Nghiên cứu mô phỏng an toàn chuyển động vượt của ô tô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRẦN TRUNG THÀNH

NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG
AN TOÀN CHUYỂN ĐỘNG VƯỢT CỦA Ô TÔ

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 60520116

S K C0 0 4 6 7 4

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRẦN TRUNG THÀNH

NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG AN TOÀN
CHUYỂN ĐỘNG VƯỢT CỦA Ô TÔ

NGÀNH : KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
MÃ SỐ: 60520116

Tp. HồChí Minh, tháng10năm 2015

LÝ LỊCH KHOA HỌC
I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC:
Họ & tên: Trần Trung Thành

Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 30/12/1988

Nơi sinh: Khánh Hòa

Quê quán: Diên Phú – Diên Khánh – Khánh Hòa

Dân tộc: Kinh

Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc:
144 Tổ 7, thôn 4, Diên Phú, Diên Khánh, Khánh Hòa
Điện thoại cơ quan:

Điện thoại di động: 01222.400.179

Fax:

E-mail:

II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:
Đại học:
Hệ đào tạo: Chính quy

Thời gian đào tạo từ 09/2007 đến 11/2011

Nơi học (trường, thành phố): Đại Học Công Nghiệp Tp.Hồ Chí Minh
Ngành học: Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô
Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp:
Ứng dụng phần mềm CarSim mô phỏng chuyển động ô tô
Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp:
Tháng 09/2011, Tp.Hồ Chí Minh
Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Quốc Sỹ
III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI
HỌC:
Thời gian
2011

Nơi công tác

Công việc đảm nhiệm

Công ty cổ phần AP Sài Gòn Petro

2012 đến nay ĐH Công Nghệ Đồng Nai

i

Nhân viên phòng kinh doanh
Giảng viên


LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai
công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 23 tháng 9 năm 2015
(Ký tên và ghi rõ họ tên)

ii


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật
Thành phố Hồ Chí Minh, em đã học được rất nhiều kiến thức bổ ích cũng như
phương pháp nghiên cứu khoa học và tư duy sáng tạo khoa học. Khi thực hiện đề tài
luận văn tốt nghiệp, em đã được các thầy cô hướng dẫn và chỉ bảo tận tình. Những
nhận xét, ý kiến đóng góp từ các chuyên đề 1, 2 đã giúp em khắc phục những thiếu
sót để hoàn thiện hơn về đề tài nghiên cứu của mình.
Tuy nhiên, do điều kiện nghiên cứu còn hạn chế và năng lực của bản thân có
hạn, nên việc thực hiện đề tài còn có nhiều khiếm khuyết. Em mong các thầy cô
thông cảm và đóng góp ý kiến để em có thể hoàn thiện hơn trong cuộc sống và công
việc trong tương lai.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô đã tham gia giảng dạy và hướng dẫn
em trong thời gian vừa qua. Đặc biệt là thầy PGS.TS Nguyễn Văn Phụng và thầy TS
Lâm Mai Long, TS Lê Thanh Phúc đã cung cấp cho em những kiến thức chuyên sâu
và những tài liệu quý để em có thể thực hiện tốt luận văn này.
Em cũng xin chân thành cảm ơn đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã hỗ trợ
động viên và tạo điều kiện trong thời gian vừa qua để em hoàn thành tốt khóa học
cũng như đề tài tốt nghiệp này.
Xin chân thành cảm ơn!

KS. Trần Trung Thành

iii


TÓM TẮT
Một trong những vấn đề nguy hiểm khi tham gia giao thông trên đường là việc vượt
xe phía trước trên cùng len đường ở tốc độ cao. Quá trình vượt càng nguy hiểm hơn
khi trời tối, thời tiết xấu, tầm nhìn bị hạn chế. Nên việc cảnh báo an toàn và hỗ trợ
người tài xế trong quá trình vượt là rất cần thiết.
Đề tài “ Nghiên cứu mô phỏng an toàn chuyển động vƣợt của ô tô”.
Trong đề tài này, em nghiên cứu đánh giá an toàn của quá trình vượt theo chỉ
tiêu quay vòng và phanh khi chuyển động ở tốc độ cao tính cụ thể cho xe Ford
Ranger và sau đó đưa ra quỹ đạo chuyển động vượt an toàn. Nội dung trong luận
văn này được thực hiện bao gồm 3 phần chính:
-

Tính toán các thông số động học cần thiết cho ô tô chuyển động trên
đường với tốc độ cao.

