Группа изобретений относится к тренажерам, предназначенным для обучения управлению наземными транспортными средствами и может быть использована для контроля и оценки качества управления наземным транспортным средством в условиях специально подготовленной площадки при обучении и приеме квалификационных экзаменов у кандидатов в водители.

Предшествующий уровень техники

Известна система тестирования водительского мастерства, принятая за прототип в отношении первого варианта, которая включает взаимосвязанную с аппаратно-программным комплексом зону испытательного упражнения с контрольной областью, выполненную с возможностью перемещения по ней транспортного средства, датчик, взаимосвязанный с аппаратно-программным комплексом (KR20030044325, 3.29.1 1.2001 , оп. 09.06.2003).

В известной системе контрольная область выполнена в виде линии разметки. Датчик выполнен в виде датчика давления, регистрирующего изменение давления в системе резиновых газо- или жидкостоно- наполненных шлангов, расположенных в теле дорожного полотна непосредственно под линией разметки. Известная система в автоматическом режиме регистрирует наезд колеса транспортного средства на линию разметки.

Недостатками системы являются: дороговизна и высокая трудоемкость в изготовлении; необходимость вмешательства в дорожное покрытие; отсутствие мобильности; не достаточная устойчивость системы к любым видам загрязнений окружающей среды, что ведет к снижению надежности и качества работы; привязка к специально оборудованным автомобилям; сложности в эксплуатации. Также недостатком системы является невозможность осуществления контроля положения любой части транспортного средства (кузов, бампер и др.) относительно контрольной области, кроме колеса.

Известна система тестирования водительского мастерства, принятая за прототип в отношении второго варианта, которая включает размещенную на площадке зону испытательного упражнения с контрольной областью, выполненную с возможностью перемещения по ней транспортного средства, датчик, взаимосвязанный с контрольной областью (Заявка KR20090116570, 3.07.05.2008, оп. 11.11.2009).

В известной системе контрольная область выполнена в виде линии разметки. Датчик выполнен в виде датчика давления, регистрирующего изменение давления в системе резиновых газо- или жидкостоно- наполненных шлангов, расположенных в теле дорожного полотна под линией разметки. Известная система в автоматическом режиме регистрирует наезд колеса транспортного средства на линию разметки.

Недостатками системы являются: дороговизна и высокая трудоемкость в изготовлении; необходимость глубокого вмешательства в дорожное покрытие; отсутствие мобильности; не достаточная устойчивость системы к любым видам загрязнений окружающей среды, что ведет к снижению надежности и качества работы; привязка к специально оборудованным автомобилям; сложности в эксплуатации.

Раскрытие изобретения

Задачей, на решение которой направлена заявляемая группа изобретений, является: упрощение конструкции, повышение надежности работы системы, улучшение условий эксплуатации, повышение качества тестирования мастерства управления наземным транспортным средством.

Для решения поставленной задачи в первом варианте система тестирования мастерства управления наземным транспортным средством, включающая размещенную на площадке зону испытательного упражнения, выполненную с возможностью перемещения по ней транспортного средства, которая содержит как минимум одну контрольную область, как минимум один датчик; аппаратно-программный комплекс, взаимосвязанный с датчиком, согласно изобретению датчик выполнен в виде бесконтактного датчика положения и расположен на площадке с возможностью осуществления контроля положения транспортного средства относительно контрольной области.

Бесконтактный датчик положения выполнен в виде ультразвукового датчика и/или оптического датчика и/или видеодатчика и/или лазерного датчика.

В качестве контрольной области используют линию разметки и/или область, обозначенную линией разметки.

Линия разметки выполнена в виде линии фиксации выполнения упражнения и/или линии начала выполнения упражнения и/или линии окончания выполнения упражнения и/или линии начала и окончания выполнения упражнения и/или линии «СТАРТ» и/или линии «СТОП» и/или линии «ФИНИШ» и/или стоп-линий и/или контрольной линии.

В качестве контрольной области используют как минимум один участок зоны испытательного упражнения.

