SEPPAC

 
Részlegesen automatizált járműplatform biztonsági és gazdaságossági funkciókkal
2015. júl. 1. – 2017. jún. 30.
Külső azonosító
VKSZ_14-1-2015-0125
 

A projekt vezetője és a kutatás-fejlesztés irányítója az MTA Számítástechnikai és Automatizálási Kutató Intézet (MTA SZTAKI) volt.  Az Intézet a hazai irányításelmélet és járműirányítás kiemelkedő intézményeként vállalhatta el és látta el ezt a feladatot. 

A konzorcium tagjai a Knorr-Bremse Fékrendszerek Kft. multinacionális vállalat, a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (BME), az irányításelmélet hazai oktató-kutató helye, a MABI-BUS Kft., autóbuszgyártó és a Trigon-Electronica Kft., gépjármű hajtáslánc kutatás-fejlesztéssel foglalkozó vállalat voltak.

A konzorcium a járműtechnológia fejlődését befolyásoló néhány globális trendre keresett a választ. Ezek közé  tartozik

  • az üzemanyag fogyasztás és káros anyag kibocsátás csökkentése,
  • a közlekedésbiztonság növelése,
  • a magas komfortszint és az alacsony összköltség.

 

A konzorcium olyan automatizált haszongépjármű-specifikus járműirányítási koncepciókat  dolgozott ki, amelyek lehetőséget teremtenek az ilyen haszongépjárművek

  • automatizált menetére,
  • gazdaságos és környezetbarát üzemére, továbbá
  • az elektromobilitás közösségi közlekedésben történő alkalmazására.


A projekt kapcsolódott a hazai és nemzetközi stratégiákhoz és trendekhez, ösztönözte a projektben részt vevő vállalkozások K+F tevékenységét és lehetőséget adott új kutatói munkahelyek teremtésére, valamint megalapozta a partnerek további együttműködését a Horizon 2020 EU Társadalmi kihívások témakörén belüli „Okos, zöld és integrált közlekedés” stratégia által meghatározott témákban.

Résztvevők

MTA SZTAKI Rendszer és Irányításelméleti Kutatólaboratórium
Knorr-Bremse Fékrendszerek Kft.
TRIGON Electronica Kft.
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem EJJT Járműipari Tudásközpont
MABI-BUS Kft.

Projekt várható eredményei

Az MTA SZTAKI-nál létrejött eredmények

A hivatásos gépjárművezetők viselkedése, a fuvarok során érvényesített gépjárművezetési stílus komoly gazdasági jelentőséggel bíró tényező minden szállítmányozó cég számára. Nyilvánvalóan e cégek közé tartoznak a kamion-flottát üzemeltető cégeket is. Az említett két tényezőt elemezve és azokat tovább gondolva, az említett cégeknek közlekedés- és járműbiztonsági kérdéseket, a szállítmány és a gépjármű biztonságos célba juttatásával kapcsolatos kérdéseket, továbbá környezetvédelmi, és gazdaságossági kérdéseket kell mérlegelniük, megválaszolniuk.

Az MTA SZTAKI jelen projektbeli kutatásai, fejlesztései elsősorban az utóbbi két kérdéskörhöz kapcsolódtak. A projekt-feladat a kamionok ‒ s általában a közúti haszongépjárművek ‒ pillanatnyi sebességének megkötések melletti optimális szabályzása volt. 

A realizált szabályzó algoritmus a megkötéseken keresztül veszi figyelembe a terep- és útviszonyokat, az útra vonatkozó sebességkorlátozásokat. A szabályzó algoritmussal szembeni elvárás volt, hogy a haszongépjármű vonatkozásában érvényesített sebesség-profil lehetőség szerint

  • csökkentse a haszongépjármű környezetet terhelő káros anyag kibocsátását és az üzemanyag-fogyasztást,
  • ugyanakkor azonban ne növelje túlzottan a menetidőt.

 

A szabályzó kedvező kialakításához gyakorlatilag egy többszempontú, komplex optimalizációt kellett elvégezni. 