-

Tính toán các chỉ tiêu đánh giá tính an toàn khi quay vòng và phanh. Dùng
công thức tính toán kết hợp phần mềm LapVIEW mô phỏng quỹ đạo
chuyển động an toàn khi vượt ở tốc độ cao.

-

Mô phỏng trên máy tính quá trình vượt của ô tô khi di chuyển theo giới
hạn của quỹ đạo chuyển động vượt an toàn bằng phần mềm CarSim.

Toàn bộ những phân tích và chương trình tính toán ở đây có thể áp dụng cho

các loại xe tương tự khác. Ta có thể sử dụng các cảm biến để thu thập các thông số
đầu vào để tính toán và so sánh với các giá trị thực tế đo đạc được để hiệu chỉnh cho
phù hợp trong quá trình thử nghiệm xe.

iv


ABSTRACT
One of the most risky maneuvers in roads with both directions in the same
carriageway and only one lane for each direction is overtaking another vehicle at
high speed. To overtake becomes particularly dangerous at night, with bad weather
conditions and in curves, due to the diminution of the visibility. Should the safety
alert and assist the driver in the process is essential reached.
In this thesis, I research about stability and safe when roll and braking at high
speed when overtaking for specific Ford Ranger and then making orbit safety
overtake. The main content of this thesis is done consists of 3 main parts:
- Calculate the Aerodynamic is overtaking another vehicle at high speed for cars
- Calculate the indicator of safety when braking and rolling when overtaking.
The trajectories of vehicles are predicted according to their kinematics and the
information of the road shape by software LapVIEW.
- Computer simulation in the process of overtaking when cars move in the
limits of orbital motion safety overtake by software CarSim.
The whole program analysis and calculations here can be applied to other
similar cars. We can use the sensors to collect the input parameters to calculate and
compare with the actual values measured for calibration accordingly during vehicle
testing.

v

MỤC LỤC
LÝ LỊCH KHOA HỌC .............................................................................................................. i
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................................ ii
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................................. iii
TÓM TẮT ..................................................................................................................................... iv
ABSTRACT ................................................................................................................................... v
DANH MỤC BẢNG KÊ .......................................................................................................... ix
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .................................................................................................... 1
1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu: ........................................................ 1
1.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc ...................................................... 1
1.2.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước: ...................................................................... 1
1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước: ...................................................................... 3
1.3 Mục đích của đề tài: ............................................................................................ 3
1.4 Nhiệm vụ của đề tài và giới hạn đề tài: ............................................................. 3
1.4.1 Nhiệm vụ của đề tài ............................................................................................. 3
1.4.2 Giới hạn đề tài ...................................................................................................... 4
CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ..................................................................................... 7
2.1 Sự lăn của bánh ô tô và các loại bán kính bánh ô tô. ....................................... 7
2.1.1 Khái niệm về sự trượt của bánh ô tô và bán kính lăn rl ..................................... 7
2.1.2 Bán kính tính toán r: ............................................................................................ 7
2.2 Các quan hệ động học bánh ô tô khi phanh ..................................................... 7
2.2.1 Khái niệm về tốc độ trượt và độ trượt ................................................................ 7
2.2.2 Đặc tính trượt: ..................................................................................................... 9
2.3 Tính chất ổn định của ô tô chuyển động thẳng: ............................................... 9
2.4 Ổn định chuyển động trong mặt cắt dọc: .......................................................... 10
2.5 Tính chất ổn định động trong mặt cắt ngang: .................................................. 13
2.5.1 Khi ô tô chuyển động thẳng trên mặt đường nghiêng ngang:......................... 13
2.5.2 Khi ô tô chuyển động thẳng trên mặt đường nghiêng ngang:......................... 14
2.6 Tính chất ổn định của ô tô khi quay vòng: ..................................................... 17
2.6.1. Tính ổn định của ô tô khi chuyển động quay vòng trên đường nằm ngang.. 17

