Как спидометр определяет скорость автомобиля. Автомобильный спидометр

Цифровые.

Цифровой спидометр был разработан совсем недавно, в 1993 году.

Индикатором цифрового спидометра служит жидкокристаллический или аналоговый дисплей, который отображает скорость в цифровом формате.

Во втором случае (аналоговый дисплей) есть проблема задержки показаний: при отсутствии задержки отображения значений скорости или слишком малой задержки водитель не способен корректно воспринимать непрерывно «бегающие» перед глазами цифры; если ввести существенную задержку, то индикатор начинает некорректно отображать данные о мгновенной скорости торможении и разгоне.

В связи с этим, аналоговые индикаторы нашли широкое распространение, а цифровые используются на относительно небольшом числе моделей; пик популярности пришелся на 1970-80е года в США, откуда эту моду подхватили японские производители, но впоследствии на большинстве моделей их решили сменить на традиционный стрелочный вариант.

Что такое спидометр и каким он бывает

Если бы у «Википедии» спросили, что такое автомобильный спидометр, она бы ответила примерно следующее — это прибор для измерения (определения) скорости движения транспортного средства, в реальной скорости и в таком духе… Спидометры бывают разные, но в основном это — аналоговые (механические) и цифровые.

Так выглядит классический аналоговый спидометр

Второй вариант — менее популярен, так как существует относительно недавно. более распространен и имеет относительно простую конструкцию. Прибор связан с трансмиссией при помощи гибкого вала, своего рода тросиком, который передает вращение. На разных моделях автомобилей можно встретить один и тот же спидометр, отличаются они лишь редуктором, который установлен в их приводе. Редуктор имеет необходимое передаточное число, которое идеально подходит для конкретной модели автомобиля. В заднеприводных авто, обычно спидометр контролирует скорость вращения вторичного вала трансмиссии, следовательно, показания зависят от передаточного числа редуктора заднего моста, размера шин и погрешности самого прибора.

Полностью электронный, цифровой спидометр

У , у которых двигатель имеет поперечное расположение спидометры обычно получают информацию о скорости движения автомобиля от привода левого колеса после главной пары. Стало быть, кроме погрешности спидометра
, а также размера шин, на точность будет влиять закругление дороги: при повороте налево прибор будет врать чуть меньше, направо – чуть больше.

Аналоговые

Ленточный
– скорость показывает лента, проходящая через деления на неподвижной шкале. Использовался на многих американских и некоторых японских и европейских моделях, а также на ГАЗ-24 до начала 1975 года.

Барабанный
— деления нанесены на вращающийся барабанчик и при его вращении появляются в окошке, показывая текущую скорость. Применялся на многих довоенных автомобилях, некоторых американских автомобилях шестидесятых, а также – относительно современных моделях «Ситроена».

Стрелочный
– наиболее распространённый вариант спидометра, скорость указывает вращающаяся вокруг оси стрелка.

Зачем нужно измерять среднюю скорость автомобиля

Представьте, что вы участвуете в соревнованиях по бегу. Одновременно с командой «Старт» судья нажимает на кнопку секундомера, чтобы начать отсчёт времени, за которое вы преодолеете дистанцию. Когда вы пересекаете черту финиша, судья снова нажимает на кнопку секундомера — отсчёт времени окончен. Теперь известно, за какое время вы смогли пробежать марафон. А поскольку изначально известна дистанция, которую необходимо пробежать, то можно вычислить среднюю скорость, с которой вы двигались на этом участке, по формуле

V (скорость) = S (путь) / t (время)

Например, если вы преодолели 500 метров за 1 минуту 40 секунд, то ваша средняя скорость составила 5 м/с или 18 км/час.

В спортивных соревнованиях не бывает требований, с какой максимальной скоростью надо бежать. Здесь каждый соревнуется в своём мастерстве. На дорогах, по которым ездят автомобили, другие правила. На каждой дороге обязательно установлено ограничение скорости и специальный знак, информирующий об этом водителей. Это необходимо для обеспечения безопасности дорожного движения, потому что чем выше скорость автомобиля, тем сложнее им управлять и тем больше тормозной путь. Однако не все водители соглашаются выполнять правила. В этом случае на помощь государству приходят современные информационные технологии. Чтобы контролировать скорость водителей на аварийно-опасных участках, государство часто использует системы автоматической фиксации средней скорости. В России впервые эту технологию разработала компания «Автодория», которая специализируется на создании интеллектуальных транспортных систем.

