помощь в стандартизации, характеристике и помощи в специальном производстве, таком как термообработка или производство композитов.

 

ПОДВЕСКА

В то время как целью подвески на легковом автомобиле является обеспечение комфортной езды, ее задачей на гоночном автомобиле является максимизация характеристик за счет максимально эффективного контакта автомобиля с землей. В конечном итоге это достигается за счет оптимизации нагрузки и движения шин. Эта подсистема, состоящая из более чем 200 деталей на автомобиль, включает в себя пружины, амортизаторы, тяги, а также стойки, ступицы, колеса и шины. Это также включает в себя геометрию или кинематику подвески.

 

ТЕСТИРОВАНИЕ

Ни одна гоночная машина не может соревноваться, когда впервые выезжает на трассу. Транспортные средства требуют обширных испытаний, чтобы полностью охарактеризовать и оптимизировать производительность. Команда тестирования отвечает за то, чтобы автомобиль работал и работал надежно. После начальной настройки, чтобы убедиться, что все системы работают, группа тестирования отвечает за сбор ценных данных о производительности для потенциальных клиентов подсистемы, чтобы использовать их для повышения производительности в будущем. Команда тестировщиков также занимается настройкой и настройкой автомобилей, а также выявлением проблем с надежностью. Команда тестировщиков также отвечает за обучение пилотов команд и подготовку членов команды к обслуживанию автомобиля во время гоночного уик-энда.

Разработка системы автомобиля — Разработка системы автомобиля — Содержание

{attributes={}, name=downloadList, data=, type=selection_break, options=[], optionsMap={}, mainTitle={attributes={language-id= en_US}, name=mainTitle, data=Подробнее, type=text, options=[], optionsMap={}}, sectionList={attributes={}, name=sectionList, data=, type=selection_break, options=[] , optionsMap={}, sectionIcon={attributes={language-id=en_US}, name=sectionIcon, data=newsletter, type=list, options=[], optionsMap={newsletter=Newsletter, download=Download, software=Software , white-paper=Белая книга, вебинар=Вебинар}}, sectionName={attributes={language-id=en_US}, name=sectionName, data=Свяжитесь с нами, type=text, options=[], optionsMap={}} , downloadFiles={attributes={}, name=downloadFiles, data=, type=selection_break, options=[], optionsMap={}, LinkTitle={attributes={language-id=en_US}, name=LinkTitle, data=Get свяжитесь с нашими экспертами, type=text, options=[], optionsMap={}}, CTALink={attributes ={language-id=en_US}, name=CTALink, data=https://www. avl.com/registration-cta?articleId=37642754&groupId=10138, type=text, options=[], optionsMap={}}, DownloadFile={attributes={language-id=en_US}, name=DownloadFile, data=, type=document_library, options=[], optionsMap={}}}}}

false

Инновационные решения для всех систем автомобиля

Узнать больше

Техническая сложность всего автомобиля и его подсистем, таких как трансмиссия, электрика и электроника, управление температурным режимом, шасси, кузов и системы помощи при вождении, быстро увеличение. Это связано с быстро растущей сложностью этих мехатронных систем за счет все большего количества интеграционных решений.

Кроме того, скорость инноваций и внесение изменений в последнюю минуту, которые необходимы в процессе разработки, требуют очень гибкой команды и очень гибкого процесса разработки. Сама система нуждается в максимальной масштабируемости вниз и вверх, отвечая требованиям проектирования, производства, сборки и стоимости, и должна быть устойчивой в течение двух или более жизненных циклов.

Простое сосредоточение внимания на системах транспортного средства или даже на подсистемах без учета их взаимодействия не будет эффективным подходом к интеграции. Здесь на помощь приходят наши полные предложения по транспортным средствам и нашим автомобильным системам.

