Hvordan replikerer en køresimulator farlige situationer?

I år 2009, mere end 33, 000 mennesker døde i bilulykker i USA [kilde:NHTSA]. Hvis du virkelig fordøjer den ædruende stat, du vil indse, at du tager dit liv i dine hænder, hver gang du drejer nøglen til din motor. Selvom vi kan føle os godt tilpas bag et ratt, snesevis af variabler kan gøre enhver rejse farlig. Nogle farer er ydre, såsom dårligt vejr, glatte veje og begrænset sigtbarhed, mens andre farer fører chauffører over sig selv, som alkoholforringelse og brug af mobiltelefoner.

Andre end de uniformerede politifolk, der hjælper med at overvåge vores veje mod farlig kørselsadfærd, nogle af motorvejens vigtigste helte er faktisk i laboratoriefrakker gemt i forskningsfaciliteter. Og en af ​​de mest nyttige metoder til laboratorieforskningsanvendelser køresimulatorer , som skaber virtuelle virkeligheder, der efterligner virkelige køresituationer.

Hvis du nogensinde har spillet et siddende kørespil i en arkade, du har en fornemmelse af, hvad en køresimulator er. Men det kan være en endnu mere fordybende end det. Og mens videospil typisk efterligner NASCAR eller street drag -løb, laboratorier bruger køresimulatorer, der genskaber gennemsnit, omend farlig, køresituationer.

I betragtning af dødeligheden på motorvejene, forskning samlet med en sofistikeret, realistisk simulator er uvurderlig. Moderne teknologi gør det muligt for forskere at kontrollere hver variabel af vejen, mens de observerer utallige detaljer om føreren, herunder øjenbevægelse, forsinke tid og endda hjerneaktivitet. I sikkerheden for en kontrolleret, Virtual reality, forskere undersøger virkningerne af farlige eksterne køresituationer samt søvnmangel, narkotika- og alkoholforringelse og mobiltelefonforstyrrelser, blandt andet. At studere denne rigdom af information giver fingerpeg om, hvordan man designer sikrere veje samt hvordan man beskytter en chauffør mod ham eller hende selv.

Men køresimulatorer findes i alle former og størrelser. Nogle er mere sofistikerede og i stand til at skabe en mere fordybende oplevelse end andre. Men forskere siger, at selv de enkleste simulatorer giver nyttig information om, hvordan bilister opfører sig under farlige kørselsforhold. Vi vil nu undersøge teknologien til kørselssimulatorer.

Køresimulatorer til bilsikkerhed

Køresimulatorer har udviklet sig fra flysimulatorer til luftfartstræning. De enkleste køresimulatorer ligner videospil. Imidlertid, en avanceret køresimulator bruger faktisk en rigtig bil, som en Ford Taurus eller Chevy Malibu. Bilen kan se ud og føles fuldt funktionsdygtig, men under emhætten, vil du opdage, at motoren er blevet erstattet af en computer.

Dr. Azim Eskandarian, der arbejder med en køresimulator ved George Washington University, beskrevet hvordan systemet fungerer. En chauffør, der sidder i førerhuset i en bil, kan se en virtuel verden projiceret på en skærm. Chaufføren styrer, accelererer og bremser som normalt. Men disse handlinger bliver oversat til computeren, som oversætter dem til den virtuelle verden. Dr. Eskandarian forklarer, at når chaufføren trykker på gassen, mængden af ​​kraft på pedalen føres elektronisk ind i et dataindsamlingssystem.

Forskere har skabt fysikbaserede modeller, der gør det muligt for computeren at oversætte pedalkraften til den rigtige mængde acceleration i den virtuelle verden. Disse modeller har kortlagt, hvor meget pedaltryk resulterer i, hvor meget acceleration. Hver komponent i motorprocessen har en tilsvarende dynamisk model, som er en fysikbaseret ligning, der beskriver forholdet mellem input og output. Denne beregningsproces, der oversætter køretøjskontrol til virtual reality, kaldes total køretøjsdynamik [kilde:Eskandarian].

Forskerne skaber også en virtuel verden at køre i. De projekterer denne verden, komplet med afmærkede veje, stopskilte, stoplys, fodgængere, cyklister og mere, på en skærm foran driveren. Mange simulatorer kan også justere vejret, tidspunkt på dagen og trafik.

Imidlertid, selv dette kan virke urealistisk, hvis det ikke "føles" som at køre. Med andre ord, det kan føles som om du flyder eller kører på et glasplade frem for en rigtig vej [kilde:Ahmad]. National Advanced Driving Simulator (NADS) ved University of Iowa forsøger at løse dette problem som en af ​​de mest fordybende køresimulatorer. Omar Ahmad, assisterende direktør for NADS, forklarer, at bilen er anbragt i en kuppel hexipod med fire vibrationsaktuatorer og seks hydrauliske ben. Dette udgør en 360-graders verden med forskellige grader af vibrationer for at efterligne glat, ujævne og grusveje. Kuplen og hexipoden bevæger sig lateralt og i længderetningen på et 64 fod med 64 fod elektrisk skinnesystem. Det giver endda mulighed for 13 graders hældning til realistiske stop, starter og vender. Ahmad forklarer, at forsøgspersoner går gennem en overdækket baldakin for at komme ind i kuplen, hvor de sætter sig ind i en typisk bil, som hjælper dem med at suspendere vantro.