Принцип работы системы контроля средней скорости такой же, как и в примере с соревнованиями по бегу. Только вместо обычного секундомера выступает специальный прибор, похожий на скворечник, внутри которого спрятан особенный секундомер, который соединён со спутником, камера и микропроцесссор. Вместо бегуна — автомобиль, на котором установлен уникальный госномер. Этот госномер присвоен только одному автомобилю, второго такого номера нет.

На дороге устанавливается два прибора — на старте и финише участка, где необходим контроль скорости. Приборы устанавливают на расстоянии друг от друга 0,2–10 км. Это расстояние строго определено и неизменно на каждом конкретном участке. Когда автомобиль проезжает мимо первого прибора, камера фотографирует его и передаёт в специальное подразделение Госавтоинспекции, которое называется Центром фотовидеофиксации, эту фотографию вместе с информацией о времени проезда мимо камеры. Помните про секундомер, соединённый со спутником? Это он помогает засечь время проезда мимо камеры. Затем автомобиль проезжает мимо второго «скворечника». Камера, установленная в этом месте, тоже фотографирует автомобиль, а секундомер определяет, в какое время был совершён второй проезд. Эти фотографии и данные о времени проезда между двумя камерами передаются в ГИБДД, а с помощью специальной программы происходит распознавание госномера автомобиля и вычисление времени, за которое он преодолел дистанцию.

Например, автомобиль проехал мимо первой камеры в 12 часов 34 минуты 12 секунд, а мимо второй — в 12 часов 35 минут 02 секунды. Расстояние между двумя приборами составляет 1000 метров. Получается, что автомобиль про­ехал этот участок за 50 секунд. Значит, его средняя скорость на участке составила

V=S/t=1000 метров / 50 сек = 20 м/с или 72 км/час.

Если на участке стоит ограничение скорости 50 км/час, значит, автомобиль двигался быстрее установленной скорости. За несоблюдение правила водителю будет выписан штраф за превышение установленной скорости на 22 км/час. Если на участке дороги стоит ограничение скорости 90 км/час (например, на загородной трассе), то никакого нарушения не было, а значит, в Госавтоинспекции не выставят штраф водителю.

С помощью такого метода контроля средней скорости удаётся в два раза снизить число ДТП на тех участках, где установлены приборы. Такой способ обеспечения безопасности побуждает водителей соблюдать скорость на всём пути их движения, нарушителей скорости в потоке становится меньше, а водителей, соблюдающих правила скоростного режима, — больше. Так «Автодория» помогает сделать дорожное движение безопаснее.

На какой скорости какую передачу включать

1).На транспортном средстве может быть установлена, как механическая коробка передач (МКП), так и автоматическая. Но в случаи, если на вашем автомобиле  стоит механическая коробка, нужно учитывать  то, что для каждой передачи существуют свои конкретные интервалы. То есть, при увеличение или уменьшения скоростного режима, Вам нужно будет перейти и на ту или иную передачу.

2).Для первой передачи скоростной интервал составляет от 0 до 20 км/ч. Но на первую передачу также необходимо переходить, когда Вы будете трогаться с места. А когда скорость транспортного средства будет близка к максимуму для этой передачи, то переходим на вторую.  Конечно, Вы также можете на вторую передачу перейти при скорости и в 40 км/ч, но при этом обороты коленчатого вала достигнут максимального уровня, что конечно же не может не сказаться на состоянии двигателя.  Также Вы можете  переключиться на вторую передачу и при 3 км/ч, но тогда автомобилю понадобиться больше времени, чтобы разогнаться, не говоря уже о том, что на работе двигателя и коробки передач это может отразиться весьма негативно.

3).На второй передаче можно ездить при скоростном интервале от 20 до 40 км/ч. Но при приближении к порогу в 40 км/ч необходимо переключиться на третью передачу, с чем так же можно будет сэкономить на расходе топлива. На четвертую передачу переключаемся при скоростном режиме в 60 км/ч. Двигатель должен работать ровно, а сам переход, чтобы был плавным и без рывков. Но, а если на автомобиле стоит пятиступенчатая коробка передач, то при достижении скорости в 90 км/ч переключаемся на пятую передачу. Также помните, что на пятой передаче при езде в 90 – 110 км/ч, топливо будет расходоваться экономно. А если скорость автомобиля буде выше этой планки, расход  может заметно увеличиться, что конечно же приведет к дополнительным затратам.

4).При снижении скоростного режима, также учитывайте интервалы скоростей передач, но только в обратной последовательности. С пятой на четвертую передачу переходим при снижении скорости до 60-70 км/ч. На третью – при 40-50 км/ч. На вторую —  при 20  — 40 км/ч. А на первую при понижении скоростного режима до 10 – 20 км/ч.