Az MTA SZTAKI munkatársai a szakirodalom ismert módszerei közül az ún. look-ahead (előretekintő) szabályzást adaptálták a fentebb vázolt feladat megoldására. Az előretekintő szabályzó algoritmusok közös jellemzője, hogy feltételezik, hogy a szabályozott kimenetet befolyásoló egyes zavarások valamilyen távra, vagy valamilyen időtartamra vonatkozóan előre ismertek. A projektben vizsgált sebességszabályzás esetében a zavarások éppen a figyelembe veendő korlátozásokkal, továbbá az ismert terep-, útviszonyokkal, továbbá az ismertnek feltételezett forgalmi viszonyokkal voltak összefüggésbe hozhatók.

A megtervezett és a projekt során implementált előretekintő szabályzó algoritmus, melyet tehát közúti nehéz haszongépjárművek sebességszabályozásához fejlesztettek ki az MTA SZTAKI munkatársai, a fékerőket és a tapadási erőket használják fel a kívánt sebesség eléréséhez és annak fenntartásához. Amennyiben sikerül a szabályzással az út- és forgalmi viszonyokhoz megfelelően alkalmazkodni, akkor csökkenthető a gyorsítások és fékezések száma, s ezek időtartama is, s ezek a tényezők összességükben és hosszabb távon az üzemanyag-fogyasztás csökkenését eredményezik. A szabályzó algoritmus tervezése, modellezése, továbbá kezdeti tesztelése a lineáris paraméter változós (linear parameter variant, vagy röviden LPV-) rendszerek szabályzásának fejlesztéséhez általánosan használt környezetben és keretrendszerrel történt. A további szimulációkhoz korszerű jármű- és út-szimulációs környezeteket és megjelenítőket használtak az MTA SZTAKI munkatársai.

A szimuláció elsődleges célja az volt, hogy előzetes információ álljon elő arról, hogy hogyan reagál a jármű ‒ a konkrét esetben főképpen időtartományban ‒ a szabályzó bemenetek különféle konstellációira a fontosabb szabályzó-paraméter különböző beállításai esetén. Megjegyzendő, hogy az említett paraméter-beállítások meglehetősen eltérő jármű-dinamikát, környezeti terhelést és üzemanyag-fogyasztást eredményeznek. Talán nem érdektelen a szabályzó legfontosabb paramétereit e helyütt is megemlíteni.

  • R1 súlyozó paraméter, amellyel egyebek mellett a sebesség-profil túllövéseit lehet a kívánt gépjármű működésnek megfelelően állítani,
  • n az előretekintés hosszában figyelembe vett út-profil minták száma,
  • L a szabályzó által figyelembe vett előretekintési hossz

 

A számos különböző szabályzási eset (szcenárió) a fenti paraméterek legkülönbözőbb beállításainál ‒ szimulációs módszerrel ‒ elemzésre került. Ezekről a rész-eredményekről, majd később eredményekről  több konferencia-, ill. folyóirat cikk megjelent.

A projekt keretében kidolgozott, optimális sebesség-profilt megvalósító algoritmus valós környezetben is realizálásra került a Knorr-Bremsével szoros együttműködésben. A szabályzó működésének kiértékelése valós mérések alapján történt.

Az implementált algoritmus, valamint a működéséhez szükséges további szoftver komponensek egy közúti nehéz haszongépjármű fedélzetén elhelyezett beágyazott számítógépes rendszerbe lettek telepítve és futtatva. E rendszer egy MicroAutobox II egységből, egy ipari PC-ből, egy GNSS vevőegységből és egy tablet-gépből állt, amely a haszongépjármű elektronikus rendszeréhez CAN-hálózaton keresztül csatlakozott. 

A navigációs egységből és a jármű érzékelőiből nyert mérési adatok, valamint térképi adatbázisokból on-line lekérdezett domborzati adatok alapján került meghatározásra az optimális pillanatnyi sebesség, amelyet aztán a gépjármű saját sebességszabályozójával realizált. 

A teszt-utak során mért fogyasztási adatok alapján megállapítható, hogy a valós környezetben implementált sebesség-szabályzó rendszer az elvárásnak megfelelően működött. Így például az implementált sebességszabályzó algoritmust használó kamionnal fogyasztás-csökkenés volt elérhető egy hivatásos gépjárművezető vezette referencia kamionhoz képest.

 

Vezető

E-mail
gaspar.peter@sztaki.hun-ren.hu
Telefon
+36 1 279 6171