Методика за изследване изпреварването между автомобили с помощта на GPS приемници Свилен Костадинов, Митко Маринов, Даниел Любенов Method for testing overtaking between cars using GPS loggers: In this paper is presented method for testing overtaking between cars using GPS loggers. Using the logged data for UTC world time may be compare both files and define the characteristic distances for the overpassing. Key words: Video VBOX, VBOX 3i, Passing Sight Distance ВЪВЕДЕНИЕ През последните години според данни на Държавно обществената консултативна комисия по проблемите на безопасността на движение [2, 5] - 24% от пътно-транспортните произшествия (ПТП) и 27% от пострадалите в страната са станали поради неправилно извършване на маневрата изпреварване. Често пъти при разследването на такива ПТП в автоекспертната практика трябва да се използват теоретични модели за определяне на основните параметри на движението на автомобила при извършване на изпреварване. В практиката са известни различни подобни модели [1, 3], който не оценяват точно параметрите на извършената маневра и дават значителни разлики [1, 3]. От друга страна методиките за практическа проверка и създаване на теоретичните модели са остарели и при тях възможностите за допускане на обективни грешки са големи [3]. Предимствата на GPS приемниците през последните години ги прави все поактуални при употребата им в научни изследвания. От представения до тук анализ следва,че темата на настоящата работа е особено актуална. Целта на настоящата работа е да бъде представен метод за изследване на маневрата изпреварване с помощта на GPS приемници. МЕТОДИКА ЗА ИЗСЛЕДВАНЕ ИЗПРЕВАРВАНЕТО МЕЖДУ АВТОМОБИЛИ С ПОМОЩТА НА РЕГИСТРИРАЩИ GPS СИСТЕМИ VBOX 1.Необходима апаратура и софтуер За изследване на маневрата изпреварване (фиг.1) по този метод са използвани два броя регистриращи GPS системи на фирмата Racelogic Ltd. фиг.1. Маневрата изпеварване, където 1 е изпреварващ автомобил; 2 изпреварван автомобил; l 1 и l 2 дължини на автомобилите [m]; d1 и d2 разстояния между автомобилите в началото и в края на изпреварването [m]; S 2 - измината дистанция от изпреварвания автомобил [m]; Su необходима дистанция за извършване на изпреварването [m]. На изпреварващия автомобил се поставя регистрираща GPS система VBOX 3i., където честотата на записваните данни е 100 Hz, [4, 6]. При GPS системите VBOX, - 151 -
данните се записват на флаш карти, което прави удобна употребата на данните и последваща обработка в софтуера VBOXTools. Високата честота на обновяване на записваните данни на GPS системите VBOX, гарантира добро представяне на данните за изпреварването, който е кратък процес. Тя има възможност да записва следните основни параметри [4] : брой на сателитите; UTC световно време [hhmmss,00]; географски координати (дължина и ширина) [min]; скорост на автомобила [km/h]; ускорения действащи на автомобила [m/s 2 ], надморска височина [m] и др. Като най-важни са : UTC световно време и координати на траекторията на движение на автомобила (колона 2 и колона 3 на фиг.6.). По координатите на двата автомобила в дадено UTC световно време се изчисляват и характерните разстояния за извършване на изпреварването (фиг.1.).както се вижда от фиг. 6 данните са с разширение до осмия знак след десетичната запетая, което е предпоставка за висока точност при изследване на характерните разстояния за извършване на изпреварването (фиг.1.). фиг. 2. Регистрираща GPS система VBOX 3i На изпреварвания автомобил (поз.2, фиг.1) се поставя регистрираща GPS система VideoVBOX показанa на фиг.2. Освен предимствата изброени по горе характерно за нея е, че има възможност да записва и видео данни синхронно с параметрите на движение, които са нужни за определяне на началния и крайния момент на изпреварването. фиг. 3. Регистрираща GPS система Video VBOX След като регистрираните данни са записани, те удобно могат да се обработят след експеримента със специализирания софтуер VboxTools [4] (фиг.5.). С помощта на този софтуер може синхронно по време или дистанция да се представят параметрите на движение на автомобила и видео данните при маневрата изпреварване. 2. Видео регистриране и определяне на началото и края на изпреварването С помощта на видео данните се установява началния момент, в който изпреварващият автомобил (фиг.1.) напуска своята лента и навлиза в лентата за - 152 -