5).В некоторых случаях при переключении передач также нужно учитывать и состояние самого эксплуатируемого транспортного средства. То есть прислушиваемся к работающему движку, который в случаи несвоевременного переключения передач начнет «рычать». Если вы начинающий водитель, то я рекомендую ориентироваться по интервалам скоростей.

По способу измерения

Центробежный
– плечо регулятора, которое удерживается пружиной, вращается совместно со шпинделем и откидывается в стороны центробежной силой так, смещение прямо пропорционально скорости.

Хронометрический
– комбинация часового механизма с одометром.

Индукционный
— система постоянных магнитов, вращающихся вместе с приводным шпинделем, генерирует вихревые токи в диске из меди или алюминия, помещённом в магнитное поле. Диск, таким образом, втягивается в круговое движение, но его вращение замедляется ограничительной пружиной. Диск соединен со стрелкой, показывающей скорость.

Электромагнитный
— скорость определяется по ЭДС, вырабатываемой тахогенератором, подключённым к шпинделю.

Вибрационный
– применим для быстровращающихся машин. Механический резонанс колебаний подшипников или рамы машины вызывает колебания градуированных язычков с частотой, соответствующей числу оборотов машины.

По системе спутникового позиционирования
— скорость определяется по системе спутникового позиционирования GPS электронным путём как пройденное расстояние, делённое на время пути.

Электронные
— оптический, магнитный или механический датчик вырабатывает импульс тока за каждый оборот шпинделя. Импульсы обрабатываются электронной схемой и скорость выводятся на индикатор.

Механический.

Скорость движения автомобиля определяют скоростью вращения его колес. Именно этот показатель фиксируют измерительные приборы.

Один из самых популярных способов измерения скорости – это спидометр магнитоиндукционного типа, имеющий привод от гибкого вала. Он содержит пару функциональных узлов (счетный и скоростной), заключенных в одном корпусе и объединенных общим приводом.

Скоростной узел состоит из постоянного магнита, закрепленного на приводном валике, и катушки, которая установлена на оси. Стрелка, которая показывает скорость, находится на верхнем конце оси. В средней части оси напрессована втулка со спиральной пружиной, внутренний конец которой закреплен на ней. Наружный конец крепится на пластине, предназначенной для изменения натяжения пружины регулировкой скоростного узла. Экран, расположенный вокруг катушки, увеличивает магнитный поток, проходящий через катушку. Возникающие при вращении магнита вихревые потоки, порождают магнитное поле катушки.

При взаимодействии магнитных полей магнита и катушки создается крутящий момент, который стремится развернуть катушку в том же направлении, куда вращается магнит. Возвратная пружина при закручивании препятствует повороту оси, поэтому одновременно возникает и противодействующий момент. В результате, ось стрелки и катушка поворачиваются на определенный угол, который пропорционален частоте вращения валика спидометра и соответствует скорости движения автомобиля.

Анализ методов определения скорости автомобиля при ДТП

По тормозному следу

Достоинства:

  • относительная простота метода;
  • большое количество научных работ и составленных методических рекомендаций;
  • достаточно точный результат;
  • возможность быстрого получения результатов экспертизы.

Недостатки:

  • при отсутствии следов шин (если автомобиль, к примеру, не тормозил перед столкновением, или особенности дорожного покрытия не позволяют с достаточной достоверностью измерить след юза) проведение данного метода невозможно;
  • не учитывается воздействие одного транспортного средства в ходе столкновения на другое, что может.

По закону сохранения количества движения

Преимущества:

  • возможность определения скорости транспортного средства даже при отсутствии следов торможения;
  • при тщательном учёте всех факторов метод имеет высокую достоверность результата;
  • удобство использования метода при перекрёстных столкновениях и столкновениях с неподвижными автомобилями.

Недостатки:

  • отсутствие данных о режиме движения транспортного средства приводит к неточному результату;
  • по сравнению с предыдущим методом более сложные и громоздкие вычисления;
  • метод не учитывает энергию, затраченную на образование деформаций.

Исходя из полученных демормаций

Преимущества:

  • учитывает затраты энергии на образование деформаций;
  • не требует наличия следов торможения.

Недостатки:

  • сомнительная точность получаемых результатов;
  • огромное количество учитываемых факторов;
  • зачастую невозможность определения многих факторов;
  • отсутствие стандартизированных воспроизводимых методик определения.

На практике чаще всего используют два метода – определение скорости по следу торможения и исходя из закона сохранения количества движения. При использовании двух этих методов одновременно обеспечивается максимально точный результат, так как методики дополняют друг друга.