vi


2.6.2. Xét ổn định theo điều kiện trượt bên. .............................................................. 18
2.6.3. Xét ổn định theo điều kiện lật đổ. .................................................................... 19
2.6.4 Ảnh hưởng của điều kiện mặt đường đến góc quay vòng giới hạn. ............... 19
2.6.5 Ảnh hưởng tính đàn hồi của lốp ô tô đến sự quay vòng.................................. 21
2.6.5.1 Sự quay vòng của ô tô có lốp cứng................................................................ 21
2.6.5.2 Sự quay vòng của ô tô có lốp đàn hồi. .......................................................... 22
2.7 Tính chất ổn định ô tô khi phanh: ................................................................... 25
2.7.1 Các bánh ô tô ở cầu sau bị hãm cứng khi phanh: ............................................ 25
2.7.2 Các bánh ô tô cầu trước bị hãm cứng khi phanh: ............................................ 26
2.7.3 Ổn định của ô tô khi phanh nếu các lực phanh phân bố không đều: .............. 28
2.8 An toàn giao thông khi vƣợt ô tô khác theo tiêu chuẩn cục đƣờng bộ: ....... 31
2.8.1 Điều kiện vượt:................................................................................................... 32
2.8.2 Một số cần lưu ý khi vượt ô tô an toàn: (theo BATGTQG) ........................... 33
2.8.3 Đánh giá yếu tố khách quan điều kiện vượt: .................................................... 33
CHƢƠNG 3: TÍNH THỰC TẾ CHO CHUYỂN ĐỘNG VƢỢT Ô TÔ BÁN
TẢI FORD-RANGER ..............................................................................................................36
3.1 Các thông số kỹ thuật của ô tô FORD - RANGER ........................................ 36
3.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng chyển động ô tô: .................................. 37
3.2.1 Thông số cản lăn: ............................................................................................... 37
3.2.2 Nhân tố cản không khí ....................................................................................... 38
3.2.3 Bán kính làm việc trung bình của bánh ô tô..................................................... 40
3.3 Xây dựng phƣơng trình cân bằng lực kéo của động cơ: ............................... 40
3.3.1 Xây dựng đường đặc tính ngoài động cơ: ........................................................ 40
3.3.2 Tính toán xây dựng lực kéo tiếp tuyến ở bánh ô tô chủ động. ........................ 42
3.4. Tính toán tính ổn định của ô tô FORD RANGER ........................................ 45
3.4.1 Xác định các thông số của ô tô: ........................................................................ 45

3.4.2 Tính toán ổn định dọc ........................................................................................ 46
3.4.3Tính toán ổn định ngang của ôtô........................................................................ 48
3.5. Tính toán chuyển động vƣợt theo chỉ tiêu khi quay vòng của ô tô FORD
RANGER.................................................................................................................. 49

vii


3.5.1 Xác định bán kính quay vòng Rv theo tốc độ trượt khi vượt V23.5.2 Ảnh hưởng của lực li tâm trong trường hợp ô tô quay vòng khi phanh ......... 51
3.6. Tính toán chuyển động vƣợt theo chỉ tiêu khi phanh của ô tô FORD
RANGER.................................................................................................................. 52
3.6.1 Xác định lực và momen phanh ......................................................................... 52
3.6.2. Quy luật thay đổi của các thông số khi phanh có ABS. ................................. 55
3.6.2.1 Đối với cầu trước. ........................................................................................... 57
3.6.2.2 Đối với cầu sau. .............................................................................................. 59
3.6.3 Thời gian giảm tốc khi phanh không bị hãm cứng .......................................... 60
3.6.4 Quá trình phanh ô tô: ......................................................................................... 62
Chƣơng 4 : MÔ PHỎNG AN TOÀN CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ KHI
VƢỢT.............................................................................................................................................65
4.1 Quãng đƣờng vƣợt: ........................................................................................... 68
4.2 An toàn khi vƣợt khi chuyển động ngƣợc chiều: (trƣờng hợp ít xảy ra trên
thực tế) ...................................................................................................................... 69
4.3 An toàn khi vƣợt khi chuyển động cùng chiều:.............................................. 70
4.4 Ổn định khi chuyển động: ............................................................................... 72
4.4.1.Xây dựng mô phỏng .......................................................................................... 72
4.4.2 Mô hình phẳng tổng quát: ................................................................................. 72
4.5 Kết quả mô phỏng khi chuyển động vƣợt của ô tô:...................................... 76
4.5.1 Mô hình vượt tốc độ 80 (km/h) < Vmax=140(km/k): ....................................... 76
4.5.2 Mô hình vượt tốc độ 120 (km/h) =Vtcvn