Наше предложение

Мы предлагаем широкий спектр услуг в области транспортных средств, начиная с разработки концепций транспортных средств и платформ и проектов по интеграции силовых агрегатов, вплоть до конкретная функция автомобиля и развитие системы. Мы предлагаем эти услуги в области электрики / электроники, шасси, трансмиссии, кузова, ADAS, управления температурным режимом и HVAC. Благодаря нашему проверенному глобальному опыту мы можем проектировать, моделировать, проверять и внедрять решения на всех этапах — от стадии идеи до начала производства. Там, где кажется, что решения нет, мы находим физику, которая его реализует.

Будь то легковые или коммерческие автомобили — мы предлагаем функциональную безопасность, активную и пассивную безопасность, кибербезопасность, прогностическое управление, расширенное управление энергопотреблением и многое другое. Мы делаем это для того, чтобы предоставить вам возможность предлагать автомобили с передовыми характеристиками и временем безотказной работы по конкурентоспособной цене.

Наш процесс разработки продукции вплоть до SOP оптимизирован по стоимости и обеспечивает короткий срок выхода на рынок. Это достигается за счет использования методов разработки на основе моделей, что экономит ваше время и требует меньшего количества прототипов. Наша основная компетенция заключается в управлении самыми разнообразными типами транспортных средств и силовых агрегатов, от легковых автомобилей до большегрузных коммерческих автомобилей и всего, что между ними.

Почему АВЛ?

Мы — высоко мотивированная глобальная команда разработчиков автомобилей со средним опытом более 20 лет, занимающихся полной разработкой автомобилей и систем. В сотрудничестве с нашей широкой сетью инженерных поставщиков мы можем разрабатывать инновационные, устойчивые системы и функции от этапа идеи до SOP.

При необходимости мы демонстрируем наши инновационные решения, проводя быстрые технико-экономические обоснования/концептуальные исследования. Мы подтверждаем наши концепции с помощью демонстрационных автомобилей и систем. База — это наша очень прочная опора в подходе АВЛ к системному проектированию на всех уровнях — от всего транспортного средства до уровня системы и подсистемы и до уровня компонентов. Кроме того, мы используем проверенный гибкий процесс разработки для всех видов деятельности по разработке транспортных средств и систем.

АВЛ — ваш надежный инженерный партнер для инновационных и устойчивых решений — для нас даже лучшего недостаточно. Мы всегда стремимся к лучшему.

Основные преимущества

• Снижение потребности в реальных испытаниях и физических прототипах благодаря нашему подходу к виртуальной разработке
• Наш подход с предварительной загрузкой экономит ваше время и деньги
• Максимально возможное качество, основанное на многолетнем опыте моделирования, передовых технологий и интеграции транспортных средств 902:30
• Всесторонние знания в области автомобильных систем (шасси, кузов, система отопления и вентиляции и кондиционирования, электрооборудование/электроника, трансмиссия)
• ​​​​​​Инновационные решения и передовые технологии благодаря обширным исследованиям и разработкам

---

Влияние перехода электромобилей на различные системы и подсистемы автомобиля

В предыдущей главе этой серии обсуждались различные заинтересованные стороны автомобильной экосистемы и влияние на них электрификации транспортных средств. В этой главе основное внимание уделяется влиянию электрификации транспортного средства на системный уровень.

Перспектива добавления ценности автомобильным транспортным средствам

Автомобильный транспорт является успешным продуктом многих партнерских отношений с партнерами по полной цепочке создания стоимости, включая поставщиков сырья, производителей компонентов, поставщиков услуг и, очевидно, самих OEM-производителей, которые играют доминирующую роль в интеграции и настройке. постройка для автомобиля.

В отчете Autocarpro говорится, что поставщики компонентов добавляют более половины стоимости автомобиля с ДВС за счет использования дизайна, производства и, в некоторых случаях, инноваций. Некоторые системы, такие как производители автомобилей с системами впрыска топлива, в значительной степени зависят от партнеров-поставщиков. Поставщик сырья добавляет стоимость автомобилю с ДВС в диапазоне 10-15%, а оставшуюся стоимость добавляет OEM-производитель для комплектации автомобиля, предлагаемого клиентам [см. рис. 1 (а)].