Остальные способы определения скорости транспортного средства значительного распространения не получили по причине недостоверности получаемых результатов и/или необходимости громоздких и сложных вычислений. Также при оценке скорости автомобиля учитывают показания свидетелей происшествия, хотя в таком случае нужно помнить о субъективности восприятия скорости разными людьми.

В некоторой мере помочь разобраться с обстоятельствами происшествия и в итоге получить более точный результат может помочь анализ видео из камер наблюдения и видеорегистраторов.

Измерение скорости при помощи радара

Автомобили созданы для передвижения, причём желательно — на высокой скорости. Каждый из нас хочет добраться из точки А в точку В как можно скорее. Чем быстрее едет автомобиль, тем меньше времени нужно, чтобы добраться до цели.

Однако скорость движения на дорогах ограничена. Почему? Да потому, что на большой скорости больше риска. На большой скорости машиной труднее управлять и движение становится опасным. Кроме того, чем выше скорость, тем длиннее тормозной путь. Например, если увеличить скорость на 10 км/час, то тормозной путь увеличивается вдвое.

Выбор скорости зависит от особенностей дороги. Поэтому на дорогах устанавливают специальные знаки, ограничивающие скорость. А для нарушителей предусмотрены наказания в виде штрафов.

Но прежде чем наказывать, нужно точно измерить скорость автомобиля. Самый удобный и точный способ измерения — это измерение при помощи радара, который излучает электромагнитный сигнал в сторону автомобиля. Отразившись от движущегося автомобиля, сигнал приходит обратно на антенну радара, при этом частота отражённого сигнала зависит от скорости машины. Этот необычный эффект открыл австрийский физик Кристиан Доплер ещё в 1841 году. И с тех пор все радары, основанные на этом принципе, называются доплеровскими.

Современные доплеровские радары умеют не только измерять скорость, но и определять направление движения автомобиля, точно находить местоположение каждой машины на дороге. Если совместить такой радар с фотокамерой, то получится устройство, называемое фоторадар, который может автоматически фотографировать все проезжающие автомобили, одновременно измеряя их скорость. И если среди них окажется нарушитель, то радар автоматически его обнаружит, сфотографирует и отправит в центр обработки все данные для оформления штрафа

Важно, что при этом фоторадар может не только сфотографировать номер автомобиля, но и «прочитать» его, то есть распознать имеющиеся на нём символы (буквы и цифры) и перевести их в цифробуквенный код. Без этого было бы невозможно автоматически обрабатывать полученные данные: пришлось бы использовать труд операторов, которые должны были бы рассматривать все фотографии глазами

Представьте, сколько машин проходит каждый час по скоростной дороге? За день с каждого фоторадара могут быть получены десятки тысяч фотографий! А распознанный номер может быть обработан с помощью компьютера автоматически.

Все данные фоторадар отправляет в центр обработки. Там есть база данных — специальным образом организованная информационная система, в которой содержатся данные обо всех зарегистрированных в стране автомобилях, а также именах и адресах их владельцев. Если водитель нарушил правила и превысил скорость, то система оформит протокол, который будет отправлен хозяину автомобиля по почте. И тот должен будет заплатить штраф. Вся эта сложная система действует для того, чтобы все водители соблюдали Правила дорожного движения и мы могли безопасно пользоваться нашими дорогами.

Разумеется, современный фоторадар — это не просто сочетание камеры и радара. Для бесперебойной работы этого сложного прибора требуется целая система обеспечения жизнедеятельности, включающая защиту от изменений температуры, предотвращение запотевания стёкол, дистанционную диагностику и многое, много другое. Поэтому для разработки и производства этих приборов требуется сложное оборудование и специальные знания. Но зато выпускаемые в нашей стране фоторадары настолько надёжны, что, например, для обслуживания нескольких тысяч приборов, выпущенных компанией «Симикон» в Санкт-Петербурге и установленных по всей стране, требуется группа поддержки, состоящая всего из трёх человек.

И ещё хочется отметить одну очень важную вещь. Каждый водитель, садясь за руль своего автомобиля, должен понимать, что соблюдать ПДД нужно не из страха перед штрафами, а ради безопасности всех участников дорожного движения.

Измерение скорости по видеоизображению

В некоторых комплексах фотовидео­-фиксации для измерения скорости используют видеосъёмку. Так, например, измеряет скорость автоматический комплекс фотовидеофиксации «АвтоУраган», разработанный компа­нией «Технологии Распознавания».

