Fren sistemleri, güvenli otonom araçlar için hayati önem taşır. Sensörler tehlikeleri tespit eder, ancak araçları frenler durdurur. Trafikte iyi frenler, akıcı hareket veya güvenli duruşlar sağlar.
Araç kontrolü ile frenler arasındaki bağlantı nettir. Algoritmalar frenleri komuta eder ve bu frenler hem otomatik hem de manuel kontrol için iyi çalışmalıdır.
Otonom araçlar tutarlı frenleme arayışındadır. Waymo ve Tesla gibi şirketler, güvenli duruşlar için frenlerin güvenlik sistemleriyle entegre olmasını sağlar.
ABD'de düzenleyiciler, araçlar yola çıkmadan önce frenleri kontrol eder. Şirketler, otonom araçların sayısı arttıkça güvenliği sağlamak için fren performansını izler.
Otonom Araçlar için Fren Sistemi Temelleri
Fren sistemleri, otonom bir aracın güvenli bir şekilde durabilmesi için kritik öneme sahiptir. Frenlerin nasıl çalıştırılacağını, uygulanacağını ve performansı ölçmek için sensörlerin nasıl kullanılacağını anlamak, otonom araçların güvenli bir şekilde durmasını sağlar. Tasarımcılar, tüm iki fren uygulamasının araç veya hızdan bağımsız olarak aynı hissettirmesini, hızlı soğumasını ve elektronik kontrol sistemi tarafından verilen kararlara yardımcı olacak net teşhis bilgileri sağlamasını ister.
Temel bileşenler: fren balataları, fren diskleri, fren kaliperleri ve fren hidroliği
Fren balataları, fren disklerine sürtünerek aracı yavaşlatır. Mühendisler, çeşitli sıcaklıklar için dayanıklı balata malzemeleri seçer.
Fren diskleri, duruşlar sırasında ısıyı emer. Hafif, havalandırmalı diskler ağırlığı azaltır ve aşırı ısınmayı önler.
Fren kaliperleri pedlere baskı uygular. Sabit kaliperler kontrol sağlar, hareketli kaliperler ise ağırlık tasarrufu yapar.
Fren hidroliği, ana silindirden tekerleklere kuvvet iletir, tutarlı frenleme için yüksek kaynama noktası ve temizlik gerektirir.
Otonom Platformların disk ve kampana frenler tercihi aşağıdaki gibidir
Çoğu Otonom Araç (AV), daha hızlı soğudukları ve kampana frenlere göre solmaya daha iyi direndikleri için disk frenleri tercih eder; bu nedenle, disk frenler bir AV'nin fren sisteminin çoğunda kullanılacaktır. Ancak, bazı AV'ler ekonomik nedenlerle arka aks üzerinde kampana frenleri kullanabilir ve yoğun kullanıldığında performans sorunları yaşayabilir, bu nedenle kampana frenleri bir aracın birincil fren sistemi olarak neredeyse hiç kullanılmaz.
ABS'nin otonom kontrol sistemleriyle entegrasyonu
ABS, sert frenlemeler sırasında tekerleklerin kilitlenmesini önler ve aracın yönlendirilebilirliğini koruyarak temel bir güvenlik özelliği olarak görülür.
ABS, tekerlek hız verilerini araç kontrolcülerine gönderir ve gerçek zamanlı fren ayarlamaları için LiDAR, radar ve kameralarla birleştirir.
Tasarımcılar, sensör arızalarında bile güvenliği sağlayarak ABS ve otonom frenlemeyi dengeler.
Fren sistemleri ile sensör ve yazılım entegrasyonu
Modern fren sistemi sensörler ve yazılım kullanır. LiDAR, radar ve kameralar frenleme kuvveti ve zamanlamasını belirlemeye yardımcı olur. Bu sistem hızlı, öngörülebilir ve hata toleranslı olmalıdır.
LiDAR, radar ve kameraların frenleme kararlarını nasıl bilgilendirdiği
LiDAR tarafından sağlanan 3D görüntüleme, algoritmalara nesneler hakkında mesafe ve şekil açısından bilgi verir ve gerekli frenleme kuvvetinin miktarını belirlemeye yardımcı olur.
Radar, görünürlüğün düşük olduğu durumlarda hız verilerini toplar, bu da ne kadar frenleme kuvveti uygulanacağını ve ne zaman uygulanacağını belirlemek için önemlidir.
Kameralar çevre hakkında ek bilgiler toplar (örneğin, trafik ışıkları, yayalar vb.) ve bu, genel sistemin çevresini nasıl anladığına dair ek detaylar sağlar. Farklı sensörlerden gelen verilerin birleştirilmesi (sensör füzyonu) frenleme kararlarındaki hataları azaltır ve bir sistemin bileşenlerinin entegrasyonunu iyileştirir.
Kablo ile fren sistemleri ve yazılım yedekliliği
Kablo ile fren sistemleri daha hızlı ve hassas frenleme için elektronik komutlar kullanır.
Güvenlik için yazılım yedekliliği ve güvenlik önlemleri vardır, bu da arızalar meydana gelse bile frenleme işlevlerinin devam etmesini sağlar.
Acil frenleme için gerçek zamanlı veri işleme
Acil duruşlar hızlı eylem gerektirir. Gerçek zamanlı frenleme, güvenli duruşlar için hızlı veri işlemeyi gerektirir.
NVIDIA Drive gibi platformlar bu süreçleri çalıştırır ve frenleme mesajlarına öncelik verir.
Testler sistemin tepki hızını değerlendirir ve gerçek durumlarda güvenli duruşu doğrular.
Yetenek | Ana Sensör | Güç | Frenlemede Rolü |
Mesafe ve Şekil | LiDAR | Yüksek çözünürlüklü 3B geometri | Hassas fren zamanlaması için durma mesafesini ve nesne ana hatlarını hesaplar |
Hız ve Yaklaşma Hızı | Radar | Kötü hava koşullarında sağlam hız ölçümü | Fren kuvvetini ayarlamak ve çarpışmaları önlemek için yaklaşma hızı girdileri sağlar |
Anlamsal Bağlam | Kameralar | Nesne sınıflandırması ve sahne anlayışı | Fren gerekliliğine karar vermek için yayaları, trafik ışıklarını ve şerit çizgilerini tanımlar |
Aktüasyon Kontrolü | Tel ile Frenleme | Hızlı elektronik tork kontrolü | Planlanan frenleme profillerini hassasiyet ve tekrarlanabilirlik ile uygular |
Güvenlik Katmanlaması | Yedekli ECU'lar ve sensörler | Bağımsız hata devralma yolları | Kısmi arızalar altında frenleme fonksiyonunu sürdürür yazılım yedekliliği |
Belirlenmiş Yanıt | Uç Bilişim + RTOS | Milisaniye ölçekli işleme | Sağlar gerçek zamanlı frenleme kararlar zaman gereksinimlerini karşılar |
Fren performansı ve güvenlik doğrulaması
Otonom frenlemeye duyulan güvenin anahtarı test ve doğrulama sürecidir. Mühendisler durma mesafesini, durma süresini ve aracın ne kadar hızlı yavaşladığını kontrol eder. Ayrıca frenlemenin ne kadar tutarlı olduğuna da bakarlar.
Ortalamaları karşılaştırmak amacıyla, fren performansı ve ısı gibi faktörler dahil olmak üzere, parçalar için vize gereksinimlerini onaylayarak M-City gibi yerlerde kontrollü koşullar altında acil durum fren testi yapılacaktır.
Çeşitli test türleri yapılacaktır. Örneğin, simülasyonlar birden çok koşul için test yapmamıza ve dijital özellikleri sürüşe geçmeden önce değiştirmemize olanak tanır.
Testler, tipik yol koşullarında neyin en iyi şekilde çalışacağı ve ürünlerimizi nasıl iyileştireceğimiz hakkında bilgi sağlayarak, güvenilirlik ve güvenlik için FMVSS ve NHTSA standartlarını karşıladıklarından emin olarak gerçek araçlarla halka açık yollarda gerçekleştirilecektir.
Her eyalet, üreticilerin kaza verileri ve sistemlerinin güvenilirliğine dair kanıt sunmalarını sağlamak amacıyla otonom araçların testlerini düzenleyen yönetmelikler geliştirmiştir. Bu nedenle, üreticilerin eyalet düzenlemelerine uyumu kanıtlamak için test veya simülasyondan elde edilen bilgileri veya verileri sunmaları gerekmektedir, bu da izleme ve kontrol için daha akıcı bir yöntem sağlamaktadır.
