POLITECNICO DI MILANO

Transcript

1 POLITECNICO DI MILANO Facolà Ingegnera Inusrale Corso Laurea Secalsca n Ingegnera Meccanca Orenameno Trasor SVILUPPO DI LOGICHE PER IL PLATOONING DI VEICOLI STRADALI Relaore: Co-relaore: Prof. Ing. Francesco BRAGHIN Ing. Anrea ZUIN Tes Laurea : Luca BASSI Mar Gabrele POLITI Mar Anno Accaemco

2

3 Rngrazamen Rngrazamo le nosre famgle er l connuo suoro rcevuo negl ulm cnque ann; Rngrazamo l Professor Braghn, l Ingegner Zun e l Ingegnere Marco Sbros er averc seguo n ques mes nello svolgmeno ella Tes. Rngrazamo nfne ue le ersone che c hanno forno un consglo ule er l nosro lavoro. 3

4

5 Ince Generale Inrouzone... Sao ell are: auomazone e vecol sraal Inrouzone a ssem auomazone e vecol sraal Ssem asssenza alla gua (ADAS) aualmene n commerco Inellgen Vehcle USA: NAHSC e Calforna PATH USA: Inellgen Vehcle Inave (IVI) USA: Carnege Mellon Unversy Navgaon Laboraory (CMU NavLab) USA: DARPA Gran Challenge e Urban Challenge GIAPPONE EUROPA: PROMETHEUS EUROPA: Proge nell ambo e Programm Quaro er la rcerca e lo svluo ecnologco EUROPA (Olana): TNO EUROPA: Alre rcerche Auomae Hghay Sysem (AHS) Physcal layer Regulaon layer: conrollo longunale Regulaon layer: conrollo laerale Coornaon layer Lnk layer Neork layer Vanagg el laoonng Ruzone ella ressenza aeronamca Incremeno ella caacà sraale Caacà sraale con vecol nenen Caacà sraale con l laoonng Meologa nnovava anals elle logche laoonng Moello el vecolo Descrzone el moello Deagl mlemenazone el moello Puno : Calcolo e carch vercal sugl ass Puno : Calcolo elle forze longunal conao Puno 3: Calcolo ressenze all avanzameno Puno 4: Calcolo azone conrollo Puno 5: Calcolo coa morce

6 4..6 Puno 6: Calcolo coe frenan Puno 7: Deermnazone elle conzon bloccaggo elle ruoe Puno 8: Calcolo equazon sao Puno 9: Calcolo el rasfermeno carco Legg conrollo longunale e vecol el laoon Meoologa anals elle legg conrollo Relazon e calcolo FDT Taraura elle legg conrollo: eermnazone elle cosan guaagno rame rove see u n frequenza con rfermeno velocà cosnusoale Anals ell errore sanzameno a regme Anals ella srng sably Anals ella legge conrollo auonoma Relazon e calcolo FDT Taraura ella legge conrollo auonoma Anals ell errore sanzameno a regme Anals ella srng sably Anals ella legge conrollo sem-auonoma Relazon e calcolo FDT Taraura ella legge conrollo sem-auonoma Anals ell errore sanzameno a regme Anals ella srng sably Anals ella legge conrollo AICC (Auonomous Inellgen Cruse Conrol) Relazon e calcolo FDT Taraura ella legge conrollo AICC Anals ell errore sanzameno a regme Anals ella srng sably Prove frenaa n conzon aerenza varable (µ-jum) Rsula elle smulazon Valazone e rsula Schemazzazone el vecolo come coro rgo Legge Auonoma Legge Sem-auonoma Legge AICC (Auonomous Inellgen Cruse Conrol) Anals crca elle legg conrollo Legge auonoma Legge sem-auonoma Legge AICC

7 6.4 Possblà mglorameno el meoo rcerca el sanzameno nervecolare obevo Concluson Allega... 8 Allegao I. Comonensca er l auomazone e vecol sraal... 8 I.. Sensor... 8 I.. Auaor I.3. Ssem elecomuncazone... 9 I.4. Ssem elaborazone a Allegao II. Dmosrazone analca ella srng sably II.. Calcolo elle norme II.. Schema el laoon II.3. Anals ella srng sably Allegao III. Legg conrollo longunale el laoonng essen III.. Sraege consan sacng III.. Sraege varable sacng III.3. Sraege bre Nomenclaura e lsa egl acronm Bblografa... 7

8

9 Sommaro Il laoonng rguara l conrollo auomaco una fla vecol sraal che vaggano a un roo sanzameno longunale l'uno all'alro. Tale sanzameno, che non uò essere manenuo n scurezza a un guaore umano, ermee oenere vanagg una maggore caacà sraale, e mnor consum carburane rseo al rasoro sraale razonale. La eermnazone el sanzameno scuro fra vecol comonen un laoon è qun un roblema rmara moranza, e vene generalmene affronao con smulazon frenaa emergenza. Gl arocc roos fnora n leeraura conserano vecol oa fferen caacà frenan, fferen conzon el fono sraale e l'effeo e rar resen nel conrollo auomaco. Queso elaborao roone una roceura nnovava er la eermnazone el sanzameno nervecolare obevo, la quale consera uno schema aerenza neumaco-sraa comlesso, chamao µ-jum. Quesa conzone, nella quale l'aerenza fra neumac e mano sraale s alerna reuamene fra valor al e bass, è resa n conserazone n smulazon frenaa emergenza che convolgono ue vecol, al fne rovare quale mnmo sanzameno longunale fra vecol garansca evare collson. Parole chave: Plaoonng, µ jum, sanzameno nervecolare, srng sably, frenaa. Absrac Plaoonng eals h he auomac conrol of a lne of roa vehcles ravellng h small longunal sacng among each oher. Such small sacng, ha can' be safely acheve by a human rver, brng he avanages of hgher roa caacy an loer fuel consumons han raonal ravellng. Therefore he eermnaon of he safe arge sacng beeen laoon vehcles s an moran concern, ha s usually face va emergency brakng smulaons. Leraure aroaches roose so far conser vehcles h fferen brakng caables, fferen roa conons an he effec of auomac conrol elays. Ths aer rooses an nnovave roceure for he eermnaon of he arge nervehcular sacng, hch consers comle re-roa frcon aern, calle mu-jum. Ths conon, here re-roa frcon sches reeaely beeen hgh an lo, s aken no accoun n emergency brakng smulaons nvolvng o vehcles, o fn ou ha ner-vecular sacng guaranees o avo collsons.

10 eyors: Plaoonng, µ jum, nervehcular sacng, srng sably, brakng. 0

11 Inrouzone Ogg v è l consenso ffuso che mole elle nosre avà sulla erra non sono sosenbl, comres ssem rasoro sraale aual. C sono verse efnzon el ermne svluo sosenble : n generale sgnfca "svluo che sosfa bsogn el resene senza comromeere la caacà elle generazon fuure sosfare le rore esgenze, come affermao n []. Gl aual ssem rasoro sraale, nclueno vecol rva e ubblc, rsulano congesona e non sosenbl, a causa el loro grane consumo energa, emsson sosanze annose nqunan e gas serra (veere []). Per rurre l mao ambenale, economco e socale el rasoro sraale sarebbe auscable che una quoa ella omana vensse sosfaa a alr mo rasoro (verse combnazon nfrasruure e vecol) maggormene sosenbl, come a esemo l moo ferrovaro. Sugl sosamen a meo e coro raggo, erò, mo alernav al rasoro su gomma sesso non sono aragonabl a ques ulmo er flessblà e velocà commercale. S resena qun la necessà aumenare la sosenblà el rasoro sraale, a esemo sfruano le oorunà offere a conroll auomac. Nel Caolo verranno resena n eaglo rncal roge che nel corso egl ann, a lvello monale, hanno conrbuo alla realzzazone e allo svluo logche auomazone e vecol sraal. Un arcolare mego ell auomazone, elle ecnologe nformache e elle comuncazon er mglorare la scurezza e l effcenza e ssem rasoro è cosuo al laoonng. Il laoonng consse nella formazone convogl vecol sraal, che vengono e laoon, all nerno e qual vecol vaggano a breve sanza longunale fra loro, ell orne granezza 3 4 lunghezze el vecolo (o meno). Il basso sanzameno longunale è reso ossble al conrollo auomaco e vecol, n quano un guaore umano non orebbe vaggare n scurezza n al conzon, a causa e suo maggor em reazone (n realà queso comorameno è sesso rsconrable n mol guaor). Uno schema laoon, rao a [3], è resenao n Fgura 0.. Fgura 0.: Dsanze nra-laoon e ner-laoon (raa a [])

12 Inrouzone L mlemanazone el laoonng, graze al roo sanzanzameno nervecolare, comora oenzalmene ue vanagg rncal, che verranno eaglaamene analzza nel Caolo : l accrescmeno ella caacà sraale e la ruzone ella ressenza aeronamca all avanzameno e vecol. Il rmo vanaggo uò essere faclmene eslcao assumeno arcolar semlfcazon. S suonga che l ssema sa cosuo a una colonna vecol vaggane lungo una corsa sraale relnea, e che u vecol che la comongono vaggno alla meesma velocà cosane. S euce che la ruzone el sanzameno nervecolare comor un aumeno el massmo flusso vecolare araversane una sezone ella corsa sraale conseraa. Tale flusso massmo è efno caacà sraale, e l suo aumeno consene raare l verfcars fenomen congesone (almeno nel breve eroo, a arà omana moblà). Graze al laoonng è ercò ossble oenere un aumeno ella caacà saale senza nervenre sulle nfrasruure, l che rcheerebbe for nvesmen e anrebbe a occuare suolo sesso non sonble nelle aree meroolane e lmrof. Il secono vanaggo roseao all mego el laoonng consse nella ruzone ella ressenza aeronamca che s oone all avanzameno longunale e vecol. Come segao n [4], er sanze nervecolar nferor a 5 vole la lunghezza e vecol, s oene una ruzone ella ressenza aeronamca mea soffera a vecol comonen l laoon, generalmene ano ù marcaa quano ù ravvcna vaggano gl sess. Una mnor ressenza aeronamca comora una ruzone ella oenza rchesa al moore, l che rene ossble rurre consum (veere [5]). La realzzazone el laoonng rchee erlomeno l mlemenazone un ssema conrollo longunale e vecol comonen l laoon, cosuo a acquszone a, legge conrollo e auazone. La legge conrollo longunale el vecolo ha l como conrollarne nel emo l moo longunale; n arcolare, eve sablre l nensà elle azon accelerazone longunale e frenaura er oerne conrollare nel emo la oszone e la velocà sananea. Le nformazon sulle qual la legge conrollo s basa rguarano la namca longunale el vecolo conrollao e quello che lo recee, e n alcun cas alr vecol el laoon. Quese nformazon sono raccole rame sensor boro el vecolo (a esemo raar) o elecomuncazon fra vecol. Queso elaborao è ncenrao sulla eermnazone alcun ase ella legge conrollo longunale, e n arcolare sul sanzameno obevo a

13 Inrouzone nerorre fra vecol. Per la eermnazone ques ulmo valore vene qu roosa una meoologa nnovava, che consera l effeo varazon ell aerenza fra neumac e fono sraale. Dao che gl effe aumeno ella caacà e ruzone ella ressenza aeronamca sono ano ù marca quano mnore è l sanzameno nervecolare 0, s esera rovare l mnmo valore 0 che ermea effeuare l laoonng n scurezza, coè n assenza collson ra vecol. Nella rcerca ale valore vene generalmene conseraa la conzone frenaa emergenza, che vene renua la ù crca er quano rguara l ercolo amonameno. In [6] e [7] vengono effeuae conserazon cnemache rguaran la conzone frenaa emergenza, reneno n esame gl effe e em reazone el conrollo auomaco e elle namche el ssema frenane. In alr cas sono sa consera vecol caraerzza a fferen coeffcen aerenza fra sraa e neumaco, come a esemo n [7]. La rcerca el valore 0 è saa nfne svola anche con smulazon basae su un moello vecolo, come n [3]. In leeraura erò non è sao rovao alcun caso n cu, nella rcerca el sanzameno 0, l aerenza fra neumac e sraa vensse suosa varable lungo l ercorso rova. In queso ocumeno vene unque svluaa una meoologa nnovava er la eermnazone ella mnma sanza nervecolare scura che conser ale varablà, chamaa µ-jum. Per oer esegure le smulazon frenaa emergenza e quelle esnae a alre anals, è sao creao e mlemenao n Malab un moello vecolo sraale che verrà escro nel Caolo 4. Nel Caolo 5 vengono esose e analzzae le re legg conrollo longunale alle qual è sao scelo alcare l rocemeno rcerca el sanzameno obevo 0. Quese legg, esrae a [8], sono sae nsere nel moello vecolo e successvamene arae. Inolre, nel Caolo 6, vene resenaa la meoologa er eermnare l mnmo sanzameno nervecolare scuro n conzon frenaa emergenza su µ-jum, che revee megare l moello vecolo svluao er smulare un laoon ue vecol. Semre nel Caolo 6 vengono resena rsula al smulazon er le re legg conrollo longunale conserae. Per oer valare rsula roos, vengono reue le rove frenaa emergenza n conzon µ-jum smulano l laoon con un moello semlfcao, n cu vecol sono schemazza come cor rg. I rsula oenu vengono confrona con quell rcava con l rmo moello vecolo. Infne, nel Caolo 7, vengono rorae le concluson fnal. 3

14

15 Sao ell are: auomazone e vecol sraal. Inrouzone a ssem auomazone e vecol sraal Il conceo Inellgen Transoraon Sysem (ITS) concerne l mego ell auomazone e ecnologe nformache e elle comuncazon er mglorare la scurezza e l effcenza e ssem rasoro. Il rncale movo er auomazzare vecol sraal è l ncremeno ella scurezza ava (caacà evare ncen): allo sao auale la rncale causa ncen è l errore umano (rorao a [9]). Infa, l cervello umano, nonosane sa un conrollore molo effcene, è conzonao nelle sue reazon e nella sua raà a var elemen: sanchezza, cal concenrazone, mancanza nformazon, merza, L auslo alla gua e vecol forno a ques ssem ermee nolre oenere benefc rguaran lo sress soffero a conucen, oché semlfca la comlessà elle oerazon rchese a ess. La ossblà lmare le accelerazon longunal e laeral el vecolo ermee nolre una ruzone ell affacameno egl occuan. Le rme rcerche sugl Inellgen Transoraon Sysems (ITS) sraal rsalgono agl ann 60 negl Sa Un (Oho Sae Unversy) e n Gaone. L neresse a rguaro è venuo erò sgnfcavo negl ann 80, quano le ubblche ammnsrazon, come a esemo l Calforna Dearmen of Transoraon (Calrans), hanno nzao a cercare una soluzone all ncombene roblema ella crescene omana moblà. Le valuazon effeuae mosrarono come l esansone elle nfrasruure non sarebbe saa sosenble economcamene e ambenalmene, così vers roge lega agl ITS furono fnanza n uo l mono. Gl ITS ossono essere sommaramene classfca n base al loro ambo alcazone: nfrasruura o vecol. Secono [0], quesa classfcazone eermna le seguen efnzon: Inellgen Infrasrucure: ssem lao nfrasruura er la gesone el raffco, l nformazone a vaggaor, la rscossone auomaca e eagg, la gesone elle floe vecol, la gesone el rasoro nermoale, alre alcazon.

16 Caolo Inellgen Vehcle (IV): ssem boro asssenza alla gua e gua auomaca. La oazone aara ecnologc uò essere anche rara fra nfrasruura e vecol, come a esemo n un Auomae Hghay Sysem (AHS), come escro al Tolo.4. La caegora egl Inellgen Vehcle comrene unque u ssem auomac nsalla a boro vecolo eua a asssere o sosure l conucene nelle oerazon gua. Gl Inellgen Vehcle ossono, a loro vola, essere classfca n base al ruolo el ssema auomaco nella gua el vecolo:. Informazone al conucene: l ssema assse l conucene nelle oerazon gua, er mezzo nformazon rguaran le scele vaggo o le manovre a effeuare, o allarm rguaran ercol, come a esemo una collsone mmnene (Collson Avoance Sysem);. Azon auomache correzone: l ssema corregge le manovre el conucene, er manenere la sablà e la conrollablà el vecolo (a esemo ABS e ESC); 3. Gua arzalmene auomaca: l ssema s sosusce al conucene n alcune oerazon gua, a esemo maneneno l sanzameno al vecolo receene (Aave Cruse Conrol), oure nervene auonomamene n caso emergenza, a esemo azonano fren n conzon mao mmnene (Collson Avoance Sysem); 4. Gua negralmene auomaca el vecolo: l ssema effeua auonomamene la gua el vecolo, sosueno l guaore n ue le avà gua. I ssem comres ne rm re gru sono generalmene enfca con l ermne ADAS (Avance Drver Asssance Sysem). Gl ADAS hanno l como coauvare l conucene nelle numerose avà gua. Un esemo ADAS è raresenao al Collson Warnng/Collson Avoance (CW/CA) Sysem (veere []), che racchue funzon sa nformave che nerveno auomaco. Se l emo mancane alla collsone col vecolo receene è nferore a una cera sogla, l ssema à un allarme al guaore, così che ossa nervenre ronamene. Se l emo resuo scene al soo un ulerore sogla, fren vengono ava auomacamene. Al Tolo. sono rora vers esem ADAS aualmene sonbl n commerco er vecol sraal, menre al Tolo.3 sono resena vers rogramm rguaran gl Inellgen Vehcle. 6

17 Sao ell are: auomazone e vecol sraal Un alra ossble classfcazone egl Inellgen Vehcle rguara l grao cooerazone nervecolare (come rorao n []):. Vecol auonom: vecol oerano nvualmene, senza comuncare fra loro e senza cosure laoon;. Vecol che oerano con basso lvello cooerazone: vecol comuncano fra loro solo urane l coornameno elle manovre e n caso emergenza; 3. Vecol che oerano con alo lvello cooerazone: vecol s scambano connuamene nformazon sul loro sao (velocà, accelerazone, ), olre a comuncare messagg coornameno elle manovre e quell emergenza. Una arcolare alcazone egl Inellgen Vehcle è cosua al laoonng, che consse nel formare convogl, e laoon, ne qual vecol sraal vaggano a breve sanza longunale fra loro (sanza nra-laoon). Fra var laoon c è nvece un sanzameno maggore (sanza ner-laoon). Uno schema è resenao n Fgura.. Fgura.: Dsanze nra-laoon e ner-laoon (raa a []). Ssem asssenza alla gua (ADAS) aualmene n commerco Sono aualmene n commerco, sa er le auoveure che er vecol esan, vers ssem auslo alle oerazon gua el vecolo, cose ADAS (Avance Drver Asssance Sysem). Lo scoo rncale ques ssem è ncremenare la scurezza ava e vecol, e n alcun cas anche su quella assva. L An-lock Brakng Sysem (ABS) è un ssema scurezza che eva l bloccaggo elle ruoe n fase frenaa, garaneno maggore sablà el vecolo e la conrollablà a are el loa ella serzaa. L ABS uò rurre le sanze arreso el vecolo, secalmene su srae sruccolevol. Il ssema ABS monora la velocà roazone elle ruoe, e nel caso n cu rlev l ncene bloccaggo una esse, ruce la relava coa frenane, er o rrsnarla una vola che la ruoa gr ù veloce elle alre. La rma auoveura n commerco oaa un ssema ABS eleronco è saa la Mercees Classe S nel 978 (fone [3]). 7

18 Caolo L ABS, araverso la funzone Elecronc Brake-force Dsrbuon (EBD), s occua anche aeguare la rarzone ella oenza frenane fra gl ass el vecolo, n base alle varazon el carco vercale gravane sugl ass sess. In genere s arla EBD n caso man fren raulc e EBL (Elecronc Brake-force Lmaon) er man fren neumac. L An-Sl Regulaon (ASR), o conrollo razone, è un ssema che ermee evare lo slameno elle ruoe morc, ermeeno così al guaore manenere semre l conrollo el vecolo. Se l ssema rleva che le ruoe morc grano a una velocà suerore a quella elle ruoe ranae, vene roa la coa morce e uò anche essere alcaa un azone frenane. Se l anameno neressa una sola ruoa morce (a esemo la ruoa nerna n curva n fase accelerazone) quesa vene frenaa. L ASR eleronco è sao nrooo n commerco alla Buck nel 97 (rao a [3]). Il ssema ESC (Elecronc Sably Conrol), noo anche con l nome commercale ESP (Elecronc Sably Program), ha l obevo rurre l ercolo sbanaa laerale el vecolo, sa che s manfes come sovraserzo o come sooserzo. In base alle msure ell angolo serzo e ell angolo mbaraa, l ssema eermna se l vecolo s muove effevamene nel moo eserao al guaore e, se necessaro, ne corregge la raeora alcano auomacamene elle azon frenan sulle sngole ruoe. La rma casa auomoblsca al mono a aver nrooo l ESC su suo moell è saa Mercees nel 995 (fone [3]). Su vecol esan uò essere megao l ssema EBS (Elecronc Brake Sysem), che gessce n moo negrao l mano frenane ell auoreno o ell auoarcolao. Queso ssema negra le funzon ABS, EBL, ASR e ESC, e, olre a megare gl man fren morce e rmorcho/semrmorcho, sfrua l azone frenane e sosv freno moore e rearer. Recenemene alcune case rourc auoveure (a esemo Mercees, Volksagen, Volvo, Hona) e vecol nusral (a esemo Volvo, Scana, Mercees, MAN, DAF) hanno nrooo nuov ssem er avvsare l conucene rguaro a suazon ercolo e er coauvarlo nella gua el vecolo sesso. In seguo sono elenca ques ssem asssenza alla gua, con le enomnazon ulzzae a Volksagen (veere [4]). 8

