ELEKTRONIKUS JÁRMŰ ÉS JÁRMŰIRÁNYÍTÁSI TUDÁSKÖZPONT ÉVES JELENTÉS 2005.

ELEKTRONIKUS JÁRMŰ ÉS JÁRMŰIRÁNYÍTÁSI TUDÁSKÖZPONT ÉVES JELENTÉS 2005.

TARTALOMJEGYZÉK Küldetésnyilatkozat 3 Vezetői összefoglaló 4 Szervezeti felépítés 5 Konzorciumi partnerek 6 1. Járműcsoport irányítása 8 1.1. Járműforgalmi rendszerek modellezése és irányítása 9 1.2. Rendszerirányítás kommunikációs hálózatokon keresztül, a Járműflotta kooperatív irányítási módszerei 10 1.3. Járműflotta műszaki menedzsmentjének platform fejlesztése 11 2. Közvetlen jármű környezet kapcsolat 12 2.1. Autonóm járműirányítási rendszerek 13 3. Járműszintű irányítás 14 3.1. Járműdinamikai állapotbecslő algoritmus fejlesztése, szenzoroptimalizáció 15 3.2. Jármű fedélzeti elektronikus rendszerek skálázható platformjának tervezése 16 3.3. Integrált irányítás módszertanának kidolgozása fékezési, kormányzási és felfüggesztési rendszerekhez. Szoftvertechnológiai eszközök alkalmazása valósidejű elosztott irányítási rendszerekben 17 3.4. Elektronikus kormány és fékrendszer beavatkozáson alapuló menetdinamikai szabályozó rendszer 18 4. Intelligens aktuátorok 19 4.2. Addicionális elkormányzást megvalósító kormányrendszer kifejlesztése 20 4.3. Sűrített levegő befúvásán alapuló rövid idejű teljesítménynövelő motorfeltöltő rendszer 21 4.5. Elektromechanikus fék irányítási algoritmusának fejlesztése 22 5. Platform rendszerek, megoldások 23 5.1. Járműrendszerek biztonsági szintjének meghatározása, funkcióspecifikáció 24 5.2. Járművezetők viselkedése irányított járműrendszerekben 25 5.3. Mechatronikai járműkomponensek fejlesztési és jóváhagyási folyamata és metodikája, megbízhatósági analízise és prototipizálása 26 5.4. Hibatűrő elektronikus rendszerarchitektúra járműrendszerekre 27 5.5. A kutatás-fejlesztési folyamat szabályozási és projektmenedzsment rendszerének fejlesztése 28 5.6. Tudásbázis létrehozása, adatbázisban történő megjelenítése, menedzselése 29 5.7. Elektronikus menetdinamikai szabályozó rendszer nemzetközi előírási rendszerének kidolgozása (ENSZ-EGB WP 29 GRRF albizottságának irányítása) 30 5.8. Komplex elektronikus rendszerek minősítése 31 Oktatási és képzési program 32 Technológiatranszfer 35 Együttműködések 36 Munkatársak 37 Publikációk 38 Integrált marketing-kommunikáció 40 Teljesítményindikátorok 42 Pénzügyi mutatók 43 Stratégiai terv 2006 2008 44 Rövidítések 46 2 EJJT 2005. ÉVES JELENTÉS

KÜLDETÉSNYILATKOZAT A TUDÁSKÖZPONT KÜLDETÉSE a járműipari integrátori szerep, a know-how összegyűjtése, további tudás létrehozása és a vállalati szféra számára történő szolgáltatása, a járműelektronika és a mechatronika területén. A Tudásközpont egyetemi, akadémiai és ipari partnerei a teljes innovációs láncot lefedik az alapkutatástól kezdve az alkalmazásorientált kutatáson át a termékfejlesztéssel bezárólag. Célunk a közvetítői szerep vállalása az egyetemi és akadémiai, illetve a piaci szféra között, az üzleti elvárások egyetemeken való ismertetése, valamint a modern tudományos ismeretek konkrét gazdasági hasznosítása érdekében. CÉLUNK Európa egyik meghatározó járműelektronikai és mechatronikai fejlesztő szolgáltató központjává válni. Európa (tehát nem csak Magyarország) meghatározó intézménye, mivel az autóipar mint minden iparág erőteljesen globalizálódik. Meghatározó, mert a partnereink beleértve az egyetemi, kutatóintézeti és ipari cégeket is a saját területükön meghatározóak, s így ezek együttműködésének eredménye is az kell, hogy legyen. Járműelektronikai és mechatronikai, mert ezen a területen rendelkezünk kiemelkedő ismeretekkel, bár szándékunk szerint ezen ismereteket más területeken is alkalmazni kívánjuk. Fejlesztő és szolgáltató, mert célunk az eddigi tudásunkra és tapasztalatunkra alapozva új termékek, eljárások fejlesztésével és az ezekre vonatkozó tudás szolgáltatásával kielégíteni a tulajdonos egyetem velünk szemben támasztott elvárásait. EJJT 2005. ÉVES JELENTÉS 3

VEZETŐI ÖSSZEFOGLALÓ Az Elektronikus Jármű és Járműirányítási Tudásközpont 2005-ben azzal a céllal alakult, hogy rendszerezze, dokumentálja és továbbfejlessze azt a tudást, amely a járműelektronika és a mechatronika területén a létrehozott konzorcium tagjainál rendelkezésre áll. A konszolidációs folyamat végeredménye olyan eladható, tudás-típusú termék, melynek értékesítése a BME Tudásközpontján keresztül történik. A Tudásközpont első négy éves üzleti tevékenységét az állam, mint az egyetemen keresztüli tulajdonos, jelentős részben finanszírozza, csökkentve ezzel a működés kockázatát, de világosan megfogalmazott követelményeket támaszt a Tudásközponttal szemben. A működés első évében e követelményrendszer megértése, feldolgozása, és az abból levezetett konkrét intézkedések implementálása volt a tevékenység súlypontja. Miután a Tudásközpont működési formája nem illeszthető teljes mértékben az egyetemen meglévő struktúrába, ezért a követelmények kielégítése több, párhuzamosan futó tevékenységet jelentett. Elsőként létrehoztuk a Tudásközpont működési kereteit, egy, a karokon kívüli, közvetlenül rektori hatáskörbe rendelt átfogó szervezeti egység formájában, az ennek megfelelő vezetési struktúrával. Kiemelt hangsúlyt helyeztünk az üzleti folyamatok megfelelő definiálására, és a folyamatok támogatását szolgáló eszközrendszer kialakítására (projektmenedzsment és annak információtechnológiai háttere stb.). Miután a Tudásközpont jövőbeli sikeres működése alapvetően a tudás-terméket megvásárlók elégedettségétől függ, különös figyelmet fordítottunk kapcsolatrendszerünk formálására. Stratégiai szövetségeket kötöttünk potenciális vevőkörünk szakmai szervezeteivel (Magyar Gépjárműipari Szövetség, Magyar Logisztikai Egyesület, Magyar Közúti Fuvarozók Egyesülete), megkezdtük az együttműködést más, hasonló területen tevékenykedő tudásközpontokkal. Tevékenységünk széleskörű megismertetését tudatosan formált marketing-kommunikációs eszközökkel értük el, ennek eredményeképpen munkánk sajtó-lefedettsége kiemelkedően sikerült, mind az elektronikus, mind a nyomtatott médiában, továbbá a szakmai fórumokon és kiállításokon. Bár a Tudásközpont szakmai tevékenységének alapjait már korábban meghatároztuk, az első év tapasztalatai alapján ezek további pontosításra kerültek. A definiált öt program (platformrendszerek, intelligens aktuátorok, járműszintű irányítás, jármű-környezet kapcsolaton alapuló irányítás, járműcsoport irányítása) helyesnek bizonyult, azonban ezeken belül bizonyos fokú hangsúlyeltolódás érzékelhető. Megállapítható, hogy mind az öt programon belül az első évre előírt célokat összességében teljesítettük, bizonyos területeken (pl. intelligens aktuátorok, törvényalkotási folyamat, integrált járműirányítás) gyorsabban haladtunk a tervezettnél. Különösen fontos megemlíteni a járműcsoport irányítási program eredményességét, ahol a korábban definiált projektek mellett három külső megrendelést sikerült elnyernünk, amelyek közül egy esetében már részteljesítésre is sor került. Azért fontos ezt kiemelni, mert ilyen projektek képezik a Tudásközpont jövőbeli sikeres működésének alapját. A Tudásközpont már működésének első évében jelentős oktatási és oktatásfejlesztési tevékenységet folytatott: 15 alapképzésben résztvevő, és 18 posztgraduális hallgatót integráltunk a kutatás-fejlesztési tevékenységbe a BME több karáról, továbbá vidéki egyetemekről is. A szakmai programokhoz kapcsolódóan több tárgytematika került kidolgozásra, és önálló laboratóriumi témák indultak a konzorciumi partnerek együttműködésével. Az első év szakmai és struktúra-alakító tevékenységünk eredményei alapján kialakítottuk a Tudásközpont 2006-2008 időszakra vonatkozó stratégiai tervét, amely meghatározza a központ tevékenységének alapjait. A Balanced Scorecard metodikát alkalmazva lehetővé válik egy egységes, a teljes szervezetben jól kommunikálható, mérhető és irányítható üzletmenet kialakítása. Dr. Stukovszky Zsolt Igazgató Dr. Bokor József Tudományos igazgató 4 EJJT 2005. ÉVES JELENTÉS

SZERVEZETI FELÉPÍTÉS IRÁNYÍTÓ TESTÜLET Dr. Molnár Károly a BME rektora az IT elnöke Dr. Keviczky László Akadémikus Lepsényi István a Magyar Gépjárműipari Szövetség elnöke Dr. Michelberger Pál Akadémikus KÖZPONTI MENEDZSMENT Dr. Stukovszky Zsolt Igazgató Dr. Bokor József Tudományos igazgató Dr. Palkovics László Fejlesztési igazgató Dr. Bányász Csilla Programigazgató PROJEKTVEZETŐK 1.1. Dr. Péter Tamás, KAT 1.2. Dr. Soumelidis Alexandros, RIK 1.3. Dr. Szalay Zsolt, INV 2.1. Wahl István, TKN 3.1. Dr. Lukács Pál, GJT 3.2. Dr. Loványi István, IIT 3.3. Dr. Gáspár Péter, RIK 3.4. Koleszár Péter, KB 4.2. Jánosi István, TKN 4.3. Dr. Németh Huba, KB 4.5. Dr. Németh Huba, KB 5.1. Szabó Géza, KAT 5.2. Dr. Benyó Zoltán, IIT 5.3. Dr. Ábrahám György, MOM 5.4. Dr. Edelmayer András, RIK 5.5. Kolonics Krisztián, INF 5.6. Kolonics Krisztián, INF 5.7. Brett Gábor, TÜV 5.8. Finszter Ferenc, TÜV EJJT 2005. ÉVES JELENTÉS 5

KONZORCIUMI PARTNEREK BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM http://www.bme.hu Annak érdekében, hogy az információbázis kiépítése során a hatékonyság 1111 Budapest, Műegyetem rkp. 3. minél nagyobb legyen, az erőforrások erős koncentrációja szükséges. Éppen ezért a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem részéről csak négy résztvevő tanszéket nevesítettünk, ez azonban egyáltalán nem jelenti azt, hogy a későbbi szakaszokban a vásárlói igényeknek megfelelően ne számítanánk akár külső, akár belső partnerként további szervezeti egységek bevonására. http://www.sztaki.hu 1111 Budapest, Kende u. 13 17. MTA SZÁMÍTÁSTECHNIKAI ÉS AUTOMATIZÁLÁSI KUTATÓINTÉZET A Magyar Tudományos Akadémia Számítástechnikai és Automatizálási Kutatóintézete alap- és alkalmazott kutatási tevékenységet, ill. kísérleti fejlesztést folytat az informatika, az információtechnológia és a számítástechnika alkalmazása területén, és a kutatáshoz és a kísérleti fejlesztéshez kapcsolódó egyedi hardver- és szoftvertermékeket, rendszereket (prototípusokat) hoz létre. Feladata az MTA számítóközpontjának üzemeltetése, az akadémiai intézetek számítógép hálózatának fenntartása és működtetése; a graduális és a posztgraduális szakemberképzés; a szakmai, tervezési tanácsadás; valamint az alaptevékenységgel összefüggő kiegészítő tevékenység végzése. Az intézet tevékenysége a C3I (Computing, Control, Communication and Intelligence) rövidítéssel foglalható össze. http://www.knorr-bremse.hu 1119. Budapest, Major u. 69. http://www.thyssenkrupp.hu 1111 Budapest, Sztoczek u. 6. KNORR-BREMSE FÉKRENDSZEREK KFT. THYSSENKRUPP NOTHELFER KFT. A kutatás-fejlesztési tevékenység 1995- ben indult. 1999-ben átadásra került a cég budapesti Kutatási és Fejlesztési Központja, s ma már több mint kilencven, magasan képzett mérnök foglakozik Budapesten az elektronikus rendszerek, Kecskeméten pedig a pneumatikus, elektro-pneumatikus berendezések tervezésével és vizsgálatával. Munkájuk eredménye többek között olyan új termékekben öltött testet, mint a motoros járművek és pótkocsik elektronikus fék- és menetdinamikai stabilizáló rendszerei (EBS, ESP, RSP), illetve a teljesen új technológiai megoldásokkal előállított műanyagházas és kerámiabetétes szintállító szelepek. A TEBS (Pótkocsi Elektronikus Fékrendszer) termékcsoport kifejlesztéséért és a hozzá tartozó kompetencia felépítésért a vállalat elnyerte a Gazdasági Minisztérium 2001-es Ipari Innovációs Díját. A ThyssenKrupp Nothelfer Kft.-n belül 1999. szeptemberében jött létre az elektromos kormányzással foglalkozó kutató-fejlesztő intézet, budapesti székhellyel. Az intézet tevékenysége felöleli a személygépjármű elektromos kormányzásának kutatási és fejlesztési feladatait és a konszern ipari partnereivel, a járműgyártókkal való együttműködés támogatását. Az elmúlt 5 év során a K+F Intézet több személygépjármű-gyártóval (Audi, BMW, Peugeot, Volvo, VW) működött együtt közös kutatási-fejlesztési programokban, illetve fejlesztett ki elektromos kormányrendszerek prototípusait a járműgyártók részére. 6 EJJT 2005. ÉVES JELENTÉS

INVENTURE AUTÓELEKTRONIKAI KUTATÓ ÉS FEJLESZTŐ KFT. Az Inventure Autóelektronikai Kutató és http://www.inventure.hu Fejlesztő Kft azzal a céllal alakult, hogy 1111. Karinthy F. u. 26. speciális fogyasztói igényeket elégítsen ki a magyar és a nemzetközi autóelektronikai piacon. A kizárólag magyar tulajdonban álló társaság elsősorban kis sorozatban, csúcstechnológiával gyártott, az európai uniós előírásoknak megfelelő professzionális autóelektronikai mérőműszerek önálló kifejlesztésére és gyártására szakosodott. Saját fejlesztésű termékeinek, így különösen az XL Meter Pro típusú univerzális gyorsulás- és lassulásmérő műszercsaládnak köszönhetően a cég neve a szakemberek körében ma már nemzetközi szinten ismert és elismert, így az Inventure számos hazai és európai szakmai konferenciára, tudományos találkozóra kap meghívást. A cég termékei a világ 14 országában vannak jelen. http://www.informinkft.hu 1111. Budapest, Budafoki ú. 59. INFORMIN.HU INFORMATIKAI TANÁCSADÓ ÉS SZOLGÁLTATÓ KFT. Az Informin.hu Informatikai Tanácsadó és Szolgáltató Kft. 2000-ben alakult azzal a céllal, hogy egy hosszútávon működő informatikai és műszaki kérdésekben egyaránt jártas tanácsadó, szolgáltató szervezet jöjjön létre. A korábbi években megfogalmazásra került egy információvédelemmel, vállalatirányítási rendszerek kiépítésével, valamint informatikai tanácsadással foglalkozó szervezet kialakítása, működtetése, felhasználva a dolgozók, partnerek korábbi tapasztalatait ezeken a területeken. Szolgáltatási palettája nem csak az informatikára, informatikai rendszerekre terjed ki, hanem az információvédelemre is, valamint a projekt- és a tudásmenedzsmentre, hiszen a vállalati rendszerek egyre nagyobb mértékben igénylik ezt. TÜV NORD-KTI KFT. http://www.tuvnord.hu 1119. Budapest, Thán K. u. 3 5. A TÜV NORD-KTI Kft. budapesti székhelyű független szakértő intézmény, melyet a német TÜV Hannover/Sachsen- Anhalt e.v. (jelenleg: a TÜV Nord Csoport) és a magyar Közlekedéstudományi Intézet Kht. alapított 1990-ben a KTI Járműtechnikai Főosztályának bázisán, mely intézmények jóvoltából a szakmai tevékenység során a TÜV Nord oldaláról 125, illetve a KTI részéről 60 éves gyakorlat tapasztalatait tudja hasznosítani. Tevékenysége szerteágazó: több évtizedes szakértői múltra tekint vissza a közúti közlekedés biztonsága, a szállítás- és a rakodástechnika kutatása és fejlesztése területén. EJJT 2005. ÉVES JELENTÉS 7

8 EJJT 2005. ÉVES JELENTÉS JÁRMŰCSOPORT IRÁNYÍTÁSA 1

1.1. JÁRMŰFORGALMI RENDSZEREK MODELLEZÉSE ÉS IRÁNYÍTÁSA A projekt közúti forgalmi folyamatok, hálózatok modellezésével és szimulációjával, a forgalmi jellemzők, paraméterek becslésével foglalkozik. A megoldásokhoz fel kívánja használni a dinamikus rendszerek elméletének és az irányításelméletnek a módszereit. A közúton közlekedő, adott útszakaszon haladó egyes járművekről általában nehéz megállapítani, hogy honnan hová tartanak. Ezek az információk többnyire nehézkes kikérdezéses forgalomfelvételekkel szerezhetők be. Egy adott pályaszakaszon azonban, ha ismerjük a több irányból behaladó és a több irány felé kihaladó járművek számát, akkor képesek vagyunk becsülni azt, hogy a behaladó járművek milyen irányokba távoztak. Ezeket a becsült arányokat egy mátrixba foglalhatjuk, ahol az első oszlopban vannak a behajtó ágak, míg az első sorában a kihajtó ágak, a mátrix egyes elemei pedig az adott irányból az egyes irányokba kihajtó járművek százalékos eloszlását mutatja. Ezt a mátrixot a nemzetközi szakirodalom OD mátrixnak hívja (Origin-Destination). Ez az információ felhasználható autópályák optimális forgalomirányításában. Az irányítási feladat megoldása kapcsán, amelynek egyik hatékony módszere az általunk alkalmazott modellalapú prediktív irányítás (MPC), prediktálhatók a lehajtó helyek forgalma is. A közúti közlekedési hálózat modellezése a forgalomtervezés és a forgalom szabályozása szempontjából fontos. A projektben a hálózat modellezésére Petri-hálók alkalmazását vizsgáltuk, amely során mind a folytonos, mind a diszkrét forgalmi folyamatmodellezés lehetőségeit figyelembe vettük. KAT IIT RIK INV ELKÉSZÜLT FELADATOK ELÉRT EREDMÉNYEK STÁTUSZ Közúti forgalmi paraméterek becslési módszereinek továbbfejlesztése. Előzetes Rendszerterv kidolgozása. Szakirodalom feldolgozása a járművek nemlineáris prediktív irányítása és optimális referencia mozgásának tervezése területén. Részvétel az Előzetes Rendszerterv kidolgozásában és abban a nemlineáris prediktív irányítással és optimális referencia mozgástervezéssel foglalkozó rész önálló kidolgozása. Közúti forgalmi paraméterek becslési módszereinek feltérképezése. Ebben az évben nincs feladata. Alkalmazott matematikai és szimulációs eredmények létrejötte. A létező és publikált megoldások kritikai összevetése. Javaslat a járművek nemlineáris prediktív irányításának és csoportos mozgástervezésének rendszertechnikai kialakítására. A létező és a publikált megoldások kritikai összevetése. Rendszerterv. Alkalmazott matematikai és szimulációs eredmények létrejötte EJJT 2005. ÉVES JELENTÉS 9

1.2. RENDSZERIRÁNYÍTÁS KOMMUNIKÁCIÓS HÁLÓZATOKON KERESZTÜL, A JÁRMŰFLOTTA KOOPERATÍV IRÁNYÍTÁSI MÓDSZEREI A kooperatív járműirányítás megvalósításának több feltétele van. Egy adott jármű kooperatív sémában való irányítása megköveteli a többi jármű, vagy legalább is a szomszédos járművek pozíciójának, mozgásállapotának ismeretét. Ezeket, illetve a jármű saját pozícióját és mozgásállapotát különböző mechanikai, akusztikai, optikai, rádiófrekvenciás, stb. érzékelőkkel határozhatjuk meg. A közvetlen érzékelés mellett nagy jelentősége lehet (és ma a digitális vezeték nélküli kommunikációs hálózatok elterjedésével egyre nagyobb jelentősége van) a járművek közti, illetve a járművek és egy környezeti infrastruktúra közti kommunikációnak is. Ennek révén az egyes járművek megoszthatják egymás között az információt, és autonóm módon, vagy a központi infrastruktúra közreműködésével megvalósíthatnak egy közös elosztott irányítási sémát. A kooperatív járműirányítások megvalósításához tehát a következő részterületeken végzett kutatási feladatokat kell megoldani: digitális kommunikációs hálózatotok alkalmazástechnikája és irányítási rendszerekben való alkalmazása; a jármű saját pozíciójának, mozgásállapotának meghatározása, és a környezetérzékelés, azaz útvonal, akadályok, és szomszédos járművek detektálása és jellemzőik meghatározása; elosztott kooperatív rendszerirányítás megvalósítása digitális ad-hoc kommunikációs hálózattal összekötött autonóm egységek között. A kooperatív járműirányítások gyakorlatban való alkalmazására akkor kerülhet sor, ha a járművekre és a közlekedésre érvényes szabályok, előírások ezt lehetővé teszik. Ezért lényeges pont az előírások, továbbá a terület szempontjából lényeges szabványok, ajánlások megismerése, valamint az ezeknek való megfelelést biztosító vizsgálatok, eljárások kutatása. Az EJJT 1.2 projekt ezeken a területeken végzendő alap- és alkalmazott kutatást, a kutatások tárgyát képező módszerek kísérleti igazolását, és a kísérleti megvalósításhoz szükséges eszközök fejlesztését tűzte ki célul. MTA SZTAKI az irányítási célú vezeték nélküli ad-hoc kommunikációs hálózatok vizsgálatát, a kooperatív irányítás elméleti módszereinek kutatását, továbbá egy kísérleti járműmodell-környezet kialakításának kezdő lépéseit végezte el. A BME KAT gyakorlati, közlekedési oldalról közelítette meg a kooperatív irányítási problémákat. A BME MOM egy optikai alapon működő, a szomszédos járművek pozíció és mozgásállapot érzékelését megvalósító rendszer alapjait teremtette meg. A BME GJT, a TKN és a KB a valós gépjárműkísérletek céljára alkalmas gépjárművek kialakítási problémáival foglalkozott, míg a TÜV elkezdte a kooperatív járműirányítással összefüggő szabványok és előírások feldolgozását. RIK KAT MOM GJT, TKN, KB, TÜV ELKÉSZÜLT FELADATOK ELÉRT EREDMÉNYEK STÁTUSZ a) Alapkutatás: elméleti alapok, irodalomkutatás a kooperatív járműirányítás területén; elméleti eredmények és megvalósítási elvek. b) Irodalomkutatás az ad-hoc vezeték nélküli kommunikációs hálózatok elmélete és realizációs elvei területén, különös tekintettel az irányítási rendszerekben való alkalmazásuk problémáira. c) Kooperatív járműirányítások prezentálására alkalmas rádióirányítású gépjármű modellek és azok kiszolgáló környezetének tervezése és realizálása d) Modellkísérletek rendszerterve: a kooperatív járműirányítás általános módszereinek vizsgálatára alkalmas kísérletek tervezése. Modellkísérletek rendszerterve: egyes gyakorlati kooperatív irányítási problémák vizsgálatára alkalmas kísérletek tervezése. Optikai környezetérzékelő rendszer modelljének megtervezése, szabadalomkutatás. Ebben az évben nincs feladatuk. a) Annotált bibliográfia, alapkutatási eredmények. b) Annotált bibliográfia, alapkutatási eredmények. c) Modell-járművek (autonóm, vezeték nélküli kommunikációval ellátott gépjárműmodellek) és kiegészítő rendszerek tervei, valamint működő példányai. d) Kísérletek tervei és forgatókönyvek. Kísérletek tervei és forgatókönyvek. Optikai rendszerterv, szabadalmi helyzetkép. 10 EJJT 2005. ÉVES JELENTÉS

1.3. JÁRMŰFLOTTA MŰSZAKI MENEDZSMENTJÉNEK PLATFORM FEJLESZTÉSE Az elektronikai és kommunikációs technológia dinamikus fejlődése egyre korszerűbb telematikai/flottamenedzsment rendszerek kialakítását teszi lehetővé. A projekt célja egy olyan intelligens járműflottamenedzsment rendszer kifejlesztése, melynek alkalmazása a gépjárműflotta karbantartási és üzemeltetési költségeit jelentősen csökkentheti. Az adatok analízisével elősegíthető a kedvezőbb tüzelőanyag-felhasználás, illetve lehetőség nyílik a gépjárművek karbantartási, illetve járművizsgálati célú monitorozására. Ez lehetővé teszi az egyéb járulékos költségek tervezhetőségét, mely hatékonyabb üzemeltetéshez vezet. Az üzemeltetés során eltárolt adatok és azok elemzése egy olyan tudásbázis létrehozását teszi lehetővé, amely integrált üzemeltetési adatokat tartalmaz. Az első év feladata a flottamenedzsment rendszer alapjainak lefektetése, specifikációk elkészítése valamint a gyakorlati megvalósítás elkezdése. Ennek megfelelően készült el a megvalósíthatósági tanulmány, amely a piaci igényeken kívül az egyes funkciók műszaki megoldásárára is alternatívákat ad. Megkezdtük a prototípus-rendszer fejlesztését, amely a funkciók gyakorlati megvalósíthatóságát gépjárműves környezetben is igazolja. A kliens-alkalmazás kiemelten fontos része az algoritmusfejlesztés, amely a felhasználók számára lehetővé teszi az automatikus elemzést. Az adatok elemzéséből levont következtetések elősegíthetik egy kedvezőbb üzemanyag-felhasználással járó, gazdaságosabb vezetési stílus kialakítását, illetve a gépjárművek üzemeltetési, karbantartási célú monitorozását. A projekt stratégiai értékét és gyakorlati hasznosíthatóságát jelzi, hogy már az indulás évében két újabb flottamenedzsment projektet indítottunk piaci szereplők megrendelései alapján rendszerterv-javaslat kidolgozására, illetve ún. pilot-rendszer járművön való kiépítésére. INV GJT KB TKN ELKÉSZÜLT FELADATOK ELÉRT EREDMÉNYEK STÁTUSZ Specifikációk elkészítése, amelyek tartalmazzák a következő rendszerterveket: funkcionalitás, ECU hardver és szoftver rendszerterv, GPRS kommunikációs protokoll specifikációja, ECU hardver tervezése, ECU szoftverfejlesztés. Rendszerterv-javaslat, járműadatokon alapuló kiértékelő algoritmusok definiálása. Specifikációk elkészítése, amelyek tartalmazzák a következő rendszerterveket: GPRS kommunikációs protokoll specifikációja, szerver-platform rendszerterv, kliensalkalmazás rendszerterv, adatbázis struktúra, valamint a szerver-oldali program elkészítése. Ebben az évben nincs feladata. Rendszerspecifikáció, ECU hardver prototípus, fejlesztés alatt álló ECU szoftver. Rendszerterv, kiértékelő algoritmusok. Rendszerspecifikáció, szoftverspecifikáció és szerver oldali szoftver. EJJT 2005. ÉVES JELENTÉS 11

