4.1. Wykorzystanie danych z pokładowych rejestratorów parametrów ruchu pojazdów
Jako narzędzie w procesie ilościowego oznaczania dynamiki jazdy kierowcy wykorzystano pokładowy rejestrator parametrów ruchu pojazdu (w dalszej części pracy będzie skrócony zapis: pokładowy rejestrator). Pokładowy rejestrator (tzw. czarna skrzynka) to urządzenie, które rejestruje charakterystyczne dane opisujące stan pojazdu wykonującego zadanie transportowe oraz manewry wykonywane przez kierowcę.
Dla realizacji celów pracy wykorzystano urządzenie o roboczej nazwie Merex, wyprodukowane przez firmę Automex Sp. z o.o. Merex jest mikroprocesorowym systemem służącym do pomiaru wartości przyspieszenia. Zabudowane w urządzeniu czujniki umożliwiają rejestrację wartości chwilowej przyspieszenia w osi wzdłużnej x, poprzecznej y i pionowej z. Zakres pomiarowy akcelerometrów wynosi ±10 m/s2, a rozdzielczość pomiaru wynosi ±0,01 m/s2. Rejestratora nie wyposażono w układy kompensujące zmianę pochylenia bryły pojazdu związane z geometrią drogi [57, 73].
Przedmiotowe urządzenie zaprogramowano do rejestrowania danych z częstotliwością 10 Hz, a dane są zapisywane w wewnętrznej pamięci urządzenia (jej pojemność wynosi 140 MB). W zależności od wersji wyposażenia odczyt danych możliwy jest bezpośrednio na wyświetlaczu lub wyłącznie na komputerze. Na rysunku 4.1a zaprezentowano urządzenie z wbudowanym ekranem ciekłokrystalicznym, zasilane za pomocą zestawu akumulatorów. Urządzenie to jest dodatkowo wyposażone w klawiaturę, która umożliwia jego programowanie. Na rysunku 4.1b przedstawiono natomiast urządzenie nie wyposażone w ekran, które jest zasilane z instalacji elektrycznej pojazdu. Programowanie urządzenia możliwe jest tylko za pomocą programu zainstalowanego w komputerze.
a) b)
Rys. 4.1. Widok rejestratora Merex, wyposażonego w ekran (a) i bez ekranu (b)
Konfiguracja wykorzystanego w badaniach pokładowego rejestratora parametrów ruchu pojazdu umożliwia zapis danych w tzw. trybie rejestracji ciągłej z około
kilkunastu godzin podróży. Osoba obsługująca ma możliwość zaprogramowania urządzenia w taki sposób, aby zapis był uruchamiany po przekroczeniu określonej wartości przyspieszenia – wówczas odpowiednio wydłużają się możliwości związane z okresem rejestracji. Do zestawu pomiarowego urządzenia Merex dodatkowo dołączono odbiornik GPS firmy Garmin. Dzięki niemu możliwe jest określenie współrzędnych pojazdu w każdej chwili trwania pomiaru oraz wyznaczenie jego prędkości chwilowej.
Do ważniejszych zalet stosowania pokładowego rejestratora można zaliczyć [22, 73, 74]:
‒ rejestracja parametrów jazdy,
‒ definicja progów początku rejestracji (np. dla a > 0,1 m/s2),
‒ wizualizacja przyspieszenia na mapie drogowej miasta,
‒ umiejscowienie zdarzenia wraz z analizą czasową przed i po nim,
‒ możliwość rejestracji również innych parametrów (m.in. OBD, CAN – Controller Area Network),
‒ weryfikacja prędkości jazdy pojazdu,
‒ określenie stylu jazdy kierowcy,
‒ ocena stanu zawieszenia i układu napędowego pojazdu.
Informacje na temat parametrów ruchu pojazdu mogą być zapisywane w pamięci pokładowego rejestratora na podstawie danych odbieranych z kilku źródeł. Można je sklasyfikować w trzech podstawowych grupach [59]:
– czujniki własne rejestratora – stanowią one składową część urządzenia, – pokładowe systemy diagnostyczne pojazdu,
– urządzenia zewnętrzne – do tej grupy należą niezależne od rejestratora i pokładowego systemu diagnostycznego pojazdu przyrządy lub urządzenia, których funkcja i budowa umożliwia odczytanie określonych parametrów.
Czujniki wewnętrzne są podstawowym źródłem danych. Dzięki nim możliwe jest określenie parametrów ruchu pojazdu, a także otoczenia. Wśród nich można wymienić m.in. czujniki: przyspieszenia liniowego (akcelerometry), przyspieszenia kątowego (żyroskopy), temperatury, wilgotności. Zaletą tego źródła danych jest to, że niezależnie od rodzaju obiektu na jakim ma być zainstalowany pokładowy rejestrator, grupa parametrów mierzonych przez to źródło jest zawsze dostępna do rejestracji przez urządzenie.