19 Sao ell are: auomazone e vecol sraal Il ssema Lane asss, noo anche come Lane eeng Suor, rleva meane un ssema vsone le emarcazon ella corsa marca e la oszone relava el vecolo. Nel caso n cu venga rconoscua una suazone nella quale l vecolo ev non nenzonalmene alla corsa marca, l ssema allera l conucene (esemo: Volvo Truck) o alca una conroserzaa correva (esemo: Volksagen). L Aave Cruse Conrol (ACC) aegua auomacamene la velocà crocera el vecolo, rame auaor acceleraore e fren, n moo a manenere la sanza scurezza al vecolo receene. Quesa sanza vene msuraa rame un raar oso nel fronale el vecolo; ssem ACC n commerco ermeono al guaore mosare una sanza sazale nenene alla velocà (esemo: Volksagen), oure efnre una sanza emorale fssa al reecessore (esemo: Volvo Truck). Il ssema Fron Asss rconosce suazon n cu la sanza al vecolo receene, msuraa rame l raar fronale, s ruce roo raamene, reneno robable una collsone. Nel caso n cu venga rlevaa una conzone crca, l ssema emee segnal acusc e vsv, e ncremena la sensblà el ssema raulco asssenza alla frenaa. Il ssema svluao a Hona, enomnao CMBS (Collson Mgaon Brake Sysem), azona auomacamene fren se la rsosa el guaore non è suffcene a evare l mao. Nel caso n cu la collsone ven nevable, vengono azona reensonaor elle cnure scurezza. Enramb ques ssem renrano nella caegora e Collson Warnng/Collson Avoance (CW/CA) Sysem, resena n []. In un ssema CW/CA comleo, se l emo mancane alla collsone col vecolo receene è nferore a una cera sogla, vene ao un allarme al guaore, così che ossa nervenre ronamene. Se l emo resuo scene al soo un ulerore sogla, fren vengono ava auomacamene. Ne ssem CW/CA le sogle allarme e nerveno evono essere aenamene calbrae: allarm roo frequen esensblzzano l guaore; allarm roo rar savenano l guaore n conzon crche; gl nerven non evono nerferre con le normal oerazon gua. Il ssema Se Asss, noo anche come Lane Change Suor (Volvo Truck), avvsa l guaore ella resenza vecol o alr ogge os laeralmene al vecolo, nelle zone corrsonen a cose angol cech (bln so), graze a avvsaor vsv, acusc o al. Gl ogge negl angol cech vengono rleva rame sensor raar. Queso ssema ncremena la scurezza ava sorauo nelle manovre cambo corsa. 9

20 Caolo Ne ssem razonal auslo alle manovre archeggo, s megano sensor ulrasonc negra nel araur oserore o anche n quello anerore, e evenualmene anche elecamere, er ermeere al guaore conoscere con recsone l ambene crcosane al vecolo. Il ssema Park Asss semlfca ulerormene le manovre archeggo n conzon sazo lmao. Nella rcerca el archeggo, sensor a ulrasuon laeral rlevano se lo sazo sonble è suffcene er l vecolo. A arre a una oszone nzale omale, l ssema conrolla auomacamene lo serzo el vecolo e rchee al guaore azonare oorunamene eal acceleraore e freno, secono a rleva a sensor a ulrasuon aneror e oseror. Il ssema monoraggo ella ressone e neumac, efno anche con l acronmo nglese TPMS (Tre Pressure Monorng Sysem), è un ssema eleronco che conrolla la ressone ell'ara all'nerno egl neumac. Il TPMS mglora la scurezza el vecolo, aua conucen nella manuenzone egl neumac e conrbusce a rurre consum carburan. V ossono essere ue moalà funzonameno queso ssema: Il TPMS reo, che ulzza sensor ressone all nerno ogn neumaco; Il TPMS nreo, che msura la ressone ell'ara nreamene. Sono nolre n commerco uleror ssem auslo alla gua, rora anche n [5], come: Il ssema sorveglanza ell aenzone el conucene (Drver rosness eecon), che uò rlevare la sanchezza o srazone el conucene monorano l esressone el vso e evenualmene suo aramer moòr; Il ssema rconoscmeno e segnal sraal, che ree su un lay segnal rleva rame un ssema vsone; L ecall, che avvsa auomacamene servz soccorso n caso ncene rlevao a aos sensor ella veura; Il navgaore GPS; L ncaore lumnoso cambaa, che avvsa e suggersce al conucene l momeno aeguao er cambare marca, a fn ella ruzone e consum combusble; L ncaore suerameno el lme velocà; I far aav, che orenano fasc luce n funzone ella raeora eseraa ella veura; Il ssema vsone nourna, basao su ecnologe a nfraross, che ermee una vsone n rofonà senza l mego e far abbaglan; 0

21 Sao ell are: auomazone e vecol sraal L Hll Holer, che ermee un agevole arenza n sala; L Hll Descen Conrol, che aua a rallenare l vecolo n scesa n caso enenze elevae (a esemo el 5%)..3 Inellgen Vehcle Come gà mosrao nel Tolo., gl Inellgen Vehcle (IV) ossono essere classfca n base al ruolo el ssema auomaco nella gua el vecolo:. Informazone al conucene;. Azon auomache correzone el comorameno el vecolo; 3. Gua arzalmene auomaca el vecolo; 4. Gua negralmene auomaca el vecolo; Una anoramca ella comonensca necessara er la realzzazone ssem Inellgen Vehcle è resenaa nell Allegao I. Nel seguo ella Sezone, vengono resena rogramm e roge maggor rlevo monale che nel emo hanno rguarao gl Inellgen Vehcle e evenualmene la loro negrazone con ssem Inellgen Infrasrucure..3. USA: NAHSC e Calforna PATH Nel 986 è sao fonao l rogramma Calforna PATH (Parners for Avance Trans an Hghays) al Calforna Dearmen of Transoraon (Calrans) e all Insue of Transoraon Sues ell Unversà ella Calforna Berkeley (UCB-ITS). PATH s occua uora rcerche nell ambo egl Inellgen Vehcle, e n generale egl Inellgen Transoraon Sysem. In arcolare PATH ha conrbuo allo svluo el conceo Auomae Hghay Sysem (AHS), che nca un ssema comlesso e amo n cu u vecol sono conrolla auomacamene. Nel ssema AHS vecol cooerano fra loro e ossono formare laoon. L nfrasruura uò essere oaa boe magneche sose nell asfalo er l rlevameno ella oszone laerale e vecol, e ssem gesone el raffco che comuncano con ess. Queso ssema, er l quale è saa efna una recsa archeura, vene escro n maggore eaglo al Tolo.4. Il rmo rooo vecolo a gua auomaca realzzao al rogramma PATH è sao rovao nel 989, menre l rmo esermeno laoonng su sraa rsale al 994, con un convoglo 4 vecol (veere [6]). S è reso verfcaa la necessà allargare l rogeo a lvello ell nero erroro egl Sa Un, al fne garanre l neroerablà e vecol e er

22 Caolo sorre un mercao ù amo er nuov roo e servz n va svluo. Nel 994 è nao l Naonal Auomae Hghay Sysems Consorum (NAHSC), come sruura collaborazone fra PATH, Calrans e la Une Saes Feeral Hghay Amnsraon (FHWA), a cu ha arecao anche General Moors, er lo svluo el conceo AHS. Doo la mosrazone el 997 sull auosraa I-5 San Dego, nel quale fu rovao un laoonng 8 vecol (veere [7] e [8]), l rogramma NAHSC venne nerroo (veere [6]). La rcerca sul ssema AHS è uava connuaa nell ambo PATH..3. USA: Inellgen Vehcle Inave (IVI) Nel 997 l US-DOT (Dearmen of Transoraon) ha lancao l Inellgen Vehcle Inave (IVI), al fne accelerare lo svluo, la sonblà e l ulzzo ssem auslo alla gua er vecol sraal. L Inellgen Vehcle Inave è un rogramma rcerca che convolge verse agenze ell US-DOT: Feeral Hghay Amnsraon (FHWA); Naonal Hghay Traffc Safey Amnsraon (NHTSA); Feeral Trans Amnsraon (FTA). L IVI s roone svluare seguen ase egl Inellgen Vehcle (veere [9]): Caacà e ssem nvual e vecol: nformazon e allarm al guaore, ncazon sraal, gua auomaca; Inerfacca guaore-vecolo; Comuncazon vecolo-vecolo e vecolo-nfrasruura; Cooerazone con l nusra nello svluo sanar..3.3 USA: Carnege Mellon Unversy Navgaon Laboraory (CMU NavLab) A arre al 984 l Carnege Mellon Unversy Navgaon Laboraory (CMU NavLab) ha suao e realzzao auoveure, camon e auobus equagga con ssem comuerzza er l mlemenazone ssem gua auomaca e asssenza alla gua. Le rcerche sono sae fnanzae all US Dearmen of Transoraon e all US Dearmen of Defense. Fno al 000 l laboraoro ha rooo una sere vecol, a Navlab a Navlab. Le alcazon oggeo elle rcerche sono sae (veere [0] e []): Gua fuorsraa; Auomae Hghays; Prevenzone alle usce sraa;

23 Sao ell are: auomazone e vecol sraal Asssenza alla gua n amben urban. Nel luglo el 995, rcercaor el CMU NavLab hanno effeuao un vaggo rova crca 4800 km alla cà Psburgh n Pennsylvana a quella San Dego n Calforna, megano l vecolo NavLab 5 (come rorao n []). Sulla veura, una Ponac Trans Sor, era nsallao un ssema n grao gesre auonomamene l conrollo laerale el vecolo, menre l conrollo longunale el vecolo (accelerazone e frenaura) rmaneva aannaggo el conucene. L ulmo moello rearao al CMU Navlab è sao l Navlab el 000, ervao a una Jee Wrangler Sor. Pù recenemene l megno ella CMU nel camo e vecol a gua auomaca è sao correlao alla arecazone a DARPA Challenge (veere Tolo.3.4). Il Re Team ha arecao al DARPA Gran Challenge el 004 col vecolo Sansorm (HMMWV 998), e o al DARPA Gran Challenge el 005 co vecol Sansorm e Hlaner (Hummer H), classfcas rsevamene secono e erzo (nformazon rae a []). Nel 007 l eam Taran Racng ella CMU ha vno l DARPA Urban Challenge con l vecolo Boss, caraerzzao alle seguen ablà (veere [3]): Localzzare gl alr vecol a grane sanza; Trovare un oso auo e effeuare la manovra archeggo; Rseare le receenze alle nersezon sraal; Segure alr vecol a sanza scurezza; Reagre a suazon ache come srae bloccae o resenza sulla sraa vecol guas o n avara..3.4 USA: DARPA Gran Challenge e Urban Challenge DARPA (Defense Avance Research Projecs Agency) è un agenza creaa nel 958 all US Dearmen of Defense (DoD), l cu scoo è la rcerca e lo svluo ecnologe avanzae er megh mlar. Come ncao n [4], fra rsula e rogramm rcerca DARPA s ossono rcorare gl aere Sealh (aere nvsbl ), gl aere senza loa e anche la ree Arane, con la correlaa sue roocoll TCP/IP, a cu è ervaa Inerne. I DARPA Challenge sono comezon er vecol erresr auonom a gua auomaca, organzzae con la fnalà rcavare ecnologe er megh mlar. I vecol arecan, che evono suerare una fase selezone, non ossono essere gua manualmene o a remoo, e evono esegure una mssone secfcaa oco rma ella gara. 3

24 Caolo Il DARPA Gran Challenge el 004 (veere [4]) reveeva che vecol arecan corssero n meno 0 ore le crca 00 mgla (crca 30 km) el ercorso assegnao nel esero el Mojave, fra Calforna e Nevaa. Nonosane v arecassero 5 square, la gara s concluse senza un vncore. Il ercorso nel esero el Mojave revso nel DARPA Gran Challenge el 005 era lungo crca 30 mgla (crca 0 km), e oveva essere ercorso n meno 0 ore. La gara è saa vna allo Sanfor Racng Team, con l vecolo Sanley (Volksagen Touareg), che ha comleao l ercorso n meno 7 ore (veere [5] e [6]). Nel 007 s è svolo l DARPA Urban Challenge, su un ercorso sraale a Vcorvlle, n Calforna. Come ncao n [7], la gara rcheeva a vecol effeuare auonomamene le seguen oerazon: Gua nel raffco (comoso agl alr vecol arecan, a vecol suoro elle square e a vecol surbo a gua manuale); Insermeno nel raffco; Sorasso alr vecol; Parcheggo; Coornameno con alr vecol alle nersezon. La gara è saa vna alla squara Taran Racng, ella Carnege Mellon Unversy, con l vecolo Boss..3.5 GIAPPONE In Gaone, come rorao n [8], le avà rcerca relave agl Inellgen Vehcle e agl Auomae Hghay Sysem nzarono negl ann 60, a oera el Mechancal Engneerng Laboraory (MEL), che fu o sosuo el Naonal Insue of Avance Inusral Scence a Technology (AIST). Il rmo ssema aoao negl ann 60 megava un cavo nuvo soso al soo ella suerfce sraale: l vecolo rlevava la sua oszone laerale rame una coa magneomer mona nella are nferore el araur anerore. La secona versone, roosa negl ann 70, era basaa su un ssema vsone. Il segnale veo, rovenene a elecamere monae sulla carrozzera el vecolo, venva elaborao a un ssema n logca cablaa, n quano all eoca un comuer non era aao er l elaborazone a a boro vecolo. Come rorao n [9], alla fne egl ann 90, la funzone navgazone auonoma e vecol auomac è saa mgloraa con l ulzzo el ssema DGPS (Dfferenal Global Posonng Sysem), menre er le comuncazon 4

25 Sao ell are: auomazone e vecol sraal nervecolar, necessare er la cooerazone fra vecol, è sao svluao un roocollo DSRC (Decae Shor Range Communcaon). Su al vecol auonom, nel 000 sono sae conoe le seguen rove gua cooerava n sa (veere [9]): Arreso e arenza un laoon; Plaoonng; Dvsone (sl) un laoon n ue laoon su corse arallele; Fusone ue laoon arallel (merge); Sorasso el laoon a are ell ulmo vecolo el laoon sesso (smulazone vecolo emergenza); Rlevameno un osacolo e cambameno corsa ell nero laoon er evarlo; Aggregazone al laoon e searazone al laoon un vecolo. Nel 008 è nao l rogeo Energy ITS, fnalzzao al rsarmo energeco e alla revenzone el rscalameno globale, fnanzao al Mnsero ell Economa, el Commerco e ell Inusra Gaonese. Il rogeo revee l mlemenazone ssem er l laoonng vecol esan n auosraa e vecol legger su srae urbane, n conzon raffco mso (resenza verse ologe vecol all nerno ella ree). Olre a quese avà, al 995 al 996, l Mnsero elle Infrasruure Gaonese ha sermenao un ssema AHS caraerzzao all ulzzo marcaor magnec sos sulla suerfce sraale. Inolre una floa auobus auomac cosru a Toyoa (IMTS, Inellgen Mulmoal Trans Sysem) è saa megaa su corse rservae all Eo 005 Ach..3.6 EUROPA: PROMETHEUS Il rmo rogeo n Euroa nel camo egl Inellgen Vehcle è sao PROMETHEUS; l rogeo PROMETHEUS (PROgraMme for a Euroean Traffc of Hghes Effcency an Unreceene Safey) è sao geso a EUREA al 986 al 995. EUREA è un organsmo nergovernavo euroeo, fonao nel 985 er suorare roge rcerca e svluo orena al mercao, n collaborazone con nusre, cenr rcerca e unversà. L obevo PROMETHEUS (veere [30]) era renere l raffco sraale ù scuro, economco, ambenalmene sosenble, conforevole e effcene, meane l mego nuove ecnologe nformache e ssem auomazone a boro e vecol sraal. Le ecnologe svluae s ossono suvere n: Ssem boro asssenza alla gua; Ssem comuncazone nervecolare; 5

26 Caolo Ssem comuncazone vecolo-nfrasruura. Il ù celebre rsulao el rogeo PROMETHEUS è la rova effeuaa nel 995, n cu l vecolo a gua auomaca VaMP è sao rovao su un ercorso auosraale a Monaco (Germana) a Oense (Danmarca) e rorno (veere []). Le funzonalà gua auomaca sermenae sono sae: Lane keeng (manenmeno corsa marca); Conrollo longunale; Collson avoance; Manovre cambo corsa..3.7 EUROPA: Proge nell ambo e Programm Quaro er la rcerca e lo svluo ecnologco Semre n Euroa, vers roge rguaran gl Inellgen Vehcle, e ù n generale gl Inellgen Trasoraon Sysem, sono sa svol nell ambo e Programm Quaro er la rcerca e lo svluo ecnologco ella Comunà Euroea. I roge DRIVE (Decae Roa Infrasrucure for Vehcle Safey n Euroe) e DRIVE II s sono svol rsevamene nell ambo el Programma Quaro (988-99) e el 3 Programma Quaro (99-994), e hanno rguarao n generale gl Inellgen Transoraon Sysem. Come rorao n [3], l lavoro e roge DRIVE e DRIVE II comreneva 7 aree neresse:. Gesone ella omana rasoro;. Informazon vaggo e sul raffco; 3. Gesone negraa el raffco urbano; 4. Gesone negraa el raffco ner-urbano; 5. Asssenza al guaore e gua cooerava (Inellgen Vehcle); 6. Monoraggo e gesone ella floa e el carco (flee fregh managemen); 7. Gesone el rasoro ubblco. Nell ambo el successvo 4 Programma Quaro ( ) s è svolo l rogeo CHAUFFEUR, nel quale è sao svluao un ssema accoameno eleronco ue vecol nusral, efno To-bar (veere [3]). In queso ssema l rmo vecolo era guao manualmene all ausa, menre l secono era auomazzao sa nel conrollo longunale che n quello laerale. Graze al conrollo auomaco e alle comuncazon nervecolar, ue vecol oevano vaggare con un sanzameno roo, che comorava una mnore ressenza aeronamca e qun mnore consumo carburane er l vecolo coa. 6

27 Sao ell are: auomazone e vecol sraal Come rorao n [33], l ssema To-bar è sao sermenao con ue roo sull Auosraa el Brennero. Sono sa nolre cono su fablà er roge : Plaoonng : accoameno eleronco ù ue vecol nusral, e qual l rmo era guao manualmene; Auomae laoonng : accoameno eleronco ù ue vecol nusral, u gua auomacamene. Nell ambo el 6 Programma Quaro (00-006) s è svolo l rogeo PReVENT (Prevenve an Acve Safey Alcaons Inegrae Projec), l cu obevo era fnalzzao alla creazone una sere funzon comlemenar scurezza ava, al a generare una zona scura norno al vecolo (veere [34]). Le funzon er Inellgen Vehcle svluae n PReVENT s ossono raggruare n: Conrollo recso ella velocà sananea e vecol e manenmeno ella sanza longunale nervecolare; Suoro al conrollo laerale e vecol; Funzon er la scurezza alle nersezon sraal; Aenuazone elle collson e roezone egl uen ebol ella sraa (eon e ccls). Infne l 7 Programma Quaro, revso er l eroo al 007 al 03, comrene alcun roge relav all auomazone e vecol sraal, ancora n corso. S ossono care roge SARTRE (Safe Roa Trans for he Envronmen) e ASSET-ROAD (Avance Safey an rver Suor n Essenal roa Transor)..3.8 EUROPA (Olana): TNO Il TNO è un organzzazone nenene rcerca nel camo ella scenza alcaa. La sua see rncale s rova a Delf (Olana). Il TNO conuce anche rcerche nel camo ell auomazone auomoblsca. In arcolare ha fnanzao al 004 al 006 l rogeo IRSA (Inegrae Fullrange See Asssan), che consseva n una collezone funzon ae a suorare l conucene nel conrollo el vecolo, come rorao n [35]. Dvers algorm conrollo longunale el vecolo, coè conrollo egl auaor acceleraore e fren, sono sa mlemena aggungeno elle funzonalà cooerazone nervecolare e sensor basa su verse ecnologe a un ssema Aave Cruse Conrol (ACC). L nfluenza e vers algorm conrollo sulle resazon global un ssema Inellgen Vehcle rsula comlessa, a causa e var ase 7

28 Caolo nerazone fra sngol elemen el ssema sesso, che s manfesano nelle real conzon el raffco. Per queso TNO ha svluao un nseme srumen valuazone e ssem er Inellgen Vehcle e er ssem ITS n generale: SUMMITS Tool Sue (veere [35]). La SUMMITS Tool Sue è cosua a seguen srumen: ITS Moeller: fornsce come ouu gl effe el ssemaanalzzao e smulao sul flusso raffco, scurezza e ambene; Drvng Smulaor: smulaore gua che ermee valuare l acceablà a are e conucen e ssem auomac; MARS (Muly Agen Real-me Smulaor) Technology: oene n emo reale resazon e nc affablà el ssema analzzao, ermeeno un confrono ra verse archeure el ssema; PreScan: smulaore er valuare la fablà e le resazon egl Inellgen Vehcle nell ambene sraale; VeHIL (Vehcle Harare In he Loo): macchnaro er la valuazone e comonen harare er Inellgen Vehcle; VeHIL è un asso nermeo fra la smulazone e es su sraa; Vecol rova. La SUMMITS Tool Sue è saa megaa nello svluo el rogeo IRSA..3.9 EUROPA: Alre rcerche Il rncale rogeo alano nel camo egl Inellgen Vehcle è sao ARGO, svluao al Darmeno Ingegnera ell Informazone ell Unversà Parma (veere [36] e []). L'Unversà Parma ha svolo avà rcerca su vecol auonom al 989, quano rm algorm vsone e le rme archeure calcolo furono svluae e esae sul MOB-LAB, l MOBle LABoraory a soszone elle unà rcerca alane convole nel rogeo euroeo PROMETHEUS (Fone[37]). Il vecolo ARGO era una Lanca Thema 000, oaa ssema vsone sereoscoco ( elecamere monae agl angol sueror el arabrezza) e un auaore serzo. Olre alla funzone manenmeno el vecolo all nerno una eermnaa corsa, era ossble comanare con un ulsane una manovra cambo corsa. Nel 998 l vecolo è sao rovao n un vaggo 7 ae sulla ree auosraale alana, enomnao Mlle Mgla n auomaco, er una sanza comlessva quas 000 km. In mea, l 94% ella sanza è sao ercorso n auomaco. Il ssema oveva essere seno n corrsonenza e casell auosraal e elle gallere, e n caso coe e segnaleca orzzonale foremene usuraa. Infne è ossble care le rcerche frances el laboraoro LASMEA (LAboraore es Scences e Maérau our l Elecronque e Auomaque). 8

