Bu çalışmada, özellikle ağır taşıtlarda sürücü girişlerinden dolayı meydana gelen takılmasız devrilme olayını önlemek amacıyla devrilme zamanı ölçütünü (TTR) esas alan gerçek zamanlı yalpa uyarı sistemi geliştirilmiştir. TTR hesabının yalpa uyarı sisteminde gerçek zamanlı olarak uygulanabilmesi için hem gerçek zamandan çok daha hızlı çalışabilen hem de farklı sürüş senaryolarında da araç dinamiğini çok iyi yansıtabilen doğrusal bir modele gereksinim vardır. Bu amaçla, aracın hızını ve direksiyon açısını esas alarak aracın dinamiğini öngörebilecek savrulma ve yalpa dinamiğinin bileşimini içeren doğrusal bir model kullanılmıştır.
Beş serbestlik derecesine sahip doğrusal modelin, değişken hız ve direksiyon açısı girişlerinin neden olduğu ve gerçek araç dinamiğini yansıttığı varsayılan doğrusal olmayan modele sahip TruckMaker yazılımında yer alan aracın dinamik davranışını öngörebilmesi adına, bu dinamikte etkili farklı çalışma aralıklarında doğrusal olmayan davranış sergileyen değişken parametrelerin değerleri çeşitli direksiyon açısı girişlerinde ve boyuna hızlarda gerçekleştirilen simülasyonlarla kestirilmiş ve ara değer tabloları haline getirilmiştir. Model parametrelerinin, farklı hız ve direksiyon açısı değerlerine göre parametre kestirimi çalışması sonucu oluşturulan ara değer tablolarından tahmin edilmesiyle gerçekçi araç davranışının değişken hız ve direksiyon açılarında doğrusal model ile çok iyi bir yaklaşıklıkla tahmin edilebilir olduğu farklı hız profili ve direksiyon açısı girişleri kullanılarak gerçekleştirilen çeşitli simülasyonlarla doğrulanmıştır.
Yapılan doğrulama çalışmasının ardından gerçekçi aracın dinamiğini öngörmek amacıyla doğrusal model, geliştirilen yalpa uyarı sisteminde devrilme zamanı ölçütünün hesaplanmasında kullanılmıştır. Aracın devrilmesine ilişkin kıstas olarak kullanılan yük transfer oranının doğrusal modelden yararlanılarak elde edilen yük transfer oranı ile çok iyi bir yaklaşıkla örtüştüğü değişken hız profili ve direksiyon açısı girişleri kullanılarak doğrulanmıştır.
Geliştirilen yalpa uyarı sistemi öncelikle gerçek zamanlı olmayan simülasyonlarla test edilmiştir. Gerçek uygulamada hesaplamanın araç üzerinde gerçek zamanlı
olarak yapılması gerektiğinden geliştirilen model araç simülatöründe gerçek zamanlı ve insanlı simülasyonlarla test edilmiştir. Yapılan simülasyon çalışmaları sırasında aracın ağırlık merkezi yüksekliği arttırılarak, parametre kestirimi dışında kalan boyuna hız ve direksiyon açısı girişleri kullanılarak dayanıklılığı da test edilmiştir. Elde edilen simülasyon sonuçlarına göre geliştirilen yalpa uyarı sisteminin aracın devrilme riskinin bunduğu durumlarda deneyimli bir sürücüye bu durumu önleyici manevra yapacak kadar süre kazandırdığı görülmüştür. Daha riskli durumlarda ise tekil frenleme, aktif direksiyon kontrolcüsü, aktif viraj çubuğu, yarı aktif ve aktif süspansiyon v.b. yöntemlerin kullanılabileceği devrilme engelleyici kontrol sistemlerinin tetikleyicisi olarak kullanılabilir.
Bu çalışmanın bir devamı şeklinde gelecekte yapılabilecek çalışmalar;
- Bu çalışmada kullanılan ve gerçek araç dinamiğini yansıttığı varsayılan TruckMaker yazılımı yerine gerçek araçtan alınan test verilerinin doğrusal model parametrelerinin kestiriminde kullanılması,
- Geliştirilen doğrusal modelin ve yalpa uyarı sisteminin gerçek araçta devrilme engelleyici kontrol sistemi ile birlikte kullanılması,
- Kullanılan doğrusal modelde aracın kütlesinin ve ağırlık merkezinin zamanla değişmediği varsayıldığından doğrusal modelin bu değişimleri de içerecek şekilde güncellenmesi
KAYNAKLAR
[1] www.egm.gov.tr/teadb/index.htm
[2] Yu, H., Güvenç, L. and Özgüner, Ü., 2008. Heavy Vehicle Rollover Detection and Active Roll Control, Vehicle System Dynamics, vol 46, 451-470. [3] Rakheja, S. and Pichè, A., 1990. Development of Directional Stability Criteria
for an Early Warning Safety Device, SAE Paper No. 902265.
[4] Freedman, M., Olson, P.L., and Zador, P.L., 1992. Speed Actuated Rollover Advisory Signs for Trucks on Highway Exit Ramps, Insurance
Institute for Highway Safety and University of Michigan Transportation Research Institute.
[5] McGee, H., Joshua, S., Hughes, W., Strickland, R., Bareket, Z. and Fancher, P., 1993. Feasibility of An Automatic Truck Warning System,
FHWA-RD-93-039.