Kolejnym źródłem informacji dla rejestratora parametrów ruchu pojazdu są dane uzyskiwane z jego pokładowego systemu diagnostycznego. Mogą być one pobierane zarówno z systemów stosowanych w samochodach osobowych i lekkich dostawczych (standardy OBDII i EOBD – European On-Board Diagnostics), jak i z systemów stosowanych w autobusach i samochodach ciężarowych (np. SAE J1939).
Do najważniejszych urządzeń zewnętrznych, z których dane mogą być wykorzystane przez pokładowy rejestrator, należą systemy nawigacji satelitarnej GPS.
Inną grupą urządzeń, zaliczanych do tego źródła informacji, są urządzenia komunikacji bezprzewodowej GSM. Po ich podłączeniu możliwa jest wymiana informacji między urządzeniami rejestrującymi, a na przykład właścicielem floty pojazdów.
4.2. Zdefiniowanie stylów jazdy kierowcy
Do kryteriów oceny stylu jazdy kierowcy zaliczono m.in. sposób:
‒ przyspieszania pojazdem – dynamika,
‒ jazdy, w tym na odpowiednim przełożeniu w skrzyni przekładniowej, z odpowiednią prędkością obrotową silnika,
‒ hamowania pojazdem.
Następnie, na podstawie wstępnych badań drogowych oraz literatury, określono tzw. indeks agresywności jazdy (Iagr). Dokonano tego między innymi przy wykorzystaniu danych z pokładowego rejestratora parametrów ruchu pojazdu. Indeks agresywności jazdy określono odrębnie dla dwóch grup pojazdów – wyposażonych w silniki ZI oraz ZS (rys. 4.1). Obliczono go na podstawie następujących zależności [8, 16]:
1) dla pojazdów z silnikami ZI:
Iagr = ‒0,17 + 0,55 · aśr + 0,006 · t>2000 (4.1) gdzie:
aśr – przyspieszenie średnie (tylko dodatnie) [m/s2],
t>2000 – udział czasu pracy silnika z prędkością obrotową ponad 2000 obr/min [%], 2) dla pojazdów z silnikami ZS:
Iagr = 0,00158 · t1b + 0,00205 · t2b + 0,00148 · t>1850 + 0,582 · aśr (4.2) gdzie:
t1b – udział czasu jazdy na pierwszym biegu [%], t2b – udział czasu jazdy na drugim biegu [%],
t>1850 – udział czasu pracy silnika z prędkością obrotową ponad 1850 obr/min [%], aśr – przyspieszenie średnie (tylko dodatnie) [m/s2].
pojazd z silnikiem ZI pojazd z silnikiem ZS
Rys. 4.1. Indeks agresywności jazdy określony na podstawie badań wstępnych
Na podstawie przyjętych kryteriów oceny stylu jazdy kierowcy oraz określonego indeksu agresywności jazdy, zdefiniowano trzy takie style. Zostały one określone jako:
eco-driving, jazda normalna, jazda agresywna (rys. 4.2).
STYL JAZDY KIEROWCY
Eco-driving Jazda agresywna
Jazda normalna
Rys. 4.2. Zdefiniowane style jazdy na potrzeby realizacji pracy
Definicje poszczególnych sposobów eksploatacji pojazdu przyjęto następująco (tab. 4.1):
‒ eco-driving – umiarkowane przyspieszanie, jazda w miarę możliwości na 5. biegu (najwyższym), hamowanie silnikiem – redukcja biegów w trakcie np. dojazdu do sygnalizatora świetlnego,
‒ jazda normalna – powolne przyspieszanie, jazda maksymalnie na 4. biegu, stosowanie jazdy wybiegiem (bieg luzem i jałowy silnika) w trakcie np. dojazdu do sygnalizatora świetlnego,
‒ jazda agresywna – dynamiczne przyspieszanie, jazda maksymalnie na 4. biegu, dojazd do sygnalizatora świetlnego – hamowanie z dużej prędkości w końcowej fazie dojazdu.
Tabela 4.1. Charakterystyka zdefiniowanych sposobów jazdy
Kryterium Styl jazdy kierowcy
eco-driving jazda normalna jazda agresywna
Przyspieszanie umiarkowane wolne szybkie
Zmiana biegu przy n
Hamowanie redukcja biegów jazda wybiegiem nagłe,
z dużej prędkości Indeks agresywności
jazdy Iagr [–] 0,4 0,4–0,6 0,6
1 – Podane wartości mogą się nieznacznie zmieniać w przypadku niektórych obiektów badań.
2 – W przypadku silników ZS typu HDD przyjęto odpowiednio: < 1400, 1400–1700, > 1700.
W kwestii maksymalnego stosowanego biegu w trakcie jazdy wyjątek stanowi kilka pojazdów o większej liczbie przełożeń w skrzyni biegów, głównie z grupy HDV (Heavy Duty Vehicle). W przypadku jazdy normalnej i agresywnej stosowano maksymalnie o jeden bieg mniej (możliwy do zastosowania w danych warunkach ruchu), niż w przypadku jazdy według zasad eco-drivingu.