«АвтоУраган» работает так. Видео­камера комплекса направлена на определённый участок дороги, длина которого известна заранее. Эта дистанция называется «зона контроля», её длина составляет около 6 метров (рис. 1). Когда машина въезжает в зону контроля, камера фиксирует это и распознаёт закреплённый на автомобиле автомобильный номерной знак. Именно номер является опорной точкой для дальнейшего вычисления скорости (рис. 2). Далее весь путь автомобиля через зону контроля фиксируется видеокамерой. Камера «АвтоУрагана» формирует кадры через каждые 40 миллисекунд и фиксирует время каждого видеокадра (рис. 3). Поскольку время, когда сделаны первый и последний видеокадры, известно, можно вычислить время, за которое автомобиль проехал зону контроля. А зная время и длину зоны контроля, можно рассчитать скорость автомобиля (рис. 4).

Кстати, чем медленнее движется автомобиль, тем больше кад­ров будет сделано за время проезда зоны контроля. Например, двигаясь со скоростью 80 км/час, автомобиль проедет дистанцию зоны контроля (6 метров) за 270 миллисекунд. Соответственно, этот автомобиль в зоне контроля будет зафиксирован шесть раз (270 разделить на 40).

Определение скорости автомобиля по тормозному пути

Под тормозным путём обычно понимают расстояние, которое проходит то или иное транспортное средство от начала торможения (или, если быть более точным, с момента активации тормозной системы) и до полной остановки. Общая, недетализированная формула, из которой возможно вывести формулу для расчета скорости, выглядит так:

Va = 0.5 х t3 х j + √2Sю х j = 0,5 0,3 5 + √2 х 21 х 5 = 0,75 +14,49 = 15,24м/с = 54,9 км/ч где: в выражении √2Sю х j, где:

Va – начальная скорость автомобиля, измеряемая в метрах в секунду;

t3 – время нарастания замедления автомобиля в секундах;

j – установившееся замедление автомобиля при торможении, м/с2; обратите внимание, что для мокрого покрытия – 5м/с2 по ГОСТ 25478-91, а для сухого покрытия j=6,8 м/с2, отсюда начальная скорость автомобиля при “юзе” в 21 метр равна 17,92м/с, или 64,5км/ч.

Sю – длина тормозного следа (юза), измеряемая так же в метрах.

Более подробно процесс определения скорости во время ДТП рассказан в замечательной статье Учет потенциальной деформации при определении скорости автомобиля в момент ДТП. Вы можете скачать ее в формте PDF. Авторы: А.И. Денега, О.В. Яксанов.

Исходя из указанного выше уравнения, можно сделать вывод, что на тормозной путь влияет в первую очередь скорость автомобиля, которую при известных остальных величинах нетрудно вычислить. Наиболее сложной частью вычислений по этой формуле является точное определение коэффициента трения, так как на его значение влияет целый ряд факторов:

  • тип дорожного покрытия;
  • погодные условия (при смачивании поверхности водой коэффициент трения уменьшается);
  • тип шин;
  • состояние шин.

Для точного результата расчётов также нужно принимать во внимание особенности тормозной системы конкретного транспортного средства, например:

  • материал, а также качество изготовления тормозных колодок;
  • диаметр тормозных дисков;
  • функционирование или нарушения в работе электронных устройств, управляющих тормозной системой.

Тормозной след

После достаточно быстрой активации тормозной системы на дорожном покрытии остаются отпечатки – тормозные следы. В случае если колесо во время торможения заблокировано полностью и не вращается, остаются сплошные следы, (которые иногда называют «след юза») которые многие авторы призывают считать следствием максимально возможного нажатия на педаль тормоза («тормоз в пол»). В случае же когда педаль нажата не до конца (или присутствует какой-либо дефект тормозной системы) на дорожном покрытии остаются как бы «смазанные» отпечатки протектора, которые образуются вследствие неполной блокировки колес, которые при таком торможении сохраняют возможность вращаться.

Остановочный путь

Остановочным путём считают то расстояние, которое проходит определённое транспортное средство начиная с обнаружения водителем угрозы и до остановки автомобиля. Именно в этом заключается главное отличие тормозного пути и остановочного пути – последний включает в себя и расстояние, которое преодолел автомобиль за время срабатывания тормозной системы, и расстояние, которое было преодолено за время, понадобившееся водителю на осознание опасности и реакции на нее. На время реакции водителя влияют такие факторы:

  • положение тела водителя;
  • психоэмоциональное состояние водителя;
  • утомление;
  • некоторые заболевания;
  • алкогольное или наркотическое опьянение.
Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *