1.3. Классификация ЭУ автомобильного транспорта

Число применяемых (и разрабатываемых) электронных устройств на автомобильном транспорте стало настолько велико, что возникла необходимость в их классификации. В основу классификации целесообразно положить функциональную предназначенность ЭУ устройств, находящихся как на самом автомобиле, так и расположенных вне его, т. е. на трассах, на автотранспортных предприятиях и других организациях (службах безопасности движения, контроля окружающей среды и т. д.).

По функциональной предназначенности все ЭУ на автомобильном транспорте целесообразно разделить на три класса (рис. 1): сигнальные ЭУ; ЭУ автоматического управления; ЭУ организации связи и управления.

Рис. 1. Классификация ЭУ

Общими для всех ЭУ являются получение и обработка информации. Однако использование информации может быть различным. Для некоторых из них (назовем их сигнальными или информационными) конечной целью является представление полученной информации в удобном для дальнейшего использования виде. По своему характеру передаваемую информацию целесообразно подразделить на:

информацию о техническом состоянии - о включении и нормальной работе тех или иных узлов, приборов; о наличии или отсутствии топлива, охлаждающей жидкости, смазки; о температуре и других характеристиках работы двигателя и трансмиссии; о показателях комфорта (температуре в салоне, уровне шума); количестве и скорости движения автомобилей на трассе, количестве исправных автомобилей в парке. Разновидностью этого вида информации является диагностическая информация - сведения об изношенности деталей и узлов, сохранении геометрии кузова и элементов подвески, информация о токсичности ОГ и т. п.;

информацию о параметрах движения - скорости (мгновенной, средней, максимальной), курсе, маршруте Движения; среднем расходе топлива на том или ином отрезке пути.

Сигнальные ЭУ. Четко просматриваемая функциональная общность ЭУ, применяемых на автомобильном транспорте, дает основание для объединения их в единый класс - информационных или сигнальных электронных устройств. Помимо общего назначения, для всех сигнальных ЭУ характерна общая структура.

В состав сигнальных ЭУ (рис. 2), как правило, входят датчики 1, индикаторы 5, источники питания 6 и элементы связи между ними. Кроме того, ЭУ для предварительной обработки данных могут включать в себя также вычислительные устройства 3, преобразователи 2 информации, усилители 4.

Рис. 2. Функциональная схема сигнальных ЭУ

Основной тенденцией развития сигнальных ЭУ является совершенствование их составных элементов для того, чтобы разгрузить водителя от необходимости непрерывного наблюдения за приборами путем выделения (подчеркивания) наиболее существенной или критической информации.

Сигнальные ЭУ в зависимости от сообщаемой ими информации можно разделить на два подкласса (рис. 3): статические и динамические.

Рис. 3. Классификация сигнальных электронных устройств

Статическая информация - это информация состояния. Она может быть получена на автомобиле, находящемся в статическом состоянии (на стоянке, в парке). Особенностью этой информации является то, что она остается постоянной (статичной) на протяжении заметного интервала времени (уровень топлива в баке, температура охлаждающей жидкости и т. д.). В подкласс статических ЭУ входят как бортовые ЭУ, так и диагностические электронные устройства, размещаемые на автомобилях специального назначения (например, техпомощи), а также в стационарных помещениях (посты диагностики).

К статическим сигнальным ЭУ (рис. 3) относятся:

устройства, информирующие водителя об исправности систем, узлов, агрегатов автомобиля, например, устройства, показывающие пуск и устойчивую работу двигателя, отдельных агрегатов системы электрооборудования и осветительных приборов;

устройства, показывающие наличие топлива, смазки, охлаждающей жидкости; степень заряженности аккумуляторных батарей; уровень тормозной жидкости; давление сжатого воздуха (в шинах, в тормозной системе и т. д.);

устройства, сигнализирующие об условиях комфорта в кузове (салоне), - температуре, чистоте воздуха, шуме, атмосферном давлении; устройства, обеспечивающие оптимальную регулировку сиденья водителя и др,;

устройства пассивной безопасности: сигнализаторы ремней безопасности, аварийная сигнализация и т. д.

К диагностическим ЭУ относят: средства контроля двигателя, трансмиссии, ходовой , части.

Наконец, к стационарным ЭУ относятся сигнальные ЭУ контроля работы автомобильного транспорта, размещаемые в местах крупных стоянок транспортных средств, на автотранспортных предприятиях, на дорогах и транспортных развязках. Сюда относят также электронные средства автоматического учета наличия и состояния автомобилей, наличия топливосмазочных материалов и запасных частей.

Информация о параметрах движения существенно отличается от информации о техническом состоянии автомобиля и прежде всего своей динамичностью, быстрыми изменениями. Эта информация называется динамической.