HowStuffWorks vil gerne takke forskerne Azim Eskandarian og Omar Ahmad for at have givet interviews til denne artikel.

Replikering af farlige kørselssituationer

Når du først har konstrueret en køresimulator, der føles så realistisk som muligt, samt en virtuel verden at køre i, du kan foretage tests for at indsamle uvurderlig forskning. Disse tests kan være lige så simple som at bede en chauffør om at sende en sms på en mobiltelefon, mens han håndterer trafik med pludselige stop, fodgængere og cyklister. Men nogle simulatorer kan også skabe farligt vejr og våde veje.

Dataindsamling kan blive forbløffende detaljeret. Center for Intelligent Systems Research ved George Washington University har en køresimulator med mulighed for at indsamle data om en førers øjenbevægelse, blinkhastighed og blinklængde, og fokuspunkt for opmærksomhed [kilde:CISR].

Forsker Omar Ahmad forklarer, at han har lavet undersøgelser med NADS -simulatoren, der tester kørevaner for fulde bilister. NADS projekterer en simulering af en natkørsel hjem fra baren for at studere flere grupper af chauffører. Dette omfatter en placebogruppe af dem, der ubevidst drikker alkoholfrie drikkevarer og grupper af chauffører med forskellige alkoholniveauer i blodet. Fra at studere fulde menneskers kørevaner, såsom styresving og hastighedsændringer, Ahmad siger, at de udvikler sensorer, der kan installeres i biler, der rent faktisk registrerer, om føreren er påvirket af alkohol. Han hævder, at disse sensorer nu har 80 procent nøjagtighed - de identificerer fire ud af fem fulde chauffører. Og i test har der ikke været falske positive - hvilket betyder, at de ikke fejlagtigt identificerer nogen ædru mennesker som berusede [kilde:Ahmad].

Andet end at drikke, køresimulatorer bruges til at teste, hvordan folk kører på forskellige stoffer eller når de lider af medicinske eller psykologiske problemer. U.S.National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA), samt forskellige andre offentlige instanser, bilindustrien og farmaceutiske virksomheder, er kendt for at finansiere køresimulatorstudier. Forskerne ved NADS blev også for nylig tildelt en undersøgelse for at udvikle sensorer, der registrerer døsighed [kilde:Ahmad].

Dr. Azim Eskandarian siger, at ud over at teste kørselsadfærd under farlige forhold, køresimulatorer giver forskere mulighed for at bestemme de sikreste køretøjskontrolfunktioner og vejdesign. Disse kan omfatte test af sikkerhedsseler samt hvilken skriftstørrelse, der fungerer bedst på vejskilte.

Selvfølgelig, andre måder at indsamle disse oplysninger på omfatter en lukket testbane eller en feltoperativ test under normale vejtrafikforhold. Imidlertid, ikke alene er køresimulatorer ofte mere omkostningseffektive, de er naturligvis sikrere til at indsamle forskning om farlige situationer.

Masser mere information

relaterede artikler

• Top 10 tips til sikker kørsel
• 5 ting, der kan gøre din bil mere sikker i dårligt vejr
• Bilsikkerhedsquiz
• Sådan fungerer Crash -test
• Sådan fungerer bilindkaldelser
• Sådan fungerer NHTSA -vurderinger
• Hvordan tester bilproducenter langsigtet holdbarhed?
• Hvordan bruger bilproducenter uafhængig forskning?
• Hvorfor er det stadig nødvendigt at kollidere testkøretøjer?
• Gør regelmæssig vedligeholdelse af bilen dig mere sikker?
• Hvor meget koster bilvedligeholdelse over tid?

Kilder

• Ahmad, Omar. Senior teamleder hos National Advanced Driving Simulator. Personlig korrespondance. 18. november kl. 2010.
• Center for Intelligent System Research. "Driving Simulator Laboratory." George Washington University. (24. november kl. 2010). Http://www.cisr.gwu.edu/lab_simulator.html
• Eskandarian, Azim. Direktør for Center for Intelligent System Research. Personlig korrespondance. 23. november kl. 2010.
• NHTSA. "National statistik." National Highway Traffic Safety Administration. (24. november kl. 2010). Http://www-fars.nhtsa.dot.gov/Main/index.aspx
• University of Iowa. National Advanced Driving Simulator. (24. november kl. 2010). Http://www.nads-sc.uiowa.edu/