Для решения поставленной задачи во втором варианте в системе тестирования мастерства управления наземным транспортным средством, включающей размещенную на площадке зону испытательного упражнения, выполненную с возможностью перемещения по ней транспортного средства, которая содержит как минимум одну контрольную область, как минимум один датчик, согласно изобретению датчик выполнен в виде датчика, основанного на использовании пьезоэлектрического эффекта, который взаимосвязан с контактной поверхностью, расположенной в контрольной области.

В качестве датчика, основанного на использовании пьезоэлектрического эффекта используют пьезоэлектрический датчик, основанный на использовании прямого пьезоэлектрического эффекта.

В качестве контрольной области используют область зоны испытательного упражнения, обозначенную линией разметки.

В качестве контактной поверхности используют технологическое покрытие линии разметки.

Линия разметки выполнена в виде линии фиксации выполнения упражнения и/или линии начала выполнения упражнения и/или линии окончания выполнения упражнения и/или линии начала и окончания выполнения упражнения и/или линии «СТАРТ» и/или линии «СТОП» и/или линии «ФИНИШ» и/или стоп-линий и/или контрольной линии.

Заявляемая группа изобретений поясняется чертежами

На фиг.1 (1 вариант) изображена схема системы тестирования мастерства управления наземным транспортным средством, размещенной на испытательном упражнении «Разворот и парковка» (При выполнении упражнения «Разворот и парковка» кандидат в водители должен, не наезжая колесом на контрольные линии, установить транспортное средство на место парковки задним ходом так, чтобы задние колеса транспортного средства находились на линии фиксации выполнения упражнения или пересекли ее, а затем выехать в обратном направлении).

На фиг.2 (1 вариант) изображен разрез А- А на фиг.1.

На фиг.З (1 вариант) изображена схема системы тестирования мастерства управления наземным транспортным средством, размещенной на испытательном упражнении «Повороты на 90°» (При выполнении упражнения «Повороты на 90°» кандидат в водители должен проехать участок дороги, не наезжая колесом транспортного средства на контрольные линии).

На фиг.4 (1 вариант) изображена схема системы тестирования мастерства управления наземным транспортным средством, размещенной на испытательном упражнении «Полоса разгона».

На фиг.5 (2 вариант) изображена схема системы тестирования мастерства управления наземным транспортным средством, размещенной на испытательном упражнении «Разворот и парковка» (При выполнении упражнения «Разворот и парковка» кандидат в водители должен, не наезжая колесом на контрольные линии, установить транспортное средство на место парковки задним ходом так, чтобы задние колеса транспортного средства находились на линии фиксации выполнения упражнения или пересекли ее, а затем выехать в обратном направлении).

На фиг.6 (2 вариант) изображен разрез А-А на фиг.5.

На фиг.7 (2 вариант) изображен Узел А на фиг.6 при монтаже оборудования на поверхности площадки.

На фиг.8 (2 вариант) изображен Узел А на фиг.6 при монтаже оборудования с незначительным заглублением в полотно площадки.

На фиг.9 (2 вариант) изображена схема системы тестирования мастерства управления наземным транспортным средством, размещенной на испытательном упражнении «Повороты на 90°» (При выполнении упражнения «Повороты на 90°» кандидат в водители должен проехать участок дороги, не наезжая колесом транспортного средства на контрольные линии).