4.5.3 Mô hình vượt tốc độ 140 (km/h) =Vmax(140 km/h):........................................ 82
4.5.4 Đánh giá quá trình vượt an toàn theo S,V: ...................................................... 83
4.5.5 Đánh giá quá trình vượt an toàn điều khiển chuyển động: ............................. 84
Chƣơng 5 : KẾT LUẬN .......................................................................................... 88
5.1 Nhận xét về đề tài: ............................................................................................. 88
5.2 Khuyến nghị ....................................................................................................... 88
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 90

viii


DANH MỤC BẢNG KÊ
Chƣơng 1:
Bảng 1. 1: Thông số cơ sở xe Ford Ranger .................................................................5

Chƣơng 3:
Bảng 3. 1: Thông số kỹ thuật của ô tô FORD RANGER trước có tải ......................36
Bảng 3. 2: Bảng giá trị hệ số cản lăn. .......................................................................38
Bảng 3.3: Bảng trị số trung bình hệ số cản không khí (K), diện tích cản chính diện
(F) và nhân tố cản không khí W = F.K ứng với từng loại ôtô. ..............39
Bảng 3. 4: Bảng thông số hiệu suất truyền động của ôtô..........................................40
Bảng 3.5: Giá trị Pe (kW), Me (Nm). .......................................................................41
Bảng 3. 6: Bảng giá trị tương ứng với lực kéo và vận tốc ở trên ..............................44
Bảng 3. 7: Giá trị Momen phanh cầu trước và cầu sau .............................................54
Bảng 3. 8: Quan hệ giữa hệ số bám dọc φx và độ trượt δ. .......................................57
Bảng 3. 9: Quan hệ giữa mô men phanh trước Mp1 với độ trượt δ ở giai đoạn tăng
áp suất: ...................................................................................................57
Bảng 3. 10: Quan hệ giữa mô men phanh trước Mp1 với độ trượt δ ở giai đoạn giảm
áp suất: ...................................................................................................58
Bảng 3. 11: Quan hệ giữa mô men phanh trước Mp1 với độ trượt δ ở giai đoạn giữ áp suất.

...............................................................................................................58
Bảng 3. 12: Quan hệ giữa mô men phanh sau M p2 với độ trượt δ ở giai đoạn tăng
áp suất. ..................................................................................................59
Bảng 3. 13: Quan hệ giữa mô men phanh sau M p2 với độ trượt δ ở giai đoạn giảm
áp suất. ..................................................................................................59
Bảng 3. 14: Thời gian phanh không bị hãm cứng.....................................................61

Chƣơng 4:
Bảng 4. 1:Thông số kỹ thuật của ô tô Ford Ranger. .................................................65
Bảng 4. 2: Chọn các thông số tính toán: ...................................................................67

ix


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Chƣơng 1:
Hình 1. 1: Đường cao tốc Việt Nam ...........................................................................1
Hình 1. 2: Ford Ranger................................................................................................4

Chƣơng 2:
Hình 2. 1: Sơ đồ lực tác dụng lên bánh ô tô khi có trượt lăn ......................................7
Hình 2. 2: Sơ đồ lực tác dụng lên bánh ô tô khi trượt lết ............................................8
Hình 2. 3: Đồ thị thể hiện mối quan hệ của hệ số bám và độ trượt. ...........................9
Hình 2. 4: Phản lực mặt đường tác dụng lên bánh ô tô .............................................10
Hình 2. 5: Sơ đồ tính tốc độ giới hạn ô tô .................................................................10
Hình 2. 6: mô hình ô tô tối ưu ...................................................................................12
Hình 2. 7: Sơ đồ lực tác dụng khi chuyển động ........................................................13
Hình 2. 8: Sơ đồ lực khi ô tô quay vòng ...................................................................14
Hình 2. 9: Sơ đồ lực khi ô tô theo điều kiện trượt ....................................................16
Hình 2. 10: Sơ đồ mômen và lực tác dụng lên ô tô khi quay vòng trên đường nằm ngang.

