Nghiên cứu tác động của dao động đến độ mệt mỏi của người lái xe

Nghiên cứu ảnh hưởng của dao động đến độ mệt mỏi của người lái, cung cấp thông tin hữu ích cho an toàn giao thông và cải thiện hiệu suất lái.

• Tác giả: Đỗ Nhật Trường
• Người hướng dẫn: TS. Lê Thanh Phúc
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí Động Lực
• Đề tài: Tác Động Của Dao Động Đến Mệt Mỏi Của Người Lái Xe
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Giới thiệu

Nghiên cứu về tác động của dao động đến mệt mỏi của người lái xe là một lĩnh vực quan trọng trong ngành giao thông vận tải. Mệt mỏi lái xe không chỉ ảnh hưởng đến sức khỏe của người lái mà còn có thể dẫn đến các tai nạn giao thông nghiêm trọng. Nghiên cứu này nhằm mục đích phân tích các yếu tố liên quan đến dao động và cách chúng tác động đến tình trạng sức khỏe của người lái. Theo một nghiên cứu gần đây, mệt mỏi có thể gia tăng do dao động từ mặt đường, đặc biệt là khi lái xe trong thời gian dài. Việc hiểu rõ về mối liên hệ này sẽ giúp cải thiện an toàn giao thông và nâng cao hiệu suất lái xe.

II. Tác động của dao động đến mệt mỏi lái xe

Các dao động từ mặt đường có thể gây ra cảm giác khó chịu cho người lái xe, dẫn đến mệt mỏi nhanh chóng. Nghiên cứu cho thấy rằng sự chú ý của người lái có thể bị giảm sút khi họ phải đối mặt với các dao động liên tục. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến hiệu suất lái xe mà còn có thể dẫn đến các quyết định sai lầm trong quá trình điều khiển phương tiện. Một nghiên cứu đã chỉ ra rằng, mệt mỏi do dao động có thể làm giảm khả năng phản ứng của người lái, từ đó gia tăng nguy cơ tai nạn. Việc cải thiện thiết kế ghế ngồi và hệ thống treo có thể giúp giảm thiểu tác động của dao động lên người lái.

III. Nguyên nhân gây ra mệt mỏi do dao động

Có nhiều nguyên nhân dẫn đến mệt mỏi của người lái xe do dao động. Một trong những nguyên nhân chính là thời gian lái xe kéo dài mà không có thời gian nghỉ ngơi. Sự tập trung của người lái cũng bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như điều kiện lái xe và chất lượng mặt đường. Các dao động mạnh từ mặt đường gồ ghề có thể làm tăng cảm giác mệt mỏi và giảm khả năng tập trung. Ngoài ra, tình trạng sức khỏe của người lái cũng đóng vai trò quan trọng trong việc xác định mức độ mệt mỏi. Những người có sức khỏe kém có thể dễ dàng cảm thấy mệt mỏi hơn khi phải đối mặt với dao động.

IV. Giải pháp giảm thiểu tác động của dao động

Để giảm thiểu tác động của dao động đến mệt mỏi của người lái xe, có thể áp dụng một số giải pháp như cải thiện hệ thống treo của xe, thiết kế ghế ngồi thoải mái hơn và lắp đặt các biển báo giảm tốc trên đường. Việc sử dụng công nghệ mới trong thiết kế xe cũng có thể giúp giảm thiểu dao động. Ngoài ra, khuyến khích người lái xe nghỉ ngơi định kỳ trong quá trình lái xe dài cũng là một giải pháp hiệu quả. Các nghiên cứu cho thấy rằng, việc nghỉ ngơi thường xuyên có thể giúp cải thiện sự chú ý và giảm thiểu mệt mỏi.