Пример осуществления изобретения

Заявляемая система тестирования мастерства управления наземным транспортным средством по первому варианту включает размещенную на площадке 1 зону 2 испытательного упражнения, выполненную с возможностью перемещения по ней транспортного средства 3. Зона 2 содержит три контрольных области, а именно: контрольную область 4, обозначенную линией начала и окончания выполнения упражнения 5 для контроля времени выполнения упражнения, контрольную область 6, обозначенную контрольной линией 7 для контроля наезда колеса транспортного средства на контрольную линию 7, контрольную область 8, обозначенную линией фиксации выполнения упражнения 9 для контроля наезда колеса транспортного средства 3 на линию фиксации выполнения упражнения 9. Заявляемая система содержит бесконтактный датчик положения 10.1 для контроля положения транспортного средства 3 относительно контрольной области 4, датчики 10.2 для контроля положения транспортного средства 3 относительно контрольной области 6 и датчик 10.3 для контроля положения транспортного средства 3 относительно контрольной области 8. В качестве бесконтактного датчика положения 10.1 , 10.2, 10.3 используют ультразвуковой датчик. Также может быть использован оптический датчик и/или видеодатчик и/или лазерный датчик. Бесконтактные датчики положения 10.1, 10.2, 10.3 размещают на бордюр 1 1, установленный на площадку 1. В качестве бордюра 1 1 используют, например, швеллер, имитирующий бордюрный камень или устанавливают бесконтактный датчик положения 10.1, 10.2, 10.3 в сам бордюрный камень или на него. Также датчики могут быть размещены на площадке 1 посредством любых известных устройств: кронштейнов, опор и т.д. Высота установки датчиков ЮЛ, 10.2, 10.3 от поверхности площадки 1 варьируется в пределах 1-500 см. Расстояние от датчика 10.1, 10.2, 10.3 до зоны 2 испытательного упражнения устанавливают в соответствии с зоной обнаружения датчика, которая задается пользователем. Расстояние между датчиками 10.2 подбирают с учетом обеспечения непрерывного сканирования всей контрольной области 6, включая контрольную линию 7. Датчики 10.1, 10.2, 10.3 устанавливают с ориентацией зоны чувствительности 12 датчиков в сторону контрольной области 4, 6, 8 соответственно. Система содержит аппаратно-программный комплекс 13, включающий, например, контроллер, управляющий компьютер и сервер. Каждый датчик 10.1, 10.2, 10.3 посредством линий связи 14 соединен с соответствующим контроллером, который взаимосвязан с управляющим компьютером. Данные с управляющего компьютера поступают на сервер для окончательной обработки. Заявляемая система работает от электрической сети 15 переменного тока напряжением 220В и частотой 50 Гц.

Система по первому варианту работает следующим образом.

Бесконтактные датчики положения 10.1, 10.2, 10.3 предварительно настраивают путем программирования границы зоны чувствительности датчика с учетом охвата требуемой контрольной области. Каждый датчик внесен в настройки программного обеспечения под своим номером. Датчик, в зоне чувствительности которого оказывается транспортное средство 3 (в том числе любой элемент транспортного средства: кузов, бампер, колесо и т.д.) незамедлительно «информирует» о положении транспортного средства 3 путем подачи сигнала, который после обработки контроллером передается на управляющий компьютер. Управляющий компьютер осуществляет сбор и первичную обработку данных со всех датчиков и последующую передачу обработанных данных на сервер, который осуществляет окончательную обработку информации и вынесение результата определения положения транспортного средства 3, формирование вывода в соответствии с параметрами заложенными для конкретного датчика, и вынесение оценки выполнения упражнения или его этапа, например, в штрафных баллах, выставленных за ошибку, связанную, например, с наездом колеса транспортного средства 3 на контрольную линию, или превышении времени, отведенного на выполнение упражнения и т.д. Аналогичную схему установки бесконтактных датчиков положения используют при установке заявляемой по первому варианту системы на испытательном упражнении «Параллельная парковка задним ходом».

