Đang tải... (xem toàn văn)
Hệ thống giao thông thông minh – ITS (Intelligent Transport System): Là việc đưa công nghệ cao của thông tin – truyền thông ứng dụng vào cơ sở hạ tầng và trong phương tiện giao thông (chủ yếu là ô tô), tối ưu hóa quản lý, điều hành nhằm giảm thiểu ùn tắc, tai nạn, tăng cường năng lực vận tải hành khách… Với mục đích cải thiện rõ rệt tình hình giao thông, con người ngày càng thoải mái hơn khi tham gia giao thông
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI HÀ NỘI BỘ MÔN KỸ THUẬT AN TOÀN GIAO THÔNG HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH VÀ Ô TÔ THÔNG MINH Chủ biên: TS Nguyễn Tuấn Anh Hà Nội - 2014 HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH VÀ Ô TÔ THÔNG MINH LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, với bùng nổ khoa học kỹ thuật công nghệ thông tin, tốc độ đô thị hóa ngày phát triển, nhu cầu lại người ngày cao Tuy nhiên sở hạ tầng, hệ thống giao thông chưa đáp ứng đủ nhu cầu Hiện tượng ùn tắc xảy thường xuyên, liên tục hầu khắp tuyến phố, môi trường ngày ô nhiễm Hàng ngày xảy nhiều vụ tai nạn thương tâm Trước bách đòi hỏi phải có giải pháp để giải vấn đề Hệ thống giao thông thông minh – ITS (Intelligent Transport System) đời Tại nước phát triển Nhật Bản, Hàn Quốc, Singapore, Mỹ… khái niệm “Hệ thống giao thông thông minh” không xa lạ Cụ thể, việc đưa công nghệ cao thông tin – truyền thông ứng dụng vào sở hạ tầng phương tiện giao thông (chủ yếu ô tô), tối ưu hóa quản lý, điều hành nhằm giảm thiểu ùn tắc, tai nạn, tăng cường lực vận tải hành khách… Với mục đích cải thiện rõ rệt tình hình giao thông, người ngày thoải mái tham gia giao thông MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH 1.1 Các khái niệm 1.1.1 1.1.2 Định nghĩa hệ thống giao thông thông minh Lợi ích hệ thống giao thông thông minh 10 1.1.2.1 Tăng cường an toàn cho lái xe người 10 1.1.2.2 Cải thiện hiệu suất hoạt động mạng lưới giao thông vận tải10 1.1.2.3 Nâng cao khả thông hành tiện lợi 12 1.1.2.4 Cung cấp lợi ích môi trường 12 1.1.2.5 Tăng suất, kinh tế, tăng trưởng việc làm 13 1.1.3 Cấu trúc hệ thống giao thông thông minh 14 1.1.2.1 Cấu trúc logic cho hệ thống giao thông thông minh 14 1.1.2.2 Cấu trúc vật lý cho hệ thống giao thông thông minh 25 1.1.4 Các công nghệ hệ thống giao thông thông minh 28 1.1.4.1 Hệ thống định vị toàn cầu (GPS – Global Positioning System)28 1.1.4.2 Truyền thông chuyên dụng phạm vi ngắn (DSRC – Dedicated Short Range Communications) 29 1.1.4.3 Mạng không dây 29 1.1.4.4 Điện thoại di động 29 1.1.4.5 Sóng radio hồng ngoại 29 1.1.4.6 Camera giám sát bên đường 30 1.1.4.7 Thiết bị phương tiện thăm dò 30 1.2 Một số ứng dụng điển hình hệ thống giao thông thông minh 30 1.2.1 Cơ sở hạ tầng giao thông thông minh 30 1.2.1.1 Hệ thống thông tin du lịch tiên tiến 30 1.2.1.2 Hệ thống quản lý giao thông vận tải tiên tiến 31 1.2.1.3 Hệ thống thu phí giao thông thông minh 32 1.2.1.4 Hệ thống giao thông vận tải công cộng tiên tiến 33 1.2.2 Phương tiện giao thông thông minh 33 1.2.2.1 Hệ thống an toàn chủ động 33 1.2.2.2 Hệ thống an toàn bị động 36 1.2.3 1.3 Các hệ thống tích hợp sở hạ tầng phương tiện 37 Hệ thống giao thông thông minh giới 38 1.3.1 1.3.2 1.3.3 1.3.4 Nhật Bản 41 Hàn Quốc 46 Singapore 50 Mỹ 59 DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT STT 10 11 12 13 14 15 16 17 KÝ HIỆU ITS (Intelligent Transport System) GTCC GAO (Government Accountability Office) GPS (Global Positioning System) CVISN (Commercial Vehicle Information System and Networks) VICS (Vehicle Information and Communications System) NPA (National Police Agency) MIAC (Ministry of Internal Affairs and Communication) MLIT (Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism) ASV (Advanced Safety Vehicle) AHS (Automated Highway Systems) ETC (Electronic Toll Collection) MOCT (Ministry of Construction and Transportation) ACC (Adaptive Cruise Control) LDW (Lane Departure Warning System) CSW (Curve Speed Warning): DSRC TÊN GỌI Hệ thống giao thông thông minh Giao thông công cộng Văn phòng phủ Hoa Kỳ Hệ thống định vị toàn cầu Hệ thống phương tiện thương mại mạng lưới thông tin hệ thống truyền thông thông tin phương tiện Cơ quan Cảnh sát Quốc gia Nhật Bản Bộ Nội vụ Truyền thông Nhật Bản Bộ Xây dựng Nhật Bản Phương tiện an toàn tiên tiến Hệ thống hỗ trợ lái xe tự động đường cao tốc Hệ thống thu phí điện tử Bộ Xây dựng Giao thông vận tải Hàn Quốc Hệ thống điều khiển hành trình chủ động Hệ thống cảnh báo chệch đường Hệ thống cảnh báo tốc độ đường cong Truyền thông chuyên dụng phạm vi 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 (Dedicated Short Range Communications) ETMS (Expressway Traffic Management System) LCA (Lane Change Assistance) IPA (Parallel Parking Assist) ACC (Adaptive Cruise Control) AFS (Active Front Steering) ESP (Electronic Stability Program) LKA (Lane Keeping Assist Systems): AFS (Active Front Steering) RCA (Rollover collision avoidance BAS (Braking Assistant) PDC (Pedestrian Detection and Avoidance ECU (Electronic Control Unit) FCC (Federal Communications Commission) ALPR (Automatic License Plate Recognition) OCR (Optical Character Recognition ATIS (Advanced Traveler Information Systems) ATM (Advanced Transport Management ngắn Hệ thống quản lý đường cao tốc giao thông Hàn Quốc Hệ thống giám sát hỗ trợ chuyển Hệ thống hỗ trợ đỗ xe thông minh Hệ thống điều khiển hành trình thích ứng Hệ thống lái chủ động Hệ thống ổn định điện tử Hệ thống hỗ trợ trì đường Hệ thống lái chủ động Hệ thống tránh va chạm lật ngang cho xe tải hạng nặng Trợ giúp phanh khẩn cấp Hệ thống phát cảnh báo người Bộ điều khiển điện tử Ủy ban Truyền thông Liên bang Mỹ công nghệ tự động nhận dạng biển số xe công nghệ nhận diện đặc điểm phương tiện quang học Hệ thống thông tin du lịch tiên tiến Hệ thống quản lý giao thông vận tải tiên tiến 35 36 37 38 39 Systems) TOC (Traffic Operation Centers) HOT (Higt Occupancy Toll) VMT (Vehicle Miles Traveled) APTS (Advanced Bublic Transportation Systems) AVL (Automatic Vehicle Location) Trung tâm điều khiển giao thông Làn đường ưu tiên Hệ thống thu phí theo số km lái xe Hệ thống giao thông vận tải công cộng tiên tiến Tự động định vị vị trí xe HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH VÀ Ô TÔ THÔNG MINH CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH VÀ Ô TÔ THÔNG MINH 1.1 Các khái niệm 1.1.1 Định nghĩa hệ thống giao thông thông minh Hệ thống giao thông thông minh ITS (Intelligent Transport Systems) hệ thống kết hợp kĩ thuật cao điện tử/kiểm soát, công nghệ thông tin phương tiện, trang thiết bị giao thông nhằm cung cấp dịch vụ thông tin giao thông, qua xây dựng khoa học/tự động hóa quản lý điều hành hệ thống giao thông, đồng thời tăng cường tính hiệu an toàn giao thông Đến hệ thống ITS triển khai nhiều lĩnh vực như: Hệ thống quản lý giám sát hành trình phương tiện, hệ thống điều khiển tín hiệu giao thông thích ứng có khả tự động thay đổi tín hiệu