12 EJJT 2005. ÉVES JELENTÉS JÁRMŰ KÖRNYEZET KAPCSOLATON ALAPULÓ IRÁNYÍTÁS 2

2.1. AUTONÓM JÁRMŰIRÁNYÍTÁSI RENDSZEREK A modern szabályozó rendszerek, valamint az elektronika rohamos fejlődése lehetővé teszi olyan autonóm rendszerek kifejlesztését, amelyek a közlekedésben egyrészt növelik a vezetés biztonságát, másrészt a vezető számára kényelmi funkcionalitást nyújtanak. A projekt célja két ilyen rendszer kifejlesztése. Az egyik az automatikus parkolás-segítő rendszer, a másik a videó alapú sávelhagyásdetektáló és sávkövető rendszer. Az első támogatja a vezetőt annak eldöntésében, hogy a jármű környezetében található-e olyan parkolásra alkalmas hely, ahová a jármű beparkolható, illetve ennek ismeretében a vezető nélkül képes a járművet a kívánt helyre beparkolni. A második rendszer azaz a videó alapú sávelhagyás-detektáló és sávkövető rendszer támogatást nyújt a vezető számára azzal, hogy egyrészt figyelmeztetni képes egy esetleges nem szándékolt sávelhagyáskor, másrészt képes a vezető kívánsága szerint a járművet egy útvonalon folyamatosan a sávban tartani. Ez utóbbi rendszer mind biztonsági, mind pedig kényelmi funkciókat lát el. A projekt első évében a résztvevők mindkét rendszerhez hasonló rendszerek jellemzőit megvizsgálták (publikációk, valamint szabadalmak analízise), illetve referencia teszteket végeztek. Ezek eredményeinek ismeretében kidolgozásra került a fejlesztés során megvalósítandó rendszer részletes specifikációja, illetve tervezete. A parkolási folyamat két fő egységre lett felbontva: a parkolás során befutott pálya megtervezése, majd az ezt követő szabályozási folyamat, amelynek során a szabályozó a járművet ténylegesen beparkolja. Az első évben a pályatervezési eljárások készültek el, és ez alapján a következő években folytatódhat a parkolás-szabályozás megtervezése, valamint annak tesztelése szimulációs és valós (jármű) környezetben. A videó alapú sávelhagyás-detektáló és sávkövető rendszer esetében megtörtént a rendszer egyik fő egységének, a kamerának a részletes elemzése, és az elemzés alapján a megfelelő kameratípus kiválasztása. Ezek ismeretében a következő évek feladata a kamera által alkotott kép feldolgozása, majd a járművet sávban tartó szabályozó kifejlesztése, végül ezek tesztelése. TKN RIK GJT IIT MOM TÜV ELKÉSZÜLT FELADATOK ELÉRT EREDMÉNYEK STÁTUSZ Parkolás-szabályzó algoritmus rendszerterve és specifikációja. Parkolás-szabályzó algoritmus biztonsági koncepciójának kifejlesztése. Pályatervezési algoritmus kifejlesztése. Parkolás-szabályzó algoritmus megtervezése. Képfelismerő rendszer rendszerterve és specifikációja. Képfelismerő rendszer biztonsági koncepciójának kialakítása. A kialakítandó képfelismerő rendszer specifikálása mind a hardver, mind a szoftver vonatkozásában. Hazai és nemzetközi szabadalmak, valamint publikációk összegyűjtése és elemzése. Szakirodalom feldolgozása, a közölt megoldások összevetése. Részvétel a rendszerterv és a specifikáció kidolgozásában, a gépjármű belső és külső érzékelőivel és a beavatkozó szervekkel (kormánymű) szembeni követelmények rögzítésében. Képfelismerő rendszer és feldolgozó algoritmus kiválasztása. Közreműködés az autonóm járműirányítási rendszerek biztonsági koncepciója kidolgozásában. Parkolás-szabályzó algoritmus rendszerterve és specifikációja. Parkolás-szabályzó algoritmus biztonsági koncepciója. Pályatervezési algoritmus. Parkolás-szabályzó algoritmus. Képfelismerő rendszer rendszerterve és specifikációja. Képfelismerő rendszer biztonsági koncepciója. A képfelismerő rendszer specifikációja. Parkolás-szabályzó rendszer publikációinak és szabadalmainak gyűjteménye. A létező és publikált megoldások kritikai összevetése. Érzékelő és beavatkozó egységek specifikációjának részei. Kiválasztásra került a képérzékelő és a képfeldolgozó rendszer. Autonóm járműirányítási rendszerek biztonsági koncepciója. EJJT 2005. ÉVES JELENTÉS 13

14 EJJT 2005. ÉVES JELENTÉS JÁRMŰSZINTŰ IRÁNYÍTÁS 3

3.1. JÁRMŰDINAMIKAI ÁLLAPOTBECSLŐ ALGORITMUS FEJLESZTÉSE, SZENZOROPTIMALIZÁCIÓ A gazdaság gyors növekedése és az egyre kielégítőbb minőségű logisztikai rendszerek hatalmas fejlődést indítottak a közlekedés terén. Az egyre intenzívebb közlekedés következménye a balesetek számának növekedése lett. E kihívásokra keresnek megoldást a járműveken alkalmazott biztonsági rendszerek. Ilyen biztonsági rendszer az ABS, az ASR, és az ESP (Elektronikus Stabilizáló Program). Néhány rendszer a jármű kerekeinek sebességét figyeli, mások pedig külön jeladókat építenek be a pontosabb becslés végett. A legtöbb biztonsági rendszer a tapadási tényező értékét használja viszonyítási alapnak, ezért e paraméter pontos, robosztus becslése kiemelkedően fontos. A járművek biztonságos közlekedésére, tüzelőanyag-fogyasztására, környezetterhelésére ugyanakkor közvetlenül, illetve közvetve hatást gyakorol a jármű cserélendő alkatrészeinek elhasználódása is. A projekten dolgozó kutatók feladata egy olyan összetett járműmodell kifejlesztése, amely becsli a jármű mozgásállapotait, és a jármű, illetve a környezete közötti fizikai változókat a jármű üzemszerű mozgása során. Ez a kifejlesztésre kerülő a jármű mozgásállapotát becslő modell az új fejlesztésű biztonsági rendszereknek ad támogatást. Ennek érdekében a kutatók 2005-ben felépítettek egy olyan járműmodellt, amelyből a linearizált járműviselkedés a kereszt-, a yaw és a bólintás irányában felírt matematikai egyenletekkel került felírásra. A MATLAB/SIMULINK modell felállítása után annak alkalmazhatósága először szoftveresen, majd valós hardver alapon került ellenőrzésre. A keresztirányú gyorsulás és a yaw-rate paraméterek vizsgálatai kimutatták, hogy a modell alapvetően bevált, azonban a járműparaméterek további finomítására van szükség, amely a 2006. év feladata lesz. A projekten belül meg kell valósítani a becslő algoritmusokhoz használt szenzorok optimalizálását és a megvalósuló teljes rendszer identifikációját, illetve validációját is. Ennek keretében 2005-ben a kutatók végrehajtották a jelenlegi és a jövőbeli járműtechnikai szenzorok áttekintését és a keresést egy szűkebb területre fókuszálva, megkezdték az optikai szenzorok járműipari alkalmazhatóságának behatóbb vizsgálatát. A 2006. évi feladat egy olyan optikai szenzor megvalósíthatósági tanulmány kidolgozása lesz, amelyben a kutatók választ kapnak az eszköz autóipari alkalmazhatóságára. A felállított rendszer méréséhez olyan mérőrendszer kifejlesztésére és megvalósítására is szükség van, amely más rendszerek mérésére is alkalmas. Ennek érdekében a kutatók 2005-ben megalkották ennek a mérőrendszernek a követelményjegyzékét, ezen alapulva a hardver és a szoftver specifikációját, majd elkészítették a prototípus hardvert. A 2006. évi feladat a hardverhez tartozó szoftverfejlesztés lesz, amely végeredménye a működő mérőrendszerben fog megtestesülni. GJT ELKÉSZÜLT FELADATOK ELÉRT EREDMÉNYEK STÁTUSZ Jármű mozgásállapotának becslése, jármű környezeti állapotának becslése (tapadási tényező becslése, útfelület minőségének becslése), jármű műszaki állapotának előrejelzése. Jármű mozgásállapotát, környezeti állapotát és műszaki állapotát jellemző paraméterek vizsgálata. IIT Járműveken használt szenzorok feltérképezése. Redundáns szenzorinformációk felmérése. KAT Gray-box járműmodellek paraméterbecslésének Tanulmány a Gray-box identifikációs módszertanról. módszertani kérdései. TKN Jármű mozgásállapotát becslő algoritmus ipari igényeinek Jármű mozgásállapotát becslő algoritmusok ipari definiálása. igényei. KB Ebben az évben nincs feladata. INV Mérőrendszer specifikációja, hardverfejlesztés. Rendszerspecifikáció, prototípus hardver. EJJT 2005. ÉVES JELENTÉS 15