(a) Текущая добавленная стоимость автомобиля с ДВС (b) Ожидаемая дополнительная стоимость электромобиля
добавленная стоимость поставщика значительно возрастет. Поставщики аккумуляторов и компонентов/операционных систем будут играть более важную роль. OEM-производители и поставщики электрических систем должны работать вместе, чтобы добиться оптимальной производительности автомобиля. Более половины стоимости [стоимости] транспортного средства будут аккумулировать накопители энергии, а также двигатели. Несмотря на то, что для автомобиля потребуются другие компоненты, которые являются частью управления автомобилем и комфорта пассажиров, а также системы, связанные с безопасностью, я считаю, что их добавленная стоимость снизится по сравнению с системой трансмиссии. Новое сырье, легкий вес, а также требования к электрической изоляции / безопасности, добавленная стоимость поставщиков сырья будут увеличиваться [см. Рисунок 1 (b)].

Подробное изучение систем автомобиля и влияние электромобилей

Трансмиссия автомобиля — это подсистема системы автомобиля, которая играет существенную роль в движении автомобиля. Другие системы дополняют его, чтобы обеспечить безопасность пассажиров, комфорт и контроль над автомобилем. Следовательно, электрификация транспортных средств и ее влияние на полные автомобильные транспортные средства необходимо оценивать для всех подсистем. Хотя внедрение трансмиссии электромобиля негативно влияет на трансмиссию с ДВС, оно также создает возможности для других систем. В этом разделе давайте разберемся с основными системами автомобиля и влиянием на них электрификации автомобиля.

Рисунок 2: Краткая информация о влиянии трансмиссии электромобиля на различные системы автомобиля

Негативно затронутые подсистемы

Автомобильная трансмиссия трансформируется в электрическую трансмиссию, и, естественно, первой затронутой подсистемой автомобиля является двигатель, передачи и связанные с ними системы. I Здесь важно отметить, что электрификация транспортных средств и ее влияние сравниваются с электромобилями на аккумуляторных батареях, а не с другими электрифицированными транспортными средствами, такими как гибридные транспортные средства. В случае с гибридными автомобилями двигатель и трансмиссия не имеют такого негативного влияния.

В электромобилях с аккумуляторными батареями двигатели и связанные с ними системы заменяются непосредственно на электронные двигатели и микроконтроллеры. Трансмиссия в электромобилях проще, и это фиксированная ступенчатая трансмиссия. Система переключения передач заменяется электрической или простой системой управления направлением движения. Топливная система заменена жгутом проводов, несущим электрический заряд от аккумулятора к электронному двигателю(ям). Система охлаждения двигателя, которая содержит радиаторы, вентиляторы, насос и сложные трубопроводы, отсутствует или присутствует в более простой форме системы охлаждения аккумулятора.

По мере упрощения силовой установки и уменьшения числа относительно вращающихся частей требования к смазочным и противоизносным продуктам снижаются. Поскольку трансмиссия становится проще, потребность в техническом обслуживании значительно снижается.

Здесь важно отметить, что электрификация автомобиля упрощает механическую систему, однако имеет сложную электронику и системы управления. Электромобили имеют больше датчиков, электронного оборудования, а также программных кодов для управления этими сложными системами для достижения оптимальной производительности автомобиля. С точки зрения обслуживания транспортных средств, технического обслуживания и человеческих ресурсов электрификация оказывает негативное влияние на автомобильную экосистему в краткосрочной перспективе и требует переподготовки или новых навыков для человеческих ресурсов в экосистеме.

Нет / Минимально затронутые подсистемы

Как упоминалось в предыдущем разделе, помимо трансмиссии, транспортному средству необходимы другие системы для обеспечения надежной, безопасной и комфортной работы.

Агрегаты транспортных средств, такие как Оси, шасси — тормоза, рама, подвеска, системы рулевого управления, кондиционеры, сиденья, информационно-развлекательные системы, системы безопасности, включая фары, и шины, вероятно, окажут минимальное влияние или не окажут никакого влияния. Тем не менее, эти системы потребуют настройки , а также редизайна с учетом новых требований к трансмиссии. Рамы шасси электромобилей будут существенно отличаться от обычных транспортных средств. В случае электромобилей батареи будут иметь большую массу, и рама шасси должна безопасно выдерживать эту массу. Информационно-развлекательная система будет иметь больше информации, помимо основной информации о транспортном средстве, включая состояние аккумулятора, температуру и т. д. Шины будут адаптированы для электромобилей, которые будут работать более эффективно.

Вся экосистема, построенная вокруг этих систем, будет иметь минимальное влияние из-за электромобилей. Экосистема, включающая услуги по ремонту автомобилей, индивидуальную настройку, средства по уходу за автомобилем и т. д., будет продолжаться с теми же или незначительными модернизированными продуктами.

Здесь необходимо отметить несколько важных моментов, когда упоминается, что вышеперечисленные агрегаты или подсистемы будут иметь минимальное влияние, значит, эти подсистемы будут присутствовать в автомобиле в том или ином виде. Требования к агрегатам могут быть разными и они могут присутствовать в автомобиле в разной форме (геометрии) для выполнения предназначенной функции.

Электромобили будут иметь ось для передачи крутящего момента от двигателя к колесу в случае традиционной компоновки автомобиля. Однако 9Оси 0205 для электромобилей и оси для ДВС будут иметь существенные различия по весу, геометрии и расположению компонентов. В случае компоновки «двигатель в колесе» каждое колесо будет иметь отдельный двигатель для привода, и, следовательно, роль оси будет либо интегрирована в шасси, либо она будет играть роль опоры, а не передачи крутящего момента.

Минимальное воздействие, упомянутое здесь, касается общей экосистемы, однако упомянутые агрегаты будут подвергаться значительной настройке для адаптации к электромобилям.

Помимо автомобильных агрегатов и систем, другими важными участниками автомобильной экосистемы являются вспомогательные системы, такие как страхование, финансирование транспортных средств, настройка автомобиля или система ухода. Автомобильная экосистема ДВС хорошо зарекомендовала себя для финансирования транспортных средств, страхования и других сопутствующих продуктов, однако, несмотря на то, что потребности экосистемы электромобилей аналогичны по своей природе, тем не менее, опыт и риски неизвестны этим заинтересованным сторонам. Страхование электромобилей является серьезной проблемой, и, учитывая неопределенность и связанный с этим риск, оно стоит дорого, и очень немногие страховые компании предоставляют страхование электромобилей. Аналогичным образом, доступность вариантов финансирования электромобилей ограничена. Несмотря на то, что это краткосрочные воздействия, в долгосрочной перспективе они могут дополнять, а также сводить на нет общее воздействие.

Новые возможности

Любая технологическая трансформация является вызовом для части экосистемы, а также создает возможности внутри экосистемы. Трансформация электромобилей также создает огромные возможности в рамках экосистемы.

Рис. 3. Ключевые компоненты и системы для повышения производительности. [Источник: отчет Yes Bank CGA Insights Report]

Разработка электродвигателей, оптимизация с точки зрения производительности и затрат, а также настройка на основе требований транспортного средства — это возможности для участников экосистемы автомобильных систем. Обратитесь к рисунку 3, на котором обобщены области трансмиссии, в основном связанные с системой управления электропитанием. Двигатель, электронный контроллер двигателя, система управления батареями, преобразователи, аккумуляторные блоки, а также химия аккумуляторных элементов, соответствующая электроника, включая ИС, и, что наиболее важно, система зарядки — вот некоторые из новых возможностей, которые развиваются благодаря электрификации транспортных средств.