theo lưu lượng xe thực tế, hệ thống cung cấp thông tin giao thông thực tế dẫn đường NAVIGATION, hay hệ thống thu phí tự động không dừng đường cao tốc, Ở Mỹ chương trình ITS Quốc gia bao gồm lĩnh vực: Cơ sở hạ tầng ITS khu vực đô thị Các thành phần đô thị chương trình ITS Quốc gia tập trung vào việc đáp ứng mục tiêu cho việc triển khai tích hợp ITS bao gồm quản lý giao thông tiên tiến, thông tin du lịch, hệ thống giao thông công cộng khu vực đô thị lớn Cơ sở hạ tầng ITS khu vực nông thôn Chương trình sở hạ tầng ITS triển khai khu vực nông thôn không tiến triển cách nhanh chóng khu vực đô thị Phần lớn hạn chế nhận thức khu vực nông thôn, sở hạ tầng thiếu kinh phí tài trợ nhà nước Ngoài ra, ứng dụng ITS khu vực nông thôn không giống ứng dụng cho khu vực đô thị phương tiện thương mại Đa số ITS nông thôn tập trung vào việc áp dụng công nghệ thông tin để cải thiện an toàn khả thông hành hành khách nông thôn Cơ sở hạ tầng ITS cho phương tiện thương mại Các chương trình sở hạ tầng ITS cho phương tiện thương mại tập trung vào việc đảm bảo an toàn cho người lái phương tiện thương mại cải thiện hiệu hoạt động cho quan nhà nước hãng xe Mục đích Nguyễn Tuấn Anh HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH VÀ Ô TÔ THÔNG MINH chương trình triển khai Hệ thống phương tiện thương mại mạng lưới thông tin CVISN (Commercial Vehicle Information System and Networks), liên kết hệ thống thông tin có cho phép trao đổi thông tin điện tử Chương trình sáng tạo phương tiện thông minh Trọng tâm chương trình nhằm phát triển hệ thống ngăn ngừa tai nạn, hệ thống thông tin xe, hệ thống đường cao tốc tự động với phương pháp an toàn giải pháp đầy hứa hẹn làm giảm đáng kể tai nạn xe giới Những công nghệ tích hợp kết nối với hình điều khiển xe đáp ứng nhu cầu người dùng Tập trung vào ngành công nghiệp để thúc đẩy thương mại sẵn có công nghệ ô tô thông minh đảm bảo an toàn hệ thống bên xe 1.1.2 Lợi ích hệ thống giao thông thông minh Ứng dụng công nghệ thông tin cho mạng lưới giao thông quốc gia mang lại lợi ích: 1) tăng độ an toàn cho lái xe người bộ, 2) cải thiện hiệu suất hoạt động mạng lưới giao thông vận tải, đặc biệt giảm ùn tắc, 3) tăng cường khả thông hành tiện nghi, 4) mang lại lợi ích môi trường, 5) tăng suất tăng trưởng kinh tế, việc làm 1.1.2.1 Tăng cường an toàn cho lái xe người Hệ thống giao thông thông minh mang lại lợi ích an toàn quan trọng Mỗi năm giới có 1,2 triệu người tử vong Năm 2007, Hoa Kỳ giây có vụ tai nạn giao thông xảy (tổng cộng triệu tai nạn), 13 phút có tử vong giao thông xảy ra, làm chết 41.059 người khoảng 2,6 triệu người bị thương (Năm 2008, 5,8 triệu tai nạn dẫn đến tử vong 37.261 người) Các nước Liên minh châu Âu có số vụ tai nạn tử vong tương tự, với 42.943 ca tử vong đường năm 2006 Nhật Bản có 887.000 tai nạn giao thông năm 2006, làm bị thương 1,1 triệu người gây 6.300 vụ tử vong Một loạt ứng dụng ITS giúp cung cấp thông tin giao thông theo thời gian thực, phòng tránh va chạm, hệ thống xe chống bó cứng phanh, cảnh báo chệch đường, phòng tránh va chạm, hệ thống thông báo tai nạn Một nghiên cứu hệ thống quản lý đường gom Minneapolis cho thấy ứng dụng ITS làm giảm tổng số tai nạn đường từ 15 đến 50% 1.1.2.2 Cải thiện hiệu suất hoạt động mạng lưới giao thông vận tải Việc phát huy tối đa lực thông hành đường quan trọng hầu hết tất nước, công suất sử dụng đường ngày tăng ITS góp phần nâng cao hiệu hoạt động mạng lưới giao thông quốc gia Nguyễn Tuấn Anh 10 HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH VÀ Ô TÔ THÔNG MINH Bằng việc nghiên cứu phân tích tai nạn, hầu hết nguyên nhân gây tử vong va chạm phía trước bên hông xe, làm cho khoang hành khách biến dạng nhiều Chính vậy, để bảo vệ người ngồi xe, khung sườn ôtô cần đươc thiết kế với vùng chịu lực để hấp thu xung lực thân xe phải đủ cứng cáp để bảo vệ nguyên vẹn cabin trường hợp xảy tai nạn Ngày nay, cấu trúc khung vỏ xe thiết kế chắn, tăng khả chịu va đập, xoắn vặn – Trụ A trụ B sử dụng thép có độ chiu lực cao, siêu cứng nhẹ giúp giảm trọng lượng xe tăng khả tích kiệm nhiên liệu Hình 86: Cấu trúc khung xe chắn, tăng khả chịu va đập Từ đó, việc nghiên cứu thiết kế thành công khung xe chịu lực Ngày nay, nhiều loại xe áp dụng giải pháp thiết kế đảm bảo yêu cầu an toàn như: - Khi có va chạm từ phía trước, vùng chịu lực đầu xe hấp thu xung lực, hạn chế tác động khoang hành khách Đồng thời, thiết kế khung xe tính toán trước để cột lái, bàn đạp phanh không va đập gây chấn thương cho người lái - Khi có va chạm từ bên hông, khung xe với độ cứng cáp cao chịu lực bên hông xe đảm bảo khoảng không gian an toàn cho người ngồi xe, cửa chống bị bóp méo vào bên Đồng thời, hiệu ứng phân tán xung lực va chạm hạn chế biến dạng khoang xe cánh cửa để sau tai nạn cánh cửa mở cho người lái hành khách thoát - Như vậy, hệ thống đai an toàn, túi khí thiết bị phụ trợ khác, khung xe giúp bảo vệ hiệu cho người lái hành khách Nguyễn Tuấn Anh 336 HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH VÀ Ô TÔ THÔNG MINH 5.4 Túi khí thông minh 5.4.1 Tổng quan hệ thống túi khí Hệ thống túi khí General Motors giới thiệu vào năm 1973 bao gồm túi khí kết nối với cảm biến phát tình xe giảm tốc đột ngột Cụm túi khí lắp đệm vô lăng bao gồm túi khí nylong, thổi khí đệm vô lăng Khi va chạm, cảm biến túi khí xác định mức độ va chạm, vượt giá trị qui định cụm cảm biến túi khí trung tâm (cụm cảm biến túi khí), ngòi nổ nằm thổi túi khí bị đánh lửa Ngòi nổ đốt chất mồi lửa hạt tạo khí tạo lượng khí lớn thời gian ngắn để ngăn cản hành khách va đập vào nội thất xe Do đó, áp lực túi khí phải kiểm soát kĩ thông qua lỗ thông thoát lớp vải túi khí nhờ tính thấm vật liệu Hệ thống túi khí bao gồm điều khiển điện tử túi khí Bộ điều khiển điện tử thường đặt xe vô lăng (trường hợp hệ thống túi khí lái xe) Cảm biến gửi thông tin vào vi xử lý liên tục theo dõi tăng tốc giảm tốc xe Trong vi xử lý, thuật toán va chạm (khác cho mô hình xe cụ thể) lưu trữ liên tục so sánh với tín hiệu cảm biến Nếu phát xung va chạm, tín hiệu điện gửi đến để kích hoạt túi khí Có nhiều thiết bị thổi khí khác sử dụng Bộ thổi khí giai đoạn hoạt động với mức độ công suất tất trường hợp tai nạn, vụ tai nạn tốc độ thấp hay tốc độ cao Bộ thổi túi khí nhiều giai đoạn (đa phần giai đoạn kép) gồm nhiều (hoặc hai) thổi khí độc lập cho phép hệ thống túi khí hoạt động cách có kiểm soát Trong trường hợp vụ tai nạn nghiêm trọng, túi khí kích hoạt giai đoạn đầu, trường hợp tai nạn đặc biệt nghiêm trọng, hai giai đoạn kích hoạt Vụ tai nạn nghiêm trọng cần áp lực túi khí cao để ngăn chặn người ngồi không va chạm vào nội thất xe Yêu cầu hệ thống túi khí phải đáp ứng việc bảo vệ hành khách tất tình tai nạn kích thước hành khách khác Trong trường hợp tai nạn nghiêm trọng hay nghiêm trọng, hành khách cần bảo vệ cách tối ưu ngăn ngừa va chạm mạnh với nội thất xe Các loại túi khí khác (phía trước, bên, ) kích hoạt trường hợp tai nạn khác Cụ thể là, túi khí an toàn phía trước