Otonom filolar için bakım hususları
Otonom filolar, donanım ve yazılım için dikkatli bakım gerektirir. Telematik ve öngörücü modeller arızaları önlemeye yardımcı olur. Filo yöneticileri planlama ve denetimler için verileri kullanır.
Telematik sistemleri fren aşınmasını izler, balata kalınlığını ve enerji kullanımını kontrol eder. Uyarılar frenlerin ne zaman dikkat gerektirdiğini gösterir.
Uzaktan teşhis, özellikle elektrikli servis araçları ve minibüsler için kritik olan dengesiz diskleri veya gevşek kaliperleri tespit eder.
Elektrikli servis araçları ve minibüsler rejeneratif frenleme kullanarak fren balatası aşınmasını azaltır, ancak acil durumlar için sürtünmeli frenlere hala ihtiyaç duyulur.
Fren hidroliği yönetimi ve servis aralıkları
Fren hidroliği nem emer ve kaynama noktasını kaybeder. Güvenlik için düzenli kontroller çok önemlidir. Filolar iki ila üç yılda bir fren hidroliğini değiştirir.
Otomatik hatırlatıcılar bakımı programa uygun tutar. Servis kayıtları, düzenleyiciler için sıvı değişikliklerini ve sonuçlarını kaydeder.
Öngörücü bakım arızaları önler
Tahmine dayalı bakım, parça arızalarını tahmin etmek ve sensör sağlığını izlemek için telemetri üzerinde makine öğrenimi kullanır.
Analitikler bozulmayı tespit ederek yazılımın araç operasyonunu sınırlamasına veya servis talebinde bulunmasına olanak tanır.
Bakım Alanı | Ana Telemetri Girdileri | Tipik Aralık | Filo Eylemi |
Fren balataları | Balata kalınlığı, aktivasyon sayısı, duruş başına enerji | Değişken; eşik aşıldığında değiştirin | Değişimi planlayın, servisi kaydedin |
Fren diskleri | Titreşim imzaları, salgı ölçümleri, sıcaklık artışları | Balata değişimi sırasında veya uyarılar oluşursa inceleyin | Rotoru yeniden yüzeyle veya değiştir, rotor geçmişini güncelle |
Fren hidroliği | Nem içeriği, kaynama noktası testleri | Her 2-3 yılda bir veya OEM'e göre | Yıka ve doldur, platforma kaydet |
Sensör ve ABS sağlığı | Tekerlek hızı değişkenliği, hata kodları, sinyal kesintileri | Periyodik doğrulama ile sürekli izleme | Tanı koyma, parça onarma veya değiştirme |
Öngörücü bakım | Geçmiş telemetri, çevresel veriler, bileşen yaşı | Devam eden model güncellemeleri | Onarımları önceliklendirme, arıza süresini azaltma |
Operasyonel zorluklar ve kamu güvenliği sonuçları
Otonom araçlar (AV'ler), buzlu yollar ve şiddetli yağmur gibi durumlarla başa çıkma ihtiyacı nedeniyle tutarlı fren performansı gibi zorluklarla karşılaşır. Bu, riski azaltmak için uyarlanabilir kontrol gerektirir.
Sensörler kar veya kirle tıkanabilir, bu da güvenliği sağlamak için gecikmelere ve ani frenlemelere neden olabilir.
Filo yönetimi karmaşıklık katar. Bakım, yedek parçalar ve teknisyen eğitimi anahtar unsurlardır; yanlış yönetilirse frenleme performansı düşer, kaza riskleri artar ve kamu güvenliği zarar görür.
Otonom araçların işletimi için net kurallar, güvenlik ve hesap verebilirlik açısından hayati önem taşır.
Olay raporlamasında şeffaflık, otonom araçların kabulü ve güvenlik önceliği için kritik olan güven oluşturur.
Otonom araç güvenliğini artırmak için sensörler ve yazılım dahil olmak üzere birden fazla koruyucu katman kullanıyoruz ve kötü hava koşullarında operasyonel sınırlar belirliyoruz. Yerel yetkililerle işbirliği esastır.