Среди динамических сигнальных ЭУ (ДСУ) можно выделить следующие группы:

устройства, информирующие: о скорости движения автомобиля и частоте вращения коленчатого вала двигателя (спидометры и тахометры); о средней скорости, темпе движения; о превышении разрешенной или максимальной скорости и т. д.;

маршрутные устройства, информирующие водителя О курсе движения, пройденном пути, местонахождении транспортного средства. Такие устройства иногда называют навигационными по аналогии с устройствами, применяемымыи в судовождении и авиации;

устройства, определяющие скорость расхода топлива при движении, как текущую, так и среднюю (например, за час движения), а также возможную протяженность дальнейшего маршрута; температурные индикаторы двигателя, трансмиссии, ходовой части.

В подклассе динамических сигнальных устройств (ДСУ) также целесообразно выделить две подгруппы: бортовые и дорожные, применяемые для контроля автотранспортных потоков. Так, за последнее десятилетие большое распространение получили радиолокационные определители скорости автомобилей, используемые как средства оперативного контроля скоростного режима на дорогах. К таким же контрольным устройствам следует отнести автоматические счетчики числа автомобилей, проходящих за выбранный интервал времени по определенному участку дороги, телевизионные мониторы на дорогах, устройства, автоматически определяющие необходимость переключения светофоров по скоплению транспортных средств на перекрестках и т. д. Следует отметить, что эти ДСУ, помимо самостоятельного значения, могут входить в качестве задающих элементов в системы регулирования движения в больших городах.

ЭУ автоматического управления. Следующий крупный класс ЭУ состоит из двух подклассов (см. рис. 1): бортовые - электронные системы автоматического управления (ЭСАУ) работой отдельных узлов и агрегатов автомобилей и дорожные - ЭУ управления дорожным движением. Назначением подобных систем является не только управление, но и оптимизация работы агрегатов, узлов, систем по критериям экономичности, надежности, быстродействия. Рассматриваемым ЭСАУ принадлежит ведущая роль в автоматизации работы автомобильного транспорта, что и определяет перспективу их дальнейшего развития.

Принципиальным отличием ЭУ автоматического управления является наличие в них устройств управляющего воздействия (исполнительного узла), непосредственно связанного с узлом или системой автомобиля (транспортного потока). В соответствии с этим функциональная схема ЭУ данного класса (рис. 4) включает в себя, помимо объекта управления 1, датчики 2, устройство предварительной обработки информации (преобразователь) 3, микропроцессор 4 (или логическое устройство), задатчики информации 5, своеобразные устройства памяти, определяющие область работы автоматики, усилитель 6 и исполнительное устройство 7.

Рис. 4. Функциональная схема электронных систем автоматическое управления: А, Р. - автоматический режим; Н. Р. - неавтоматический режим

Число датчиков, входящих в систему автоматического управления, определяется программой последующей обработки информации и может достигать нескольких десятков, причем, сами они по своему устройству и назначению могут отличаться друг от друга. Чем больше число датчиков, тем больше факторов учитывается в работе системы.

Датчики, различающиеся по своему назначению, естественно, имеют существенные различия и в вырабатываемых ими сигналах. Для приведения этих сигналов к общему виду, необходимому для работы процессора, служит преобразователь, осуществляющий функцию синтеза информации от датчиков. В однофункциональных системах, где процесс управления сводится к выработке одного командного воздействия, формирующегося под воздействием сигналов датчиков, такой преобразователь выполняет функции логического устройства, работающего по жесткой программе и управляющего работой объекта с помощью исполнительного устройства (например, электромагнитной форсунки) сигналом определенной длительности. В более сложных многофункциональных системах, где роль процессора возложена на мини-ЭВМ, преобразователь представляет собой совокупность ряда электронных схем, превращающих, например, непрерывные электрические сигналы датчиков в цифровую или импульсно-кодовую информацию.

Классифицируя ЭСАУ (рис. 5), будем разделять их в первую очередь по функциональному признаку. Кроме того, целесообразно в соответствии с уже применявшимся подходом разграничить все ЭСАУ на два подкласса: бортовые и дорожного движения.

Рис. 5. Электронные системы автоматического управления

Среди бортовых ЭСАУ этого класса выделим следующие группы (см. рис. 5): электронные системы автоматического управления двигателем (ЭСАУД), электронные системы повышения безопасности (ЭСПБ), электронные системы управления комфортом (ЭСУК), электронные системы управления трансмиссией (ЭСУТ), электронные системы автоматического управления освещением. Каждая из перечисленных групп, в свою очередь, может быть подразделена на подгруппы. Следует отметить, что в основу этого деления положены не только функциональность, но и особенности устройств систем и их элементов.