...................................................................................................................................17
Hình 2. 11: Các lực tác dụng lên bánh ô tô dẫn hướng.............................................19
Hình 2. 12: Các thành phần của lực đẩy F’. ..............................................................20
Hình 2. 13: Sơ đồ quá trình quay vòng ô tô có lốp cứng. .........................................21
Hình 2.14: Sơ đồ quay vòng của ô tô có lốp đàn hồi. ...............................................23
Hình 2. 15: Quay vòng trung hòa. .............................................................................24
Hình 2. 16: Quay vòng thiếu. ....................................................................................24
Hình 2. 17: Quay vòng thừa. .....................................................................................25
Hình 2. 18: Các bánh ô tô ở cầu sau bị hãm cứng ....................................................26
Hình 2. 19: Các bánh ô tô ở cầu trước bị hãm cứng. ................................................27
Hình 2. 20: Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh mà có hiện tượng quay ô tô do lực
phanh phân bố không đều. ........................................................................................29
Hình 2. 21: Mô hình vượt ô tô khác ..........................................................................32

x


Chƣơng 3:
Hình 3. 1: Bản vẽ kích thước tổng thể ô tô FORD RANGER trước có tải...............36
Hình 3. 2: Đồ thị đặc tính ngoài của động cơ: ..........................................................41
Hình 3. 3: Đồ thị đặc tính kéo ứng với từng tỷ số truyền được biểu diễn ở đồ thị

-V.

...................................................................................................................................45
Hình 3. 4: Sơ đồ tính toán ổn định dọc khi ô tô lên dốc ...........................................46
Hình 3. 5: Sơ đồ tính toán ổn định dọc khi ô tô xuống dốc ......................................47
Hình 3. 6: Sơ đồ tính toán ổn định ngang .................................................................48
Hình 3. 7: Sơ đồ vượt ................................................................................................49
Hình 3. 8: Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi quay vòng...............................................51

Hình 3. 9: Đồ thị quan hệ momen phanh của ô tô FORD RANGER .......................54
Hình 3. 10: Các lực và momen tác dụng lên bánh ô tô khi phanh ...........................55
Hình 3. 11: Sự thay đổi hệ số bám dọc φx và hệ số bám ngang φy theo độ trượt
tương đối δ của bánh ô tô. .........................................................................................57
Hình 3. 12: Chu kỳ thay đổi momen phanh ở cầu trước khi có ABS. .....................58
Hình 3. 13: Chu kỳ thay đổi momen phanh ở cầu sau khi có ABS. ........................59
Hình 3. 14: Thời gian quá trình phanh ......................................................................62

Chƣơng 4:
Hình 4.1: Mô hình 3D xe Ford Ranger .....................................................................66
Hình 4.2: Thông số kích thước của xe Ford Ranger .................................................66
Hình 4.3: Thông số hệ thống truyền lực Ford Ranger ..............................................67
Hình 4.4: Thông số tính toán.....................................................................................67
Hình 4.5: Mô hình vượt cùng chiều ..........................................................................69
Hình 4. 6: Mô hình vượt cùng chiều .........................................................................70
Hình 4. 7: Quỹ đạo chuyển động vượt được tính toán bằng LapVIEW ...................71
Hình 4. 8: Quỹ đạo chuyển động vượt được nhập vào CarSim từ LapVIEW ..........71
Hình 4.9: Quan hệ động học của ô tô trong mô hình phẳng .....................................72
Hình 4. 10: Mô hình ô tô chuyển động quỹ đạo cong ...............................................74
Hình 4. 11: Góc lệch hướng bánh xe ........................................................................74