29 Sao ell are: auomazone e vecol sraal In [38] e [39] vengono scusse le legg conrollo e le ecnologe megae er realzzare l laoonng e vecol elerc sermenal Cycab. Ques vecol basano l loro ssema localzzazone su un ssema vsone o su RT-GPS (Real Tme nemac Global Posonng Sysem), e comuncano fra loro rame una ree W-F..4 Auomae Hghay Sysem (AHS) Un Auomae Hghay Sysem (AHS) è un ssema comlesso n cu vecol resen sulla ree sraale sono auomacamene conrolla; solo oche ecson gua sono lascae al conucene (a esemo: scela ella esnazone). Il conceo AHS è sao foremene svluao nell ambo e rogramm Calforna PATH e NAHSC, escr nel Tolo.3.. All nerno ques rogramm sono sa sua e anche esa numeros ase un ssema AHS. In un ssema AHS l nfrasruura è oaa man ecnologc che ermeono, araverso arcolar caraersche, la realzzazone un ssema gua auomaco. La ree AHS è formaa a vers segmen nerconness fra loro, e confna con alre re non auomazzae araverso e gae (come llusrao n [40]). Quano un vecolo enra a un gae, comunca la sua esnazone al ssema, che gl rsone ncanogl un ercorso a segure all nerno ella ree. In un ssema AHS è ossble reveere un raffco mso, con la comresenza vecol auomac e a gua manuale. Queso erò comora maggor comlcazon al uno vsa ella scurezza e mnor effcenza el flusso vecolare. Il ssema AHS è sruurao n vers layer (lvell), organzza gerarchcamene. Ogn lvello nerloqusce con quell sovrasan e soosan, che vee come scaole chuse. I lvell fferscono er (come llusrao n [40]):. scala emorale;. grao aggregazone elle nformazon; 3. scala sazale nfluenza (vecolo, sezone sraale, ree, ). In Tabella. vene esosa l archeura a 5 layer aoaa nel rogeo Calforna PATH (Parners for Avance Trans an Hghays) [9]. I layer s ossono suvere n base al camo azone e alla localzzazone elle aarecchaure che l comongono: 9

30 Caolo lao sraa (roase): lvell che hanno l obevo omzzare la caacà sraale; lao vecolo (on-boar): lvell che hanno la fnalà conrollare n scurezza l vecolo. Tabella.. Layer (lvell) che comongono l archeura AHS Layer Funzon Lao Neork Conrollo el raffco enrane e nsraameno el Sraa flusso vecolare nella ree Lnk Calcolo e rasmssone e an avà (ercors, Sraa manovre a esegure, velocà, menson el laoon) er ogn o vecolo n ogn sezone sraale Coornaon Comuncazone e coornameno fra ar lvell e Vecolo vecol aacen, selezone ella manovra a esegure Regulaon Esecuzone manovre come jon, sl e lane change Vecolo Physcal Dsaccoameno e conroll laerale e longunale Vecolo Uno schema ell archeura ell AHS è rorao n Fgura.. Fgura.. Schema ell archeura AHS (raa a [9]) Nell AHS vecol sono suvs n base al loro ruolo: Leaer: vecolo n esa a un laoon; Folloer: vecolo nsero n un laoon, che non sa un Leaer; 30

31 Sao ell are: auomazone e vecol sraal Free-agen: vecolo che non fa are un laoon; s uò efnre come Leaer un laoon mensone. Uno schema è rorao n Fgura.3. Ruol e vecol nel ssema AHS (raa a ). Fgura.3. Ruol e vecol nel ssema AHS (raa a [40]) In seguo vengono llusrae le caraersche e sngol lvell comonen l archeura AHS el rogeo Calforna PATH [9]..4. Physcal layer Il Physcal layer comrene u conrollor boro e comonen fsc el vecolo: moore, rasmssone, fren, serzo, sensor e conroll longunale e laerale, ssem comuncazone nervecolare. Le resazon e ssem conrollo sono lmae a vncol ecnc sensor, sosv comuncazone e elaborazone, auaor, e a lm fsc el vecolo. La funzone rncale queso lvello consse, se ossble, nel saccoare conroll longunale e laerale e lnearzzare le namche el vecolo. Il conrollo longunale el vecolo consse nel manenere una sanza scurezza al vecolo receene, conrollanone l moo avanzameno lungo una raeora curvlnea. Queso vene realzzao rame gl auaor fren e acceleraore. Le nformazon necessare ossono essere oenue a raar, elecamere e comuncazon agl alr vecol. Il conrollo laerale consse nel manenere l vecolo cenrao rseo alla corsa ercorrenza, e evenualmene effeuare la manovra cambo corsa; vene realzzao ulzzano un auaore serzo. La oszone rseo alla corsa vene rlevaa graze a racce magneche o srsce raar-rleen oszonae sul mano sraale, a ssem basa su GPS (Global Posonng Sysem) o rame ssem vsone (elecamere). Nel Physcal layer uò essere mlemenao solo l conrollo longunale o ossono essere mlemena enramb conroll. I conroll longunale e laerale ossono essere saccoa o accoa. Gl equlbr namc longunale e laerale sono comunque accoa. 3

32 Caolo Il saccoameno e conroll s oene rascurano gl effe accoameno, e quesa arcolare confgurazone vene megaa n resenza basse velocà, come n [38], o n resenza eleva ragg curvaura. L accoameno elle namche longunale e laerale è ovuo a re gru effe [4]:. accoameno namco: a. n serzaura c è una roezone longunale ella forza rasversale conao; b. l accelerazone cenrea ene alla velocà longunale;. accoameno elle forze conao: l vncolo aerenza ello neumaco s mone sulla rsulane elle forze conao longunale e laerale, e non sulle sngole comonen; 3. accoameno ovuo al rasfermeno carco: a. l accelerazone longunale resrbusce l carco normale fra le ruoe aneror e oseror; b. l accelerazone laerale resrbusce l carco normale fra ruoe esre e snsre. Lo scoo el saccoameno fra conroll longunale e laerale è quello semlfcare l lavoro el Regulaon layer. Il moello el vecolo a queso lvello è comoso a equazon fferenzal non lnear orne elevao..4. Regulaon layer: conrollo longunale Il Regulaon layer è resonsable ella gua longunale e laerale el vecolo er l esecuzone elle manovre ornae al Coornaon layer. A queso lvello l vecolo è moellao come un uno, con legg reroazone lnear. Per ogn movmeno el vecolo è qun mlemenao un conrollo a anello chuso. Il conrollo longunale el vecolo consse nel regolarne la velocà e la sanza al vecolo receene. Queso non nclue solo l nsegumeno el vecolo receene, ma anche camb nenzonal sanzameno. Avà el conrollo longunale:. Vecol folloer: esecuzone ella Folloer la, che consse nel manenere nel emo la sanza longunale rescra al vecolo receene (sanza nra-laoon).. Vecol Leaer e Free-agen: esecuzone elle manovre ornae al Coornaon layer: 3

33 Sao ell are: auomazone e vecol sraal a. Leaer la: regolazone ella velocà a un valore eserao e manenmeno ella sanza scurezza al laoon receene; b. Jon: esecuzone una legge accelerazone fnalzzaa al congungmeno col laoon receene; c. Sl: suvsone un laoon (s crea un secono laoon);. Sl-o-change-lane: scssone un laoon al fne el cambo corsa, maneneno una sanza longunale scurezza a laoon evenualmene resen nella corsa aacene; Le sraege nsegumeno rseo a un vecolo receene, su cu s basano Leaer la e Folloer la, s vono rncalmene n (veere [9]): A sanza emorale cosane (consan me heaay): l sanzameno obevo è funzone lneare ella velocà el vecolo sesso; A sanza sazale cosane (consan sacng): la sanza nervecolare obevo è nenene alla velocà e vecol. Le verse sraege nsegumeno ossono rcheere solo a msura a sensor boro (a esemo la sanza al vecolo receene, msurable a un raar), o anche a comunca a alr vecol (a esemo l accelerazone el leaer el laoon). I requs rncal el conrollo longunale sono l accuraezza nsegumeno e la qualà gua (re qualy). L accuraezza ermee rurre le sanze nervecolar, ur maneneno la scurezza. Come verrà segao nel Caolo, la mnuzone elle sanze nervecolar comora l aumeno ella caacà sraale e la ruzone ella ressenza aeronamca (e conseguenza e consum combusble). La qualà gua nce sull acceablà el ssema a are egl occuan el vecolo. Un moo ù regolare el vecolo ermee nolre lmare le accelerazon, e qun mnure consum combusble. All nerno un laoon eve essere garana, olre alla sablà el moo el sngolo vecolo, anche la srng sably. Secono [4], la srng sably consse nel garanre che l errore sanzameno fra ue vecol, generao a esemo a un accelerazone el leaer, non s amlfch lungo l laoon (alla esa alla coa)..4.3 Regulaon layer: conrollo laerale Avà el conrollo laerale:. Manenere l vecolo nella corsa assegnaa (Lane rackng);. Cambo corsa (Lane changng); 3. Manovre enraa e usca alla ree AHS. 33

34 Caolo Manenere una corsa consse nel guare l vecolo sulla raeora nvuaa al cenro ella corsa sessa. Lo svolgmeno quesa avà è conzonao al rae-off fra accuraezza e qualà gua (re qualy). Un elevaa accuraezza el oszonameno laerale el vecolo ermee oenere una maggor scurezza e rurre la larghezza elle corse. Un ala recsone el conrollo, erò, comora maggor accelerazon e jerk laeral (veere [43]), ruceno così la qualà vaggo egl occuan el vecolo..4.4 Coornaon layer Il Coornaon layer (che n [40] è chamao Plannng layer) è resonsable ella scela elle avà a fare esegure al Regulaon layer, efne all nerno el Pano elle avà che gl vene assegnao al Lnk layer. Il Coornaon layer un vecolo comunca e coorna le azon con suo corrsonen e vecol aacen. A queso lvello vengono alresì scambae nformazon sulle conzon el raffco e ella sraa. Secono [43], l obevo el coornameno elle manovre e vecol è quello evare confl (coè che ue vecol cerchno occuare la sessa oszone allo sesso momeno), massmzzano così l effcenza nell uso ell nfrasruura (ala caacà e ro em vaggo) e la scurezza. Le manovre vengono nzae solo se ossono essere comleae n scurezza, alrmen non vengono effeuae. I rncal com queso lvello sono (veere [40]):. ecere quale manovra esegure er realzzare l ano assegnao;. coornare le manovre con Coornaon layer e vecol vcn, asscurano che ue vecol non cerchno occuare la sessa oszone nello sesso momeno; 3. suervsonare l esecuzone elle manovre a are el Regulaon layer. In base al Pano elle avà rcevuo e al coornameno con suo ar, l Coornaon layer comana al Regulaon layer l esecuzone o la cancellazone elle manovre aomche, qual sono: Leaer la; Folloer la; Jon la; Sl la; Sl-o-change-lane la; Change lane la; AHS enry; AHS e. 34

35 Sao ell are: auomazone e vecol sraal Il comorameno el vecolo al Coornaon layer è escro a un ssema namco a even scre, eo macchna a sa fn. Una macchna a sa fn, o auoma a sa fn, è un ssema namco, nvarane, screo nell'avanzameno e nelle nerazon nel quale gl nsem e ossbl valor ngresso, usca e sao sono nsem fn (efnzone a [3]). Una macchna a sa fn vene realzzaa araverso la rogrammazone a even, er cu l flusso el rogramma è eermnao al verfcars even esern. Le ranszon fra gl sa sono ablae solo se le usce ue le macchne a sa fn convole sosfano le conzon rchese. L esecuzone una manovra a are el vecolo, che nel Regulaon layer è ecra a un comorameno n emo connuo, nel Coornaon layer è raresenaa a un sngolo sao. Il Coornaon layer memorzza e aggorna ue le nformazon rguaran lo sao auale el vecolo (veere [9] e [40]):. Ienà: a. Ienfcavo el vecolo (es. numero arga); b. Ienfcavo e mensone el laoon aarenenza; c. To vecolo (bus, auo, vecolo emergenza, );. Orgne/Desnazone.. Localzzazone auale: a. Lnk (segmeno) e corsa (sezone) n cu l vecolo s rova; b. Poszone all nerno el laoon. 3. Avà auale. 4. Pano elle avà assegnao al Lnk layer: a. Leaer e Free-agen: velocà eseraa, menson massme el laoon, ermesso effeuare manovre jon o change lane; b. Folloer: manenere la folloer la, effeuare manovre sl o sl-o-change lane (venano così un Leaer). Per garanre la scurezza e semlfcare roocoll elle manovre, vengono n genere aoae elle resrzon alle oerazon effeuae a vecol (veere [43]): Un laoon uò essere megnao n una sola manovra alla vola; Un vecolo eve searars al laoon rma cambare corsa; Un vecolo eve comleare l cambo corsa rma unrs a un laoon; Le manovre Jon e Sl evono corre l nera ranszone fra le sanze nra-laoon e ner-laoon. 35

36 Caolo Quese resrzon enono a osacolare l ngresso e l usca alle corse AHS, e l eflusso vecolare alla confluenza ue corse, ruceno qun l effcenza nell uso ell nfrasruura. Nuov roocoll er le manovre reveono mnor vncol (a esemo [9]), ermeeno qun una maggore effcenza..4.5 Lnk layer All nerno un nfrasruura AHS, l Lnk layer vene mlemenao nrouceno un lnk conroller er ogn segmeno sraale (lnk); ogn segmeno uò essere lungo 0,5 5 km, e eve essere suvso n sezon, corrsonen alle corse. Un lnk rceve e scarca fluss raffco a/a lnk confnan, alle enrae AHS e alle usce AHS. Il como el Lnk layer è conrollare l flusso vecolare n moo a massmzzare la caacà, mnmzzare l emo vaggo e evare fenomen congesone. Queso vene oenuo suveno l raffco fra le corse, lmano l ngresso vecol e assegnano aegua lm velocà a cascuna corsa (come rorao n [43]). La gesone el flusso uò essere aaaa n rsosa a ncen, er lmare l sago che ne erva. Il Lnk layer è escro a un moello a conservazone flusso; a queso lvello non vengono qun enfca sngol vecol. Il Lnk layer msura le ensà sazal e emoral vecol n ognuna elle sezon (corse) el segmeno. Tal ensà sono suvse er caegore flusso: To vecolo (bus, auo, ); Orgne/Desnazone; Ruolo (Leaer, Free-agen, Folloer); Evenuale manovra change lane. I Pan elle avà che vengono nolra a Coornaon layer e vecol resen nel segmeno sono fferenza n base alla caegora flusso. I coman rovenen al Neork layer sono: rchese neren a fluss raffco agl ngress AHS; lmazon el flusso alle usce AHS; rarzone flusso (con sesse O/D) fra ossbl ercors alernav. Secono vers su, cu rsula sono snezza n [43], confl che s generano quano vers fluss vecolar convergono (mergng) rovocano una sgnfcava ruzone ella caacà sraale. Anche con una sclna mergng a ale resazon, s noa una ruzone caacà el 0 5%. 36

37 Sao ell are: auomazone e vecol sraal È sao nolre mosrao che rame accesso auomazzae (che qun cosuscono lnk auonom) ermeono accomoare molo ù raffco elle rame convenzonal..4.6 Neork layer Il como el Neork layer è quello conrollare l raffco enrane e nsraare l flusso vecolare nella ree AHS, al fne omzzare la caacà e l emo meo vaggo e vecol, ruceno al mnmo fenomen congesone; un alro como è quello rrsnare raamene l servzo n seguo a ncen o guas, come affermao n [43]. A queso lvello l ssema è nerreao rame un grafo con caacà. Il Neork layer è allo sao auale l lvello ell archeura AHS meno suao; queso erché fnché non c sarà una ree AHS, nella quale sa ossble sceglere fra ù ercors alernav er sosars a un orgne a una esnazone, non c sarà necessà megare queso lvello (veere [43]). La resenza sol vecol comleamene auomazza sulla ree ne semlfca l conrollo, ao che a vecol ossono essere assegna ercors n manera eermnsca. Infa, n queso caso, quano un vecolo enra nella ree eve ncare la sua esnazone, e l ssema gl assegna un ercorso. Occorre verfcare sa gl effe el ssema sul raffco, sa l nerazone fra la ree AHS e la ree sraale convenzonale, secalmene alle nerconnesson. Queso uò essere fao megano moell mcro smulazone el raffco. 37

38

39 Vanagg el laoonng. Ruzone ella ressenza aeronamca La ressenza all avanzameno comlessva nconraa a un vecolo uò essere esressa alla seguene relazone (veere [4]): T D R R R g Rn (. ) Dove (ulzzano la smbologa esressa n Tabella.): D raresena la ressenza aeronamca longunale (rag), assumeno la oale assenza veno: D C AV (. ) Dρ R R raresena la ressenza al roolameno egl neumac: R R 0 r Mg (.3 ) R raresena la ressenza ovua alla enenza sraale longunale: g R g sn( Φ ) Mg (.4 ) R n raresena la forza nerza ovua all accelerazone longunale: R V M ( (.5 ) n ) La oenza rchesa al moore è qun: T V P (.6 ) η T,

40 Caolo Smbolo Tabella.: smbologa megaa nelle equazon (. ) - (.6 ) Granezza Unà msura N T Ressenza all avanzameno comlessva el vecolo [ ] D Ressenza aeronamca longunale (rag) [ N ] R Ressenza al roolameno egl neumac [ N ] R R g Ressenza ovua alla enenza longunale [ N ] R n Forza nerza longunale [ N ] P Poenza rchesa al moore [ W ] C Coeffcene ressenza aeronamca [ ] D ρ Densà ell ara kg 3 m V Velocà el vecolo m s A Massma sezone rasversale el vecolo [ m ] r 0 Coeffcene ressenza al roolameno [ ] M Massa el vecolo [ kg ] g Accelerazone gravà m s ra Φ Angolo nclnazone longunale ella sraa [ ] Coeffcene che ene cono ell nerza elle masse roan, enene alla marca nnesaa () [ ] V Accelerazone longunale el vecolo m s Renmeno comlessvo ella rasmssone, η T, [ ] enene alla marca nsera () Ruceno la oenza rchesa al moore (eq. (.6 )) è ossble rurne l consumo carburane. A arà velocà el vecolo e renmeno ella rasmssone, queso s uò oenere mnueno la ressenza all avanzameno el vecolo T (eq. (. )). Per rurre T s uò agre sulle sue comonen D e R n, esseno R R e R g nenen all mlemenazone el laoonng. La forza nerza R n uò essere mnua ruceno l enà elle accelerazon longunal el vecolo; queso aseo erò è foremene enene alla legge conrollo aoaa. 40

41 Vanagg el laoonng S uò nfne rurre la ressenza aeronamca D, sfruano la ossblà mnure l coeffcene C D a frone ella mnore sanza longunale resene fra vecol un laoon. Nell ambo el rogeo Calforna PATH (er una escrzone ale rogeo s rmana al Tolo.3.) è saa nagaa l nfluenza ella sanza nralaoon (sanza longunale fra vecol membr un laoon) sul coeffcene C D (veere [4]), effeuano rove n gallera el veno con moell n scala :8 mnvan (GM Lumna APV). Dao che la lunghezza e mnvan era 4,95 m, moell avevano lunghezza ar a 0,69 m. Quese rove sono sae conoe er laoon cosu a, 3, 4 vecol con verse sanze nra-laoon e con una velocà el flusso ara ar a 5 m/s. Le msure el C D er ogn vecolo sono sae corree rseo alla oszone relava nella gallera el veno e normalzzae rseo al valore eermnao er l vecolo solao ( C D ). Esseno la lunghezza massma el laoon lmaa alla lunghezza ella gallera el veno, l massmo valore ella sanza nervecolare rovao er l laoon 3 vecol rsula mnore rseo al caso con vecol, e ancora ù basso er l laoon 4 vecol. Searaamene er ogn classe laoon (, 3, 4 vecol), è sao calcolao l C D raoro C ogn vecolo (ove nca la oszone relava el vecolo D all nerno el laoon), come mea fra vers se rova. I rsula sono rora n Fgura., Fgura. e Fgura.3, ove le sanze nra-laoon () sono msurae n raoro alla lunghezza e moell (L), e corono l camo elle msure effeuae. 4

42 Caolo car laoon (C D /C D ) Vecolo Vecolo /L Fgura.: coeffcene ressenza aeronamca normalzzao al caso vecolo solao, n funzone ella sanza nra-laoon, er vecol un laoon elemen car laoon Vecolo Vecolo Vecolo (C D /C D ) /L Fgura.: coeffcene ressenza aeronamca normalzzao al caso vecolo solao, n funzone ella sanza nra-laoon, er vecol un laoon 3 elemen. 4