trang bị xe ô tô hệ nhằm: Nguyễn Tuấn Anh 337 HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH VÀ Ô TÔ THÔNG MINH - Giảm thiểu rủi ro tai nạn liên quan đến người - Giảm chấn thương vùng đầu, cổ, ngực mặt người lái hành khách ngồi kế bên xe bị va chạm từ phía trước Xe trang bị túi khí không hiểu giúp cho người ngồi xe tránh thương vong tai nạn ô tô Ngoài ra, số xe đại trang bị thêm túi khí bên hông Túi khí hoạt động xe bị va chạm trực diện vào khoang hành khách với lực đủ lớn theo thiết kế nhà sản xuất 5.4.2 Phân loại túi khí 5.4.2.1 Túi khí phía trước Túi khí phía trước bảo vệ phần đầu phần thân người ngồi vụ tai nạn từ phía trước Hình 87: Người nộm va chạm trực diện: túi khí (hình trái), có túi khí (hình phải) Chức túi khí phía trước ngăn chặn hành khách va chạm với vật cứng xe vô lăng/ bảng điều khiển/ kính chắn gió xảy tai nạn Các túi khí nên lắp đặt vị trí Kích thước túi khí phía trước khác loại xe ôtô nước, tùy theo luật pháp có quy định bắt buộc thắt dây an toàn hay không Ở Mỹ, thắt dây an toàn không bắt buộc nên khoảng lớn xe phải lấp đầy túi khí Vì vậy, kích thước túi khí vị trí lái xe (lắp vô lăng) Mỹ 150 – 160 lít cho túi khí vị trí hành khách (lắp bảng điều khiển bên phía hành khách) Đối với châu Âu Nhật Bản, bắt buộc phải thắt dây an toàn, túi khí có kích thước nhỏ phù hợp hơn, dung tích 36-60 lít cho túi khí người lái 80-120 lít cho túi khí hành khách Thời gian kích hoạt túi khí khoảng 30-50ms Túi khí thông minh “ring – airbag” Audi giới thiệu năm 2002, Hình 1.30 Nguyễn Tuấn Anh 338 HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH VÀ Ô TÔ THÔNG MINH Hình 88: Túi khí thông minh Ring-airbag phát triển để đảm bảo tất yêu cầu pháp lý bảo vệ hành khách Một mặt, túi khí phải bung thời điểm có đủ khả để hấp thụ lực va chạm bảo vệ người lái hành khách Mặt khác, hành khách ngồi sai vị trí đòi hỏi lượng khí phải giới hạn Việc thực cách tránh để nắp hành khách tiếp xúc với nhau, cải tiến gấp túi khí, túi khí bung theo phương hướng kính kiểm soát bung túi khí - Tăng tính an toàn túi khí phía trước Túi khí phía trước có hiệu cao việc cứu sống lái xe hành khách Nghiên cứu Evans vào năm 1990 vụ va chạm trực diện cho thấy hiệu túi khí phòng ngừa tử vong ước tính 18±4% cho lái xe 13±4% cho hành khách Lái xe không thắt dây đai an toàn xe có lắp đặt túi khí làm tăng nguy tử vong họ lên tới 40% Ưu điểm/nhược điểm túi khí phía trước xe Châu Âu đánh giá thông qua nghiên cứu đại học VSRC Loughborough Các đánh giá thống kê dựa trường hợp tai nạn từ năm 1996-2001 Trong tổng số 2.300 trường hợp đánh giá, chia thành nhóm có trang bị không trang bị túi khí phía trước có hay không thắt dây an toàn Đối với lái xe thắt dây an toàn, lái xe không trang bị túi khí phía trước có tỷ lệ chân thương ước lược tối đa (Maximum Abbreviated Injury Scale) MAIS ≥ 32%, lái xe trang bị có MAIS ≥ 24% Còn nhóm lái xe không cài dây an toàn, khác biệt nhỏ nhiều (40% với trường hợp không trang bị 37% với trường hợp trang bị) Nguyễn Tuấn Anh 339 HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH VÀ Ô TÔ THÔNG MINH 5.4.2.2 Túi bên Va chạm bên nguyên nhân thứ đẫn đến tử vong hành khách vụ tai nạn Sau chuẩn hóa túi khí phía trước, nhà sản xuất xe bắt đầu triển khai tích cực hệ thống túi khí bảo vệ đầu ngực xe (bắt đầu giới thiệu năm 1994) Tác dụng túi khí bên hông xe nhằm tăng cường bảo vệ cho phần ngực (nhưng không bảo vệ phần đầu, cổ cánh tay) người ngồi gần thành xe có va chạm Sự hình