На фиг.З приведен второй пример установки заявляемой по первому варианту системы на испытательном упражнении «Повороты на 90°». Аналогично первому примеру первого варианта заявляемая система включает размещенную на площадке 1 зону 2 испытательного упражнения, выполненную с возможностью перемещения по ней транспортного средства 3. Зона 2 содержит три контрольных области, а именно: контрольную область 16, обозначенную линией начала выполнения упражнения 17 для контроля времени выполнения упражнения, контрольную область 6, обозначенную контрольной линией 7 для контроля наезда колеса транспортного средства на контрольную линию 7, контрольную область 18, обозначенную линией окончания выполнения упражнения 19 для контроля времени выполнения упражнения. Заявляемая по первому варианту система содержит бесконтактный датчик положения 10.4 для контроля положения транспортного средства 3 относительно контрольной области 16, датчики 10.2 для контроля положения транспортного средства 3 относительно контрольной области 6 и датчик 10.5 для контроля положения транспортного средства 3 относительно контрольной области 18. Аналогично первому примеру первого варианта в качестве бесконтактного датчика положения 10.4, 10.2, 10.5 используют ультразвуковой датчик. Также может быть использован оптический датчик и/или видеодатчик и/или лазерный датчик. Датчики устанавливают на площадку 1 аналогично первому примеру первого варианта. Система содержит аппаратно- программный комплекс 13, включающий, например, контроллер, управляющий компьютер и сервер. Каждый датчик 10.4, 10.2, 10.5 посредством линий связи 14 соединен с соответствующим контроллером, который взаимосвязан с управляющим компьютером. Данные с управляющего компьютера поступают на сервер для окончательной обработки. Система работает от электрической сети 15 переменного тока напряжением 220В и частотой 50 Гц.

Аналогичную второму примеру первого варианта схему установки бесконтактных датчиков положения используют при установке заявляемой системы на испытательном упражнении «Змейка».

При выполнении испытательного упражнения «Полоса разгона» (фиг.4) на отрезке пути протяженностью 40м кандидат в водители должен после проезда дорожного знака «Ограничение минимальной скорости» (20 км/ч) увеличить скорость движения транспортного средства до 20 км/ч и более, за 10 метров до дорожного знака «Ограничение максимальной скорости» (20 км/ч) снизить скорость движения транспортного средства до 20 км/ч и менее. Контрольной областью в данном случае являются участки 20 и 21 зоны 2 испытательного упражнения, которые контролируются бесконтактными датчиками положения 10.6, установленными на площадку 1 посредством опоры 22. Также бесконтактные датчики положения 10.6 могут быть установлены на площадку 1 аналогично выше приведенным примерам первого варианта, в бордюр 11 вдоль зоны 2 испытательного упражнения с одной ее стороны. Движение транспортного средства 3 фиксируют последовательно установленными датчиками 10.6. Значения положения транспортного средства 3 посредством контроллера и управляющего компьютера отсылаются на сервер. Программа определит время и скорость выполнения упражнения по совокупности данных от группы бесконтактных датчиков положения 10.6, под конкретными номерами внесенных в настройки программного обеспечения, как определяющие положение разных частей автомобиля на протяжении отрезка времени и отсылающие значения на сервер посредством контроллера и управляющего компьютера по мере определения параметра положения. То есть, получив данные с датчиков 10.6 с точностью до долей секунды относительно их определения и имея в настройках их точное местоположение, программа определит расстояние и время, преодоленные транспортным средством 3 в момент выполнения упражнения или его этапа, что позволит высчитать его скорость для испытательного упражнения «Полоса разгона».

Аналогично приведенным примерам заявляемая по первому варианту система может быть использована для тестирования мастерства управления наземным транспортным средством на испытательных упражнениях: «Старт», «Проезд пешеходного перехода», «Проезд регулируемого перекрестка», «Проезд нерегулируемого железнодорожного переезда», «Аварийная остановка», «Финиш» и др.