43 Vanagg el laoonng car laoon Vecolo Vecolo Vecolo 3 Vecolo (C D /C D ) /L Fgura.3: coeffcene ressenza aeronamca normalzzao al caso vecolo solao, n funzone ella sanza nra-laoon, er vecol un laoon 4 elemen. Osservano quano mosrao n Fgura., Fgura. e Fgura.3, s ossono rarre le seguen concluson: Generalmene, a una mnor sanza nra-laoon corrsone un mnor coeffcene ressenza aeronamca er ogn vecolo el laoon. C D Il raoro C un vecolo nel laoon è nenene al D numero vecol el laoon (n), se n. In genere, ogn vecolo el laoon sene una ruzone ella ressenza aeronamca, ma uò essere soggeo a acu cambamen ella sessa: queso effeo s noa er l secono vecolo un laoon vecol, l cu coeffcene ressenza aeronamca relavo suera quello el rmo vecolo er sanze mnor crca 0,4L. L ulmo vecolo un laoon vee la mnor varazone ella ressenza aeronamca al varare ella sanza nra-laoon. È sao smao n [4], er esraolazone e a acqus n gallera el veno, che l effeo ruzone ella ressenza aeronamca vena rascurable er sanze nra-laoon sueror a 0L. È sao o calcolao, er ogn classe laoon, l valore meo el coeffcene ressenza aeronamca normalzzao fra vecol el laoon (eq. (.7 )). 43

44 Caolo C C D D avg n n C C D D (.7 ) I rsula sono mosra nelle fgure seguen (Fgura.4, Fgura.5, Fgura.6). car laoon (C D /C D ) meo laoon /L Fgura.4: coeffcene ressenza aeronamca normalzzao al caso vecolo solao, n funzone ella sanza nra-laoon, meo fra vecol un laoon elemen. 3 car laoon (C D /C D ) meo laoon /L Fgura.5: coeffcene ressenza aeronamca normalzzao al caso vecolo solao, n funzone ella sanza nra-laoon, meo fra vecol un laoon 3 elemen. 44

45 Vanagg el laoonng 4 car laoon (C D /C D ) meo laoon /L Fgura.6: coeffcene ressenza aeronamca normalzzao al caso vecolo solao, n funzone ella sanza nra-laoon, meo fra vecol un laoon 4 elemen. Da Fgura.4, Fgura.5, Fgura.6 s uò osservare che la enenza el C D raoro C alla ruzone ella sanza nra-laoon, er ogn D avg lunghezza el laoon, è così caraerzzaa: Per sanze nervecolar maggor,5l (L: lunghezza el moello) s ha una screa ruzone, lmaa al 0 5%. Per sanze nervecolar nferor a,5l l raoro ha una fore ruzone; all annullars ella sanza, la ruzone è el 30 45%. La mnuzone e consum carburane assocaa alla ruzone ella ressenza aeronamca è saa sermenaa anche su sraa, semre nell ambo el rogeo Calforna PATH (veere [5]); vecol, organzza n laoon, hanno ercorso una sanza auosraale,4 km a velocà cosane, ar a 96,6 km/h (la ensà e la emeraura ell ambene eserno e la velocà el veno erano cosanemene monora). I rsula sono qualavamene concoran con quell rcava n gallera el veno ([4]). Da rsula [5] s uò affermare che: l consumo e sngol vecol generalmene s ruce al crescere el numero vecol aarenen al laoon. le auo nerne al laoon hanno maggor rsarm carburane (ell orne el 0%); l consumo e sngol vecol generalmene s ruce al mnure ella sanza nervecolare; 45

46 Caolo l vecolo leaer (l rmo) è caraerzzao al consumo maggore; esso uò arura subre un aumeno el consumo rseo al caso solao. Bsogna nfne conserare che gl effe ella sanza nervecolare sul coeffcene ressenza aeronamca enono foremene alla geomera e vecol.. Incremeno ella caacà sraale La caacà sraale è efna come la massma oraa vecolare orara una corsa sraale; s msura n vecol/ora/corsa, raucble n nglese con l unà msura vhl (vehcles er hour er lane)... Caacà sraale con vecol nenen La caacà sraale con vecol nenen e cono manualmene uò essere valuaa con un arocco semlfcao. I vecol sono consera omogene er menson, masse e resazon, e oa moo unforme (a velocà cosane). Lo schema rfermeno è rorao n Fgura.7, e la smbologa megaa è roraa n Tabella.. Fgura.7: Schema er la valuazone semlfcaa ella caacà; vecol seguono u un moo a velocà cosane (raa a [44]). 46

47 Vanagg el laoonng Tabella.: Smbologa megaa nello schema Fgura.7 e negl svlu successv el resene olo. Smbolo Granezza Unà msura s h Dsanza emorale fra le ese e vecol [ ] S Dsanza sazale fra le ese e vecol [ m ] Dsanza sazale fra coa e esa e vecol D [ m ] (sanza nervecolare) L Lunghezza e vecol [ m ] m v 0 Velocà e vecol s P Flusso vecolare [ vhl ] m Massa e vecol [ kg ] a Decelerazone e vecol m s g Accelerazone gravà m s µ Massmo coeffcene aerenza longunale [ ] ma T Temo comlessvo reazone (ercezone, [ s ] rflessone, reazone e auazone) s fren Sazo frenaa (effeva ecelerazone) [ m ] s reaz Sazo ercorso urane l emo reazone [ m ] Nelle equazon seguen vene svluao l moello. S D L (.8 ) S D L h (.9 ) v 0 v 0 47

48 Caolo P s 3600 ora 3600 v s D L h vec 0 (.0 ) Per eermnare l mnmo valore scurezza er D s calcola lo sazo necessaro er l arreso comleo el vecolo, comrensvo ello sazo ercorso urane l emo reazone e ello sazo frenaa (effeva ecelerazone el vecolo). La ecelerazone el vecolo vene conseraa funzone elle sole forze conao neumac-sraa; con cò s vanno a rascurare, n favore ella scurezza, le ressenze al roolameno e aeronamca, le qual, esseno forze che s oongono al moo, auerebbero l vecolo a rallenare ssano energa. La sraa vene conseraa relnea e rva enenza longunale. La ecelerazone el vecolo, secono le oes effeuae, è lmaa come n eq. (. ). ma µ m g a g (. ) ma µ ma Nel seguo s nene semre megaa la ecelerazone massma: a ma L eq. (.3 ) efnsce la ecelerazone cosane. ama µ g (. ) v v a (.3 ) a In eq. (.4 ) vene calcolao lo sazo necessaro er rallenare l vecolo a una velocà nzale v 0 a una velocà fnale v f. s fren f v f 0 v a v0 v0 v f v v a (.4 ) Poneno nell eq. (.4 ) l valore ella velocà fnale ar a zero (vecolo arresao), s oene l eq. (.5 ). 48

49 Vanagg el laoonng v f 0 s fren v0 (.5 ) a L eq. (.6 ) esrme lo sazo ercorso urane l emo comlessvo reazone. s reaz T (.6 ) v 0 Sommano le eq. (.5 ) e (.6 ) s oene l valore D. v0 D s fren sreaz T v0 (.7 ) a Insereno l eq. (.7 ) nell eq. (.0 ), s oene l eq. (.8 ). P 3600 v v0 T v a 0 0 L 3600 v0 T a L v 0 (.8 ) Per analzzare P n funzone v 0 s uò valuare l comorameno a lm. v0 v0 0 P 3600 L a v0 P 3600 v0 (.9 ) Dal comorameno asnoco P n funzone v 0 (eq. (.9 )) s uò rcavare l anameno qualavo mosrao n Fgura.8. 49

50 Caolo Fgura.8: Anameno qualavo el flusso vecolare n funzone ella velocà (raa a [44]). Come s uò osservare alla Fgura.8, l flusso resena un massmo er una cera velocà (v c ): queso valore raresena la caacà. Al massmo P corrsone l mnmo h, che vene eermnao nell eq. (.0 ) e seguen. v L (.0 ) a v 0 h T 0 h mn( h ) 0 (. ) v h L 0 vc a L v a v 0 (. ) La sanza comlessva arreso D e l flusso vecolare P ossono essere calcola n conzon sraa ascua o n conzon sraa bagnaa. Per le conserazon effeuae n seguo, s assumerà la conzone sraa ascua. Assumeno e valor verosml rfer a auoveure (veere Tabella.3) er le granezze el moello, vengono sma D (Fgura.9) e P (Fgura.). 50

51 Vanagg el laoonng Tabella.3:Valor e aramer mega er la sma ella sanza comlessva arreso (D) e el flusso vecolare (P). Granezza Commen Valore 4 m L [ ] µ ma Sraa ascua Fone: [45] [ ] m a Eq. (. ) µ ma g 9,8 9,8 s T Fone: [3], [ s] Fgura.9: Dsanza comlessva arreso el vecolo, comrensva el emo reazone e ella frenaa. La Fgura.9 mosra la enenza ella sanza nervecolare scurezza alla velocà nzale e vecol, n conzon sraa ascua. Alla velocà auosraale 30 km/h s calcola una sanza arreso crca 0 m. I valor oenu aaono molo ruenzal. Per valare rsula ella sma aena effeuaa s ossono megare a sermenal. Sulla base 333 rove su sraa auoveure effeuae alle rvse Quaroruoe e Auo (veere [46] e [47]) è saa rcavaa la srbuzone robablà ella sanza frenaa er auoveure oae una velocà nzale ar a 00 km/h, con sraa ana e mano sraale ascuo. Le sanze vengono msurae a arre all sane n cu l loa reme l eale el freno; unque non engono cono el emo reazone el loa sesso. Per queso movo a sermenal vanno confrona con la sma ella sola sanza frenaa (eq. (.5 )), che alla velocà 00 km/h rsula ar a 39,3 m. 5

52 Caolo In Fgura.0 è roraa la srbuzone robablà elle suee msure sermenal frenaa, suvse n class amezza ar a 0,5 m. In ascssa s rova l valore meo sazo frenaa er ogn classe conseraa, n ornaa la corrsonene frequenza relava. Fgura.0: Dsrbuzone robablà elle sanze frenaa con velocà nzale 00 km/h, er 333 vecol. Da ra a [46] e [47]. La sanza mea frenaa er l nero camone 333 vecol reso n conserazone rsula essere ar a 39, m. Imegano l arocco analco, con a Tabella.3, s oene qun una sma aenble ella sanza frenaa, che rsula ar a 39,3 m. In Fgura. vene confronaa la curva analca, calcolaa con l eq. (.5 ), con a sulle sanze frenaa oenu a verse fon: Msure ella sanza frenaa rlevae a Quaoruoe (veere [46]), er una velocà nzale e vecol ar a 00 km/h (camone cosuo a 3 auoveure); Msure ella sanza frenaa rlevae a Auo (veere [47]), er una velocà nzale e vecol ar a 00 km/h (camone cosuo a 30 auoveure); Msure ella sanza frenaa rcavae a Safe Drve Tranng (SDT è un azena che fornsce servz eucazone e aesrameno alla gua, come ncao n [48]) er velocà nzal e vecol ar a 90 km/h e a 0 km/h (a relav a 7 auoveure); Valor elle sanze frenaa (emo reazone escluso) sma alla Drvng Sanars Agency (DSA) ell U Dearmen for Transor (veere [49]) er verse velocà nzal el vecolo. 5

53 Vanagg el laoonng Fgura.: Sazo frenaa n funzone ella velocà, su sraa ana e ascua. Confrono fra curva analca e a sermenal forn a verse fon. Come s uò noare n Fgura., lo sazo frenaa rcavao analcamene con l eq. (.5 ), n corrsonenza ella velocà nzale 00 km/h, è vcno alla mea e a sermenal Quaroruoe e Auo. La curva analca è nvece nferore a valor rcava a Safe Drve Tranng er le velocà nzal ar a 90 e 0 km/h. Infne, s noa che la sma ella Drvng Sanars Agency rsula ù conservava quella effeuaa nel resene Tolo. Da a ubblca n [49] s uò erò eermnare, sfruano l eq. (.6 ), che l emo reazone el guaore (T) conserao alla DSA rsula essere ar a 0,675 s, qun nferore a quello megao nella sma qu effeuaa, ar a, s. In comlesso la sma el resene Tolo rsula aragonable a quella ella DSA. In Fgura. è rorao l flusso vecolare n funzone ella velocà e vecol, calcolao con l eq. (.8 ), megano a rora n Tabella.3. 53

54 Caolo Fgura.: Flusso vecolare n funzone ella velocà e vecol. Esamnano la Fgura. s uò osservare che: l massmo el flusso, coè la caacà, è ar a crca 70 vhl n corrsonenza una velocà ar a 30 km/h; l flusso a una velocà 90 km/h è ar a crca 360 vhl, menre a una velocà 30 km/h è ar a crca 40 vhl; alle velocà ù ale l flusso è roo all aumeno elle sanze nervecolar. L Hghay Caacy Manual [50], sulla base msure sermenal e fluss su corse auosraal, n conzon raffco nnerroo, nca un flusso massmo 400 vhl (veere [50], ag.08). Da queso valore s uò nure che vecol non manengono fra loro un sanzameno scuro, secono crer nca n receenza. Le sme receenemene resenae non engono cono ella resenza verse caegore vecol (auoveure, auocarr, auobus, ), caraerzzae a verse menson e resazon, alla sunformà el flusso vecolare (non u vecol vaggano alla sessa velocà), alla resenza faor surbo (corse aacen, rame accesso/egresso, ). Inolre le conzon amosferche nfluscono foremene sulla sanza arreso el vecolo: n conzon sraa bagnaa, a esemo, l coeffcene aerenza s ruce rseo al caso sraa ascua, comorano un aumeno ella sanza arreso... Caacà sraale con l laoonng L organzzazone e vecol n laoon revee un sanzameno roo fra vecol uno sesso laoon (sanza nra-laoon), e una sanza maggore 54

55 Vanagg el laoonng fra l rmo vecolo (leaer) un laoon e l ulmo vecolo el laoon receene (sanza ner-laoon). Le sanze sora cae vengono così eermnae [3]: Dsanza ner-laoon: efna moneno l brck all conce, coè maneneno una sanza ale a consenre l arreso el rmo vecolo el laoon anche n caso arreso sananeo ell ulmo vecolo el laoon receene. Dsanza nra-laoon: efna n moo a mere la collsone ra vecol, o n ogn caso lmare la velocà relava mao (es. 4 km/h); n enramb cas s conserano anche gl saz frenaa el vecolo receene. La sanza ner-laoon vene consueguenza sabla secono lo sesso arocco vso nel Tolo... Per oer oenere un confrono ù sgnfcavo col caso vecol nenen a gua manuale, vso nel Tolo receene, s assume che l vecolo leaer ogn laoon sa guao manualmene. Per valuare la caacà oenble con l mego el laoonng s rene n conserazone l moello schemazzao n Fgura.3. Fgura.3: Schema er la valuazone semlfcaa ella caacà sraale oenble con l laoonng. La formula er eermnare l flusso vecolare, mosraa n [40], vene rcavaa nelle equazon seguen. S conserano laoon comos a un meesmo numero vecol omogene er menson, masse e resazon, e oa moo unforme (a velocà cosane). La smbologa megaa è mosraa n Tabella.4. 55

56 Caolo Smbolo Tabella.4: Smbologa ulzzaa negl svlu el resene olo. Granezza Unà msura m D Dsanza ner-laoon [ ] Dsanza nra-laoon [ m ] L Lunghezza e vecol [ m ] L Lunghezza unà flusso [ m ] B n Numero vecol comonen un laoon [ vec ] vec ρ Densà sazale mea vecol m m v 0 Velocà e vecol s P Flusso vecolare [ vhl ] a Decelerazone e vecol m s g Accelerazone gravà m s µ Massmo coeffcene aerenza longunale [ ] ma T Temo comlessvo reazone (guaore umano) [ s ] τ Temo comlessvo reazone ell auomasmo [ s ] Il flusso s uò scomorre n blocch omogene (unà flusso), lunghezza L B, che araversano una generca sezone a velocà v. LB D n L ( n ) (.3 ) All nerno ogn blocco sono conenu n vecol. n ρ (.4 ) L B Il flusso su una sngola corsa è qun ao all eq.(.5 ), che s svlua nell eq.(.6 ). 56

57 Vanagg el laoonng P 3600 v ρ (.5 ) 0 n P 3600 v 0 D n L ( n ) (.6 ) Il caso arcolare laoon lunghezza unara conce con l caso vecol nvual (veere eq. (.0 )). n n P 3600 v (.7 ) D L 0 La sanza ner-laoon D vene calcolaa come sazo comlessvo arreso el rmo vecolo el laoon, comrensvo ello sazo ercorso nel emo reazone el conucene (T) e ello sazo frenaa. Il rsulao è l meesmo ell eq. (.7 ). v0 D T v0 (.8 ) a La sanza nra-laoon vene nvece eermnaa conserano l solo emo reazone ell auomasmo resonsable ell azone frenane, come rorao n eq. (.9 ). Queso crero è valo se ue vecol consecuv ossono svluare la sessa ecelerazone. τ v 0 (.9 ) Nel caso n cu ue vecol consecuv ossano svluare ue ecelerazon verse, con a < a, la sanza nra-laoon fra quella coa vecol eve essere calcolaa (eq. (.30 ) e (.3 )) come fferenza fra: la sanza comlessva arreso el vecolo seguene (); la sanza frenaa el vecolo receene (). ( s reaz, s fren, ) s fren, (.30 ) v 0 v0 v0 τ v 0 τ v0 (.3 ) a a a a Le equazon vse nel resene Tolo sono vale se u vecol vaggano alla sessa velocà. 57

58 Caolo Conserano u vecol n grao svluare la sessa ecelerazone (megano qun l eq. (.9 )), s uò roceere a una sma el flusso con verse menson e laoon (Fgura.4). I a ulzza er la sma sono rora n Tabella.5. Tabella.5: Valor e aramer mega er la sma el flusso vecolare (P) con laoonng. Granezza Commen Valore 4 m L [ ] µ ma Sraa ascua Fone: [45] [ ] m a Eq. (. ) µ ma g 9,8 9,8 s T Fone: [3], [ s] τ Fone: [5] 0,[ s] n [ vec] Fgura.4: Flusso vecolare n funzone ella velocà e vecol, su sraa ascua, er verse menson e laoon. Osservano rsula ella sma rora n Fgura.4 s noa che: l caso con n conce con quello vecol nenen (veere Fgura.); l flusso, er ogn velocà, è ano maggore quan ù vecol comongono laoon; 58

59 Vanagg el laoonng l flusso massmo (caacà) s oene a velocà maggor al crescere el numero vecol nel laoon. In Tabella.6 e n Fgura.5 è rorao l flusso vecolare, er lunghezze e laoon a a 00 vecol, alla velocà 30 km/h. Tabella.6: Flusso vecolar sma a V 0 30 km/h, er verse menson e laoon, su sraa ascua n [vec] P [vhl] Fgura.5: Flusso vecolare smao a V 0 30 km/h, n funzone ella mensone el laoon, su sraa ascua. Come s uò osservare n Fgura.5, la curva el flusso (smao er una velocà e vecol ar a 30 km/h) n funzone ella mensone el laoon aumena con enenza ecrescene. Olre una mensone e laoon 50 vecol, l ncremeno el flusso a 30 km/h è moeso. 59

60

61 3 Meologa nnovava anals elle logche laoonng Come mosrao nel Caolo, vanagg ervan all alcazone logche laoonng aumenano (generalmene) al mnure ella sanza nralaoon. Per queso movo s vuole eermnare l mnmo sanzameno obevo 0 (veere Fgura 3.) a nerorre ra vecol comonen l laoon, comablmene con conserazon sulla scurezza che garanscano l assenza collson, almeno n eermnae conzon. Per queso scoo è saa eaa la meoologa anals oggeo queso eso. In queso Caolo vene resenaa la roceura er l anals e la araura logche conrollo longunale e vecol comonen l laoon, e la successva fase scela el sanzameno obevo relavo a cascuna legge conrollo conseraa. Fgura 3.: Vecol n formazone laoon, vaggan alla meesma velocà e sos al sanzameno obevo Il sanzameno obevo 0 ene alla logca conrollo longunale e vecol conseraa e alla velocà crocera che c s refgge, fssaa n queso lavoro a 0 km/h. Il valore scuro 0 è nfluenzao ure alle resazon el vecolo conserao e alle conzon aerenza fra neumac e fono sraale. Occorre unque efnre una meoologa e elle oes er sablre l sanzameno nervecolare er ogn legge conrollo, n moo a escluere er quano ossble collson fra vecol aarenen a un laoon. La meoologa roosa n queso lavoro consse nella smulazone frenae emergenza n conzon aerenza varable fra neumac e sraa, megano un laoon comoso a ue vecol. Tale varablà ell aerenza offera al fono sraale è efna µ-jum. Per valuare correamene la namca e vecol nella manovra frenaa emergenza, s è scelo moellare l nerazone ra le forze conao longunal egl neumac e l fono sraale avvalenos elle Magc