thành túi khí bên phức tạp túi khí phía trước, trường hợp va chạm trực diện lượng lớn lượng hấp thụ chắn bảo hiểm, mui xe động cơ, bên hông xe, người ngồi gần phương tiện đâm tới, có cánh cửa không gian phần Vì túi khí bên bơm phồng khoảng 7-15ms, nhanh nhiều so với túi khí phía trước Đối với loại xe khác túi khí bên lắp đặt vị trí khác Lắp túi khí phần lưng ghế có ưu điểm hành khách kích cỡ bảo vệ nhờ vị trí ghế Lắp túi khí cửa có ưu điểm phần bên có đủ không gian túi khí để bung Hình 89: (1)- túi khí bên hông phía trước (2)- túi khí bên hông phía sau (được gắn bên hông gần tựa lưng) Túi khí hông xe kích nổ bên cạnh miếng đệm tựa lưng Túi khí hông xe (1) túi khí hông xe phía sau (2) kích hoạt: • Khi có tác động mạnh lên phần hông xe • Ngay bắt đầu xảy tai nạn có tăng tốc hay giảm tốc mạnh đột ngột theo phương dọc, ví dụ va chạm vào hông xe • Độc lập với việc sử dụng dây an toàn • Độc lập với túi khí phía trước xe • Độc lập với căng đai an toàn Nguyễn Tuấn Anh 340 HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH VÀ Ô TÔ THÔNG MINH Autoliv giới thiệu túi khí bên hông bảo vệ ngực va chạm bên vào năm 1994 Mục tiêu giữ cho người ngồi tránh xa vùng va chạm chống lại lực đâm phương tiện Các túi khí bảo vệ ngực gắn ghế bơm căng vòng 12ms với tích khoảng 12 lít Bộ điều khiển điện tử nằm tựa lưng ghế trước cảm biến nằm ngưỡng cửa trụ B Túi khí bảo vệ kết hợp đầu ngực phần phát triển từ túi khí bảo vệ ngực thông thường, giúp phần ngực phần đầu người ngồi bảo vệ Hệ thống bảo vệ bên ngày giới thiệu Volkswagen Một số bước thực trước để bảo vệ người ngồi trước tác động từ bên Bước nâng cao độ cứng sườn xe để giảm tốc độ va chạm cửa hành khách Bước thứ tối ưu hóa diện tích tiếp xúc cửa hành khách để phân tán lực tránh dồn lực cục Bước đời hệ thống túi khí, túi khí bảo vệ lúc ngực xương chậu có chức năng: phân tán áp lực cho cân tiếp xúc sớm với cửa người ngồi để nguy chấn thương thấp Cách bố trí mô-đun túi khí khía cạnh quan trọng, ảnh hưởng tới loại thiết bị thổi khí 5.4.2.3 Túi khí bảo vệ đầu túi khí rèm Túi khí rèm để ngăn ngừa chấn thương vùng đầu cổ Khi bung bao phủ toàn phần dọc cửa xe đảm bảo an toàn cho người ngồi Bộ thổi khí cụm túi khí bên phía lắp trụ xe phía trước phía sau Túi khí nén cụm túi khí bên phía đặt trần xe Cụm túi khí bên phía gồm có đánh lửa, giá đỡ, đinh ghim, đệm, túi, Các thông số thời gian thổi khí, thời gian túi, nạp khí thời gian túi khí thổi phồng vụ va chạm bên lật xe thông số quan trọng phát triển túi khí Thời gian thổi phồng túi khí bên xác định dựa vào hình dạng túi khí, khoảng cách từ thổi khí đặc tính dòng khí Theo tín hiệu đánh lửa truyền đến từ cụm cảm biến túi khí trung tâm, dòng điện vào ngòi nổ đánh lửa hoạt động Tia lửa điện đốt cháy hạt tạo khí nhiệt phá vỡ đệm chặn Sau khí có áp suất cao qua cửa thổi vào túi khí nhờ túi khí thổi phồng lên Nguyễn Tuấn Anh 341 HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH VÀ Ô TÔ THÔNG MINH 5.4.3 Bộ thổi khí túi Hình 90: Vị trí phận Nguyễn Tuấn Anh 342 HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH VÀ Ô TÔ THÔNG MINH 5.4.3.1 Vị trí người lái (ở đệm vô lăng) Hình 91: Bộ thổi khí túi người lái Cấu tạo: Cụm túi khí SRS cho ghế người lái đặt đệm vô lăng Cụm túi khí SRS tháo rời Nó gồm có thổi khí, túi đệm vô lăng Nguyên lý hoạt động: Cảm biến túi khí kích hoạt giảm tốc đột ngột có va đập mạnh từ phía trước Dòng điện vào ngòi nổ nằm thổi khí để kích nổ túi khí Tia lửa lan nhanh tới hạt