3.2. JÁRMŰ FEDÉLZETI ELEKTRONIKUS RENDSZEREK SKÁLÁZHATÓ PLATFORMJÁNAK TERVEZÉSE A járműiparban tipikus érzékelési feladatok kezelésében megvizsgáltuk a beágyazott intelligenciájú érzékelők és a vezeték nélküli hálózatok együttes alkalmazásának lehetőségeit. Külön hangsúlyt kapott a számítógépes látás alkalmazásához szükséges architektúrák, optikai szenzorfúzió, valamint az ún. video-rate valós idejű rendszerek követelményeinek feldolgozása. A járműrendszereken alkalmazható vezeték nélküli szenzorhálózatok tipikus feladata az egyedi csomópontokban limitált érzékelési, kommunikációs és jelfeldolgozási lehetőségek magasabb szinten való összegzése. A projekt keretén belül a többszintű szenzor-háló struktúrák és a mobil ágens alapú vezeték nélküli érzékelő hálózatok alkalmazási kérdései lettek feldolgozva. IIT KAT KB INV ELKÉSZÜLT FELADATOK ELÉRT EREDMÉNYEK STÁTUSZ Járműipari szenzorok jeleinek, kalibrációs adatainak egységes kezelése. Közös adatformátum, egységes kezelői felület kidolgozása. Irodalomkutatás. A nemzetközi járműipari trendek áttekintése a skálázható és átkonfigurálható fedélzeti járműelektronikai rendszerek vonatkozásában. Hibatűrő kommunikációs hálózatok járműrendszerekben való alkalmazásának elemzése különös tekintettel a vezeték nélküli adatátvitel lehetőségeire és korlátaira. Fáradtság detektálása a vezető vizuális megfigyelőképességének monitorozásával (pislogás-jellemzők mérésével) témakör feladatspecifikációinak elkészítése. Ebben az évben nincs feladata. Ebben az évben nincs feladata. Alkalmazott matematikai és szimulációs eredmények létrejötte. A létező és a publikált megoldások kritikai összevetése. Javaslat a járművek nemlineáris prediktív irányításának és csoportos mozgástervezésének rendszertechnikai kialakítására. A létező és a publikált megoldások kritikai összevetése. 16 EJJT 2005. ÉVES JELENTÉS

3.3. INTEGRÁLT IRÁNYÍTÁS MÓDSZERTANÁNAK KIDOLGOZÁSA FÉKEZÉSI, KORMÁNYZÁSI ÉS FELFÜGGESZTÉSI RENDSZEREKHEZ. SZOFTVERTECHNOLÓGIAI ESZKÖZÖK ALKALMAZÁSA VALÓSIDEJŰ ELOSZTOTT IRÁNYÍTÁSI RENDSZEREKBEN A járművek többféle, egymástól többé-kevésbé függetlenül működő aktív rendszert alkalmaznak különböző irányítási feladataik megoldására. Az egyes autonóm irányítások működésük során óhatatlanul kölcsönhatásba és esetenként konfliktusba kerülhetnek egymással. Az integrált járműirányítási rendszer feladata kombinálni és felügyelni az irányítható alrendszerek járműdinamikára való hatásait, miközben az egyes irányítási rendszerkomponensek a többi funkcióra való hatását és más irányításokkal való kölcsönhatását figyelembe veszi. A fékezési, a kormányzási és a felfüggesztési rendszerek alapvető szerepet játszanak a közlekedésbiztonság növelésében, az utazási kényelem javításában, az áruk állagának megóvásában. Az irányítási rendszerek integrálása az erőforrásokkal való megfelelő gazdálkodáson túlmenően megteremti az átkonfigurálható és hibatűrő irányítások alapját is. A megváltozott funkcionalitáshoz, vagy a megváltozott környezeti feltételekhez alkalmazkodni tudó átkonfigurálható irányítás kutatása és tervezése során új kihívást jelent, hogy nemcsak az egyes alrendszerek, hanem a magas szintű irányítás módosítására is szükség lehet. A megtervezett irányítási algoritmusok implementálása során járulékos információtechnológiai és kommunikációs elemek kerülnek az irányítási rendszerekbe. Az implementációs körülményeket, így például a dinamikus taszkkezelést, a hibatűrő irányítás igényeit, az irányítandó rendszer modelljének és dimenziójának strukturális változásait már a tervezés fázisában figyelembe vesszük. A kutatás első lépése a járműdinamikának integrált irányítástervezés céljaira alkalmas modellezése volt. A járműdinamika általános nemlineáris modelljéből bizonyos ésszerű egyszerűsítő feltételezésekkel élve kaptuk az egyes részrendszerek egyedi, irányítástervezésre is alkalmas modelljeit. Az integrált irányítás tervezését célzó kutatásainkat az általános irányítástervezési módszertan alkalmazásával kezdtük a jármű olyan alapvető részrendszereire, mint a felfüggesztés, a fék, a keresztstabilizátor és a kormány. A szabályozót úgy tervezzük, hogy alkalmazkodni tudjon a megváltozott (hibás) működés során megváltozott körülményekhez is. A kidolgozott integrált irányítási módszerek minőségi jellemzőit és az elméleti megfontolások helytálló voltát szimulációs esettanulmányokon keresztül is vizsgáltuk. A vizsgálatokat Matlab/Simulink környezetben végeztük el. Erőfeszítéseink eredményeként a kutatás jelenlegi fázisában megteremtettük annak az elméleti hátterét és gyakorlati lehetőségét, hogy a már kidolgozott illetve a további kutatások során kidolgozandó irányítási algoritmusokat a szimulációs környezeten túlmenően valós járműkísérletekkel is tanulmányozzuk. RIK GJT IIT TKN KB ELKÉSZÜLT FELADATOK ELÉRT EREDMÉNYEK STÁTUSZ Fék, kormány és felfüggesztési rendszerek nemlineáris modellosztályainak vizsgálata. Integrált járműirányítási architektúrák tervezési kérdései. Fék és kormányrendszer integrálási lehetőségeinek vizsgálata. A kormányrendszerek irányítási struktúráinak vizsgálata. Kormányrendszer modulok specifikációja, integrálásuk hibrid járműirányítási modellekbe. A konzorciumi partnerektől kapott fékrendszermodellek integrálása a hibrid szimulációs modellbe. Integrált járműirányításban alkalmazott architektúra tervezése. Integrált járműirányításban alkalmazott architektúra tervezése. Ebben az évben nincs feladata. Elméleti járműmodellek, integrált architektúra elemzése. Fék és kormányrendszer integrálási lehetőségeinek vizsgálata. Hibrid modell elméleti elemzése. Integrált járműirányításban alkalmazott architektúra tanulmány. Integrált architektúra megvalósíthatóságának elemzése. INV TÜV Közreműködés a tesztjármű kialakításában. A kísérleti jármű részegységeinek megtervezése. EJJT 2005. ÉVES JELENTÉS 17

3.4. ELEKTRONIKUS KORMÁNY ÉS FÉKRENDSZER BEAVATKOZÁSON ALAPULÓ MENETDINAMIKAI SZABÁLYOZÓ RENDSZER A projekt célja egy kormány-beavatkozással kiegészített autonóm működésű menetdinamikai szabályozó rendszer (SESP) megvalósítása haszonjárművek számára. Ennek érdekében a projekt első évében a KB megvalósíthatósági tanulmányt készített, amelyben alapvető járműdinamikai szabályozási módok felírása, és bizonyos mozgásszabályozó rendszerek bemutatása alapján megtörtént a tervezendő rendszer besorolása az elektronikus járműrendszerek közé. A munka amellett, hogy bemutatja a hagyományos fékbeavatkozáson alapuló elektronikus menetstabilizáló rendszer (ESP) működését, kitér azokra a járműalrendszerekre (fék- és kormányrendszer) is, amelyek a tervezett rendszer létrehozásához szüksé- gesek. Elsősorban a kormányrendszerek jelenlegi és vezetőtől független kormány-beavatkozás végrehajtása számos változást követel a jelenleg hagyományosnak tekinthető hidraulikus kormányrendszereknél. A TÜV NORD az integrált elektronikus járműirányítási rendszerekre vonatkozó ENSZ EGB 79 és az ENSZ EGB13 előírások és az IEC 61508 szabvány elemzéseit figyelembe véve kidolgozásra kerültek a SESP rendszerrel szembeni követelmények, a rendszer alapvető koncepciója és javaslat az algoritmusra, a rendszer architektúrájára, valamint a fejlesztés lépéseire. Ennek, és néhány konkrét kutatási projekt eredményei alapján a várható előnyök felvázolásra kerültek. A vázolt koncepciót felhasználva a BME GJT elkészítette a logika gyors prototípusát ASCET-SD szoftverben. egy fejlesztői és szimulációs környezet, ahol a széria építőelemek és a gyorsprototípus eszközök együttesen futtathatók, és működésük a jármű szimulációs szoftverrel valós időben tesztelhető. Az első tesztek már igazolták a kormány-beavatkozás létjogosultságát. A prototípus-algoritmus továbbfejlesztése során a SZTAKI RIK tervezte nemlineáris járműmodell, mint referenciamodell kerül felhasználásra, amely öt egységet tartalmaz, úgymint: fékrendszer, egyszerű kormányrendszer, nemlineáris kerékmodell, nemlineáris két nyomvonalas járműsíkmodell és egyszerű borulási dinamika. A SZTAKI RIK a jármű oldalkúszási szögének becslésére több Kálmánszűrőt dolgozott ki, amelyek összehasonlítása a nemlineáris referencia-modellel megtörtént. KB RIK ELKÉSZÜLT FELADATOK ELÉRT EREDMÉNYEK STÁTUSZ Megvalósíthatósági vizsgálatok elvégzése, és az irányítási algoritmus koncepciója. Járműdinamikai modellezés, modell alapú szabályozó tervezése, tesztelés szimulációs környezetben. Rendszerterv és specifikáció. A megvalósítható funkciók definiálása, megvalósítandó rendszer definiálása. Az irányítási algoritmus specifikációja. Dinamikus LPV H-végtelen szabályozó algoritmus. GJT Irányítási algoritmus gyors prototípus-szimulációs Matlab-modul dokumentációja. környezetben. TÜV Közreműködés a koncepció kialakításában. Megvalósíthatósági tanulmány. 18 EJJT 2005. ÉVES JELENTÉS