62 Caolo 3 Formulae Pacejka [45]. Le "Magc Formulae" Pacejka, sono l moello emrco che, ur non aveno nessun legame con la realà fsca e qun con l comorameno effevo el neumaco sesso, cerca arossmare n moo semlce ma accurao gl anamen rleva sermenalmene forze e momen. L mego elle Magc Formulae Pacejka er eermnare le forze conao longunal rchee conoscere lo scorrmeno longunale egl neumac, esoso n eq. ( 3. ), n cu v raresena la velocà longunale sananea el mozzo, ω raresena la velocà roazone sananea ell asse -esmo, R è l raggo roolameno elle ruoe ell asse -esmo e nfne χ è l valore ello scorrmeno longunale sananeo elle ruoe ell asse -esmo. ( v R ω ) χ ( 3. ) v La relazone che lega forza longunale conao e scorrmeno longunale uno neumaco, eermnaa a arà carco vercale agene sullo neumaco e velocà longunale el mozzo secono le Magc Formulae Pacejka, è mosraa a olo esemo n Fgura V00 [km/h] ; µ,ma ; Fz4000 [N] F 0 [N] χ Fgura 3.: Curva caraersca forza longunale conao/scorrmeno longunale uno neumaco eermnaa con le MF Pacejka. F 0 forza longunale, F z forza vercale, χ scorrmeno longunale, V velocà longunale el mozzo, µ,ma massmo coeffcene aerenza longunale La necessà eermnare lo scorrmeno longunale rchee escluere a ror l oes uro roolameno elle ruoe, nrouceno relav gra 6

63 Meologa nnovava anals elle logche laoonng lberà. Dao che le namche neresse sono quelle longunal, s ossono conserare le velocà roazone elle ruoe un meesmo asse enche. Per quano eo sora, è sao svluao un moello el vecolo oao re gra lberà: lo sosameno longunale ella cassa; la roazone elle ruoe ell asse anerore; la roazone elle ruoe ell asse oserore. Il moello vecolo svluao è nolre caraerzzao alle seguen lmazon: Massma coa morce erogable all asse anerore (l vecolo è conserao a razone anerore) alla caena cnemaca moore - rasmssone, enene alla velocà roazone elle ruoe aneror. Tale lmazone erva all nvluo elle curve coa massma alle ruoe relave a vers raor rasmssone. Massma coa frenane esercable sulle ruoe all mano frenane, eermnaa alla massma ressone soorable al crcuo raulco e fren. È conseraa anche la rarzone elle resson frenan fra asse anerore e asse oserore, menre non è saa mlemenaa la logca ABS. Il vecolo è unque soggeo nel comlesso alle lmazon coa morce, coa frenane e aerenza massma fra neumac e fono sraale. I a mega er l moello el vecolo, esoso n maggor eaglo nel Caolo 4, sono relav a un auoveura Alfa Romeo Soragon.8 JTS (veere [5]), menre coeffcen mega nelle MF Pacejka sono ra a [45]. Una vola svluao l moello el vecolo s uò roceere all mlemenazone elle legg conrollo longunale. Una legge conrollo longunale un vecolo ha lo scoo manenere nel emo un ao sanzameno obevo 0 al vecolo che lo recee, comanano gl auaor fren, acceleraore e evenualmene rasmssone. In queso moello l ouu ella legge conrollo è ao a una coa, morce se osva o frenane se negava, a rarre fra gl ass el vecolo secono le conserazon esose sora. In queso lavoro sono sae mlemenae re legg conrollo longunale el vecolo, rcavae a bblografa (veere [8]) e aaae al moello vecolo svluao. Lo suo elle legg conrollo longunale e vecol revee nnanzuo la loro araura, che consse nella scela e valor elle cosan guaagno n base a eermna requs. Occorre o nvuare la mnma sanza 63

64 Caolo 3 nervecolare che, er ogn legge esamnaa, non comor la collsone ra gl elemen un laoon. Secono quano esoso n [53], s esge che una legge conrollo asscur: La sablà el moo longunale el sngolo vecolo conrollao; L annullameno ell errore sanzameno ra vecol a regme; La non amlfcazone egl error sanzameno a un vecolo al successvo nel laoon; quesa roreà, chamaa Srng Sably, è segaa nell Allegao II. Nel Caolo 5 è esosa la roceura eaa e auaa er la araura e l anals elle legg conrollo conserae. Quesa roceura nza con la valuazone ella funzone rasfermeno G fra la oszone el vecolo rfermeno, coè l reecessore nel laoon, e quella el vecolo conrollao, eermnaa n conzon eal, coè n assenza saurazon elle lmazon che caraerzzano l moello el vecolo. Dall anals ella funzone rasfermeno G è ossble nnanzuo rcercare le conzon che garanscono la sablà el moo longunale el sngolo vecolo e verfcare l assenza errore sanzameno a regme. Per ques ulmo requso occorre anche che la rsosa el ssema sa non oscllane ao che, non esseno eserable l moo n reromarca, evenual sovra elongazon rseo a un rfermeno oszone non orebbero essere recuerae. Successvamene s rocee alla araura e guaagn ella legge conrollo, effeuaa megano l moello el vecolo; la scela e guaagn avvene rame una rova n cu al vecolo vene forno un rfermeno velocà cosnusoale con valor meo ar a 60 km/h e amezza 5 km/h, con frequenza oscllazone crescene a 0 a Hz (moalà see-u). S esera rovare la combnazone guaagn che, non orano l vecolo a saurare alcuno e suo lm resazone (coa morce, coa frenane, aerenza) e non orano a una rsosa oscllane, garansca la massma bana assane nella funzone rasfermeno G. Una vola ara guaagn, s verfca la non sovra elongazone ella oszone el vecolo rseo a un grano oszone amezza ar a 5 m. Successvamene vene suaa la srng sably, rma rcavano analcamene la funzone rasfermeno eale fra l errore sanzameno un vecolo e quello el vecolo successvo G ; l anals vene o comleaa smano la meesma funzone rasfermeno a rsula smulazon laoonng basae sul moello el vecolo, nelle qual vengono forn al rmo vecolo rfermen cosnusoal velocà vers valor meo e amezza, 64

65 Meologa nnovava anals elle logche laoonng n moalà see-u e see-on. Queso ermee evenzare l effeo elle saurazon sulla srng sably. Ques ulmo aseo è rlevane erché se una legge conrollo non garansce la srng sably sgnfca che, urane ransor marca, gl error sanzameno ra vecol s amlfcano ercorreno l laoon al vecolo leaer all ulmo folloer. Queso one una lmazone alla lunghezza massma el laoon n quano l amezza ell errore sanzameno eve essere nferore al sanzameno obevo fra vecol. Doo avere suao le caraersche elle legg conrollo conserae e averne arao guaagn, occorre eermnare er ognuna esse l mnmo sanzameno nervecolare 0 che ermea effeuare l laoonng n scurezza, coè n assenza collson ra vecol. Queso sanzameno obevo vene generalmene scelo con conserazon cnemache rguaran la conzone frenaa emergenza, conseraa come la ù crca. In al conserazon vengono res n esame gl effe e em reazone el conrollo auomaco e elle namche el ssema frenane (veere [6] e [7]). In alr cas sono sa consera vecol caraerzza a fferen coeffcen aerenza fra sraa e neumaco, come uò essere l caso vecol oa neumac con vers gra usura (veere [7]). La rcerca el sanzameno scuro è nfne saa svola megano, olre a cò, moell vecolo, come n [3]. In leeraura non è sao rovao erò alcun caso n cu l aerenza fra neumac e sraa vensse suosa varable lungo l ercorso rova, semre rguaro la eermnazone el sanzameno nervecolare obevo. Nel resene suo s eermna l sanzameno nervecolare rame smulazon frenaa emergenza su fono sraale caraerzzao a µ-jum, effeuae conserano un laoon ue vecol. La velocà nzale enramb vecol è assuna ar a 0 km/h, oché la s consera aroraa er anaure auosraal. L errore sanzameno nervecolare vene conserao nzalmene nullo, l che equvale a ozzare una conzone nzale moo a regme el laoon. Le verse conzon µ-jum, che conssono nella varazone sconnua el coeffcene aerenza fra neumaco e sraa lungo l ercorso, vengono moellzzae rame un roflo a ona quara caraerzzao a verse lunghezze ona µ-jum. Il valore el coeffcene aerenza assa ogn semeroo a alo (sraa ascua) a basso (sraa bagnaa) o vceversa. Un esemo è mosrao n Fgura

66 Caolo 3 Fgura 3.3: Varazone a ona quara el coeffcene aerenza neumaco-sraa lungo la va rova Per ogn lunghezza ona el µ-jum rovaa s effeuano verse rove frenaa e ue vecol, varano la oszone nzale el secono vecolo rseo all orgne ell ona quara el µ-jum ( 0 ) e l sanzameno nzale ra ue vecol ( 0 ). Per ogn combnazone e re aramer { µ-jum, 0, 0 } la relava smulazone ermee rcavare l sanzameno mnmo ra ue vecol nel emo rova ( mn ). Per ogn valore µ-jum è qun ossble rcavare l mnmo valore 0 che, er qualsas 0, ermea oenere mn osvo, e qun escluere collson fra vecol. Tale valore 0 è ercò l mnmo sanzameno nra-laoon a morre. Le anals qu brevemene segae sono esose, asseme a rsula, nel Caolo 6. 66

67 4 Moello el vecolo Per la araura elle legg conrollo longunale esamnae er l laoonng vecol sraal, la valuazone el comorameno e laoon e l effeuazone elle rove frenaa n conzon aerenza varable, è sao svluao un moello vecolo, o rascro n coce Malab. I a relav alle granezze el moello sono rfer a un auomoble el moello Alfa Romeo 59 Soragon.8 JTS. 4. Descrzone el moello Dao che er l resene lavoro le namche vecolar neresse sono quelle longunal, e che er smulare oorunamene l comorameno n frenaa occorre conserare lo scorrmeno longunale elle ruoe, s è scelo un moello a 3 gra lberà: : oszone assolua ella cassa ella veura; ϑ : roazone elle ruoe ell asse anerore; ϑ : roazone elle ruoe ell asse oserore; Le ressenze all avanzameno conserae sono la forza longunale aeronamca e l momeno ressenza al roolameno egl neumac. Non è conseraa nessuna comonene ovua alla enenza longunale ella sraa, n quano s assume che sa erfeamene ana. Uno schema el moello è rorao n Fgura 4. n forma comosa, menre n Fgura 4. è rorao lo sesso moello n forma scomosa, n moo a meere n evenza le forze scambae fra cor. La smbologa megaa è esosa n Tabella 4.. Il ece vene megao er snguere le granezze relave a asse anerore e asse oserore: : asse anerore; : asse anerore;

68 Caolo 4 Fgura 4.: Schema n forma comosa el moello vecolo a 3 gl svluao er le smulazon. Fgura 4.: Schema n forma scomosa el moello vecolo a 3 gl svluao er le smulazon. Tabella 4.: Smbologa megaa nel resene Caolo er l esoszone el moello el vecolo. L nce è megao er snguere gl ass el vecolo: anerore, oserore. Smbolo Granezza Unà msura Poszone longunale ella cassa el vecolo rseo al [ m] ssema rfermeno fsso globale Velocà longunale assolua ella cassa el vecolo [ m s] 68

69 Moello el vecolo Smbolo ϑ ϑ Granezza Accelerazone longunale assolua ella cassa el vecolo Angolo roazone elle ruoe ell asse -esmo, rseo Unà msura [ m s ] [ ra] a un rfermeno arbraro Velocà angolare roazone assolua elle ruoe [ ra s] ell asse -esmo ϑ Accelerazone angolare assolua elle ruoe ell asse - esmo Massa ella cassa el vecolo (la massa elle ruoe v s m [ ra s ] [ kg ] consera nclusa) J Momeno nerza elle sngole ruoe [ kg m ] R Raggo elle ruoe [ m ] L Passo el vecolo (sanza fra l asse anerore e l asse m [ ] oserore) L Dsanza fra l asse anerore e l barcenro ella cassa [ m ] L Dsanza fra l asse oserore e l barcenro ella cassa [ m ] H Alezza a erra el barcenro ella cassa [ m] S Massma suerfce fronale el vecolo [ m ] C Coeffcene ressenza aeronamca [-] ρ Densà ell ara n conzon normal [ kg 3 m ] f v Coeffcene aro volvene egl neumac [-] C Coa alcaa all asse -esmo (osva se morce, [ N m] negava se frenane) [ N m] esmo M ro, Momeno ressenza al roolameno agene sull asse - R a F F z F zs T z Forza ressenza aeronamca all avanzameno el [ N] vecolo Forza longunale conao fra neumac e sraa [ N] sull asse -esmo Forza normale conao fra neumac e sraa sull asse -esmo (carco gravane sull asse -esmo) [ N] Comonene saca ella forza normale conao fra neumac e sraa sull asse -esmo (carco gravane [ N] sull asse -esmo) Trasfermeno carco vercale fra asse anerore e asse oserore (osvo se scarca l asse anerore e carca maggormene quello oserore). [ N] 69

70 Caolo 4 Smbolo Granezza Unà msura χ Scorrmeno egl neumac ell asse -esmo [-] S secfca nnanzuo che le velocà e re gra lberà el moello sono vncolae a essere non negave, come esresso n eq. ( 4. ). 0 ϑ 0 ϑ 0 ( 4. ) È ossble, osservano gl schem n Fgura 4. e Fgura 4., calcolare: l equlbro alla raslazone longunale ella cassa: F F m R a ( 4. ) l equlbro alla roazone ell asse -esmo: C F R M J ϑ 0 ( 4.3 ) ro, Occorre o nrourre alcune relazon. La ressenza aeronamca all avanzameno el vecolo è calcolaa n eq. ( 4.4 ). R [ N] a ρ C S C ( 4.4 ) In eq. ( 4.5 ) è nvece calcolao l momeno ressenza al roolameno comlessvo egl neumac ell asse -esmo. M [ N m] f R ( 4.5 ) ro, Fz Enrambe le coe C e C alcae rsevamene all asse anerore e all asse oserore ossono essere frenan, e qun negave. Dao che l vecolo su cu s basa l moello è a razone anerore, solo la coa agene sull asse anerore uò essere osva, coè morce. Tal conzon sono esresse n eq. ( 4.6 ). v C C <> 0 0 ( 4.6 ) 70

71 Moello el vecolo Per l calcolo elle forze longunal conao F fra neumac ell asse - esmo e sraa vengono megae le Magc Formulae Pacejka, rorae a [45]. I coeffcen mega sono semre ra a [45]. Tal formule calcolano la caraersca ella forza longunale conao fra uno neumaco e l fono sraale, n funzone ello scorrmeno ello neumaco sesso. Lo scorrmeno egl neumac ell asse -esmo è esresso n eq. ( 4.7 ), ove la cosane v occorre er evare sngolarà, e è valore rascurable. χ V V c s v ( V R ϑ ) ( R ϑ ) V c c v v ( 4.7 ) Dao che le formule Pacejka s rferscono a una sngola ruoa, occorre efnre le forze conao longunale e normale er la sngola ruoa ell asse -esmo: Fz F z, ruoa ( 4.8 ) F F, ruoa ( 4.9 ) In esrema snes, le formule Pacejka relave alla forza conao longunale fra neumaco e sraa conssono nella seguene relazone: F PACEJA ( χ, F z, ) ( 4.0 ), ruoa ruoa Le forze normal conao comlessve ell asse -esmo F z sono conserae nvece come somma ue comonen: F zs : comonene saca, eermnaa all azone ella forza eso agene sul barceno el vecolo; T z : comonene namca, legaa all azone elle alre forze eserne. Le forze normal oal er enramb gl ass sono esresse n eq. ( 4. ). Sono rora anche vncol non negavà elle forze normal oal sesse (ao che l fono sraale cosusce un vncolo monolaero n rezone vercale). 7

72 Caolo 4 7 g m F F F F T F F T F F s z s z z z z s z z z s z z 0; 0; ( 4. ) Il valore F z vene rcavao er sovraoszone egl effe ell equlbro saco e ell equlbro namco alla roazone el vecolo. Come gà eo, l equlbro saco ene cono el solo effeo ella forza eso, e corrsone a quello che s verfca quano l vecolo e le sue ruoe sono mmobl rseo a un ssema rfermeno globale fssao a erra. Lo schema rfermeno è rorao n Fgura 4.3. Fgura 4.3: Schema rfermeno er l calcolo ell equlbro saco alla roazone el vecolo. Calcolano l equlbro alla roazone aorno al uno a n Fgura 4.3 s oene: L L g m F L F L g m M s z s z a 0 Σ ( 4. ) Menre calcolano l equlbro alla roazone aorno al uno semre n Fgura 4.3 s rcava: L L g m F L F L g m M s z s z 0 Σ ( 4.3 ) Lo schema rorao n Fgura 4.4 è relavo all equlbro namco alla roazone el vecolo, che consera nvece ue le forze, esclusa la forza eso. Sovraoneno o gl equlbr saco e namco è ossble rcosrure l equlbro comlessvo el vecolo.

73 Moello el vecolo Fgura 4.4: Schema rfermeno er l calcolo ell equlbro namco alla roazone el vecolo. Calcolano l equlbro alla roazone el vecolo aorno al uno n Fgura 4.4 s rcava l eq. ( 4.4 ), alla quale è ossble rcavare l rasfermeno carco vercale T z fra asse anerore e asse oserore, rorao n eq. ( 4.5 ). ΣM T z ( m R L J ϑ M a ) H J ϑ M ro, ro, 0 ( 4.4 ) T z ( m Ra ) H J ( ϑ ϑ ) M ro, M L ro, ( 4.5 ) S uò erò osservare che, n realà, la cassa un vecolo ossee anche l grao lberà beccheggo aorno al roro asse rasversale, che crea un momeno nerza che và a ncere sull equlbro alla roazone namco, e qun sul rasfermeno carco. È ossble ensare che ale momeno nerza beccheggo anrebbe a equlbrare momen nerze elle ruoe. Per non anare unque a sovrasmare l rasfermeno carco, s nrouce una semlfcazone er l solo calcolo ello sesso: ϑ ϑ ϑ R R ( 4.6 ) R 73

74 Caolo 4 74 La semlfcazone ncaa n eq. ( 4.6 ) corrsone al caso uro roolameno elle ruoe, e è verosmle nel caso ro scorrmen elle ruoe aneror e oseror. Alcano ale semlfcazone all energa cneca el vecolo, roraa n eq. ( 4.7 ), s oene l eq. ( 4.8 ). ϑ ϑ J J m E c ( 4.7 ) * * m R J R J m E c ( 4.8 ) Dall eq. ( 4.8 ) è ossble rcavare la massa comlessva el vecolo semlfcao m *. Lo schema el vecolo semlfcao è rorao n Fgura 4.5. * 4 R J m m ( 4.9 ) Fgura 4.5: Schema el moello semlfcao vecolo, megao er l calcolo el rasfermeno carco vercale. Effeuano l equlbro namco alla roazone el vecolo semlfcao aorno al uno n Fgura 4.5 s oene: 0 ) (,, * L T M M H R m z ro ro a ( 4.0 ) Dall eq. ( 4.0 ) è qun ossble rcavare l rasfermeno carco T z :

75 Moello el vecolo T z * H ( m Ra ) ( M ro, M ro, ) ( 4. ) L L Una vola calcolao l rasfermeno carco vercale fra asse anerore e asse oserore, occorre verfcare che sano rseae le conzon non negavà ose su carch vercal oal F z, gà esresse nell eq. ( 4. ). Tal conzon sono svluae nell eq. ( 4. ). F F z z 0 F 0 F zs zs T z T z 0 T 0 T z z F zs F zs ( 4. ) Dal moello semlfcao Fgura 4.5 s uò rcavare l equlbro alla raslazone longunale el vecolo: F * F m Ra ( 4.3 ) Sosueno l eq. ( 4.3 ) nell eq. ( 4. ) s uò scrvere: T z H ( F F ) ( M ro, M ro, ) ( 4.4 ) L L S uò ancare che, con a mega, vncol esos nell eq. ( 4. ) sono semre rsea. 4. Deagl mlemenazone el moello In Fgura 4.6 è mosrao la logca funzonameno el moello mlemenao n Malab. Ogn blocco el agramma è segao nel seguo. Per la smbologa megaa s rmana alla Tabella

76 Caolo 4 Conzon nzal Calcolo F z, F z Calcolo F, F con PACEJA 3 Calcolo ressenza aeronamca e ressenza al roolameno Calcolo C C a legge conrollo C C 0 s Calcolo coa alle ruoe aneror (C ) no Calcolo coa frenane su ue ass (C,C ) Lmazone elle coe frenan n caso bloccaggo ruoa 7 Calcolo rasfermeno carco, T z Calcolo equazon sao 9 Fgura 4.6: Logca funzonameno el moello mlemenao n Malab Puno : Calcolo e carch vercal sugl ass Il carco vercale sugl ass anerore e oserore el vecolo vene calcolao con le equazon ( 4. ), qu reue: F F z z F F zs zs T z T z ( 4.5 ) Il rasfermeno carco T z megao è quello calcolao all erazone receene, o quello eermnao graze alle conzon nzal se c s rova alla rma erazone. 4.. Puno : Calcolo elle forze longunal conao Come segao nel Tolo 4., le forze longunal conao vengono eermnae megano le Magc Formulae Pacejka (veere [45]). In snes, le forze F sono calcolae come segue: 76

77 Moello el vecolo F F Fz PACEJA ( χ, ) Fz PACEJA ( χ, ) con χ ( R ϑ ) v ( 4.6 ) 4..3 Puno 3: Calcolo ressenze all avanzameno All avanzameno el vecolo s oongono: la forza ressene aeronamca R a : R a C S ρ ( 4.7 ) momen ressenza al roolameno enramb gl ass M ro, : M ro, F M z ro, f v 0 R se ϑ 0 se ϑ 0 ( 4.8 ) 4..4 Puno 4: Calcolo azone conrollo Il conrollo longunale el vecolo è geso secono una eermnaa legge, basaa su nformazon rguaran lo sao el vecolo conrollao e quello e vecol receen nel laoon. Le legg conrollo longunale el moello laoon esamnae saranno esose nel Caolo 5. L ouu al legg è una varable u: u ([,,],[,,,... ) ( 4.9 ) f vec ] vec Come effeuao n [8], occorre rcavare l azone frenane o morce a arre all ouu u ella legge conrollo. Per fare queso s rocee a rcavare una relazone sneca che raresen l moello. S uò calcolare la somma elle equazon equlbro egl ass el vecolo (veere eq.( 4.30 )): C C C F F C R M R M ( F J ϑ 0 ) R ( M ( J ϑ J ϑ ) 0 ro, ro, F J ϑ 0 ro, M ro, ) ( 4.30 ) 77

78 Caolo 4 Nell eq. ( 4.30 ), conserano l equlbro el vecolo alla raslazone longunale (veere eq. ( 4. )), s sosusce la somma elle forze longunal F : F C F C m R ( m R ( J ϑ J ϑ ) 0 a a ) R ( M ro, M ro, ) ( 4.3 ) A queso uno s nrouce la semlfcazone uro roolameno, esosa nell eq. ( 4.3 ), all nerno ell eq. ( 4.3 ), oeneno così l eq. ( 4.33 ). ϑ ; ϑ ; ( 4.3 ) R R C ( m R ) R ( M R C a a R ( M ro, M ro, ro, M ro, ) J R R J ) m 4 R R ( 4.33 ) All nerno ell eq. ( 4.33 ) s efnsce la massa semlfcaa : J 4 ( 4.34 ) R * m m Dao l obevo oenere un accelerazone el vecolo ar alla varable conrollo u, s uò megare l eq. ( 4.33 ) er calcolare la coa oale CC, morce o frenane, a alcare n moo connuo nel emo agl ass anerore e oserore el vecolo: u CC C R a R ( M C ro, M ro, ) m * R u ( 4.35 ) Quesa oerazone rchee conoscere la ressenza aeronamca e momen ressenza al roolameno. È necessaro enere resene che l uguaglanza u è oenua solo se l conrollo, suoneno che ossa conoscere sane er sane quese granezze, non rchea al vecolo saurare la coa morce, la coa frenane e lo scorrmeno longunale elle ruoe. 78

79 Moello el vecolo A queso uno occorre esercare: una coa morce sull asse anerore se CC>0; coe frenan su enramb gl ass se CC< Puno 5: Calcolo coa morce Se la coa oale eseraa CC, rcavaa all eq. ( 4.35 ), è maggore zero, allora occorre alcare una coa morce all asse anerore; l asse oserore è nvece ranao. Occorre erò verfcare che ale coa ossa essere erogaa al moore, araverso la rasmssone, al regme roazone correne: C CC C (,ma ϑ ) ( 4.36 ) C 0 Nell eq. ( 4.36 ) C,ma ( ϑ ) nca la massma coa erogable all asse alla caena cnemaca moore-rasmssone, ao l regme roazone elle ruoe ell asse ϑ. Coa erogaa all asse anerore e velocà roazone ell asse sesso sono legae a coa e velocà roazone all albero moore araverso l raoro rasmssone τ J, enene alla marca j-esma nnesaa: Cm C τ J ϑ ϑm τ J con τ J τ cambo, J τ one ( 4.37 ) Conosceno la curva lme ella coa erogable all albero moore n funzone el regme roazone el moore, è sao ossble rcavare, er ognuna elle marce el vecolo, la curva coa massma all asse anerore n funzone ella velocà roazone ell asse sesso (curve C,ma ( ϑ ) - ϑ ). Tal curve e l loro nvluo sono mosrae n Fgura 4.7. L nvluo elle curve coa massma alle ruoe uò essere qun ulzzao er effeuare la verfca ell eq. ( 4.36 ). 79

80 Caolo 4 C,ma [Nm] marca marca 3 marca 4 marca 5 marca 6 marca nvluo n [rm] Fgura 4.7: Curve coa massma [Nm]alle ruoe ell asse anerore, er ogn marca nnesaa, n funzone ella velocà roazone elle ruoe n [gr/mn]. È mosrao anche l nvluo al curve, che cosusce la curva coa massma all asse anerore. Nel caso n cu la coa rchesa CC suer la coa massma erogable alla correne velocà roazone elle ruoe, rcavaa alla curva nvluo Fgura 4.7, allora occorre nrourre la seguene lmazone: Se CC > C (,ma ϑ ) C C,ma ( ϑ ) ( 4.38 ) 4..6 Puno 6: Calcolo coe frenan Nel caso n cu la coa oale eseraa alle ruoe CC, calcolaa con l eq. ( 4.35 ), sa mnore zero, e qun frenane, occorre eermnare la sua rarzone fra gl ass anerore e oserore. Nel eermnare quesa rarzone occorre fare n moo che le ruoe aneror arrvno al bloccaggo rma quelle oseror er garanre la sablà el vecolo. Per eermnare la curva rarzone eale frenaa s rcorre a un moello vecolo molo semlfcao, l cu schema è rorao n Fgura 4.8. Le forze e le coe s suongono osve nel verso ncao. 80

81 Moello el vecolo Fgura 4.8: Moello semlfcao vecolo megao er l calcolo ella curva rarzone eale frenaa. Nel moello semlfcao Fgura 4.8 sono rascurae la ressenza aeronamca e momen ressenza al roolameno egl neumac, che sono moesa enà rseo all nerza ovua a una manovra frenaa nensa, e che anrebbero a avvanaggare l asse oserore nel rasfermeno carco, rucenone unque l ercolo bloccaggo. Vene nolre conserao l solo grao lberà raslazone orzzonale el vecolo, e vene rascuraa l nerza elle ruoe. S uò qun calcolare l equlbro alla raslazone longunale el vecolo, rorao n eq. ( 4.39 ), ove a - è la ecelerazone. m a F F ( 4.39 ) Il rasfermeno carco vercale T z s calcola faceno l equlbro alla roazone el vecolo aorno al uno n Fgura 4.8, conserano le sole comonen namche: m a H H Tz L 0 Tz m a ( 4.40 ) L S ossono così rcavare le forze normal conao fra gl neumac egl ass anerore e oserore e la sraa: 8

82 Caolo 4 8 L H a m F F L H a m F F T F F T F F s z z s z z z s z z z s z z ( 4.4 ) Incano con µ l coeffcene aerenza lme fra neumac e sraa, s ha: z z F F F F µ µ ( 4.4 ) S vuole oenere una rarzone elle forze conao longunal F fra gl ass roorzonaa alla rarzone e carch vercal F z. S scrve unque, er l asse -esmo: µ g a F g a F g m F a m F F F F F F F z z z z z ( 4.43 ) Conserano l eq. ( 4.4 ) è ossble rscrvere l eq. ( 4.43 ) come: ) ( ) ( L H a m F g a F g a F L H a m F g a F g a F s z z s z z ( 4.44 ) L eq. ( 4.44 ) escrve l oma rarzone elle forze longunal conao F n funzone ella ecelerazone a -. Sull asse -esmo, ae le semlfcazon esose, s uò conserare: R F C ( 4.45 ) Il vecolo conserao è oao quaro fren a sco. La coa frenane sull asse -esmo uò qun essere calcolaa anche n funzone ella ressone agene nelle corrsonen nze, come esoso n eq. ( 4.46 ). La smbologa megaa è esosa n Tabella 4..

83 Moello el vecolo C µ n s A f f R f ( 4.46 ) Smbolo Tabella 4.: Smbologa rguarane l mano frenane. Granezza Unà msura n s Numero suerfc ave er ogn sco [-] Pressone agene sulle nze ell asse -esmo [ Pa] A f Area e soncn agen sulla sngola asgla ell asse -esmo [ m ] µ f Coeffcene aro fra asgle e sco [-] R f Raggo effcace e sch frenan ell asse -esmo [m] Uguaglano le equazon ( 4.45 ) e ( 4.46 ) s uò rcavare la ressone frenane eale sull asse -esmo, come rorao n eq. ( 4.47 ). La curva rarzone eale ella ressone frenane è mosraa n Fgura 4.9. F R, eale ( 4.47 ) n A µ R s f f f L mano frenane eale ha erò elle lmazon. Innanzuo la ressone rchesa eve essere nferore a un valore lme soorable all mano lm, che vene assuna ar a 50 bar: 5 lm 0 50 [bar] 50 [Pa] ( 4.48 ) In secono luogo la rarzone ella ressone frenane fra asse anerore e asse oserore avvene con una valvola aglo, che nervene alla ressone aglo nel moo ncao n eq. ( 4.49 ). se se > ( 4.49 ) La curva rarzone effeva ella ressone frenane è roraa n Fgura 4.9. La ressone aglo è saa scela n moo a rmanere semre al soo ella curva eale, n mamera a orare al bloccaggo le ruoe aneror rma quelle oseror. Tale valore è 5 bar. 83

84 Caolo [bar] Rarzone eale Rarzone effeva [bar] Fgura 4.9: Rarzone elle resson frenan fra asse anerore e asse oserore. Il conrollo e fren eve oerare n moo a oenere, comablmene con la ressone massma el crcuo frenane lm, la coa frenane oale rchesa alla legge conrollo longunale. Inzalmene s suone: ( 4.50 ) Conserano le equazon ( 4.46 ) e ( 4.50 ), e eneno cono che la coa oale rchesa CC è negava, s uò scrvere: CC ( n n s s A A f f µ µ f f R R f f CC n n s s A A f f µ µ f f R R f f ) ( 4.5 ) La ressone calcolaa nell eq. ( 4.5 ) vene megaa secono lo schema Fgura 4.0 er calcolare le resson frenan egl ass anerore e oserore. 84

85 Moello el vecolo CC<0 >0 s > no Calcolo C<0 Calcolo C<0 Puno 7 Calcolo C<0 C em CC-C <0 Calcolo em >0 em > lm s lm Calcolo C<0 Puno 7 no em Calcolo C<0 Fgura 4.0: Logca rarzone ella ressone frenane fra gl ass mlemenaa n Malab Puno 7: Deermnazone elle conzon bloccaggo elle ruoe In caso frenaa occorre conserare con aenzone la conzone bloccaggo elle ruoe. Quano una ruoa è n roazone, fra asgle e sco s ha aro raene, unque la coa scambaa fra ess è unvocamene eermnaa, secono l eq. ( 4.46 ). Quano nvece la ruoa è bloccaa, fra sch e asgle s ha aro saco, ercò la coa scambaa fra sco e asgle è neermnaa. In conzon bloccaggo la coa frenane sulla sngola ruoa assume l valore che ermee manenere la ruoa bloccaa a frone elle alre forze agen, come esresso oneno nell eq. ( 4.3 ) l accelerazone angolare ar a zero: C F R M ro, ( 4.5 ) Queso succee a meno che l raoro fra le forze angenzale e normale agen fra sco e asgle non suer l lme aro saco, cosa che s orebbe verfcare se s ruce la ressone frenane. La coa frenane sull asse -esmo manene coè le ruoe bloccae fnché è rseaa la conzone esressa n eq. ( 4.53 ), ove s conserano ugual coeffcen aro saco e raene fra asgle e sch. Lo sesso conceo è esresso n Fgura

86 Caolo 4 C se < C * ϑ 0 ( ) n s A f µ f R f ( 4.53 ) Fgura 4.: Anameno ella coa frenane sull asse -esmo n funzone ella velocà roazone elle ruoe Il moello mone unque che la coa frenane sull asse -esmo valga: ( n A R, F R M ) 0 C ma µ, < ( 4.54 ) s f f f ro 4..8 Puno 8: Calcolo equazon sao Le equazon sao ( 4.55 ), occorrono all negraore er calcolare lo sao el vecolo al successvo sane emorale. Charamene c è un se equazon sao er ogn vecolo el laoon. La rma elle equazon sao è rcavaa all eq. ( 4. ), menre la secona e la erza all eq. ( 4.3 ). Infne la quara equazone sao è la efnzone velocà. 86

87 Moello el vecolo 87 R F M C J R F M C J R F F m ro ro a ) ( ) ( ) ( ϑ ϑ ϑ ϑ ( 4.55 ) 4..9 Puno 9: Calcolo el rasfermeno carco Il rasfermeno carco a ulzzare nel asso negrazone successvo vene calcolao con la formula rcavaa al moello semlfcao vecolo (veere Tolo 4.): L M M L H F F T ro ro z ) ( ) (,, ( 4.56 )

88

89 5 Legg conrollo longunale e vecol el laoon In queso caolo vengono esamnae alcune legg ecae al conrollo longunale e vecol comonen un laoon. Una legge conrollo longunale un vecolo ha lo scoo manenere nel emo un ao sanzameno obevo al vecolo receene, comanano gl auaor fren, acceleraore e evenualmene rasmssone (veere Allegao I). Le verse legg conrollo ossono conserare gl error sanzameno e velocà rseo al vecolo receene o a alr vecol el laoon, e anche velocà e accelerazone el vecolo conrollao, el vecolo receene, o alr vecol comonen l laoon. Tal nformazon evono essere rcavae rame sensor boro el vecolo conrollao o comuncae agl alr vecol el laoon (veere Allegao I). Il sanzameno obevo fra vecol uò essere cosane rseo alla velocà el vecolo conrollao o varable con essa. Nel secono caso esso uò essere formao a una comonene fssa e una comonene crescene con la velocà (n genere lnearmene). Lo suo elle legg conrollo longunale e vecol s comone ue ar: la rma revee la eermnazone e valor elle cosan guaagno che sosfano eermna requs, menre la secona s refgge nvuare la mnma sanza nervecolare che, er ogn legge esamnaa, non comor la collsone ra gl elemen un laoon. La rma are ello suo elle legg conrollo verrà eslcaa nelle sezon soosan menre l rocesso seguo er la formulazone el sanzameno nervecolare verrà eermnao nel caolo µ-jum. 5. Meoologa anals elle legg conrollo Un aseo fonamenale er la valuazone elle legg conrollo longunale alcabl a logche laoonng è la eermnazone e crer a ulzzare er l anals elle sesse. È morane rovare una roceura che ermea oer affermare che eermnae legg conrollo ossano essere mlemenae come logche laoonng. Per queso è necessaro esamnare n eaglo ue le legg e oer rovare l moo aragonarle ra loro rame la vsualzzazone nc e roreà.

90 Caolo 5 La roceura eaa e auaa er l anals elle legg conrollo s comone e seguen assagg: Deermnazone er va analca elle funzon rasfermeno eal (coè n assenza saurazon) che caraerzzano la legge conrollo; Taraura elle cosan guaagno ella legge conrollo rame rova con rfermeno velocà n moalà see u; Verfca e guaagn rova rguaro la non sovraelongazone un rfermeno oszone a grano 5 m; Deermnazone analca ell errore sanzameno a regme nel caso eale; Anals ella Srng Sably el laoon: o Arocco analco nel caso eale; o Aroco numerco n conzon saurazone. La smbologa megaa nel resene Caolo è nrooa n Fgura 5. e n Tabella 5.. Fgura 5.: Schema un laoon 90

91 Legg conrollo longunale e vecol el laoon Smbolo Tabella 5. : Smbologa megaa n Fgura 5. e successve equazon. Granezza Dsanza longunale el vecolo -esmo rseo al Unà msura [ m] ssema rfermeno fsso globale Velocà longunale assolua el vecolo -esmo [ m s] Accelerazone longunale assolua el vecolo -esmo [ m s ] Dsanza effeva ra vecol (araur anerore vecolo j j-esmo araur oserore vecolo receene -esmo) [ m ] Dsanza obevo fra vecol (araur anerore 0 araur oserore ue vecol consecuv) [ m ] Lunghezza vecol (oes che gl sess abbano u le L v meesme menson) [ m ] Dsanzameno obevo fra vecol (araur anerore L [ m ] araur anerore ue vecol consecuv) * m Massa el moello semlfcao vecolo [ g ] R Raggo ruoe (oes che u vecol sano oa elle meesme ruoe) [ m ] * Con a mega: m R 50 [ g m]. 5.. Relazon e calcolo FDT Trame l oerao un sensore rossmà (raar, lar), s suone msurare la sanza ; quesa è lo sazo calcolao n eq. ( 5. ) come: Lv ( 5. ) Per ogn legge conrollo esamnaa verranno efn er ogn vecolo -esmo: sanzameno obevo (araur anerore-araur anerore): L L v ( 5. ) 0 rfermeno oszone er l vecolo -esmo:, rf L ( 5.3 ) errore sanzameno: 9

92 Caolo 5 errore velocà: errore accelerazone: L, rf, con ( 5.4 ) ( ), rf ( 5.5 ) ( ), rf ( 5.6 ) Per l rmo vecolo (), s ossono efnre ques error non rseo al vecolo receene, bensì rseo a un rfermeno cosuo a una legge moo. In queso caso s one L 0, l che comora eq. ( 5.7 ): rf ( 5.7 ) Per alcune legg, la sanza nervecolare obevo è comosa a una are fssa e una are varable, n arcolare funzone ella velocà el vecolo. In ques cas, al oso egl error oszone, velocà e accelerazone nenen alle velocà e vecol[,, ], verranno efne alre varabl facen rfermeno a error varabl con la velocà [ δ, δ, δ ]. Una vola efn ques error, s rocee con la eermnazone ella varable conrollo u er le verse legg esamnae e le s nroucono nel moello vecolo esoso nel Caolo 3 (rveere Tabella 4.). S efnsce nnanzuo: * m R u [ N m ] U ( 5.8 ) Dall equlbro alla roazone semlfcao el vecolo s oene: CC C ( 5.9 ) C U Ra R MROT MROT Non conserano la saurazone ella coa morce, ella coa frenane e ell aerenza egl neumac (caso eale), rsula che: M ( 5.0 ) * U R a R M ROT M ROT m R R a R M ROT ROT Faceno le oorune semlfcazon s oene l comano accelerazone eserao: 9

93 Legg conrollo longunale e vecol el laoon U u * ( 5. ) m R Queso rsulao s uò oenere solo se non s arrva alla saurazone : Massma coa morce erogable al moore; Massma coa frenane esercable al crcuo cu è rovvso l vecolo; Massma forza longunale scambable ra neumaco e mano sraale; Per valuare l comorameno eale el sngolo vecolo, qun non caraerzzao a fenomen saurazone, s rcavano analcamene le seguen funzon rasfermeno: ˆ (s) G ( 5. ) ˆ (s),rf G err ˆ (s) ( 5.3 ) ˆ (s),rf In caso sanzameno obevo varable con la velocà, s refnsce la G come: err G err ˆ δ (s) ( 5.4 ) ˆ (s),rf Se nvece s conserassero fenomen saurazone, le FDT rorae sora non escrverebbero l reale comorameno el vecolo, n quano orebbero nascere alcun ol o zer che ne mofcherebbero l comorameno. In ques cas non sarebbe ossble calcolare analcamene le funzon rasfermeno e s ovrebbe rcorrere a una sma numerca con Malab. 5.. Taraura elle legg conrollo: eermnazone elle cosan guaagno rame rove see u n frequenza con rfermeno velocà cosnusoale Per la araura elle legg conrollo s eermnano le cosan guaagno che ermeono al moello el vecolo non saurare le coe morc e frenan e 93

94 Caolo 5 l aerenza egl neumac nella rova see u n seguo escra, e non sovraelongare rseo a un rfermeno a grano oszone 5 m. Inolre er scrmnare valor araura, s refersce la combnazone guaagn che, non orano a nessuna saurazone nella rova, garansce la massma bana assane ossble. Infne urane la araura elle cosan guaagno bsogna garanre la sablà ella legge conrollo; er far cò s valua la are reale e ol el enomnaore ella funzone rasfermeno G. La rova see u s effeua forneno al vecolo conrollao un rfermeno velocà cosnusoale n see u (coè che aumena la rora frequenza oscllazone a 0 a Hz) con valor meo ar a 60 km/h e amezza ar a 5 km/h, come mosrao n Fgura 5.. Fgura 5.: Esemo ngresso rfermeno velocà cosnusoale n moalà seeu, con valor meo ar a 60 km/h e amezza oscllazone ar a 5 km/h La uraa ella rova see u è ar a 000 s, menre la frequenza el rfermeno velocà cosnusoale vene ncremenaa lnearmene nel emo a 0 Hz a Hz. Nel caso n cu s verfch una saurazone una coa o ell aerenza nel moello s uò calcolare, conosceno esaamene l sane emorale n cu s resena, a quale frequenza quesa avvene rame l eq.( 5.5 ). 000 f : ( 5.5 ) sa : sa 94

95 Legg conrollo longunale e vecol el laoon Il rsulao ques ulmo calcolo ene al valore meo e all amezza el rfermeno velocà. Dalla FDT analca ra la oszone el vecolo -esmo e quella el vecolo receene G (veere eq. ( 5. )) s uò nolre rcavare la bana assane el ssema. Quesa è efna come quel range frequenze all nerno ella quale sono acceae al massmo ere 3 B rseo all amlfcazone eale, che n queso caso è 0 B. Effeuano lo see u col moello mlemenao n Malab s rcavano: Evenuale saurazone ella coa morce o frenane (90% el valore lme); Evenuale saurazone ell aerenza (l cco ella forza rasmessa a erra s ha er uno scorrmeno crca l 5% n moulo come s uò osservare n Fgura 5.3) V00 [km/h] << >> µ F Fz000 [N] Fz500 [N] Fz000 [N] Fz500 [N] Fz3000 [N] Fz3500 [N] Fz4000 [N] Fz4500 [N] Fz5000 [N] Fz5500 [N] Fz6000 [N] Fz6500 [N] Fz7000 [N] Fz7500 [N] scorrmeno Fgura 5.3: Relazone ra forza longunale scambaa ra neumaco e mano sraale e scorrmeno longunale ello neumaco sesso. S uò osservare n Fgura 5.3 che lo scorrmeno a cu s uò rsconrare la massma aerenza è semre maggore o uguale al 5% crca. Non s saura l aerenza se s sa al soo el 5% ello scorrmeno. Una vola rcavae le cosan guaagno con la rova see u, s effeua una secona verfca che valua, forno un ngresso a grano oszone 5 m, che l ssema non vaa a sovraelongare. Quesa verfca è morane n quano l vecolo ovrebbe o roceere n reromarca er orars a errore nullo, cosa che sarebbe oco eserable. In queso caso occorre roceere a rroso nella araura fno al sosfacmeno ella rova grano. 95