xi


Hình 4. 12: Vượt xe khác với tốc độ 80 Km/h ..........................................................76
Hình 4. 13:Xác định thông số cơ bản của ô tô ..........................................................77
Hình 4. 14: Quỹ đạo quãng đường vượt ...................................................................77
Hình 4. 15: Đồ thị biến thiên vận tốc ........................................................................78
Hình 4. 16: Độ lệch của quỹ đạo chuyển động khi vượt...........................................79
Hình 4. 17: Vượt xe khác với tốc độ 120 Km/h ........................................................79

Hình 4. 18:Xác định thông số cơ bản của ô tô ..........................................................80
Hình 4. 19: Qũy đạo quãng đường vượt ...................................................................80
Hình 4. 20: Mô phỏng chuyển động theo quỹ đạo quảng đường vượt .....................81
Hình 4. 21: Độ lệch của quỹ đạo chuyển động khi vượt...........................................81
Hình 4. 22: Vượt xe khác với tốc độ 140 Km/h ........................................................82
Hình 4. 23:Xác định thông số cơ bản của ô tô ..........................................................82
Hình 4. 24: Qũy đạo quãng đường vượt ...................................................................82
Hình 4. 25: Độ lệch của quỹ đạo chuyển động khi vượt...........................................83
Hình 4. 26: Góc lệch hướng theo phương X (140 km/h) ..........................................84
Hình 4. 27: Góc lệch hướng theo quỹ đạo vượt (đánh lái) 140 km/h .......................85
Hình 4. 28: Góc lệch hướng theo quỹ đạo vượt (đánh lái) 80 km/h .........................86
Hình 4. 29: Góc lệch hướng theo quỹ đạo vượt (đánh lái) 120 km/h .......................86
Hình 4. 30: Góc lệch hướng theo quỹ đạo vượt (đánh lái) 140 km/h .......................87

xii


DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT
ABS

Anti-lock Braking System

BATGTQG

Ban An Toàn Giao Thông Quốc Gia

CarSim

Car Simulation

ESP

Electronic Stability Program

LapVIEW

Laboratory Virtual Instrumentation Engineering
Workbench)

Pickup

Ô tô du lịch bán tải

QCVN 34:2011/BGTVT

Quy Chuẩn Việt Nam số 34 năm 2011 của Bộ
Giao Thông Vận Tải ban hành

TCĐBVN

Tổng Cục Đường Bộ Việt Nam

TTNCATGT.HVCSND.BCA Trung Tâm Nghiên Cứu An Toàn Giao Thông,
Học Viện Cảnh Sát Nhân Dân, Bộ Công An
V2V

Vehicle-to-Vehicle Communication

xiii

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu:
Khi lái ô tô tham gia giao thông trên đường có một kỹ thuật mà hầu hết các
tài xế đã từng sử dụng đó là kỹ thuật vượt ô tô khác đặc biệt điều này sẽ thường
xuyên xảy ra trên cao tốc. Để thực hiện vượt ô khác an toàn đòi hỏi người tài xế phải
quan sát kỹ và đánh giá đúng được tình huống vượt và làm chủ được tốc độ vượt
cùng với quãng đường cho phép. Nó đã trở thành một bài toán thực tế để các nhà
nghiên cứu đưa ra giải pháp để cảnh báo giúp người tài xế tránh những sai sót dẫn
đến các tai nạn không đáng có.

Hình 1. 1: Đường cao tốc Việt Nam
1.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc
1.2.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước:
Các hãng ô tô cũng như các phòng nghiên cứu của các trường đại học lớn trên
thế giới đã có những nghiên cứu, thử nghiệm để đưa ra một số giải pháp giúp người
lái ô tô cải thiện tầm nhìn và tầm soát được các tai nạn không đáng có khi tham gia
giao thông:
“Intelligent automatic overtaking system using vision for vehicle
detection” Center for Automation and Robotics-University of Alcala- Mardrid-

1


Spain. Giải quyết vấn đề:
-

Phát hiện chuyển làn xe khi chuyển động

-

Vận tốc khi xe chuyển làn

-

Quỹ đạo chuyển động vượt

“Determination of Safety Distance by Simulation and Collision
Avoidance on a Road’s Danger Zones” by Slovak University of Technology
Bratislava – Trnava SK 917 24 - Slovakia February 25-2012 tác giả thực hiện
một số vấn đề:
-

Xác định các thông số an toàn khi xe di chuyển trên đường

-

Bằng phương pháp mô phỏng các va chạm trên đường

-

Đưa ra giới hạn an toàn khoảng cách, lực phanh, độ bám….