INTELLIGENS AKTUÁTOROK 4 EJJT 2005. ÉVES JELENTÉS 19

4.2. ADDICIONÁLIS ELKORMÁNYZÁST MEGVALÓSÍTÓ KORMÁNYRENDSZER KIFEJLESZTÉSE A projekt célja olyan kormányrendszer prototípusának kifejlesztése, amely lehetővé teszi a vezetőtől független kormány-beavatkozást a jármű irányításába. Az addicionális elkormányzást megvalósító kormányrendszer előnye a Steer-by-wire (mechanikus kapcsolat nélküli) kormányrendszerekkel szemben, hogy a kormánykerék és a jármű kormányzott kerekei közötti mechanikus kapcsolat a rendszer működése során is megmarad, ezért a rendszer biztonságos működése könnyebben szavatolható. A kormányrendszer lehetőséget ad a modern járműirányítási rendszereknek a jármű kormányzásába való beavatkozásra, ezzel lehetővé teszi a járműstabilitás további növelését és a járművezetők számára ma még nem elérhető kényelmi és biztonsági funkciók megvalósítását (automatikus parkolás, sávtartó automatika, baleset elkerülő funkció, stb.). A projekt első évében elkészült a megvalósítandó rendszer terve és specifikációja, amely tartalmazza a rendszer architektúráját, komponenseit, valamint az azokkal szemben támasztott követelményeket. Ezek ismeretében került megtervezésre a rendszer mechanikai egysége, amely a bolygómű, a motor, illetve a jeladók kiválasztásából, és az addicionális kormányzást létrehozó egység kormányoszlopba való integrálásából állt. Ezt követően kezdődött el a kormányrendszer logikájának kifejlesztése, amely a szoftver-struktúra, a kormányzási algoritmusok, valamint a motor szabályozásából áll. A projekt további szakaszában kerül sor a kormányzási algoritmus biztonsági funkcióinak kifejlesztésére, illetve elkezdődik a mechanikus elemek beszerzése és legyártása. A legyártott komponensek integrálását követően számos próbapadi, valamint járműves teszt kerül végrehajtásra, mind a rendszer, mind pedig a kifejlesztett algoritmusok vizsgálatának érdekében. TKN ELKÉSZÜLT FELADATOK ELÉRT EREDMÉNYEK STÁTUSZ Rendszerterv és specifikáció. Mechanikatervezés, szoftverfejlesztés. Rendszerterv és specifikáció. Mechanikatervdokumentáció, irányító szoftver. GJT Rendszerterv és specifikáció. Rendszerterv és specifikáció. IIT Részvétel a rendszerterv és specifikáció kidolgozásában a beavatkozó szervekkel és érzékelőkkel szemben támasztott követelmények meghatározása kapcsán. Aktuátor (fogasléc és kormány) szabályozási algoritmusinak fejlesztése és tesztelése a Matlab / Simulink környezetben rendelkezésre álló rendszermodellel. Részvétel a szabályozási algoritmusok tesztelésében a jármű software-in-the-loop szimulációs modelljén. Specifikációs pontok a beavatkozó szervekkel és érzékelőkkel szemben. Szabályozási algoritmusok, azok implementálása Matlab / Simulink környezetben, tesztelt algoritmusok a rendszer Matlab / Simulink modelljével. Tesztelt algoritmusok a software-in-the-loop szimulációk végrehajtása nyomán. TÜV Az elektromos kormányrendszerekre vonatkozó törvényi előírások összegyűjtése, melyeket a rendszer tervezésekor figyelembe kell venni. Rendszerterv és specifikáció. 20 EJJT 2005. ÉVES JELENTÉS

4.3. SŰRÍTETT LEVEGŐ BEFÚVÁSÁN ALAPULÓ RÖVID IDEJŰ TELJESÍTMÉNYNÖVELŐ MOTORFELTÖLTŐ RENDSZER A dízelmotorok feltöltésének egyik problémája, hogy a turbótöltő alacsony gázsebességnél a vezető gyorsítási utasítását (gázadás) csak késve követi, azaz nem működik hatékonyan (ún. turbó lyuk jelenség), emiatt ebben a viszonylag rövid szakaszban a motor teljesítménye visszaesik, amely kellemetlen vezetési érzést, és bizonyos esetekben balesetveszélyes helyzetet eredményezhet. A modern motorokban ezt a problémát vagy a turbó lapát geometriájának változtatásával, vagy két töltő alkalmazásával (biturbó) oldják meg, amelyek azonban mind drága, mind bonyolult megoldások, és a motor jelentős változtatásával járnak. Már meglévő motorkonstrukció esetén a Tudásközpont egyik tagja olyan megoldást dolgozott ki, amely sűrített levegő megfelelő fázisban való befecskendezésével az ún. turbó lyukat áthidalja, és nem igényel módosítást a motoron, csak egy kiegészítő egység felszerelését. A projekt során egy turbórásegítéses, külső levegőadagolással gyorsított dízelmotor prototípusának elkészítése a cél, amelyben szabályozóval határozzuk meg a levegő-betáplálás optimális stratégiáját. A modell alapú szabályozótervezés első lépéseként 2005-ben elkészítettük a külső levegő-betáplálásos turbó-rásegítéses dízelmotor koncentrált paraméterű dinamikus modelljét, amelyet mérnöki elvekre alapozva, megmaradási törvényekből kiindulva építettünk fel. A modellt Matlab / Simulink környezetben implementáltuk és szimulációs kísérletek segítségével verifikáltuk. A verifikáció nemcsak azt igazolta, hogy az általunk kifejlesztett dinamikus motormodell a mérnöki elvárásoknak megfelelően működik, hanem igazolta a rendszer működési koncepcióját is. A következő évben a kitűzött feladat a feltöltő rendszer hardver része prototípusának az előállítása, a motor vezérlő egységbe integrálandó szoftverének elkészítése, valamint a jármű levegőrendszerének alkalmas módosítása. KB RIK GJT ELKÉSZÜLT FELADATOK ELÉRT EREDMÉNYEK STÁTUSZ Az irányítási algoritmus implementálása és verifikálása SIL környezetben. Járműszimulációs modell, definiált ciklusokkal. A motor szimulációs modelljének kidolgozása, implementálása. Az irányítási algoritmus koncepciója. A motor szimulációs modelljének kidolgozása, implementálása. Az irányítási algoritmus koncepciója. Az irányítási algoritmus implementált változata (SIL). Járműszimulációs modell. Definiált teszt ciklusok. A motor irányítási célú modellje. Az irányítási algoritmus specifikációja. A motor irányítási célú modellje. Az irányítási algoritmus specifikációja. EJJT 2005. ÉVES JELENTÉS 21