tạo khí tạo lượng lớn khí Nitơ Khí qua lọc làm mát trước sang túi khí Sau khí giãn nở làm xé rách lớp mặt vô lăng túi khí tiếp tục bung để làm giảm va đập tác dụng vào đầu người lái TS Nguyễn Tuấn Anh 343 HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH VÀ Ô TÔ THÔNG MINH 5.4.3.2 Vị trí hành khách phía trước (ở bảng táp lô) Hình 92: Bộ thổi khí túi hành khách phía trước Cấu tạo: Bơm gồm có phận ngòi nổ, đầu phóng, đĩa chắn, hạt tạo khí, khí áp suất cao, Túi khí bơm căng khí có áp suất cao từ tạo khí Bộ thổi khí vào túi đặt vỏ đặt bảng táp lô phía hành khách Nguyên lý hoạt động: Nếu cảm biến túi khí bật lên giảm tốc xe bị va đập từ phía trước, dòng điện vào ngòi nổ đặt thổi khí kích nổ Đầu phóng bị đốt ngòi nổ phóng qua đĩa chắn đập vào piston động làm khởi động ngòi nổ mồi Tia lửa ngòi nổ lan nhanh tới kích thích nổ hạt tạo khí Khí tạo thành từ hạt tạo khí bị đốt nở vào túi khí qua lỗ xả khí làm cho túi khí bung Túi khí đẩy cửa mở tiếp tục bung giúp giảm va đập tác dụng lên đầu, ngực hành khách phía trước TS Nguyễn Tuấn Anh 344 HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH VÀ Ô TÔ THÔNG MINH 5.4.3.3 Vị trí túi khí bên Hình 93: Bộ thổi khí túi túi khí bên Cấu tạo: Về cấu tạo túi khí bên giống túi khí hành khách phía trước Cụm túi khí bên đặt hộp bố trí phía lưng ghế Cụm túi khí bên gồm có ngòi nổ, hạt tạo khí, khó áp suất cao vách ngăn Nguyên lý hoạt động: Nếu cảm biến túi khí kích hoạt giảm tốc độ đột ngột xe bị va đập bên hông, dòng điện vào ngòi nổ đặt thổi khí kích nổ Khí cháy tạo hạt tạo khí bị đốt làm rách buồng ngăn làm cho khí cháy tiếp tục giãn nở với áp suất cao sau khí làm rách đĩa chạy để khí có áp suất cao vào túi khí làm cho túi khí bung TS Nguyễn Tuấn Anh 345 HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH VÀ Ô TÔ THÔNG MINH 5.4.3.4 Vị trí túi khí rèm Hình 94: Bộ thổi khí túi túi khí rèm Cấu tạo: Bộ thổi khí cụm túi khí bên phía lắp trụ xe phía trước phía sau Túi khí nén cụm khí bên phía đặt trần xe Cụm túi khí bên phía gồm có đánh lửa, giá đỡ, đinh ghim, đệm, túi, Nguyên lý hoạt động: Theo tín hiệu đánh lửa truyền đến từ cụm cảm biến túi khí trung tâm, dòng điện vào ngòi nổ đánh lửa hoạt động Tia lửa điện đốt cháy hạt tạo khí nhiệt phá vỡ đệm chặn Sau khí có áp suất cao qua cửa thổi vào túi khí nhờ túi khí thổi phồng lên 5.4.4 Nguyên lý hoạt động hệ thống túi khí Nguyên lý hoạt động hệ thống túi khí đơn giản: - Khi va chạm, cảm biến túi khí xác định mức độ va chạm mức độ vượt giá trị quy định cụm cảm biến túi khí trung tâm (cụm cảm biến túi khí), ngòi nổ nằm thổi khí bị đánh lửa - Ngòi nổ đốt chất mồi lửa hạt tạo khí tạo lượng khí lớn khoảng thời gian ngắn (khoảng từ 10 đến 40 phần nghìn giây) TS Nguyễn Tuấn Anh 346 HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH VÀ Ô TÔ THÔNG MINH - Khí bơm căng túi khí để giảm tác động lên người xe đồng thời thoát lỗ xả phía sau túi khí Điều làm giảm lực tác động lên túi khí đảm bảo cho người lái có thị trường cần thiết để quan sát Hệ thống túi khí chưa kích hoạt Hệ thống túi khí kích hoạt Hình 95: Mô hình nguyên lý hoạt động hệ thống túi khí Sự kích nổ túi khí phụ thuộc vào yếu tố sau: - Lực va đập xe (gây nên gia tốc giảm dần xe) - Vùng hướng va đập (điểm hướng va chạm xuất phát đầu tiên) 5.4.4.1 Đối với túi khí phía trước Túi khí phía trước nổ mức độ va đập phía trước vượt giới hạn thiết kế Tương đương với vận tốc va đập khoảng 20 – 25 km/h va đập trực diện vào vật thể cố định không