dr inż. Aleksander Kuranowski Zakład Budowy Pojazdów Samochodowych Instytut Pojazdów Samochodowych i Silników Spalinowych Wydział Mechaniczny Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki 31-864 Kraków, al. Jana Pawła II 37 Tel.: +12 628 35 24; fax.: 12 648 13 44 e-mail: [email protected] Załącznik Nr 3 Do wniosku o przeprowadzenie postępowania habilitacyjnego AUTOREFERAT (w języku polskim) 2 INFORMACJE PODSTAWOWE 1. Imię i nazwisko: Aleksander Kuranowski 2. Posiadane dyplomy, stopnie naukowe - z podaniem nazwy, miejsca i roku ich uzyskania oraz tytuł rozprawy doktorskiej - Inżynier elektryk, Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Elektrotechniki Górniczej i Hutniczej, Kraków 1974 rok, - Magister inżynier mechanik, Politechnika Krakowska, Wydział Mechaniczny, Kraków 1977 rok, - Doktor nauk technicznych, Politechnika Krakowska, Kraków 1985 rok. Tytuł rozprawy doktorskiej: Analiza i synteza mechanizmu niezależnego zawieszenia i kierowania kół samochodu z uwzględnieniem podatności więzów. Promotor prof. dr hab. inż. Józef Knapczyk. Recenzenci: prof. dr hab. inż. Eugeniusz Kamiński, prof. dr hab. inż. Adam Kleczkowski. 3. Informacja o dotychczasowym zatrudnieniu w jednostkach naukowych: - Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki w Krakowie, Wydział Mechaniczny, Instytut Pojazdów Samochodowych i Silników Spalinowych, Zakład Budowy Pojazdów Samochodowych, od 1978 do dzisiaj, - Instytut Ekspertyz Sądowych im. Prof. dra Jana Sehna w Krakowie, Zakład Badań Wypadków Drogowych, od 1980 do 1983 roku i od 1986 roku do dzisiaj. 4. Wskazanie osiągnięcia naukowego wymaganego zgodnie z art. 16 ust. 2 ustawy z dnia 14 marca 2003 r. o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki - Monografia: Kształtowanie charakterystyk urządzeń wspomagających układ kierowniczy dla poprawy bezpieczeństwa samochodu, Seria mechanika, Wyd. Politechnika Krakowska, Kraków 2015, ISSN 0860-097X.. Recenzentami wydawniczymi byli: dr hab. inż. Andrzej Harlecki, prof. ATH i prof. dr hab. inż. Andrzej Reński. - Zgłoszenie do Urzędu Patentowego przez Politechnikę Krakowską nr 412772 z dnia 19 czerwca 2015 r. Sposób kształtowania charakterystyki urządzenia wspomagającego układ kierowniczy pojazdów samochodowych. Przewidywany termin rozpatrzenia 2017 r. OMÓWIENIE CELU NAUKOWEGO MONOGRAFII Do wypadków drogowych o najbardziej tragicznych skutkach dochodzi wówczas, gdy pojazd zjeżdża na pas dla przeciwnego kierunku ruchu. Zjazdy takie są relatywnie częste a ich przyczyny określane bywają jako „nieznane”. Dopatrując się rzeczywistych przyczyn, tych pozornie nielogicznych zjazdów, w działaniu powszechnie stosowanych obecnie urządzeń wspomagających układy kierownicze temat ten rozwinięto w monografii nadając jej tytuł: Kształtowanie charakterystyk urządzeń wspomagających układ kierowniczy dla poprawy bezpieczeństwa samochodu. Zainteresowanie tematem wynikało z trzech powodów: wieloletniej pracy nad rekonstrukcją wypadków drogowych wynikającą z zatrudnienia w Instytucie Ekspertyz Sądowych, przygotowania z racji ukończenia studiów w AGH z zakresu elektrotechniki i prowadzenia w Politechnice Krakowskiej od wielu lat badań urządzeń wspomagających układ kierowniczy. Według mojej obserwacji jako biegłego sądowego w latach 90-tych znacząco wzrosła liczba takich zdarzeń w których samochód osobowy po zjechaniu prawymi kołami na obniżone pobocze – niezależnie od tego czym zjazd kołami był wywołany – po powrocie na jezdnię przejeżdżał drogę na ukos w lewo i o ile nie kolidował czołowo z jadącymi z przeciwka to kończył jazdę w lewym rowie. Zdarzenia te były skrajnie niebezpieczne i w większości sytuacji miały tragiczne następstwa. W poszukiwaniu przyczyn nasilenia tych zdarzeń nasunęło się podejrzenie, że zjazdy takie są związane z wprowadzonymi, właśnie w tych samych latach, urządzeniami wspomagającymi układy kierownicze. Można zasadnie przypuszczać, że to wprowadzenie wspomagania do układu 3 kierowniczego doprowadziło do niezamierzonego skutku – przesadnie ułatwiło skręt w sytuacji w której ułatwienia takiego być nie powinno. Zjazd na pobocze jest z reguły jednostronny i przy ruchu prawostronnym dotyczy kół prawych. Statystyki wypadkowe wskazują, że zjazd w lewo z pierwotnie nieznanych przyczyn będący powodem tragicznych i przedstawianych w mediach wypadków, ma swoją przyczynę w zbyt intensywnym „wspomaganiu” powrotu wszystkimi czterema kołami na jezdnię. Urządzenia ESP (Electronic Stability Program) w jakie powszechnie wyposażane są pojazdy zjawisku temu nie zapobiegają. W pracy wykazano, że podniesienie poziomu bezpieczeństwa czynnego można osiągnąć głównie poprzez ograniczenie efektu wspomagania w wybranych stanach ruchu. Tak sformułowany cel poprzedzono badaniami tak samych urządzeń wspomagających układy kierownicze jak i samochodów wyposażonych w urządzenia wspomagające. Monografię podzielono na 8 rozdziałów tematycznych. W rozdziale 1 uzasadniono podjęcie tematu i omówiono między innymi uboczne, niezamierzone skutki działania wspomagania układu kierowniczego prowadzące do wypadkowego zachowania samochodu określanego w literaturze mianem edge drop-off. W rozdziale 2 przedstawiono przegląd literatury dotyczącej urządzeń wspomagających, przy czym w skrócie omówiono wybrane pozycje. Przegląd wskazuje przewagę opracowań teoretycznych przy niedostatku opracowań badawczych, dotyczących granicznych stanów ruchu pojazdów wyposażonych w urządzenia wspomagające. W rozdziale 3 omówiono badania stanowiskowe wymontowanego elektrycznego urządzenia wspomagającego układ kierowniczy (EPS) i badania ruchowe (poligonowe i drogowe) samochodu wyposażonego w takie urządzenie. Obiektem badań szczegółowych był popularny samochód osobowy FIAT Punto II. Ten model samochodu firmy FIAT był opcjonalnie wyposażany lub nie w urządzenie wspomagające układ kierowniczy. Do badań wykorzystano własne stanowiska badawcze, zbudowane w Instytucie Pojazdów Samochodowych i Silników Spalinowych PK, a także wyniki badań wykonanych na stanowiskach pomiarowych i torze poligonowym firmy TRW w Bielsku-Białej. Celem badań było określenie zachowania samochodu przy różnych stanach pracy urządzenia wspomagającego układ kierowniczy. Część badań poligonowych przeprowadzono przy wykorzystaniu robota prowadzącego pojazd, co zapewniało powtarzalność wymuszeń. W rozdziale 4 omówiono metodę wyznaczania parametrów modelu urządzenia EPS i walidacji parametrów modelu dynamiki samochodu, w którym urządzenie to jest fabrycznie zabudowywane. Wyznaczone wartości liczbowe parametrów zestawiono w tabelach. W rozdziale 5 przedstawiono analizę porównawczą wyników badań z wynikami symulacji numerycznych modelu samochodu. Uzyskano zadowalającą zgodność jakościową i ilościową numerycznej analizy symulacyjnej z wynikami badań. W rozdziale 6 zaproponowano metodę detekcji stanu ruchu za pomocą pomiarów sił w drążkach kierowniczych. Przedstawiono wyniki badań, zwracając uwagę na zalety i wady tej metody. Metoda ta została przedstawiona przez Politechnikę Krakowską do Urzędu Patentowego RP z wnioskiem o ochronę. Wniosek o nr 412772 złożyło biuro rzecznika patentowego w dniu 19 czerwca 2015 roku. W rozdziale 7 zamieszczono propozycje zmian charakterystyk urządzeń wspomagających w kontekście spodziewanej poprawy bezpieczeństwa czynnego. W rozdziale 8 zawarto podsumowanie pracy i wskazano możliwe rozwiązania, wykorzystujące nowe techniki, np. analizę sygnałów sieci neuronowych czy komputerową analizę obrazu. Sformułowano propozycję ograniczenia wspomagania w przypadku zdiagnozowania zjazdu kół samochodu na pobocze, przy czym ograniczenie wspomagania powinno nastąpić do takiej wartości momentu obrotowego na kole kierownicy jaka występuje w tym samym modelu samochodu ale w wersji bez wspomagania układu kierowniczego. Jak wynika z przeprowadzonych analiz wersje modeli samochodów, nie przewidzianych do wyposażenia we wspomaganie układu kierowniczego, z reguły mają inne parametry geometryczne zawieszeń, tj. zmniejszony kąt wyprzedzenia osi zataczania zwrotnicy, większe przełożenie kinematyczne układu kierowniczego, bywa – że większy promień zataczania. Biorąc powyższe pod uwagę zaproponowano zmniejszenie efektu wspomagania o ok. ⅔. W czasie badań poligonowych – wspomaganie wyłączano całkowicie co wywoływało radykalne zwiększenie momentu obrotowego na kole kierownicy pozwalające kierującemu na powrót prawych 4 kół z pobocza na jezdnię. Całkowite wyłączenie wspomagania było działaniem przesadnym i źle subiektywnie odbieranym przez kierujących. Przeprowadzone badania pozwoliły na sformułowanie wytycznych zarówno co do metodologii dalszych badań, jak również sposobu analizy otrzymanych wyników, a także poszukiwania innych sposobów uzyskania informacji o zaistniałym niebezpieczeństwie. Wyprowadzono dwa podstawowe stwierdzenia: - Po pierwsze, są wszelkie przesłanki ku temu, aby dalsze badania ograniczyć jedynie do prób drogowych, tzn. wziąć pod uwagę tylko te sytuacje, w których badane oddziaływania stochastyczne występują w normalnych warunkach eksploatacyjnych. - Po drugie, dalsze badania w zależności od dostępnych środków, powinny być przeprowadzone według dwóch alternatywnych schematów: - eliminowanie sił zakłócających pomiary (z punktu widzenia prowadzonych badań), - weryfikacja mierzonych wielkości. Do sił zakłócających pomiar sił w drążkach kierowniczych zalicza się przede wszystkim siły pochodzące od napędu kół przednich, co można wyeliminować wykorzystując samochód badawczy z napędem tylnym. Weryfikację wielkości mierzonych można przeprowadzić poprzez zainstalowanie dodatkowych przetworników i pomiar