4.5. ELEKTROMECHANIKUS FÉK IRÁNYÍTÁSI ALGORITMUSÁNAK FEJLESZTÉSE A gépjárművek mai fékezési folyamata külső energiát használ fel a jármű lassításához és megállításához, s így a jármű mozgási energiája a fékezés alatt teljes mértékben hővé alakul és eldisszipálódik. A külső energiát bonyolult módon, közvetítő közegen keresztül állítják elő (levegő, hidraulika-folyadék), ami egy sor problémát vet fel. Ezek miatt a járműiparban egyértelmű tendencia a fékrendszer elektromechanikus működtetése, amely azonban jelentős energiaigénnyel jár. Az elektro-mechanikus fékprojekt célja, hogy olyan mechanikai önerősítésen alapuló fékszerkezetet dolgozzon ki, amely a mozgó jármű kinetikai energiáját használja fel a fékezésre. A projekt első szakaszában a lehetséges koncepciók elemzését végeztük el, mind a tárcsa, mind a dobfékek esetén. A kiválasztott legalkalmasabb koncepció a tárcsafék esetén egy ékkel való fékezés, amely azonban több konstrukciós és irányítási problémát is felvet. Felépítettük az ék alkalmazásával konstruált szerkezet mechanikai modelljét. A modell bonyolultságát az okozza, hogy a működés során több, egymástól eltérő állapot lép fel. Az ilyen ún. hibrid rendszerek modellezése egyébként nem új, csak irányítási szempontból ezideig nem álltak rendelkezésre azok a technikák, amelyekkel ezek hatékony kezelése lehetővé vált volna. A modell analízise alapján a fékezési elv működését bizonyítottuk, és megvizsgáltuk az irányíthatóság feltételeit. A változó struktúrájú rendszerek irányítására az ún. csúszó-mód szabályozás hatékonyan alkalmazható, amennyiben az aktuátor dinamikája és energiája ezt lehetővé teszi. A megtervezett szabályozó a modell alkalmas irányíthatóságát mutatja. A projekt első szakaszában bár még a konkrét konstrukció ismerete nélkül megvizsgáltuk az elektro-mechanikus fék egyes mechatronikai problémáját is. Az elkövetkező időszak célja a tényleges konstrukció kialakítása és annak szimulációs vizsgálata után az első prototípus próbapadi vizsgálata, valamint járműbe való installációja. KB GJT MOM ELKÉSZÜLT FELADATOK ELÉRT EREDMÉNYEK STÁTUSZ Az önerősítő mechanizmus koncepciójának kidolgozása. Az önerősítő mechanizmus szimulációs modelljének kidolgozása, implementálása. Az irányítási algoritmus koncepciója. Önerősítő mechanizmusok fejlesztése mind dob-, mind tárcsafékre. Ezen koncepciók értékelése és összehasonlítása, dinamikus fékvizsgáló berendezés kifejlesztése. Intelligens aktuátorok irányítási követelményeinek kidolgozása. Rendszerkoncepció leírása. Az önerősítő mechanizmus szimulációs modelljének leírása. Az önerősítő mechanizmus szimulációs modelljének implementált változata (SIL). Irányító szoftver koncepciója. Szabadalmaztatott mechanizmus kidolgozásában társfeltaláló, dinamikus fékvizsgáló berendezés. Kidolgozott követelményrendszer. 22 EJJT 2005. ÉVES JELENTÉS

PLATFORMRENDSZEREK 5 EJJT 2005. ÉVES JELENTÉS 23

5.1. JÁRMŰRENDSZEREK BIZTONSÁGI SZINTJÉNEK MEGHATÁROZÁSA, FUNKCIÓSPECIFIKÁCIÓ A projekt célkitűzése olyan globális kockázati kritériumrendszer létrehozása, amely összhangban van a szabványokkal, valamint lehetőséget ad egységes közlekedési kockázatkezelés megvalósítására. A biztonságkritikus rendszerek fejlesztői olyan kritériumok, illetve ennek teljesülését jellemző mértékek és mérőszámok kialakítására törekszenek, amelyek a tervezés, a fejlesztés majd a gyártás, a továbbiakban pedig az üzemeltetetés folyamatát jellemzik. Ezek a kritériumok a biztonság valamint a megbízhatóság szempontjából kritikus követelményeket hivatottak jellemezni. Eredetileg a hardverkomponensek meghibásodásából adódó, majd a fejlesztés folyamatában elkövetett szisztematikus hibák hatását is figyelembe vették. A vizsgálat egyik eleme az ún. elfogadható kockázati ráta (Tolerable Hazard Rate, THR) lett. A szisztematikus hibák figyelembe vételére eljárás-orientált módszereket alkalmaznak, amihez a kívánt védelmi szinteket az ún. biztonság-integritási szint (Safety Integrity Level, SIL) alapján definiálják, melynek számszerűsítése a THR alapján lehetséges. A 2005 évben elért eredmények közül számottevőek az alábbiak: 1) A vonatkozó kockázatkezelési és megbízhatóságelméleti szakirodalom áttekintése, kiemelve az EN50126 vasúti eljárásgyűjtemény filozófiáját. 2) A gépjármű-rendszerek biztonságintegritásának meghatározásához alkalmazható modell kidolgozása. Járműrendszer kockázati modellezése, különös tekintettel a fékrendszer kockázati besorolására. Egy fékrendszerarchitektúrán a követelmények teljesülésének demonstrálása. 3) Az IEC61508 szabvány feldolgozása Excel formátumban. KAT GJT IIT MOM KB ELKÉSZÜLT FELADATOK ELÉRT EREDMÉNYEK STÁTUSZ A kockázatelemzés nemzetközi gyakorlatának (szabványok és szakcikkek) áttekintése, különös tekintettel a vasúti területen alkalmazott kockázatelemzési módszerekre, illetve azok közúti közlekedési területen való alkalmazhatóságára. A baleseti és a meghibásodási statisztikák áttekintése és feldolgozása a kockázatelemzésben való alkalmazhatóság érdekében, a lehetséges források áttekintése. A kockázatelemzés nemzetközi gyakorlatának (szabványok és szakcikkek) áttekintése az általános célú ipari elektronikus rendszerek területén. A kockázatelemzés nemzetközi gyakorlatának (szabványok és szakcikkek) áttekintése a mechanikai és elektronikus komponensek vonatkozásában. A kockázatelemzés nemzetközi gyakorlatának áttekintése, különös tekintettel a közúti közlekedés területén alkalmazott elemzési módszertanokra, valamint a kockázatelemzés eredményeinek aktuális alkalmazási lehetőségeire. Összefoglaló a kockázatelemzés aktuális állásáról, a kutatási fejlesztési irányokról. Kiindulási adatok a kockázatelemzési modellekhez. Összefoglaló a kockázatelemzés aktuális állásáról, a kutatási, fejlesztési irányokról. A kockázati kritériumok teljesülése demonstrálhatóságának kimutatása. A közúti területen alkalmazott kockázatértékelési eljárások, illetve az aktuális állapot összefoglalása. TKN Alkalmazás feltételeinek meghatározása. Meghatározott alkalmazási feltételek. TÜV A kockázati kritériumok teljesülésének vizsgálhatóságára Kritérium-vizsgálhatósági eljárások. vonatkozó követelmények kutatása. 24 EJJT 2005. ÉVES JELENTÉS