“High Speed Braking Stability by Bjorn Anderson Patric Gillberg 2013” Tác
giả thực hiện một số vấn đề sau:
-

Phân tích động lực học quá trình phanh của xe đua và các yếu tố ảnh
hưởng đến ổn định chuyển động của xe khi phanh.

-

Xây dựng công thức tính toán cho mô hình xe bốn bánh cơ bản.

-

Viết chương trình tính toán và mô phỏng bằng đồ thị quỹ đạo chuyển động
của xe và các thông số về tính ổn định của xe khi phanh bằng phần mềm
Matlab 2012.

-

Phân tích kết quả mô phỏng và đề xuất giải pháp nâng cao tính ổn định khi
phanh của xe ở tốc độ cao.

Để thúc đẩy những dự án nghiên cứu như trên ra được những sản phẩm hoàn
thiện, dự kiến hệ thống giao tiếp giữa các ô tô với nhau” (“Vehicle-to-Vehicle
Communication” V2V) sẽ được trang bị trên các ô tô khi tham gia giao thông ở Mỹ
vào năm 2016. Đây là một dạng của hệ thống giao tiếp thông minh và các ô tô sẽ
chia sẻ thông tin của chúng như vị trí, hướng đi và tốc độ. Từ những thông tin đó,
các ô tô đang chạy trên đường sẽ có thể đưa ra cảnh báo khi có tình huống không an
toàn. Việc đưa ra cảnh báo sớm sẽ giúp tài xế có thể xử lý một cách tốt hơn. Hoặc
khi chiếc ô tô đủ thông minh thì nó sẽ tự xử lý an toàn cho các tình huống như vậy.

2


1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước:
Đề tài “Nghiên cứu vấn đề ổn định của hệ thống phanh chống hãm cứng ABS”
của học viên Nguyễn Hưng, Khóa 2010-2012 được thực hiện đề cập đến một số vấn

đề sau:
- Phân tích động lực học phanh ABS bằng thuật toán ABS đơn giản.
- Phân tích quá trình điều chỉnh lực phanh ABS.
Đề tài “Mô phỏng nâng cao an toàn chuyển động khi quay vòng của ô tô ” của
học viên Lê Minh Đảo 2011-2013 được thực hiện đề cập đến một số vấn đề sau:
- Phân tích động lực học ô tô khi quay vòng
- Mô phỏng bằng Solidword kết hợp với Labview
1.3 Mục đích của đề tài:
Tính ổn định, an toàn chuyển động khi vượt bao gồm 2 trường hợp khi
chuyển động quay vòng, phanh (tính cụ thể cho xe Ford Ranger).
-

Chỉ tiêu đánh giá quá trình phanh, quay vòng.

-

Điều kiện đảm bảo an toàn khi phanh, quay vòng

-

Điều kiện đảm bảo an toàn khi vượt (phanh + quay vòng) đưa ra phương trình
tính quỹ đạo chuyển động vượt của ô tô

-

Xây dựng thuật toán đưa ra quỹ đạo chuyển động vượt bằng phần mềm
LabVIEW

-

Sau đó mô phỏng chuyển động vượt theo quỹ đạo chuyển động trên bằng
phần mềm CarSim

1.4 Nhiệm vụ của đề tài và giới hạn đề tài:
1.4.1 Nhiệm vụ của đề tài
- Với nhiệm cụ của đề tài “Nghiên cứu mô phỏng an toàn chuyển động vượt
của ô tô” tác giả sẽ chỉ tính toán:
Chỉ tiêu an toàn khi quay vòng.
Chỉ tiêu an toàn khi phanh.
Chỉ tiêu an toàn khi chuyển động trên đường với vận tốc cao để vượt ô
tô khác.

