مولف مقاله : جواد طاهری بخش |  منبع مقاله : . |  تاريخ مقاله : ۱۳۹۶/۰۸/۱۰
.
عنوان مقاله : بررسی فناوری‌های پیشرفته در صنعت خودرو ( بخش اول )


بررسی فناوری‌های پیشرفته در صنعت خودرو ( بخش اول ) 
وقتی تکنولوژی جانمان را نجات می دهد.

جواد طاهری بخش: امروزه بکارگیری فن‏آوری های نوین در خودرو به یک ضرورت برای خودروسازان دنیا مبدل شده است. سختگیرانه تر شدن الزامات قانونی از یکسو و افزایش سطح انتظارات مشتریان از سوی دیگر سبب شده است تا شرکت‏های خودروسازی برای کسب سهم بیشتر از بازار، برنامه‏ ریزی‏های گسترده ای را برای توسعه و پیاده سازی فن‏آوری‏های پیشرفته انجام دهند. در ادمه به چند فن آوري نوين اشاره مي گردد:

ایمنی
ارتقاء ایمنی خودروها با استفاده از روش های سنتی محدود بوده و پیشرفت در این زمینه بدون استفاده از فن‏آوری های نوین امکانپذیر نمی باشد. رعایت حداقل های قانونی به عنوان شرط لازم برای ورود به بازار تلقی می شود ولی خودروهای ایمن در سطح بین المللی دارای امکانات و تجهیزاتی هستند که فراتر از سطح استانداردهای اجباری است. خودروسازان بین ‏المللی به دلایل دیگری از جمله بحث رقابت پذیری و مسئولیت‏های اجتماعی به دنبال ارتقاء هرچه بیشتر ایمنی خودروهای خود هستند و در این راستا از فن آوری های پیشرفته بیشترین بهره برداری را می کنند. 

مؤسسه غیر انتفاعی و بین المللی Global NCAPکه در سرتاسر دنیا نظیر اروپا، آمریکا، استرالیا، ژاپن و ... تعداد 9 نمایندگی دارد- مدت هاست که اقدام به آزمایش و رتبه بندی ایمنی خودروها نموده است. این مؤسسه ایمنی خودروها را بر اساس سطح تجهیزات ایمنی و نتایج تست برخورد در چهار حوزه ایمنی سرنشین (Occupant Safety)، ایمنی کودک (Child Safety)، ایمنی عابر پیاده (Pedestrian Safety) و سیستم های هوشمند کمک به راننده (Safety Assist) رتبه بندی می کند و نتایج ارزیابی را به صورت عمومی در وب سایت خود منتشر می کند. مشتریان بر اساس این ارزیابی ها می توانند از رتبه ایمنی خودرویی که می خواهند خریداری کنند مطلع شوند. امروزه اغلب خودروسازان محصولات خود را پیش از ورود به بازار در این مراکز ارزیابی می کنند و نتایج رتبه بندی را به عنوان سند ایمن بودن خودروی خود و به عنوان یک ابزار تبلیغاتی مؤثر در جذب مشتری در معرض دید عموم قرار می‏دهد.

شکل 1- حوزه‌های ارزیابی ایمنی خودرو توسط مؤسسه Euro NCAP 

در سال‌های اخیر مباحث مربوط به استحکام سازه‏ای خودرو به یک مسئله حل شده تبدیل شده است به گونه ای که امروزه بیشتر تلاش‌ها معطوف به توسعه سیستم‏های هوشمند و کمک‌ به‌ راننده شده‌است. با توجه به نقش بسزای این سیستم‌ها  در پیشگیری از وقوع تصادفات، مؤسسه Euro NCAP توجه ویژه‌ای به این مقوله داشته است به گونه‌ای که اگر خودروهای آینده به سیستم‏هایی نظیر ترمز اضطراری خودکار (Autonomous Emergency Braking-AEB)، هشدار خروج از خط (Lane Departure Warning System-LDWS)، کنترل تطبیقی سرعت (Intelligent Speed Adaptation-ISA) و برخی از سیستم‏های پیشرفته دیگر مجهز نباشند صلاحیت ارزیابی در تست‏های Euro NCAP را نخواهند داشت. مرکز تحقیقات گروه خودروسازی سایپا در صدد است تا با بکارگیری این فناوری‌ها در خودروهای آتی، گام مهمی در جهت ایمنی مشتریان محترم خود بردارد.