Автомобили с ДВС также были оснащены электронными и программными системами, однако их количество будет увеличиваться с электрификацией автомобиля. В новом автомобильном мире необходимо строить сервисы вокруг этих систем. Ремонт транспортных средств и характер проблем с транспортными средствами значительно изменятся и потребуют переподготовки или высококвалифицированных ресурсов в системе.

Точно так же характер требований послепродажного обслуживания изменится с появлением электромобилей. Провода, разъемы, техническое обслуживание и переработка аккумуляторов будут иметь большее значение по сравнению с обычными компонентами. Зарядка аккумулятора будет иметь значительные возможности для розничного бизнеса, которые вытеснят бизнес с заправочных станций.

Таким образом, преобразование электромобиля окажет негативное влияние на системы трансмиссии, такие как двигатели и связанные с ними системы, поскольку трансмиссия будет проще по сравнению с автомобилями с ДВС. Несколько агрегатов окажут минимальное влияние или изменения связаны с переходом на электрическую трансмиссию. Однако трансформация электромобилей откроет огромные возможности в области электроники, аккумуляторов и их зарядки. Новый мир автомобильной экосистемы и партнеров появится с учетом новых технологий и взаимодействия сложных систем.

В следующей главе давайте переосмыслим автомобильную экосистему с помощью электрификации транспортных средств.

---

Об авторе:

Д-р Марути Хайре в настоящее время работает руководителем отдела электромобилей и специальных проектов в SKF India Ltd. Он обладает разнообразным опытом в области исследований и разработок, технологических планов и разработки новых продуктов в дополнение к бизнес-сферам. . Доктор Хайре также является соавтором недавно опубликованной книги «Расширенные применения водорода и инженерных систем в автомобильной промышленности».

---

Предыдущие главы :

1. Переход на электромобили | Воздействие на автомобильную экосистему — Глава 1
2. Заинтересованные стороны автомобильной промышленности и влияние преобразования электромобилей — Глава 2

Подпишитесь и будьте в курсе

Подпишитесь сегодня бесплатно и будьте в курсе последних событий в области электромобилей.

Различные системы автомобиля

Автомобиль – результат совместной работы ряда систем. Каждая система, хотя в первую очередь независимая, находится под влиянием других систем, взаимодействующих с ней. Прежде чем обсуждать взаимодействие различных систем, перечислим сначала различные системы, присутствующие в автомобиле.

• Электростанция
• Привод
• Система рулевого управления
• Тормозная система
• Подвеска
• Электрика
• Зажигание
• разное/прочее..

Силовая установка:

Транспортное средство, относящееся к классу «Автомобиль», должно производить собственную мощность, достаточную для запуска и поддержания движения. Мощность вырабатывается изнутри автомобиля, обычно от компактного двигателя, расположенного спереди или сзади. В большинстве случаев двигатель внутреннего сгорания преобразует химическую энергию топлива в механическую энергию. Это преобразование выполняется внутри поршневого цилиндра, где происходит управляемый взрыв топливно-воздушной смеси, создающий внутри очень высокое давление. Это высокое давление выталкивает поршень из цилиндра. Линейное перемещение поршня преобразуется во вращательное с помощью механизма возвратно-поступательного движения. Выход от двигателя доступен через вал.

Силовая установка транспортного средства может быть следующих типов:

• Двигатели внутреннего сгорания
• 2S Бензиновый двигатель
• 2S Дизельный двигатель
• 4S Бензиновый двигатель
• Дизельный двигатель 4S
• Другие
• Топливный элемент
• Гибрид
• Электрический

Привод :

Мощность вырабатывается двигателем и передается на колеса для движения автомобиля. Трансмиссия помогает передавать мощность, вырабатываемую двигателем, на колеса с помощью промежуточных звеньев. Набор соединений между двигателем и колесами составляет трансмиссию. Он включает в себя сцепление, коробку передач, универсальные шарниры, приводной вал и дифференциал.