[6] Preston-Thomas, J. and Woodrooffe, J.H.F., 1990. A Feasibility Study of a Rollover Warning Device for Heavy Trucks, Transport Canada
Publication No. TP 10610E.
[7] Nalecz,, A.G., Lu, Z. and d’Entremont, K.L., 1993. An Investigation of Dynamic Measure of Vehicle Rollover Propensity, SAE Paper No: 930831.
[8] Ervin, R.D., Winkler, C.B., Fancher, P.S., Hagan, M., Krishnaswami, V., Zhang, H., Bogard, S., and Karamihas, S., 1998. Cooperative Agreement to Foster the Deployment of a Heavy Vehicle Intelligent Dynamic Stability Enhancement System, University of Michigan
Transportation Research Institute, Interim report, NHTSA – U.S. [9] Trent, V. and Greene, M., 2002. A Genetic Algorithm Predictor for Vehicular
Rollover, IEEE IECON 02, Industrial Electronics Society, 28th
Annual Conference, pp.1752-1756 vol.3.
[10] Chen, B.C. and Peng, H., 1999. A Real-Time Rollover Threat Index for Sports Utility Vehicles, American Control Conference, pp.1233-1237.
[11] Chen, B.C. and Peng, H., 1999. Rollover warning of Articulated Vehicles Based on a Time-To-Rollover Metric, ASME International Congress
and Exposition, Knoxville, TN. [12] www.ipg.de
[13] Pfister, F., Reitze, C., and Schmidt, A., 1999. Hardware in the Loop - The Technologie for Development and Test of Vehicle Control Systems,
Proceedings of the Congrès International – La Dynamique du Véhicule Automobile et Ferroviaire, Lyon, France.
[14] Boada, M.J.L., Boada, B.L., Quesada, A., Gauchía A. and Díaz V., 2007. Active Roll Control Using Reinforcement Learning For Single Unit Heavy Vehicle, 12th IFToMM World Congress, Besançon-France. [15] www.mathworks.com
[16] Anderson, R.A., 2004. Using GPS for Model Based Estimation of Critical Vehicle States and Parameters, MSc Thesis, Auburn University.
[17] Miege, A.J.P., 2000. Development of Active Anti-Roll Control for Heavy Vehicles, Technical Report, University of Cambridge.
[18] Palkovics, L., Semsey, A. and Gerum, E., 1998. Rollover Prevention System for Commercial Vehicles – Additional Sensorless Function of the Electronic Brake System, AVEC98, No:9837409.
[19] Palkovics, L., Semsey, A. and Gerum, E., 1999. Rollover Prevention System for Commercial Vehicles – Additional Sensorless Function of the Electronic Brake System, Vehicle System Dynamics, vol 32, 285-297. [20] Chen, B.C., 2001. Warning and Control for Vehicle Rollover Prevention, PhD
Thesis, University of Michigan, USA.
[21] Ünal K. ve Güvenç L., 2008. Bir Yalpa Uyarı Sisteminde Kullanılmak Üzere Değişken Parametreli Taşıt Dinamiği Modelinin Geliştirilmesi ve Parametrelerinin Tanınması, Otekon – IV. Otomotiv Teknolojileri
Kongresi, Bursa, 1-4 Haziran, s.449-456.
[22] Yiğit, T., 2004. Araç Dinamiği Modelleri Geliştirilmesi ve Savrulma-Devrilme Engelleyici Kontrolde Kullanımları, Yüksek Lisans Tezi, İ.T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
EKLER
Tablo A.1 : Doğrusal araç modeline ait parametrelerin sayısal değerleri Parametre Tanım Değer Birim
lf Ağırlık merkezi ile ön aks arasındaki uzunluk 1.76 m
lr Ağırlık merkezi ile arka aks arasındaki uzunluk 2.36 m
M Aracın toplam kütlesi 6748.8 kg
ms Aracın asılı toplam kütlesi 4748 kg
mu Aracın asılı olmayan toplam kütlesi 2000.8 kg
hcg Aracın ağırlık merkezi yüksekliği 1.2 m
hs Asılı kütlenin ağılık merkezi yüksekliği 1.37 m
hu Asılı olmayan kütlenin ağırlık merkezi yüksekliği 0.6 m
hr Aks yalpa ekseni yüksekliği 0.472 m
h Aks yalpa ekseni ile ağırlık merkezi arasındaki mesafe 0.898 m
Izz Asılı kütlenin savrulma atalet momenti 35076 kgm2 Ixz Asılı kütlenin savrulma-yalpa çarpım atalet momenti 5029 kgm2 Ixs Asılı kütlenin yalpa atalet momenti 10026 kgm2
Şekil B.7 : 40 km/h hızda 150o direksiyon açısı girişinde parametre kestirimi
ÖZGEÇMİŞ
Kenan ÜNAL 1983 yılında Bursa’da dünyaya geldi. 2001 yılında Bursa Mimar Sinan Anadolu Meslek Lisesi Makina Bölümü’nden mezun oldu ve aynı yıl kazandığı Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Mühendisliği Bölümü’nden 2005 yılında mezun olarak lisans öğrenimini tamamladı. 2005 yılında İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Makina Mühendisliği Anabilim Dalı, Sistem Dinamiği ve Kontrol Programı’nda Yüksek Lisans öğrenimine başladı.