1.1ترمز اضطراری خودکار (Autonomous Emergency Braking-AEB)
سیستم ترمز اضطراری خودکار به صورت هوشمند از تصادفات خودرو با موانع روبرو که ناشی از بی‌توجهی، خواب‌آلودگی و یا حواس‌ پرتی راننده است جلوگیری می‏کند. عملکرد این سیستم شامل دو مرحله اصلی هشدار و پیشگیری از برخورد است. در مرحله هشدار (Forward Collision Warning-FCW) سنسورهای این سیستم (دوربین/رادار) موانع روبرو را تشخیص می‏دهند و در صورتیکه خطر برخورد وجود داشته باشد از طریق هشدار صوتی و یا بصری به راننده اخطار می‏دهد. در صورتیکه راننده به علائم هشدار توجه نکند و یا بموقع ترمزگیری نکند سیستم به صورت خودکار اقدام به ترمزگیری می‏کند تا با مانع برخورد نشود (Autonomous Emergency Braking-AEB). در شکل 2 مراحل عملکرد این سیستم نشان داده شده‌است. 


شکل 2- مراحل عملکرد سیستم AEB جهت پیشگیری از برخورد با روبرو 

بر اساس تقسیم-بندی مؤسسهEuro NCAP انواع مختلف ترمز اضطراری خودکار عبارتند از: شهری (AEB City)، بین شهری (AEB Interurban)، عابر پیاده (AEB Pedestrian) و وسایل نقلیه دوچرخ (AEB Cyclist).

بر اساس تحقیقات به عمل آمده پیش‌بینی می‌شود که نصب این سیستم تا سال 2020 برای تمام خودروهای سواری جدید در بازار اروپا الزامی شود. پیش از این، بر اساس قوانین اتحادیه اروپا، نصب سیستم AEB از سال 2014 برای خودروهای تجاری اجباری شده است.


1.1.1 ترمز اضطراری خودکار شهری و بین‌شهری (AEB City & AEB Interurban)
گونه‌ی شهری و برون‌شهری ترمز خودکار از نقطه نظر ماهیت سنسورهای مورد استفاده و نوع موانع قابل تشخیص عملکرد مشابهی دارند. گونه‌ی شهری برای سرعت‌های کم در محدوده‌ی شهری استفاده می‌شود در حالیکه گونه‌ی برون‌شهری قابلیت استفاده در سرعت‌های بالا برای اتوبان‌ها و جاده‌ها را نیز دارد.

سنسورهای مورد استفاده در گونه‌ی شهری عمدتاً از نوع رادار با بُرد کوتاه بوده و برُد و زاویه‌ی دید آن بسته به کارخانه سازنده به ترتیب حدود 60 متر و 60 درجه از جلوی خودرو است. بنابراین گونه شهری بیشتر مناسب سرعت‌های کم‌تر از km/h 50 است و می‌تواند موانع را در گستره دید نسبتاً وسیعی تشخیص دهد. سنسورهای مورد استفاده در این گونه تنها قابلیت تشخیص وسایل نقلیه چهار چرخ را دارد و سایر اشیاء مانند عابر پیاده، وسایل نقلیه دوچرخ، درخت، حیوانات و گاردریل جاده را نمی‌تواند تشخیص بدهد.