3


- Tìm hiểu cách sử dụng LabVIEW đưa ra quỹ đạo chuyện động an toàn của ô
tô khi vượt.
- Sử dụng phần mềm Carsim để mô phỏng quá trình chuyển động của ô tô theo
quỹ đạo chuyển động vượt an toàn.
- Dựa trên kết quả mô phỏng đánh giá ổn định và an toàn của quá trình vượt.
1.4.2 Giới hạn đề tài
- Dùng phần mềm LabVIEW, Carsim để mô phỏng.
- Mô phỏng ô tô khi chuyển động: cụ thể là trường hợp chuyển làn đường vượt
ô tô khác di chuyển cùng chiều, ngược chiều.
- Mô phỏng trên một ô tô bán tải cụ thể là ô tô Ford Ranger các số liệu ban đầu
do nhà chế tạo cung cấp kết hợp với đo đạc, tính toán. Xây dựng quỹ đạo chuyển
động vượt gồm:
Các thông số đầu vào (có thể thay đổi theo điều kiện cụ thể);
Các thông số đầu ra được biểu thị bằng đồ thị và giá trị cụ thể.
Từ kết quả đó xây dựng thuật toán đưa ra phương trình quỹ đạo chuyển động

vượt và được mô phỏng bằng phần mềm trên máy tính.

Hình 1. 2: Ford Ranger

4


1.4 Phƣơng pháp nghiên cứu:
- Nghiên cứu đặc tính động học và động lực học của ô tô khi chuyển động.
- Xây dựng thuật toán và đưa ra quỹ đạo chuyển động của ô tô khi vượt bằng
phần mềm LapVIEW
- Sử dụng phần mềm Carsim để mô phỏng trên máy tính.
- Chọn ô tô Ford Ranger với thông số kỹ thuật đầy đủ.
Bảng 1. 1: Thông số cơ sở xe Ford Ranger
Ford Ranger XLT 3.2

Thông số kỹ thuật (Specifications)
Động cơ
Loại cabin

Kép
Động cơ Turbo Diesel 3.2L i5 TDCi, trục
cam kép có làm mát khí nạp

Kiểu động cơ
Dung tích xi lanh (cc)

3198

Đường kính x Hành trình (mm)

86x94,6

Công suất cực đại (HP/vòng/phút)

200/3500

Mô men xoắn cực đại (Nm/vòng/phút

375/1500-2500

Hệ thống truyền động

Hai cầu chủ động / 4x4

Hộp số

5 Số tay

Khả năng lội nước (mm)

800

Tiêu chuẩn khí thải

EURO 4
Đĩa ma sát đơn, điều khiển bằng thủy lực
với lò xo đĩa

Ly hợp

Kích thƣớc
Dài x Rộng x Cao (mm)

5173 x 1788 x 1755

Vệt bánh trước (mm)

1445

Vệt bánh trước (mm)

1440

Chiều dài cơ sở (mm)

3000

5


Bán kính vòng quay tối thiểu (mm)

6350

Trọng lượng toàn tải (kg)

2955

Trọng lượng không tải (kg)

1868

Tải trọng định mức ô tô tiêu chuẩn
(kg)

737

Góc thoát trước (độ)

23.7 - 25.5

Góc thoát sau (độ)

20.3 - 20.9

Kích thước thùng hàng (D x R x C)

1614 x 1850 x 511

Hệ thống treo
Hệ thống treo độc lập, tay đòn kép, lò xo
trụ và ống giảm chấn

Hệ thống treo trước
Hệ thống treo sau

Loại nhíp với ống giảm chấn

Hệ thống phanh

Phanh trước

Có

Hệ thống chống bó cứng phanh
(ABS)

Có

Hệ thống cân bằng điện tử (ESP)

Có

Cỡ lốp

235/75R16
Vành hợp kim nhôm đúc 16"

Bánh ô tô
Dung tích bình nhiên liệu (lít)

80

6


S

K

L

0

0

2

1

5

4