Подкласс автоматического управления дорожным движением включает в себя группу устройств автоматики, предназначенной для оперативного решения вопросов, связанных с бесперебойным и эффективным регулированием движения автомобилей.

ЭУ организации, связи и управления. К третьему классу электронных устройств автомобильного, транспорта относятся ЭУ организации, связи и управления, включающие электронные средства связи (теле- и радиосвязи) и системы регулирования движением автомобилей, и автоматизированные системы управления автомобильного транспорта (рис. 6).

Рис. 6. Электронные устройства организации, связи и управления автомобильного транспорта

ЭУ организации, связи и управления входят в качестве обязательных элементов в более сложные комплексные системы управления автомобильным транспорт том, обусловливая при этом повышение эффективности и снижение потерь на различных уровнях организационной структуры отрасли.

Так, в частности, приборы и системы приборов связи обеспечивают необходимый поток информации от транспортных средств, находящихся в пути, зачастую на значительном удалении от пунктов управления. С помощью средств связи передается информация непосредственно с маршрута следования о технической исправности, дорожно-транспортных происшествиях и т. д., что позволяет организовать необходимую помощь, обеспечить бесперебойную работу транспортных средств. Надежная двусторонняя радиосвязь обеспечивает необходимый маневр транспортных средств, сокращает порожний пробег, улучшает эффективность работы автомобилей. Специфика использования этого вида электронных устройств на автомобильном транспорте (особенности прохождения радиоволн в гористой местности, трудности организации радиосвязи в крупных населенных пунктах) требует внимательного, комплексного подхода к решению вопросов, связанных с их применением.

Опыт такой радиосвязи, накопленный в США и Канаде, показывает, что попытки решения этих проблем привлечением имеющихся технических средств (УКВ-радиостанций мощностью 10-100 Вт) не всегда оказываются удачными из-за особенностей распространения радиоволн, наличия радиопомех, дезорганизации работы других радиосетей. Специфика работы ЭУ связи автомобильного транспорта требует создания специальных технических средств - радиостанций, антенн, которые, опираясь на современные достижения электроники, позволят решать эти проблемы в полном объеме.

Примером серьезного подхода к решению проблемы радиосвязи для междугородных и международных автомобильных перевозок является проект создания спутниковой системы связи, предназначенной для обмена сообщениями между автомобилями, находящимися в рейсах, и центральными диспетчерскими пунктами. Грузовые автомобили для дальних перевозок оборудуют при этом малогабаритными телетайпными аппаратами, а на крышах кабин водителей устанавливают небольшие параболические антенны. Как показывают расчеты, проведенные за рубежом, система спутниковой связи будет рентабельной - стоимость пользования ею не превысит 1 % стоимости автомобиля. Учитывая специфику электронных устройств связи автомобильного транспорта, целесообразно рассматривать их как самостоятельный подкласс.

Другим подклассом рассматриваемых ЭУ правомерно считать электронные технические средства регулирования автомобильным движением. Увеличение транспортных потоков в больших городах уже давно сделало регулирование автомобильного движения важной задачей. Ныне созданы сотни электронных устройств и систем, призванных оптимизировать регулирование по критериям оперативности, экологическим факторам, безопасности. По своей сложности, по решаемым ими задачам они могут быть подразделены на группы:

ЭУ регулирования одиночной транспортной развязки (перекрестка), например ЭУ "Спрут";

телеавтоматические системы локального координированного управления, охватывающие 15-20 перекрестков;

общегородские системы регулирования движения типа уже упоминавшейся системы "Старт".

И, наконец, к третьему подклассу ЭУ связи, организации и управления следует отнести автоматизированные системы управления (АСУ) автомобильным транспортом общего назначения.

Работа АСУ основывается на использовании больших информационных массивов и оперативной информации о наличии и техническом состоянии транспортных средств, потоков заявок от заказчиков, сведений о контингенте транспортников и ремонтных рабочих, материально-технических ресурсах. Часть необходимой информации может быть получена от встроенных в транспортные средства датчиков и стационарных-диагностических устройств, другая - от датчиков систем учета на стоянках транспортных средств и с автоматизированных складов. Другими словами, АСУ автомобильного транспорта призвана синтезировать работу многочисленных ЭУ автомобильного транспорта, оперативно решая с помощью ЭВМ задачи эффективного управления работой транспортного предприятия. В этом подклассе целесообразно выделить две группы:

ЭУ АСУ транспортного предприятия (ЭУ АСУ ТП); ЭУ АСУ районного (областного) звена, в перспективе АСУ отрасли.