Функция сцепления заключается в постепенном увеличении мощности на валу при неизменной мощности двигателя. Давайте понимать это так. Транспортному средству требуется больше мощности, когда оно только начинает катиться (ему необходимо преодолеть инерцию). Но в данный момент скорость очень низкая. Поскольку двигатель жестко связан с колесами через шестерни, двигатель также движется медленно. Медленно вращающийся двигатель производит небольшую мощность, которой недостаточно для ускорения. Двигатель может производить больше мощности, если он работает на высоких оборотах. Чтобы соединить двигатель, работающий на высокой скорости, и редуктор, работающий на низкой скорости, мы вводим муфту, которая нежестко соединяет двигатель и передачу.

Обычно сцепление состоит из двух пластин, установленных друг на друга, которые скользят друг относительно друга при нажатии. Величина проскальзывания зависит от величины приложенного давления. Если скольжение больше, то передаваемая мощность меньше.

Редуктор помогает умножать или делить доступный крутящий момент на несколько фиксированных передаточных чисел. Это важно, потому что транспортному средству требуется больший крутящий момент при ускорении и меньший при крейсерской скорости с постоянной скоростью. Когда транспортное средство начинает катиться из состояния покоя, требуется максимальный крутящий момент, который можно получить с помощью набора редукторов.

Рулевое управление Система:

Для управления движущимся транспортным средством нам нужна система рулевого управления. Он манипулирует направлением качения колес, чтобы транспортное средство двигалось в этом направлении. Как правило, в большинстве автомобилей передние колеса (или передняя ось) управляются, а задние колеса следуют за ними. Но есть автомобили, в которых рулевое управление осуществляется на все четыре колеса или на обе оси. Рулевое управление осуществляется с помощью рулевой тяги, прикрепленной к обоим колесам, как показано на рисунке ниже:

Рулевое колесо является единственным органом управления, который водитель автомобиля использует для маневрирования. Базовые операции могут различаться тем, как достигается рулевое управление для конкретного транспортного средства, и водителю не требуется понимать все детали. Различные типы систем рулевого управления:

• Реечный тип
• Шарико-винтовая передача с рециркуляцией, тип

Тормозная система:

Для замедления или полной остановки транспортного средства необходима тормозная система. Тормоза поглощают кинетическую энергию и рассеивают или хранят ее в какой-либо другой форме (обычно в тепле или электричестве).

Типы тормозов:

• Механические
• Барабанный и внутренний колодочный тормоз
• Дисковый тормоз
• Электрика
• Вихреток
• Регенеративный
• Другие

Система подвески:

Обеспечивает плавность хода автомобиля даже при движении колес по пересеченной местности. Это достигается за счет гашения вибраций, которые передаются на шасси через колеса. Таким образом, между колесом (осью) и шасси используется система подвески. Все типы систем подвески поглощают энергию, когда рывок/удар пытается привести подвеску в движение. Поглощенная энергия может рассеиваться или преобразовываться в другую форму. Обеспечивая более плавное рабочее состояние, подвеска увеличивает срок службы всех компонентов, установленных на шасси, а именно. трансмиссия, двигатель и все болтовые соединения.

Система подвески также помогает повысить эффективность использования топлива за счет постоянного контакта колес с дорогой и, таким образом, предотвращения проскальзывания.

В автомобильной промышленности широко используются различные типы систем подвески. К ним относятся:

• Телескопическая подвеска, заполненная жидкостью
• Рессорная подвеска
• Торсионно-пружинная подвеска
• Гидроупругая подвеска
• Подвеска с электроприводом
• и т. д.

Все вышеперечисленные типы подвески отличаются только конструкцией. Принцип их работы такой же, т.е. поглощать/гасить поступающую вибрацию.

Электрическая система:

Все современные автомобили в значительной степени зависят от электрических систем: будь то двигатель, система стабилизации или круиз-контроль, освещение или кондиционер. Некоторые транспортные средства даже полностью преобразуют мощность двигателя в электричество, а затем используют это электричество для приведения в движение двигателя (двигатели дизельных поездов).