درگونه‌ی برون‌شهری سنسورهای مورد استفاده از نوع رادار با بُرد بالا است و بسته به نوع کارخانه سازنده بُرد و زاویه دید آن به ترتیب حدود 200 متر و 20 درجه است. به دلیل بُرد بیشتر سنسورهای گونه‌ی برون‌شهری، این سیستم قابلیت استفاده در سرعت‌های بالا تا حدود km/h200 را نیز دارد. اما به دلیل زاویه دید کم‌تر، برای استفاده در محیط شلوغ شهری مناسب نیست. در نسل جدید سنسورهای رادار، زاویه و بُرد سنسور به صورت تطبیقی با سرعت خودرو تنظیم می‌شود و می‌توان از آن هم برای درون شهر و هم برای بیرون شهر استفاده نمود. گونه‌ی برون‌شهری همانند گونه شهری تنها قابلیت تشخیص خودروهای چهار چرخ دارد.

محل نصب سنسور رادار معمولاً در جلوپنجره خودرو و کنار آرم جلو است. اغلب برای بالا بردن دقت و قابلیت اطمینان سیستم از دوربین فیلمبرداری نیز استفاده می‌شود. در این صورت اطلاعات رادار و دوربین با استفاده از روش ادغام داده‌ها (data fusion) با هم ترکیب می‌شوند و ضریب اطمینان عملکرد سیستم افزایش می‌یابد. محل نصب این دوربین معمولاً پشت شیشه جلو در کنار آینه عقب خودرو است. اگرچه نصب دوربین برای این دو گونه الزامی نیست اما از آنجاییکه این دوربین برای سایر سیستم‌های ایمنی و کمک به راننده (نظیر سیستم‌های هشدار خروج از مسیر، تشخیص تابلوهای ترافیکی، تشخیص عابر پیاده و غیره) نیز کاربرد دارد، استفاده از آن در انواع سیستم‌های ترمز خودکار رایج است. 


1.1.2ترمز اضطراری خودکار برای عابر پیاده و وسایل نقلیه دوچرخ (AEB Pedestrian & AEB Cyclist)
سیستم ترمز AEB Pedestrian و AEB Cyclist در دسته سیستم‌های ایمنی حفاظت از کاربران آسیب‌پذیر راه قرار می‌گیرند. از اینرو تحت عنوان کلی AEB VRU (Vulnerable Road Users) نیز شناخته می‌شوند. سیستم AEB Pedestrian و AEB Cyclist با بهره‌گیری از دوربین نصب شده در پشت شیشه خودرو و روش‌های پردازش تصویر، نوع موانع روبرو (عابر پیاده و یا وسایل نقلیه دوچرخ) را تشخیص می‌دهد و در صورتی که راننده واکنش بموقع انجام ندهد، سیستم به صورت خودکار اقدام به ترمزگیری می‌کند. دوربین‌های مورد استفاده می‌توانند به صورت Mono و یا Stereo باشند.
در صورتی که سیستم مجهز به دوربین Stereo باشد (یعنی دو دوربین با فاصله مشخص در کنار هم)، سیستم قابلیت سنجش عمق موانع را نیز خواهد داشت. در غیر این صورت از یک سنسور رادار نیز جهت سنجش فاصله با موانع نیز استفاده می‌گردد. اگرچه رادار قابلیت تشخیص بالایی در تفکیک نوع موانع ندارد، اما به دلیل دقتی که در اندازه‌گیری فواصل دارد و به دلیل عدم تأثیرگذاری شرایط جوی در عملکرد آن، اغلب برای افزایش دقت سیستم از ترکیب اطلاعات دوربین در کنار رادار استفاده می‌شود. بسته به مدل دوربین مورد استفاده، بُرد و زاویه دید دوربین متفاوت است. اما در انواع معمولی این سیستم‌ها، وضوح تصویر به اندازه‌ای است که موانع تا فاصله 40 متری با دقت خوبی قابل تشخیص هستند. نوع پیشرفته‌تر و گران‌‌تر این دوربین‌ها، با وضوح بالایی که دارند، موانع را تا فاصله 500 متری نیز تشخیص می‌دهند.