Заявляемая система тестирования мастерства управления наземным транспортным средством по второму варианту включает размещенную на площадке 1 зону 2 испытательного упражнения, выполненную с возможностью перемещения по ней транспортного средства 3. Зона 2 содержит контрольные области 4, 6, 8, обозначенные линиями разметки 5, 7, 9 соответственно, а именно: контрольную область 4, обозначенную линией разметки 5, выполненной в виде линии начала и окончания выполнения упражнения (для контроля времени выполнения упражнения), контрольную область 6, обозначенную линией разметки 7, выполненной в виде контрольной линии (для контроля наезда колеса транспортного средства на контрольную линию 6), контрольную область 8, обозначенную линией разметки 9, выполненной в виде линии фиксации выполнения упражнения (для контроля наезда колеса транспортного средства 3 на линию фиксации выполнения упражнения 8). Каждая контрольная область 4, 6, 8 содержит контактную поверхность 23, выполненную в виде технологического покрытия линии разметки 5, 7, 9. Материал для выполнения технологического покрытия 23 линий разметки 5, 7, 9 может быть использован различный, например термопластик, холодный пластик, полимерные ленты и т.д. Заявляемая система по второму варианту содержит пьезоэлектрические датчики 24, действие которых основано на использовании пьезоэлектрического эффекта, например, пьезоэлектрические датчики, основанные на использовании прямого пьезоэлектрического эффекта (преобразование механического усилия в электрический сигнал). Датчики 24 выполнены взаимосвязанными с контактной поверхностью 23. Датчики 24 размещают на линии разметки 5, 7, 9 на поверхности площадки 1 (фиг.7) или с незначительным заглублением в полотно площадки 1 (фиг.8). Использование для технологического покрытия 23 линий разметки 5, 7, 9 готового изделия, например, полимерной ленты, предполагает установку пьезоэлектрических датчиков 24 между полимерной лентой и поверхностью площадки 1, при этом датчики 24 закрепляют на полимерной ленте посредством материала, позволяющего предавать пьезоэлектрический эффект, например композитного материала или полосы из твердого или гибкого материала (например алюминия) или текстолита. При использовании для изготовления технологического покрытия 23 пластичного разметочного материала, например, термопластика или холодного пластика, пьезоэлектрические датчики 24 устанавливают в проектных точках линий разметки 5, 7, 9 непосредственно перед нанесением пластичного разметочного материала либо сразу после нанесения пластичного разметочного материала до его затвердевания. После затвердевания пластичного разметочного материала датчики 24 оказываются зафиксированными в однородном упругом материале технологического покрытия 23. Количество датчиков 24 и расстояние между ними определяют опытным путем с учетом обеспечения контроля наезда колеса транспортного средства 3 в любой точке контактной поверхности 23. Использование контактной поверхности, взаимосвязанной с пьезоэлектрическим датчиком позволяет достоверно фиксировать наезд колеса на любую область контактной поверхности, даже если эта область не находится непосредственно над датчиком. Система содержит аппаратно-программный комплекс 13, включающий, например, контроллер, управляющий компьютер и сервер. Каждый датчик 24 посредством линий связи 14 соединен с соответствующим контроллером, который взаимосвязан с управляющим компьютером. Данные с управляющего компьютера поступают на сервер для окончательной обработки. Заявляемая система работает от электрической сети 15 переменного тока напряжением 220В и частотой 50 Гц.

Система по второму варианту работает следующим образом.

Пьезоэлектрические датчики 24 внесены в настройки программного обеспечения под своими номерами. Заявляемая система определяет положение транспортного средства 3 относительно соответствующей контрольной области 4, 6, 8 путем фиксирования наезда колеса транспортного средства 3 на контактную поверхность 23 соответствующей контрольной области 4, 6, 8. При наезде колеса транспортного средства 3 на контактную поверхность 23 контрольной области 4, 6, 8 происходит деформация пьезоэлемента датчика 24, в зоне чувствительности которого оказывается транспортное средство 3, вследствие чего механическое усилие переходит в электрический сигнал, который после обработки контроллером передается на управляющий компьютер. Управляющий компьютер осуществляет сбор и первичную обработку данных со всех датчиков 24 и последующую передачу обработанных данных на сервер, который осуществляет окончательную обработку информации и вынесение оценки выполнения упражнения или его этапа, например, в штрафных баллах, выставленных за ошибку, связанную, например, с наездом колеса транспортного средства 3 на контрольную линию 7, или превышении времени, отведенного на выполнение упражнения и т.д. Аналогичную схему установки пьезоэлектрических датчиков используют при установке заявляемой системы по второму варианту на испытательном упражнении «Параллельная парковка задним ходом».