Электрическая система современного автомобиля тесно связана с двигателем, рулевым управлением и системой подвески. Он получает энергию от генератора (переменного тока) или динамо-машины (постоянного тока), который соединен с двигателем. Энергия, полученная таким образом, либо непосредственно используется для различных видов деятельности, либо сохраняется в соответствующем аккумуляторном блоке для использования в будущем.

В двигателях с искровым зажиганием эта система также обеспечивает поддержание искры и ее синхронизацию. Подсхема высокого напряжения используется для работы свечи зажигания. Эта система также обеспечивает и поддерживает электронную программу стабилизации (ESP), которая объединяет подвеску, торможение и управление двигателем.

 

Ссылки:

• http://www.carbibles.com/transmission_bible.html

Нравится:

Нравится Загрузка…

• Апрель 2013 г.

Введите адрес электронной почты, чтобы подписаться на этот блог и получать уведомления о новых сообщениях по электронной почте.

Адрес электронной почты:

Присоединяйтесь к 166 другим подписчикам

автомобиль | Определение, история, промышленность, дизайн и факты

John F. Fitzgerald Expressway

Смотреть все СМИ

Ключевые люди:

Генри Форд Уолтер П. Крайслер Роберт С. Макнамара Альфред П. Слоан-младший Патрисия Руссо

Связанные темы:

Модель Т Форд Сокол маслкар Понтиак ГТО Форд 999

Просмотреть весь связанный контент →

Сводка

Прочтите краткий обзор этой темы

автомобиль , по имени автомобиль , также называемый автомобиль или автомобиль , обычно четырехколесное транспортное средство, предназначенное в основном для пассажирских перевозок и обычно приводимое в движение двигателем внутреннего сгорания, использующим летучее топливо.

Автомобильный дизайн

Современный автомобиль представляет собой сложную техническую систему, в которой используются подсистемы со специфическими конструктивными функциями. Некоторые из них состоят из тысяч составных частей, возникших в результате прорывов в существующих технологиях или новых технологий, таких как электронно-вычислительные машины, высокопрочные пластмассы и новые сплавы стали и цветных металлов. Некоторые подсистемы возникли в результате таких факторов, как загрязнение воздуха, законодательство в области безопасности и конкуренция между производителями во всем мире.

Пассажирские автомобили стали основным средством семейного транспорта. По оценкам, во всем мире эксплуатируется около 1,4 миллиарда автомобилей. Около четверти из них приходится на Соединенные Штаты, где каждый год проезжается более трех триллионов миль (почти пять триллионов километров). За последние годы американцам были предложены сотни различных моделей, примерно половина из них от зарубежных производителей. Чтобы извлечь выгоду из собственных технологических достижений, производители все чаще внедряют новые конструкции. Ежегодно во всем мире производится около 70 миллионов новых устройств, поэтому производители смогли разделить рынок на множество очень маленьких сегментов, которые, тем не менее, остаются прибыльными.

Новые технические разработки признаны ключом к успешной конкуренции. Все производители и поставщики автомобилей нанимали инженеров-исследователей и ученых для улучшения кузова, шасси, двигателя, трансмиссии, систем управления, систем безопасности и систем контроля выбросов.

Викторина «Британника»

Викторина «Первые транспорт и технологии»

Где была первая практическая линия метро в Соединенных Штатах? Кто первой из женщин преодолела звуковой барьер? Проверьте свои знания. Пройди тест.