96 Caolo Anals ell errore sanzameno a regme Il successvo assaggo è la valuazone ell errore sanzameno a regme, qun a un emo enene a nfno, rseo a un rfermeno oszone arbraro. Queso vene effeuao analcamene er ogn legge conrollo esamnaa, megano come rfermen: - Grano o oszone; - Rama oszone a velocà cosane Anals ella srng sably Una vola efne le cosan guaagno che caraerzzano le legg conrollo longunale e vecol, s nrouce un crero fonamenale er l anals elle olche laoonng. Il uno cenrale è che, urane ransor marca, gl error sanzameno non evono amlfcars a un vecolo al successvo, verso la coa el laoon. Se una legge conrollo non garansce la srng sably, sgnfca che urane ransor marca, gl error sanzameno ra vecol s amlfcano ercorreno l laoon al vecolo leaer all ulmo folloer. Queso one una lmazone alla lunghezza massma el laoon n quano l amezza ell errore sanzameno eve essere nferore al sanzameno obevo fra vecol. Per esamnare l roblema ella srng sably nel caso eale, (senza conserare coè lm mos al moello el vecolo) s valua analcamene la funzone rasfermeno ra l errore sanzameno un vecolo e quello el suo reecessore. ˆ ( s) G ( 5.6 ) ˆ ( ) s Dove necessaro, quesa funzone rasfermeno vene sosua a: ˆ δ ( s) Gδ ( 5.7 ) ˆ δ ( ) s Per oenere la srng sably eve, n snes, essere garano che l moulo ella funzone rasfermeno G (o G δ ) sa mnore o uguale a (eq. ( 5.8 )), come segao n [8]. Quesa conzone è necessara ma non semre suffcene: come mosrao nell Allegao II, la conzone sora esosa è necessara e suffcene se l moulo ella funzone rasfermeno G (o G δ ) alla frequenza zero è uguale al valore cco ella sessa. 96

97 Legg conrollo longunale e vecol el laoon ˆ ( s) ω, con s ˆ ( s) ω ; ( 5.8 ) Sarebbe referble che l moulo G fosse semre mnore er oenere una mnuzone ell amezza ell errore sanzameno lungo l laoon. Per verfcare l comorameno reale el laoon è necessaro conserare l effeo elle saurazon e non lnearà resen nel moello Malab sulla funzone rasfermeno che caraerzza la srng sably. Per far cò, s effeuano elle smulazon con un laoon quaro vecol, forneno al rmo vecolo rfermen velocà cosnusoal con vers valor me e verse amezze, n moalà see u e see on. Da rsula elle smulazon vengono smae (rame la funzone Malab TFESTIMATE ) le funzon rasfermeno ra gl error sanzameno e vecol comonen l laoon. La uraa elle rove see vene allungaa fnché le funzon rasfermeno smae ne ue cas (see u e see on) vanno a sovraors arezzablmene. Per un laoon 4 vecol c sono re funzon rasfermeno a smare con queso meoo: rsevamene /, 3 / 4 / 3. S osserva erò che la rma funzone rasfermeno non è sgnfcava, n quano l rmo vecolo (l leaer el laoon) eve segure un rfermeno (legge moo) che non ha lm alcun genere, l che orebbe nurre un errore sanzameno elevao nel rmo vecolo. S anrà ercò a valuare la sola funzone rasfermeno 3 /, menre la 4 / 3 sarà megaa solo er verfcare la receene. I moul elle funzon rasfermeno smae s confronano ra loro solo n quelle bane frequenza nelle qual la loro coerenza rsula essere maggore o ar al 95%. 5. Anals ella legge conrollo auonoma La legge auonoma, molo smle a una legge roorzonale ervava, vene efna n queso moo er l vecol -esmo: U * m R u [ N m] ( 5.9 ) Dall ouu ella legge conrollo occorre rcavare la coa morce o frenane che eve essere forna alle ruoe. Quesa rma legge conrollo auonoma è funzone egl error velocà e sanzameno e sngol vecol oorunamene esa. La eermnazone e 97

98 Caolo 5 98 es a alcare a quese ue granezze equvale alla araura elle cosan guaagno e. Rreneno le equazon ( 5.8 ), ( 5.9 ) e ( 5.9 ) s oene che: ROT ROT a M M R R C C CC ( 5.0 ) Ques ulmo assaggo fa s che la legge esamnaa non sa una legge roorzonale ervava vera e rora, n quano s aggunge un elemeno fee-forar. Faceno le oorune semlfcazon s oene l comano accelerazone eserao: u R m U * ( 5. ) 5.. Relazon e calcolo FDT Per valuare l comorameno eale el sngolo vecolo, qun non caraerzzao a fenomen saurazone, s rcavano eermnae funzon rasfermeno. Rreneno l eq.( 5.9 ) e sosuenov all nerno le eq. ( 5.4 ) e ( 5.5 ) s oene l eq. ( 5. ) rf rf rf rf m R m R R m u m R U,, *,, * * * ( 5. ) Passano alla rasformaa Lalace s oene: ( ) ( ) rf rf rf s s R m s s v s v s s G s s s R m *,,, * ) ( ) ( ) ( ˆ ) ( ˆ ˆ ˆ ( 5.3 ) Inolre semre areno all eq. ( 5.9 ) s uò oenere la funzone G err : ( ) rf rf R m R m R m R m, * *, * * ( 5.4 )

99 Legg conrollo longunale e vecol el laoon Passano alla rasformaa Lalace: * * ( m R s s ) ˆ ( m R s ) G err, rf * ˆ ( s) m R s * ˆ ( s) m R s s ˆ, rf ( 5.5 ) 5.. Taraura ella legge conrollo auonoma Il comorameno eale el vecolo è escro a: ( 5.6 ) * m R, rf, rf Nell effeuare la araura elle cosan guaagno bsogna garanre la sablà ella legge conrollo; er far cò s valua la are reale e ol el enomnaore elle ue funzon rasfermeno G e G err, che rsula essere l meesmo. Osservano queso enomnaore s noa che è suffcene che guaagn sano maggor o ugual a zero er garanre che le ar real e ol sano negave. Qun se guaagn e sono osv s oengono ol con are reale negava (sablà). Per evare le sovraelongazon, s fssa er ogn rova see u un valore che rena l ssema sovrasmorzao e ar a,,, funzone a sua vola crco el assuno er la rova come mosrao n eq. ( 5.7 ). *,, m R f ( ) ( 5.7 ), crco Per ogn valore vene effeuaa una rova see u er eermnare a quale frequenza s arrva a saurare uno e re lm resen nel moello (coa morce, coa frenane, aerenza egl neumac). Lo scoo ella araura è nolre quello oenere una rsosa el ssema che sa sable e non oscllane nel emo. Dalla funzone rasfermeno analca G (eq. ( 5.5 )) s uò nolre rcavare la bana assane el ssema. La relazone che è saa rovaa ra e bana assane è roorzonalà rea: se aumena la bana assane aumena. I rsula elle smulazon see u er la eermnazone elle cosan guaagno sono rora n Tabella 5.. La saurazone ella coa frenane non è roraa n quano è saa ragguna n nessuna rova. 99

100 Caolo 5 Tabella 5.: Rsula ella rove see u e bana assane analca occorren er la araura elle cosan guaagno ella legge auonoma. Guaagn rova Bana assane f (-3B) [Hz] S uò osservare n Tabella 5. che nelle smulazon effeuae s arrva a saurare la coa morce er >500. S scelgono qun guaagn mosra n Tabella 5.3: Tabella 5.3: Valore elle cosan guaagno scele er la legge auonoma. 500 Frequenza [Hz] Rsula rova see u Saurazone coa morce χ, χ > ,33 0,63 / / ,40 0,3 / / ,66 0,37 / / ,394 / / 500 0,46 / / ,436 0,796 / ,455 0,604 / ,509 0,438 / ,588 0,363 / Una vola rcavae le cosan guaagno con la rova see u, s effeua una secona verfca che valua, forno n ngresso un grano oszone 5 m, che l vecolo non vaa a sovraelongare. La smulazone n Malab mosra che nel caso reale, ove essono vncol saurazone alcune granezze, l vecolo non va a sovraelongare l grano oszone (Fgura 5.4). 00

101 Legg conrollo longunale e vecol el laoon 5 0 rfermeno car 5 S [m] [s] Fgura 5.4: Smulazone n Malab ella rsosa el ssema a un ngresso a grano oszone 5 mer mlemenano la legge auonoma. Trame smulazon n Smulnk s è ouo consaare che la FDT analca sovraelonga un grano oszone ar a 5 mer se non s conserano le saurazon e lm coa morce (Fgura 5.5). Fgura 5.5: Smulazone n Smulnk ella rsosa el ssema a un ngresso a grano oszone 5 mer mlemenano la legge auonoma nel caso eale (senza saurazone alcuna granezza). Se nvece s nroucono anche nel moello n Smulnk le lmazon elle coe s osserva che non s suera l grano oszone moso come ngresso (Fgura 5.6). 0

102 Caolo 5 Fgura 5.6: : Smulazone n Smulnk ella rsosa el ssema a un ngresso a grano oszone 5 mer mlemenano la legge auonoma nel caso reale (con saurazone coe morc e frenan) Anals ell errore sanzameno a regme Ingresso a grano oszone (, rf cosane,, rf 0 ) Osservano Fgura 5.4, Fgura 5.5 e Fgura 5.6, s uò osservare che l errore sanzameno a regme va a annullars. Qu seguo vene resenaa la mosrazone analca che conferma rsula elle smulazon effeuae. Rreneno l equazone fferenzale ( 5.6 ) che escrve l anameno nel emo ella oszone el sngolo vecolo (equazone moo), effeuano oorun assagg, se ne eermna l valore a un emo molo elevao. In seguo s calcola la fferenza ra queso e l valore ell ngresso oszone al meesmo sane emorale; quesa fferenza è l errore sanzameno el vecolo a regme. L errore a regme s calcola qun rame come fferenza ra () e rf a un emo enene a nfno. Sosueno n eq. ( 5.6 ) valor un ngresso a grano oszone s oene: ( 5.8 ) *, rf 0 m R, rf Il secono membro eq.( 5.8 ) vene vso come una forzane. La soluzone è la somma ell negrale generale ù l negrale arcolare: ( ) g ( ) ( ) ( 5.9 ) 0

103 Legg conrollo longunale e vecol el laoon 03 S assume come soluzone es er l negrale generale: ; ) ( ; ) ( ; ) ( g g g e X e X e X ( 5.30 ) Sosueno la soluzone es e le sue ervae nell equazone ell omogenea assocaa eq.( 5.8 ) s oene: > 0 0 ) ( * e e X R m ( 5.3 ) Dove 0 X è la soluzone banale, menre la soluzone non banale è (con unà mmagnara): * * * * * * * * * 4 ; 0 ω ω ± ± ± ± R m R m R m R m R m R m R m R m R m n ( 5.3 ) Con oorun assagg l negrale generale rsula essere ar a: ( ) ϕ ω e X e X e X R m g sn ) ( * ( 5.33 ) Nel quale ϕ e X sono a eermnare rame le conzon nzal. Per l negrale arcolare s consera la soluzone es: 0 ; ) ( 0 ; ) ( ; ) ( c ( 5.34 ) In cu c cosane n quano la forzane è cosane nel emo; sosueno la soluzone es nell eq.( 5.8 ) s oene: rf rf c c,, ( 5.35 ) Preneno le eq. ( 5.33 ) e ( 5.35 ) e sosuenole all nerno ell eq.( 5.9 ), s oene:

104 Caolo 5 g * m R ( ϕ), rf ( ) ( ) ( ) X e sn ω ( 5.36 ) Infne s eermna l errore a regme come:, regme lm (, rf ) ( X e sn( ) ) 0 lm, rf, rf ( 5.37 ) Analcamene s oene qun lo sesso rsulao ella smulazone, coè un errore a regme nullo a frone un rfermeno oszone a grano. Ingresso a rama oszone ( rf v ;,, rf (, rf ) v ) Rreneno l equazone ( 5.6 ), che escrve la legge moo el ssema, s effeuano meesm assagg effeua er l ngresso a grano oszone aveno n queso caso una forzane versa. Infa al secono membro s rova una forzane che ha l anameno nel emo una rea a enenza osva. La soluzone ell equazone fferenzale è la somma ell negrale generale ù l negrale arcolare. Come nel caso el rfermeno a grano l negrale generale è oenble con l eq. ( 5.33 ). Per l negrale arcolare s assume nvece la soluzone es: ( ) c ; ( ) c ; ( ) 0 ( 5.38 ) Sosuenola nell eq.( 5.8 ) s oene: c c v v ( ) c ( ) v c v ( ) v La soluzone è ercò: ( 5.39 ) ( ϕ ) v * m R ( ) ( ) ( ) X e sn ( 5.40 ) g S uò nfne calcolare l errore sanzameno a regme come: ω 04

105 Legg conrollo longunale e vecol el laoon 05 ( ) ( ) 0 ) sn( lm lm,, v v e X rf regme ( 5.4 ) 5..4 Anals ella srng sably Per esamnare l roblema ella srng sably ealmene (senza conserare coè lm mos al moello el vecolo) nzalmene s valua analcamene la funzone rasfermeno ra l errore sanzameno un vecolo e quello el suo reecessore. Per l vecolo -esmo s ha: R m * ( 5.4 ) Menre er l reecessore s ha: * R m ( 5.43 ) Soraeno membro a membro l eq. ( 5.43 ) alla ( 5.4 ) s oene: ( ) ( ) * * R m R m ( 5.44 ) Effeuano la rasformaa Lalace s oene la funzone rasfermeno eseraa (eq. ( 5.45 )): ( ) ( ) ; ) ( ˆ ) ( ˆ ˆ ˆ * * s s m R s s s G s s s m R ( 5.45 ) Una conzone necessara er garanre la srng sably è che l moulo quesa FDT sa mnore o nella eggore elle oes, uguale a. ;, ˆ ˆ ω ω con s Con quesa legge conrollo s ha che l moulo conserao rsula essere maggore quano n ω ω <, con n ω ulsazone naurale el ssema. Dsegnano agramm Boe (veere Fgura 5.7) s uò osservare che l moulo ella funzone rasfermeno rsula essere > er queso camo frequenze; cò sgnfca che se l errore sanzameno el vecolo

106 Caolo 5 reecessore ha una ulsazone nferore rseo a quella crca ar a ω ; cr ωn, l vecolo seguene avrà un errore sanzameno amezza maggore (rseo al receene). D conseguenza la srng sably non è garana. Quano s valuano agramm moulo e fase quesa funzone rasfermeno, è necessaro orre aenzone anche al secono: l amezza oscllazone el vecolo seguene uò essere n moulo maggore rseo a quella el vecolo receene, erò sananeamene uò essere nferore a causa ello sfasameno negavo. Fgura 5.7: Dagramm el moulo e ella fase ella funzone rasfermeno che eermna la srng sably ella legge auonoma. Per verfcare l effeo elle saurazon e non lnearà resen nel moello Malab sulla funzone rasfermeno G che caraerzza la srng sably, s effeuano elle smulazon con un laoon quaro vecol, forneno al rmo vecolo rfermen velocà con vers valor me e verse amezze (veere Tolo: 5..4, Anals ella srng sably). Ques rfermen cosnusoal varano nel omno el emo e ella frequenza n moalà see u e see on. Da rsula elle smulazon vengono smae (rame la funzone Malab TFESTIMATE ) le funzon rasfermeno ra gl error e vecol comonen l laoon. I aramer mega nelle smulazon sono rassun n Tabella

107 Legg conrollo longunale e vecol el laoon Tabella 5.4: Paramer ulzza er la eermnazone elle funzon rasfermeno real ra gl error sanzameno ue vecol successv er la legge conrollo auonoma. Velocà mea el rfermeno Amezza oscllazone el rfermeno Dsanza obevo ra vecol (L L v 0 ) [60,80,00] km/h ± [5,0,5,0] km/h 5 m 5 0 m I agramm ella funzone rasfermeno 3 /, sma er vers valor me e amezze el rfermeno, sono resena n Fgura 5.8, Fgura 5.9 e Fgura 5.0. Per charezza vengono mosra solo rsula elle rove n see u..5 3 / G f[hz] 0 φ(g 3 ) [ ] f[hz] coerenza(g 3 ) V rf 60-5 [km/h] V rf 60-0 [km/h] V rf 60-5 [km/h] V 0 rf 60-0 [km/h] f[hz] Fgura 5.8: Dagramma moulo, fase e coerenza elle funzon rasfermeno real smae ra gl error sanzameno el erzo e el secono vecolo un laoon al varare ell amezza oscllazone el rfermeno (velocà mea ello sesso ar a 60 km/h) er la legge conrollo auonoma. 07

108 Caolo / G f[hz] 0 φ(g 3 ) [ ] f[hz] coerenza(g 3 ) V rf 80-5 [km/h] V rf 80-0 [km/h] V rf 80-5 [km/h] V rf 80-0 [km/h] f[hz] Fgura 5.9: Dagramma moulo, fase e coerenza elle funzon rasfermeno real smae ra gl error sanzameno el erzo e el secono vecolo un laoon al varare ell amezza oscllazone el rfermeno (velocà mea ello sesso ar a 80 km/h) er la legge conrollo auonoma. 08

109 Legg conrollo longunale e vecol el laoon.5 3 / G f[hz] 0 φ(g 3 ) [ ] f[hz] coerenza(g 3 ) V rf 00-5 [km/h] V rf 00-0 [km/h] V rf 00-5 [km/h] V - rf 00-0 [km/h] f[hz] Fgura 5.0: Dagramma moulo, fase e coerenza elle funzon rasfermeno real smae ra gl error sanzameno el erzo e el secono vecolo un laoon al varare ell amezza oscllazone el rfermeno (velocà mea ello sesso ar a 00 km/h) er la legge conrollo auonoma. Confronano n Fgura 5.8, Fgura 5.9 e Fgura 5.0 agramm el moulo s uò osservare che l aumeno el valore meo el rfermeno velocà o ella sua amezza rovoca: lo sosameno el cco el agramma el moulo verso frequenze mnor, menre la frequenza aglo s manene crca cosane; la ruzone ella frequenza lme alla quale lo sfasameno ra le funzon rasfermeno smae s manene nullo. 5.3 Anals ella legge conrollo sem-auonoma La legge conrollo sem-auonoma vene efna come: U * m R u a [ N m] ( 5.46 ) 09

110 Caolo 5 0 Quesa legge conrollo è funzone ell accelerazone sananea el vecolo receene e egl error velocà e sanzameno el vecolo conrollao, oorunamene esa. La eermnazone e es a alcare a quese re granezze equvale alla araura elle cosan guaagno a, e. Rreneno le equazon ( 5.8 ), ( 5.9 ) e ( 5.46 ) s oene che: ROT ROT a a M M R R C C CC ( 5.47 ) Faceno le oorune semlfcazon s oene l comano accelerazone eserao: u R m U * ( 5.48 ) 5.3. Relazon e calcolo FDT Per valuare l comorameno eale el sngolo vecolo, qun non caraerzzao a fenomen saurazone, s rcavano eermnae funzon rasfermeno. Rreneno l eq ( 5.46 ) e sosuenov all nerno le eq. ( 5.4 ) e ( 5.5 ) s oene l eq. ( 5.49 ) rf rf rf a rf rf rf a a R m R m R m u R m U,,, *,,, * * * ( 5.49 ) Passano alla rasformaa Lalace s oene: ( ) ( ) a rf rf a s s R m s s s s G s s s s m R *,, * ) ( ˆ ) ( ˆ ˆ ˆ ( 5.50 ) Dall eq. ( 5.50 ) s uò nolre rcavare:

111 Legg conrollo longunale e vecol el laoon * ( m R s * ( m R s s ) ( ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ, rf, rf ) ( s s ) ˆ ( s a a s ) ˆ * m R s ) ˆ, rf, rf ( 5.5 ) È qun ossble calcolare: G err ˆ ( s) ( a * ˆ, rf ( s) m R s * m R) s s ( 5.5 ) 5.3. Taraura ella legge conrollo sem-auonoma Nell effeuare la araura elle cosan guaagno bsogna garanre la sablà ella legge conrollo. Per far cò s valua la are reale e ol el enomnaore elle ue funzon rasfermeno G e G err, che rsula essere l meesmo. Osservano queso enomnaore s noa che è suffcene che le cosan guaagno e sano maggor o ugual a zero er garanre che le ar real e ol sano negave. Dalla funzone rasfermeno analca G s uò nolre rcavare la bana assane el ssema. Queso nce sarà molo morane, n quano scrmnerà fra le combnazon elle cosan guaagno acceabl. Come nel caso ella legge conrollo auonoma (Tolo 5.), s sceglerà quella combnazone guaagn che asscura la massma bana assane el ssema. Il guaagno a eve essere oso maggore zero er scurezza: occorre, nfa, che la comonene ella legge conrollo legaa all accelerazone el vecolo receene sa negava (e qun or alla ecelerazone) se ques ulmo ecelera. Per evare sovra elongazon, come fao er la legge conrollo aauonoma, s fssa un valore che rena l ssema sovrasmorzao. S one allora,, funzone a sua vola el, crco assuno er la rova come mosrao n eq. ( 5.7 ) nel Tolo 5... Per arare le re cosan guaagno ( a,, ) s rovano verse combnazon a e ( è fssao er un ao ) effeuano una rova see u (rfermeno velocà cosnusoale valor meo 60 km/h e amezza 5 km/h), er verfcare qual quese combnazon non orno l moello a saurare le coe morc o frenan o l aerenza egl neumac. Inolre è ossble, nel caso n cu s resena una saurazone, la frequenza alla quale quesa s verfca (veere eq. ( 5.5 )). I valor elle cosan guaagno smula sono sa:

112 Caolo 5 * a [0,; 0,; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; ] m R [5;0; 53; 04; 55; 306; 357; 408; 459; 50] [; 0; 5; 50; 75; 00; 5; 50; 75; 00; 5; 50; 75; 300; 350; 400; 450; 500] Sono sae erano rovae verse combnazon guaagn al lme ella saurazone nella rova see u. Per scrmnare ra le verse soluzon acceabl, è sao scelo calcolare la bana assane vole er vola e sceglere quella erna cosan guaagno che la massmzzano. I rsula elle smulazon see u e l valore analco ella bana assane er le combnazon guaagn che non hanno orao a saurazone, sono rora n Tabella 5.5. Tabella 5.5: Rsula ella rove see u er la araura elle cosan guaagno ella legge sem-auonoma. Guaagn rova a S scegle qun la combnazone guaagn che, ur non comorano alcuna saurazone nella rova see u, garansce la maggor bana assane. Tal valor sono mosra n Tabella 5.6. Tabella 5.6: Valore elle cosan guaagno ella legge sem-auonoma. a Bana assane f (-3B) [Hz] Frequenza [Hz] Rsula rova see u Saurazone χ coa, χ morce > / / / / / / Una vola rcavae le cosan guaagno con la rova see u, s verfca che, forno n ngresso un grano oszone 5 m, l ssema non vaa a sovraelongare. La smulazone col moello n Malab mosra che nel caso reale, ove essono vncol saurazone alcune granezze, l vecolo non va a sovraelongare l grano oszone (Fgura 5.).