На фиг.5 приведен второй пример установки заявляемой по второму варианту системы на испытательном упражнении «Повороты на 90°». Аналогично первому примеру второго варианта заявляемая система включает размещенную на площадке 1 зону 2 испытательного упражнения, выполненную с возможностью перемещения по ней транспортного средства 3. Зона 2 содержит контрольные области 25, 26, 27, обозначенные линиями разметки 28, 29, 30 соответственно, а именно: контрольную область 25, обозначенную линией разметки 28, выполненной в виде линии начала выполнения упражнения (для контроля времени выполнения упражнения), контрольную область 26, обозначенную линией разметки 29, выполненной в виде контрольной линии (для контроля наезда колеса транспортного средства на контрольную линию), контрольную область 27, обозначенную линией разметки 30, выполненную в виде линии окончания выполнения упражнения (для контроля времени выполнения упражнения). Заявляемая по второму варианту система содержит пьезоэлектрические датчики 24 для контроля положения транспортного средства 3 относительно контрольных областей 25, 26, 27. Датчики 24 устанавливают на площадку 1 аналогично первому примеру второго варианта. Система содержит аппаратно- программный комплекс 13, включающий, например, контроллер, управляющий компьютер и сервер. Каждый датчик 24 посредством линий связи 14 соединен с соответствующим контроллером, который взаимосвязан с управляющим компьютером. Данные с управляющего компьютера поступают на сервер для окончательной обработки. Система работает от электрической сети 15 переменного тока напряжением 220В и частотой 50 Гц. Работа системы осуществляется аналогично первому примеру второго варианта. Аналогичную второму примеру второго варианта схему установки пьезоэлектрических датчиков используют при установке заявляемой системы на испытательном упражнении «Змейка».

Аналогично приведенным примерам второго варианта заявляемая система может быть использована для тестирования мастерства управления наземным транспортным средством на испытательных упражнениях: «Старт», «Проезд пешеходного перехода», «Проезд регулируемого перекрестка», «Проезд нерегулируемого железнодорожного переезда», «Аварийная остановка», «Финиш» и др.

По сравнению с прототипом заявляемая группа изобретений обладает следующими преимуществами.

Заявляемая система имеет более простую конструкцию, она удобна в монтаже и эксплуатации. Систему можно монтировать на уже существующие автодромы или просто на ровные асфальтированные площадки - не требуется вмешательства в землю. Аппаратно-программный комплекс располагается в административном здании, вместе с учебными классами.

Заявляемая система быстровозводимая. Помимо этого, имеется возможность корректировки испытательных упражнений. В случае изменения методики обучения и тестирования, можно менять фигуры испытательных упражнений, подстраиваться под новые требования.

Также, что не маловажно для регионов с неблагоприятным климатом и для северных широт: заявляемая система четко работает в тяжёлых погодных условиях, при наличии осадков, перепадов температур и холодах, что, повышает надежность работы системы и повышает качество тестирования мастерства управления наземным транспортным средством.

Ввиду того, что всё оборудование находится на поверхности площадки (или смонтировано с незначительным заглублением) и легкодоступно - это обеспечивает быстроту и удобство ремонта и обслуживание системы. Также не возникает жёстких требований и сложностей, связанных с уборкой и чисткой автодрома от осадков. Автодром, оборудованный заявляемой системой, может работать в любую погоду, и в снег, и в лёд, и в ливень, во всех тех условиях, в которых безопасно могут передвигаться автомобили и идти учебный процесс.

В отличии от прототипов, работа заявляемой системы не имеет «привязки» к специально оборудованным транспортным средствам, которые в системах, предложенных прототипами, не могут выехать за пределы автодрома. Нет необходимости содержать отдельный парк автомобилей для автодрома. Любые автошколы могут арендовать автодром для своих занятий и экзаменов и эксплуатировать его на своих автомобилях.

Промышленная применимость

Заявляемая группа изобретений может быть использована для обучения управлению наземными транспортными средствами для контроля и оценки качества управления наземным транспортным средством в условиях специально подготовленной площадки при обучении и приеме квалификационных экзаменов у кандидатов в водители.