Эти выдающиеся технические достижения не обходятся без экономических последствий. Согласно исследованию Ward’s Communications Incorporated, средняя стоимость нового американского автомобиля увеличилась на 4700 долларов (в пересчете на доллар в 2000 году) в период с 1980 по 2001 год из-за обязательных требований к безопасности и контролю выбросов (таких как добавление подушек безопасности и каталитических нейтрализаторов). Новые требования продолжали внедряться и в последующие годы. Добавление компьютерных технологий стало еще одним фактором, поднявшим цены на автомобили, которые выросли на 29%.процентов в период с 2009 по 2019 год. Это в дополнение к потребительским расходам, связанным с инженерными улучшениями в области экономии топлива, которые могут быть компенсированы сокращением закупок топлива.

Конструкция автомобиля в значительной степени зависит от его предполагаемого использования. Автомобили для бездорожья должны быть прочными, простыми системами с высокой устойчивостью к сильным перегрузкам и экстремальным условиям эксплуатации. И наоборот, продукты, предназначенные для высокоскоростных дорожных систем с ограниченным доступом, требуют большего комфорта пассажиров, повышенной производительности двигателя и оптимизированной управляемости на высокой скорости и устойчивости автомобиля. Устойчивость в основном зависит от распределения веса между передними и задними колесами, высоты центра тяжести и его положения относительно аэродинамического центра давления транспортного средства, характеристик подвески и выбора колес, используемых для движения. Распределение веса в основном зависит от расположения и размера двигателя. Обычная практика передних двигателей использует устойчивость, которая легче достигается при такой компоновке. Однако разработка алюминиевых двигателей и новых производственных процессов позволили разместить двигатель сзади без ущерба для устойчивости.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Конструкции автомобильных кузовов часто классифицируют по количеству дверей, расположению сидений и конструкции крыши. Крыши автомобилей традиционно поддерживаются стойками с каждой стороны кузова. Модели с откидным верхом с убирающимся тканевым верхом полагаются на стойку сбоку от ветрового стекла для прочности верхней части кузова, поскольку трансформируемые механизмы и стеклянные поверхности по существу не являются структурными. Площадь остекления увеличена для улучшения обзора и по эстетическим соображениям.

Из-за высокой стоимости новых заводских инструментов производителям нецелесообразно выпускать каждый год совершенно новые конструкции. Совершенно новые конструкции обычно разрабатывались в течение трех-шестилетних циклов, при этом в течение цикла вносились, как правило, незначительные усовершенствования. В прошлом для создания совершенно новой конструкции требовалось до четырех лет планирования и покупки нового инструмента. Компьютерное проектирование (CAD), тестирование с использованием компьютерного моделирования и методы автоматизированного производства (CAM) теперь могут использоваться для сокращения этого времени на 50 и более процентов. См. Станок: Автоматизированное проектирование и автоматизированное производство (CAD/CAM).

Автомобильные кузова обычно изготавливаются из листовой стали. Сталь легируют различными элементами, чтобы улучшить ее способность образовывать более глубокие углубления без образования складок или разрывов на производственных прессах. Сталь используется из-за ее общедоступности, низкой стоимости и хорошей обрабатываемости. Однако для некоторых применений из-за их особых свойств используются другие материалы, такие как алюминий, стекловолокно и пластик, армированный углеродным волокном. Полиамидные, полиэфирные, полистирольные, полипропиленовые и этиленовые пластики были разработаны для повышения прочности, устойчивости к вмятинам и сопротивления хрупкой деформации. Эти материалы используются для панелей кузова. Инструмент для пластиковых компонентов обычно стоит меньше и требует меньше времени на разработку, чем для стальных компонентов, и, следовательно, конструкторы могут менять его с меньшими затратами.

Для защиты кузова от агрессивных элементов и сохранения его прочности и внешнего вида используются специальные процессы грунтовки и окраски. Тела сначала погружают в чистящие ванны для удаления масла и других посторонних веществ. Затем они проходят последовательность циклов погружения и распыления. Широко используются эмаль и акриловый лак. Электроосаждение распыляемой краски, процесс, при котором аэрозоль краски получает электростатический заряд, а затем притягивается к поверхности высоким напряжением, помогает обеспечить равномерное нанесение слоя и покрытие труднодоступных мест.