113 Legg conrollo longunale e vecol el laoon 5 rfermeno car 0 5 S [m] [s] Fgura 5.: Smulazone n Malab ella rsosa el ssema a un ngresso a grano oszone 5 mer mlemenano la legge sem-auonoma. La FDT analca, smulaa con Smulnk, sovraelonga l grano oszone 5 mer se non s conserano le saurazon elle coe e ell aerenza (Fgura 5.). Fgura 5.: Smulazone n Smulnk ella rsosa el ssema a un ngresso a grano oszone 5 mer mlemenano la legge sem-auonoma nel caso eale (senza saurazone alcuna granezza). 3

114 Caolo 5 Se nvece s nroucono nel moello n Smulnk le lmazon elle coe e ell aerenza s osserva che non s suera l grano oszone moso come ngresso (Fgura 5.6). Fgura 5.3: Smulazone n Smulnk ella rsosa el ssema a un ngresso a grano oszone 5 mer mlemenano la legge sem-auonoma nel caso reale (con saurazone coe morc e frenan) Anals ell errore sanzameno a regme Ingresso a grano oszone (, rf cosane ;, rf 0;, rf 0 ) Analzzano Fgura 5., Fgura 5. e Fgura 5.3 s uò osservare che l errore sanzameno a regme va a annullars. Qu seguo vene resenaa la mosrazone analca che conferma rsula elle smulazon. S sosuscono nell eq. ( 5.49 ) valor un ngresso a grano oszone s oene:, rf cosane;, rf 0;, rf 0 * m R, rf ( 5.53 ) Il secono membro eq.( 5.53 ) vene vso come una forzane. La soluzone è la somma ell negrale generale ù l negrale arcolare S assume come soluzone es er l negrale generale: ( ) g ( ) ( ) ( 5.54 ) 4

115 Legg conrollo longunale e vecol el laoon 5 g g e X e X e X g ) ( ; ) ( ; ) ( ( 5.55 ) Sosueno la soluzone es e le sue ervae nell equazone ell omogenea assocaa eq. ( 5.53 ) s oene: > 0 0 ) ( * e e X R m ( 5.56 ) 0 X è la soluzone banale, menre la soluzone non banale è (con unà mmagnara): * * * * * * * * * 4 ; 0 ω ω ± ± ± ± R m R m R m R m R m R m R m R m R m n ( 5.57 ) Con oorun assagg l negrale generale rsula essere ar a: ( ) ϕ ω e X e X e X R m g sn ) ( * ( 5.58 ) X e φ sono a eermnare rame le conzon nzal. S scegle o la soluzone es er l negrale arcolare: 0 0 () ; () c ; () ( 5.59 ) In cu c cosane n quano la forzane è cosane nel emo. Sosueno nell eq.( 5.53 ) s oene: rf rf c c,, ( 5.60 ) Preneno le eq. ( 5.58 ) e ( 5.60 ) e sosuenole all nerno ell eq.( 5.54 ), s oene: ( ) rf R m g e X, sn ) ( ) ( ) ( * ϕ ω ( 5.6 ) Infne s eermna l errore a regme come:

116 Caolo 5, regme lm (, rf ) ( X e sn( ) ) 0 lm, rf, rf ( 5.6 ) Analcamene s oene qun lo sesso rsulao ella smulazone. Ingresso a rama oszone (, rf v ;, rf (, rf ) v; rf 0 ) Rreneno l equazone ( 5.49 ), che escrve la legge moo el ssema, s effeuano meesm assagg effeua er l ngresso a grano oszone, aveno n queso caso una forzane versa. Infa, a secono membro s rova una forzane che ha l anameno nel emo una rea a enenza osva. La soluzone ell equazone fferenzale è la somma ell negrale generale ù l negrale arcolare. Come nel caso el rfermeno a grano, l negrale generale è oenble con l eq.( 5.58 ). La soluzone es er l negrale arcolare è nvece: Sosueno nell eq. ( 5.49 ) s oene: ( ) c ; ( ) c ; ( ) 0 ( 5.63 ) c c 0 v v ( ) c ( ) v c v ( ) v a ( 5.64 ) Qun la soluzone è: ( ϕ ) v * m R ( ) ( ) ( ) X e sn ( 5.65 ) g ω Successvamene s oene:, regme lm ( rf ) ( X e sn( ) v v ) 0 lm, ( 5.66 ) Anals ella srng sably Per esamnare l roblema ella srng sably nel caso eale, (senza conserare coè lm mos al moello el vecolo) s valua analcamene la funzone rasfermeno ra l errore sanzameno un vecolo e quello el suo reecessore. Per l vecolo -esmo s ha: 6

117 Legg conrollo longunale e vecol el laoon 7 rf a R m, * ( 5.67 ) Menre er l suo reecessore s ha:, * rf a R m ( 5.68 ) Soraeno membro a membro l eq. ( 5.68 ) alla ( 5.67 ) s oene: ( ) ( ) * * a a R m R m ( 5.69 ) Effeuano la rasformaa Lalace ell eq. ( 5.69 ) s oene la funzone rasfermeno eseraa: ( ) ( ) a a s s m R s s s s G s s s s m R * * ) ( ˆ ) ( ˆ ˆ ˆ ( 5.70 ) Per la srng sably, come vso al Tolo 5..4, eve essere garano che l moulo quesa funzone rasfermeno sa mnore o uguale a : ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ˆ ) ( ˆ * ω ω ω ω ω ω ω a R m ( 5.7 ) S rcercano que valor a che, a arà e, ermeono garanre la srng sably. S ha: ] ) ( ) [( ] ) ( ) [( ˆ ˆ * ω ω ω ω a m R ( 5.7 ) Con oorune semlfcazon all eq. ( 5.7 ) s oene: * * ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ω ω ω ω ω ω R m R m a a ( 5.73 )

118 Caolo 5 8 Effeuano quara enramb membr eq. ( 5.73 ) s oene: 0 ] ) [( ) ( 0 ) ( ) ) ( ( ) ( * * * 4 * 4 * * 4 a a a a a a R m R m R m R m R m R m ω ω ω ω ω ω ω ω ( 5.74 ) Rsolveno la sequazone s oene: 0 ω ( 5.75 ) * * * 0 ) ( 0 ω ω ω m R m R m R a a a ( 5.76 ) Oure: * * * 0 ) ( 0 ω ω ω R m R m R m a a a ( 5.77 ) S ha nolre l caso arcolare: ω ˆ ˆ 0 * a R m ( 5.78 ) Come conzone necessara er la srng sably (al lme) eve rsulare qun che R m a * ; I agramm moulo e fase ella funzone rasfermeno G rcava er vers valor a sono mosra n Fgura 5.4.

119 Legg conrollo longunale e vecol el laoon 0 Boe Dagram Magnue (B) Phase (eg) amr a<mr a>mr Frequency (ra/sec) Fgura 5.4: Moulo e fase ella funzone rasfermeno eale calcolaa analcamene ra gl error sanzameno ue vecol consecuv al varare el guaagno a er la legge conrollo sem-auonoma Sarebbe referble che G fosse mnore er oenere una mnuzone ell amezza ell errore sanzameno lungo l laoon. Tale rsulao non è erò oenble su ue le ulsazon con la legge conrollo sem-auonoma. * L unco valore a che asscura la srng sably è a m R. Il rocemeno araura ha erò mosrao che ale valore orerebbe scuramene alla saurazone ella coa morce o frenane o ell aerenza egl neumac. Per quano eo, la combnazone guaagn receenemene scela non garansce la Srng Sably er frequenze suffcenemene basse. Queso s uò charamene osservare n Fgura

120 Caolo 5 Fgura 5.5: Anals n frequenza el moulo e ella fase ella funzone rasfermeno eale ra gl error sanzameno ue vecol consecuv, calcolaa analcamene, con le cosan guaagno eermnae er sosfare crer araura er la legge conrollo sem-auonoma. Per verfcare l effeo elle saurazon e non lnearà resen nel moello Malab sulla funzone rasfermeno che caraerzza la srng sably, s effeuano elle smulazon con un laoon 4 vecol forneno al rmo vecolo rfermen velocà con vers valor me e verse amezze, n moalà see u e see on (ve Tolo: 5..4). Da rsula elle smulazon vengono smae (rame la funzone Malab TFESTIMATE ) le funzon rasfermeno ra gl error e vecol comonen l laoon. I agramm elle funzon rasfermeno smae s confronano ra loro solo n que range frequenze er qual la loro coerenza rsula essere maggore o ar al 95%. Per valuare quese funzon rasfermeno s confronano agramm Boe elle sesse er aramer rassun n Tabella 5.7: Tabella 5.7: Paramer ulzza er la eermnazone elle funzon rasfermeno real ra gl error sanzameno ue vecol consecuv er la legge conrollo semauonoma Velocà mea el rfermeno Amezza oscllazone el rfermeno Dsanza obevo ra vecol (L L v 0 ) [60,00] km/h ± [5,0] km/h 5 m 5 0 m I agramm ella funzone rasfermeno 3 /, sma er vers valor me e amezze el rfermeno, sono resena n Fgura 5.6 e Fgura 5.7. Per charezza vengono mosra solo rsula elle rove n see u. 0

121 Legg conrollo longunale e vecol el laoon.5 3 / G f[hz] 0 φ(g 3 ) [ ] f[hz] coerenza(g 3 ) V rf 60-5 [km/h] V rf 60-0 [km/h] f[hz] Fgura 5.6: Dagramma moulo, fase e coerenza elle funzon rasfermeno real smae ra gl error sanzameno el erzo e el secono vecolo un laoon al varare ell amezza oscllazone el rfermeno (velocà mea ello sesso ar a 60 km/h) er la legge conrollo sem-auonoma

122 Caolo / G f[hz] 0 φ(g 3 ) [ ] f[hz] coerenza(g 3 ) V rf 00-5 [km/h] V rf 00-0 [km/h] f[hz] Fgura 5.7: Dagramma moulo, fase e coerenza elle funzon rasfermeno real smae ra gl error sanzameno el erzo e el secono vecolo un laoon al varare ell amezza oscllazone el rfermeno (velocà mea ello sesso ar a 00 km/h) er la legge conrollo sem-auonoma Osservano grafc e moul elle funzon rasfermeno egl error sanzameno, resena n Fgura 5.6 e Fgura 5.7, s uò noare che: Con un rfermeno velocà valor meo ar a 60 km/h l aumeno ell amezza oscllazone a 5 a 0 km/h non rovoca varazon sensbl; Quano nvece l valor meo velocà moso è 00 km/h, aumenano l amezza oscllazone a 5 a 0 km/h, s ruce la frequenza a cu s resena l fenomeno ella rsonanza e aumena l valore el cco ella sessa; queso anameno uò suggerre che sa frequenza rora sa smorzameno amensonale sano mnu.

123 Legg conrollo longunale e vecol el laoon 5.4 Anals ella legge conrollo AICC (Auonomous Inellgen Cruse Conrol) La legge AICC vene efna n queso moo: U m * R δ h [ Nm] ( 5.79 ) La arcolarà quesa legge è che l sanzameno obevo a nerorre con l vecolo receene è lnearmene enene alla velocà el vecolo conrollao (-esmo): LL L h ( 5.80 ) In cu h comonene sanzameno emorale ra vecol (heaay me). Inolre, n quesa legge, vene efno un errore sanzameno funzone ella velocà el vecolo sesso. Infa, olre a una comonene fssa ar a, nella efnzone el nuovo errore sanzameno vene sommaa una comonene varable e crescene con la velocà el vecolo come mosrao n eq. ( 5.8 ). Le sue ervae sono mosrae n eq.( 5.8 ) e ( 5.83 ). δ, rf h LL h L h ( 5.8 ) δ h h ( 5.8 ) δ h h ( 5.83 ) Per l rmo vecolo (), ossamo efnre ques error non rseo al vecolo receene, bensì rseo a un rfermeno cosuo a una legge moo. In queso caso s one L 0, l che comora: rf ( 5.84 ) δ rf h ( 5.85 ) 3

124 Caolo Relazon e calcolo FDT Per valuare l comorameno eale el sngolo vecolo, qun non caraerzzao a fenomen saurazone, s rcavano le funzon rasfermeno eserae areno all eq. ( 5.86 ): h u h δ δ ( 5.86 ) S effeuano le oorune sosuzon: ( ) ( ) rf rf h h,, ( 5.87 ) ( ) rf,rf h h, ( 5.88 ) Passano alla rasformaa Lalace s oene: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ) ( ˆ ) ( ˆ ˆ ˆ,, s h s s h s s h s h s s s G s s h s h rf rf ( 5.89 ) Inolre, rreneno l eq. ( 5.85 ) e effeuano oorun assagg, s uò oenere la funzone rasfermeno ra l nuovo errore sanzameno el vecolo -esmo e la oszone el suo rfermeno. rf rf h h,, δ δ ( 5.90 ) Passano alla rasformaa Lalace s oene: ( ) ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ,, s h s h rf rf δ δ ( 5.9 ) Dall eq. ( 5.89 ) s rcava l eq.( 5.9 ):

125 Legg conrollo longunale e vecol el laoon ˆ, rf ˆ ( 5.9 ) h s Eguaglano le eq.( 5.9 ) e ( 5.9 ) s oene la funzone rasfermeno eseraa: ˆ δ ˆ, rf ˆ, rf ˆ δ ˆ h s h s ˆ δ 0 ˆ, rf ˆ δ ˆ, rf 0, rf ˆ, rf ( 5.93 ) Se nvece s conserassero fenomen saurazone, le ue FDT calcolae sora non escrverebbero l reale comorameno el vecolo, n quano orebbero nascere alcun ol o zer che ne mofcano l comorameno Taraura ella legge conrollo AICC Per la araura quesa legge s sono ovue eermnare le combnazon e valor h e che ermeono al moello el vecolo non saurare le coe morc e frenan, l aerenza egl neumac e non sovraelongare rseo a un rfermeno a grano oszone. Inolre, er scrmnare valor araura, s refersce la combnazone guaagn che, non orano a nessuna saurazone nella rova, garansce la massma bana assane ossble er la funzone rasfermeno G. Nell effeuare la araura elle cosan guaagno è necessaro garanre la sablà ella legge conrollo. Per far cò s valua la are reale e ol el enomnaore ella funzone rasfermeno G, ar a h s. Osservanolo s noa che è suffcene che l guaagno h sa maggore zero er garanre che le are reale ell unco olo sa negava. Il guaagno eve essere maggore zero er scurezza, oché a un errore sanzameno δ >0 (sanzameno mnore quello eserao) eve corrsonere un conrbuo negavo alla varable comano u (veere eq. ( 5.86 )). La rova see u sul vecolo sngolo vene megaa er arare le cosan guaagno e h. La rova see u s effeua forneno al vecolo un rfermeno velocà cosnusoale con valor meo ar a 60 km/h e amezza ar a 5 km/h, e che aumena la rora frequenza oscllazone a 0 a Hz. 5

126 Caolo 5 Dalla funzone rasfermeno analca G s uò nolre rcavare la bana assane el ssema. All aumenare h c s allonana alla saurazone, ma s ruce la bana assane el ssema; qun s cerca l ù basso valore h che garansca non suerare vncol saurazone elle coe e aerenza egl neumac. Per le combnazon e h che non orano a saurazone nella rova, s effeua successvamene una smulazone con ngresso a grano oszone 5 m amezza, er verfcare la non sovra elongazone rseo allo sesso. In caso sovra elongazone, l guaagno vene roo fno a sosfare anche la rova el grano. I valor rova elle osan guaagno sono sa: h [0,; 0,; 0,3; 0,4; 0,5] ; [0; 0,; ; ;,5; 3; 4; 5; 0; 0; 5; 6; 7; 8; 9; 30; 40]. I rsula elle rove araura sono rora n Tabella 5.8. Nelle rme ue colonne a snsra sono rorae le combnazon valor e h renue sgnfcave ra quelle rovae. Nella erza colonna è sao calcolao l valore ella bana assane megano l eq. ( 5.89 ). Nelle successve quaro colonne sono rorae le frequenze alle qual s è verfcaa l evenuale saurazone rsevamene : coa morce, coa frenane, aerenza egl neumac aneror, aerenza egl neumac oseror. L ulma colonna nca se s verfca sovra elongazone nella rova con rfermeno oszone a grano 5 m (se la rova è saa effeuaa). 6

127 Legg conrollo longunale e vecol el laoon Guaagn h f (-3B) Tabella 5.8: Tabella rassunva ella araura ella legge AICC Frequenza [Hz] Bana See u - Saurazone assane Coa morce Coa frenane χ >0.5 χ >0.5 Deserano la massma bana assane e la non sovra elongazone rseo al grano oszone, s scelgono unque guaagn rora n Tabella 5.9. Tabella 5.9: Valore elle cosan guaagno ella legge AICC h 0,5,5 Sovra-elongazone grano 5 m 0, 0,59 0,346 / / / 0, 0 0,79 0,379 / / / 0,3 0 0,53 0,454 / / / 0,4 0 0,39 0,688 / / / 0,5 0 0,3 / / / / No 0,5 0, 0,3 / / / / No 0,5 0,3 / / / / No 0,5 0,3 / / / / No 0,5,5 0,3 / / / / No 0,5 3 0,3 / / / / S 0,5 4 0,3 / / / / S 0,5 5 0,3 / / / / S 0,5 0 0,3 / / / / S 0,5 0 0,3 / / / / S 0,5 5 0,3 / / / / S 0,5 6 0,3 / / / / S 0,5 7 0,3 0,976 / / / 0,5 8 0,3 0,99 / / / 0,5 9 0,3 0,885 / / / 0,5 30 0,3 0,840 / / / 0,5 40 0,3 0,573 / / / D seguo sono rora agramm, rfer alla araura scela, elle smulazon effeuae n Malab e Smulnk rguaro la rsosa el ssema a un ngresso a grano oszone 5 m. 7

128 Caolo rfermeno car 5 S [m] [s] Fgura 5.8: Smulazone n Malab ella rsosa el ssema a un ngresso a grano oszone 5 mer mlemenano la legge AICC Fgura 5.9: Smulazone n Smulnk ella rsosa el ssema a un ngresso a grano oszone 5 mer mlemenano la legge AICC nel caso eale (senza saurazone alcuna granezza) 8

129 Legg conrollo longunale e vecol el laoon Fgura 5.0: Smulazone n Smulnk ella rsosa el ssema a un ngresso a grano oszone 5 mer mlemenano la legge AICC nel caso reale (con saurazone coe morc e frenan) Anals ell errore sanzameno a regme Ingresso a grano oszone (, rf cosane,, rf 0 ) Analzzano Fgura 5.8, Fgura 5.9 e Fgura 5.0 s uò osservare che l errore sanzameno a regme va a annullars. Qu seguo vene resenaa la mosrazone analca che conferma rsula al smulazon. Sosueno nell eq. ( 5.88 ) valor caraersc un ngresso a grano oszone s oene: h, rf cosane;, rf 0 ( h ), rf ( 5.94 ) Il secono membro eq. ( 5.94 ) vene vso come una forzane. La soluzone è la somma ell negrale generale ù l negrale arcolare. ( ) g ( ) ( ) ( 5.95 ) S efnsce come soluzone es er l negrale generale: α α α g ( ) X e ; g ( ) α X e ; g ( ) α X e ( 5.96 ) Sosueno la soluzone es e le sue ervae nell equazone ell omogenea assocaa eq. ( 5.94 ) s oene: 9