biến dạng Nếu mức độ va đập thấp giới hạn thiết kế túi khí phía trước không nổ TS Nguyễn Tuấn Anh 347 HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH VÀ Ô TÔ THÔNG MINH Xe tông vào tường bê tông cố định tốc độ >25Km/h Vùng va đập trực diện từ phía trước tính từ Tâm xe Tông thẳng vào gờ, vệt va đập tiếp xúc hết phần đầu xe, nơi bố trí dầm chịu lực Xe bị rơi xuống hố đầu xe va vào phần gờ phía xa Xe lao đầu trực diện xuống vực Hình 96: Trường hợp túi khí phía trước bị kích hoạt Tuy nhiên, tốc độ ngưỡng cao đáng kể xe đâm vào vật thể xe đỗ, cột mốc tức vật thể dịch chuyển biến dạng va đập xe va đập vào vật thể nằm mũi xe sàn xe xe đâm vào gầm xe tải Xe tông thẳng vào trụ điện Tông vào gầm xe tải Tông vào tường phần hông gần đầu xe Hình 97: Trường hợp hạn chế bung túi khí phía trước TS Nguyễn Tuấn Anh 348 HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH VÀ Ô TÔ THÔNG MINH 5.4.4.2 Đối với túi khí bên túi khí rèm Túi khí bên túi khí rèm thiết kế để hoạt động xe bị đâm mạnh từ bên sườn Khi xe va đập chéo trực diện bên sườn xe không khu vực khoang hành khách, túi khí bên túi khí rèm không nổ Hình 98: Trường hợp túi khí bên túi khí rèm kích hoạt Túi khí bên túi khí rèm không nổ, va đập từ phía trước phía sau, bị lật, va đập bên với tốc độ thấp Hình 99: Trường hợp túi khí bên túi khí rèm không bị kích nổ TS Nguyễn Tuấn Anh 349 HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH VÀ Ô TÔ THÔNG MINH TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Tuấn Anh, Lý thuyết va chạm, Viện KH&MT giao thông, Đại học GTVT Nguyễn Văn Ngoạn (2011), Tính toán ứng suất biến dạng khung xe chở khách chỗ ngồi va chạm trực diện, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Đại học GTVT Nguyễn Chí Dũng (2011), Nghiên cứu cho người xe va chạm trực diện, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Đại học GTVT Nguyễn Phùng Quang (2008), Matlab Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội TNO report 03.OR.BV.037.1/MRE | Literature survey ‘In-vehicle safety devices’ Tài liệu: Túi khí căng đai khẩn cấp Mathew Huang, Vehicle crash mechanics Witold Pawlus, Jan Eivind Nielsen, Hamid Reza Karimi, Kjell G Robbersmyr, Mathematical Modeling and Analysis of a Vehicle Crash, Faculty of Engineering and Science, University of Agder, Serviceboks 509, N-4898 Grimstad, NORWAY Ủy ban an toàn giao thông quốc gia- Cục cảnh sát giao thông đường bộ, đường sắt, Báo cáo thống kê tai nạn giao thông đường đường sắt hàng năm Việt Nam, Hà Nội 10 8thInternational LS-DYNA User’s Conference(May 2-4, 2004 Dearborn, Michigan), Livermore Sofware Technology Corporation, 7374 Las Positas Road Livermore, California 94551 11 Kennerly H Digges The National Crash Analysis Center The George Washington University 20101 Academic Way Ashburn, VA 22011, USA, Injury Measurements and Criteria TS Nguyễn Tuấn Anh 350 ... thống giao thông thông minh 14 1.1.2.1 Cấu trúc logic cho hệ thống giao thông thông minh 14 1.1.2.2 Cấu trúc vật lý cho hệ thống giao thông thông minh 25 1.1.4 Các công nghệ hệ thống giao. .. CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH VÀ Ô TÔ THÔNG MINH 1.1 Các khái niệm 1.1.1 Định nghĩa hệ thống giao thông thông minh Hệ thống giao thông thông minh ITS (Intelligent Transport... tin giao thông đến quản lý giao thông giao thông Tin tức liên quan đến giao Quản lý điều hành giao Thông tin giao thông thông thông Quản lý điều hành Dữ liệu xe cho QLĐH Hỗ trợ lái xe an toàn giao