насрещно движение (фиг.4.). Също с помощта на видео данните се установява и момента, в който автомобила (фиг1.) завършва изпреварването и се прибира в своята лента(фиг.4.). фиг. 4. Видео регистриране на началото и края на изпреварването фиг. 5. Основни работни прозорци на софтуера VBOXTools, където 1 е графично изменения на скоростите на автомобилите; 2 представяне на данните в цифров вид; 3 траектории на двата автомобила; - данни за изпреварващия автомобил; - данни за изпреварвания автомобил. 3. Едновременно обработване на данните от изпреварвания и изпреварващия автомобил След определяне на началото и края на изпреварването (фиг.5.) се отчита от заредения файл със записа световното UTC време съответстващо за началото и края на изпреварването. Чрез функциите за изрязване на софтуера VBOXTools може да се изреже частта файла само за периода на маневрата изпреварване. По отчетените времена за начало и край на изпреварването правим също изрязване на файла запаметен от GPS системата VBOX 3i. Чрез функцията за налагане на файловете може точно да се представи процеса на изпреварването и положението на двата автомобили по едно и също световно UTC време (фиг.5.) Могат да се определят скоростите на автомобилите в началото на изпреварването, както и ускоренията на автомобилите (фиг.5.). От това следва, че е възможно да се - 153 -
правят изследвания както при установени така и при неустановени режими на движение. 4. Представяне на данните в цифров вид Записваните данни могат да се представят също и в цифров вид (фиг.6.). Данните за времете (първа колана на фиг.6.) е с точност до стотни в секундите, а географската ширина и географската дължина са в минути с точност до осми знак след десетичната запетая. Това е предпоставка за много висока точност. В цифров вид също могат да се представят и скоростта на движение, радиус на завоя, надлъжни и напречни ускорения, които в този вид могат да се използват и за друг вид изследвания свързани с движението на автомобил. фиг. 6. Представяне на данните записани от системите VBOX в цифров вид 5. Математичен апарат за изчисляване на характерните разстояния за извършване на изпреварването Изчисляването на характерните разстояние за извършване на маневрата (фиг.1.) става като се отчетат координатите на автомобилите в дадения момент (фиг.6.) и с помощта на емпирични формули. Първа стъпка в изчисляване на разстоянията между автомобилите е намиране на разликите на координатите на двата автомобила. След това преобразуваме разликите на географската ширина и географска дължина от минути в метри. Това става формули 1 и 2, където: Y е разликата в дължините, Х е разлика в ширините, 1853 представлява коефициент преобразуващ минутите в метри, 0,7315 е коефициент отчитащ овалността на земята. Y=(разлика на географските дължини [min]) х 1853 х 0,7315, [m] [1] Х=(разлика на географските ширини [min]) х 1853, [m] [2] От така получените формули може да се намери и реалното разстояние между автомобилите по формула 3. 2 2 C = X + Y,[m] [3] От направения до тук анализ следва, че чрез записаните данни от двете GPS системи и чрез световното UTC време може да се изчислят характерните параметри на маневрата изпреварване (фиг.1). ЗАКЛЮЧЕНИЕ В представената методика за изследване изпреварването между автомобили може да се направят следните изводи: GPS системите VBOX, позволяват запис на координатите на изминатия път на флаш карта, което прави удобна употребата на данните за последваща обработка. - 154 -
Високата честота на обновяване на записваните данни е предпоставка за детайлно представяне на маневрата. Методиката позволява по записаните координати в дадено UTC световно време да се изчисляват характерните разстояния за извършване на изпреварването. Важна особеност на системата Video VBOX е възможността синхронно да записва видео данни с данните за параметрите на движение на автомобила. ЛИТЕРАТУРА [1] Ангелов А., Петков Д., Косев К. Ръководство по експертно изследване на пътно-транспортни произшествия, София 1993г. [2] Костадинов С., Маринов М., Любенов Д., Милчев М., Анализ на данните за пътнотранспортните произшествия в България за периода 2005 2010г. [3] Douglas W. Harwood, David K. Gilmore, Karen R. Richard, Joanna M. Dum, Passing Sight Distance Criteria, National Cooperative Highway Research Program 2008. [4] VboxTools Software Manual Version 1.11. [5] http://dokkpbdp.mvr.bg/statistics/default.htm - Държавно - обществена консултативна комисия по проблемите с безопасността на движение. [6] www.racelogic.co.uk.. За контакти: ас. инж. Свилен Костадинов, Катедра Транспорт, Русенски университет Ангел Кънчев, тел.: 082-888 609, е-mail: skostadinov@uni-ruse.bg доц. д-р Митко Маринов Катедра Транспорт, Русенски университет Ангел Кънчев, тел.: 082-888 609, е-mail: mdmarinov@uni-ruse.bg гл. ас. д-р Даниел Любенов, Катедра Транспорт, Русенски университет Ангел Кънчев, тел.: 082-888 605, е-mail: dliubenov@uni-ruse.bg Докладът е рецензиран. - 155 -