V. Kết luận

Nghiên cứu về tác động của dao động đến mệt mỏi của người lái xe là rất cần thiết để nâng cao an toàn giao thông. Việc hiểu rõ mối liên hệ giữa dao động và mệt mỏi sẽ giúp các nhà thiết kế và kỹ sư cải thiện các phương tiện giao thông, từ đó giảm thiểu nguy cơ tai nạn. Các giải pháp đề xuất không chỉ có giá trị trong việc nâng cao hiệu suất lái xe mà còn góp phần bảo vệ sức khỏe của người lái xe.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU .1 Lý do chọn đề tài .2 Tổng quan kết quả nghiên cứu trong và ngoài nƣớc .1 Kết quả trong nƣớc .2 Kết quả ngoài nƣớc .3 Mục đích của đề tài .4 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu .5 Ý nghĩa khoa học của đề tài .1 Ý nghĩa khoa học .2 Ý nghĩa thực tiễn.6 Phƣơng pháp nghiên cứu. 5 Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .1 Các hƣớng nghiên cứu dao động trên ô tô.1 Hƣớng nghiên cứu bề mặt đƣờng .2 Hƣớng nghiên dao động trên ô tô .3 Hƣớng nghiên cứu cảm giác và sức chịu đựng của con ngƣời .2 Những vấn đề cần đƣợc tập trung nghiên cứu giải quyết.3 Dao động ô tô và sự ảnh hƣởng đến con ngƣời.1 Cơ chế tác động của dao động lên cơ thể con ngƣời .2 Ảnh hƣởng của dao động đối với cơ thể con ngƣời .3 Những ảnh hƣởng về sự tiện nghi .4 Những bệnh do dao động “say sóng” .5 Các nguyên nhân gây ra dao động của ô tô .4 Các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động của ô tô.1 Tần số dao động .2 Gia tốc dao động .3 Hệ số êm dịu chuyển động .4 Công suất dao động.5 Gia tốc dao động và thời gian tác động của nó .5 Các chỉ tiêu quốc tế về dao động.1 Tiêu chuẩn ISO 2631 (1985) .2 Tiêu chuẩn BS 6841 (1987) .3 Tiêu chuẩn AS 2670 (1990) .4 Tiêu chuẩn ISO 2631 – 1:1997 .5 Tiêu chuẩn TCVN 6964 – 1:2001 .6 Chỉ tiêu về an toàn chuyển động và tải trọng tác dụng xuống mặt đƣờng.7 Các đặc trƣng của hàm kích thích từ mặt đƣờng.1 Ảnh hƣởng của mặt đƣờng đến tính chuyển động êm dịu của ô tô .2 Một số profile mặt đƣờng. 27 viii Chƣơng 3: KHẢO SÁT CÁC MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG TRÊN Ô TÔ 29 3.1 Các phần tử trong mô hình dao động ô tô.1 Phần đƣợc treo .2 Phần không đƣợc treo .4 Ghế ngƣời điều khiển xe .2 Mô hình hai bậc tự do.3 Khảo sát dao động ô tô sử dụng phần mềm Carsim. 39 Chƣơng 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH VÀ TÍNH TOÁN DAO ĐỘNG ẢNH HƢỞNG ĐẾN NGƢỜI LÁI .1 Thông số kỹ thuật của xe lựa chọn tính toán .2 Xây dựng mô hình ô tô dùng để nghiên cứu dao động .3 Mô phỏng dao động bằng phần mềm MatLab.

67 Chương 5: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA DAO ĐỘNG TRÊN Ô TÔ .1 Cảm biến chuyển động MPU 6050 và Arduino .1 Giới thiệu cảm biến chuyển động MPU 6050 .2 Giới thiệu Arduino .3 Kết nối MPU 6050 và Arduino .2 Thực nghiệm đo dao động trên xe. 89 Chương 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 93 ix TÀI LIỆU THAM KHẢO. 99 x DANH MỤC HÌNH ẢNH HÌNH TRANG Hình 2.1: Sơ đồ các hƣớng nghiên cứu về dao động của ô tô .2: Tần số dao động riêng của các bộ phận trên cơ thể ngƣời xét trên mặt phẳng dao động theo chiều dọc .3: Mô hình dao động của ô tô .4: Các đƣờng cong cảm giác ở dao động điều hòa .5: Gia tốc bình phƣơng trung bình phụ thuộc vào thời gian dao động .6: Giới hạn tác động của dao động thẳng đứng phụ thuộc vào gia tốc dao động thẳng đứng và tần số đối với con ngƣời ngồi và đứng trên xe theo tiêu chuẩn ISO 2631 (1985) .7: Giới hạn của gia tốc cho phép theo khoảng thời gian tác dung (ISO 2631 (1985)) .8: Vùng chỉ dẫn sức khoẻ theo ISO 2631 và TCVN 6964 .9: Đồ thị biểu diễn trị số P theo thời gian (t) .10: Mô tả hệ cơ và các kích thích dạng xung .1: Mô hình dao động của ô tô.2: Mô hình bánh xe tiếp xúc điểm .3: Kết cấu ghế tài xế của hãng Mercedes .4: Ghế ngƣời tài xế trên chiếc Ford Focus, Zetec .5: Mô hình mặt cắt mô tả vị trí cảm biến trên ghế .6: Kết quả mật độ tần số dao động tại sàn xe, lƣng tựa và mặt ghế .7: Mô hình 7 bậc tự do với một chiếc xe.8: Mô hình xe 2 bậc tự do với khối lƣợng đƣợc treo và không đƣợc treo .9: Mô hình một phần tƣ xe .10: Đồ thị mô tả biên độ dao động của Z1 so với mặt đƣờng .11: Thông số lốp, hệ thống treo cầu trƣớc và sau, Toyota Vios .12: Thông số kích thƣớc cơ bản, khối lƣợng đƣợc treo và moment quán tính của Toyota Vios .13: Thông số khối lƣợng không đƣợc treo và hệ số giảm chấn cầu trƣớc, Toyota Vios .14: Thông số khối lƣợng không đƣợc treo và độ cứng lò xò cầu sau, Toyota Vios .15: Biên dạng mặt đƣờng khảo sát, Toyota Vios .16: Đồ thị mô tả mặt đƣờng khảo sát trên Toyota Vios .17: Đồ thị độ lệch của hệ thống cầu trƣớc, Toyota Vios .18: Đồ thị độ nén lò xò của hệ thống treo, Toyota Vios .19: Thông số lốp xe, công suất, tỉ số nén của Toyota Innova .20: Thông số kích thƣớc cơ bản, khối lƣợng đƣợc treo và moment quán tính của Toyota Innova .21: Thông số kỹ thuật khối lƣợng không đƣợc treo cầu trƣớc và cầu sau, Toyota Innova .22: Thông số độ cứng lò xo của hệ thống treo cầu trƣớc, Toyota Innova .23: Thông số độ cứng lò xo của hệ thống treo cầu sau, Toyota Innova .24: Biên dạng mặt đƣờng khảo sát, Toyota Innova .25: Đồ thị mô tả mặt đƣờng khảo sát trên Toyota Innova .26: Đồ thị độ lắc dọc của xe Toyota Innova .27: Đồ thị độ đƣa võng (Roll) của xe Toyota Innova .28: Đồ thị độ nén lò xò của hệ thống treo, Toyota Innova .2: Cơ cấu treo dạng Mcpherson .3: Hệ thống treo kiểu thanh xoắn .4: Đồ thị lựa chọn hệ số giảm chấn của chiếc xe Toyota Vios từ Carsim .5: Chiếc TOYOTA INNOVA E 2.6: Hệ thống kiểu Double Wishbone trên chiếc Ford Ranger 2015 .7: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống treo kiểu Wishbone .8: Hệ thống treo kiểu liên kết 4 điểm .9: Hệ thống treo kiểu liên kết 4 điểm, lò xo cuộn, tay đòn bên đƣợc lắp đặt trên Toyota Fortuner 2.10: Đồ thị lựa chọn hệ số giảm chấn của chiếc xe TOYOTA INNOVA E 2.0 từ phần mềm Carsim .11: Mô hình ¼ xe với có ngƣời tài xế .12: Mô hình khi xét con ngƣời chịu kích thích dao động từ sàn xe .13: Mô hình mô tả không gian hệ dao động ô tô khảo sát .14: Mô hình tính toán dao động trong mặt phẳng theo biên dạng mặt đƣờng .15: Đồ thị chuyển vị của các phần tử với biên dạng mặt đƣờng hình chữ nhật, Toyota Vios .16: Đồ thị vận tốc dao động của các phần tử với biên dạng mặt đƣờng hình chữ nhật, Vios .17: Đồ thị gia tốc ghế với biên dạng mặt đƣờng hình chữ nhật, Vios.18: Đồ thị chuyển vị của các phần tử với biên dạng mặt đƣờng hình chữ nhật, Innova .19: Đồ thị vận tốc dao động với biên dạng mặt đƣờng hình chữ nhật, Innova.20: Đồ thị gia tốc ghế với biên dạng mặt đƣờng hình chữ nhật, Innova .21: Đồ thị chuyển vị của các phần tử với biên dạng mặt đƣờng nửa hình sin, Toyota Vios .22: Đồ thị vận tốc dao động với biên dạng mặt đƣờng nửa hình sin,Vios.23: Đồ thị gia tốc ghế với biên dạng mặt đƣờng nữa hình sin, Vios .24: Đồ thị chuyển vị của các phần tử với biên dạng mặt đƣờng nửa hình sin, Innova .25: Đồ thị vận tốc dao động với biên dạng mặt đƣờng nửa hình sin, Innova .26: Đồ thị gia tốc ghế với biên dạng mặt đƣờng nữa hình sin, Innova.27: Mô hình Matlab-Simulink theo công thức (4.28: Đồ thị biên độ dao động theo thời gian .29: Đồ thị gia tốc ghế với hàm mặt đƣờng ngẫu nhiên, Innova .1: Cảm biến chuyển động MPU 6050 .2: Bo mạch Ardunio Mega 2560 .3: Màn hình giao tiếp với phần mềm Ardunio .4: Cảm biến MPU 6050 kết nối với bo mạch Arduino .5: Đồ thị đoạn đƣờng Võ Văn Ngân khi khảo sát dao động .6: Bố trí cảm biến MPU 6050 trên ghế ngồi ngƣời tài xế .7: Dữ liệu thu thập trên máy tính khi khảo sát .8: Đồ thị mô tả gia tốc ghế trên đoạn đƣờng Võ Văn Ngân, Innova .9: Đồ thị đoạn đƣờng Phạm Văn Đồng khi khảo sát .10: Đồ thị mô tả gia tốc ghế trên đoạn đƣờng Phạm Văn Đồng, Innova .11: Đồ thị mô tả gia tốc ghế trên đoạn đƣờng Võ Văn Ngân, Vios .12: Đồ thị đoạn đƣờng Thống Nhất khi khảo sát dao động .13: Đồ thị mô tả gia tốc ghế trên đoạn đƣờng Võ Văn Ngân, Vios .14: Đoạn đƣờng mấp mô tại khu E .15: Đồ thị mô tả gia tốc ghế trên đoạn đƣờng mấp mô .16: Đồ thị gia tốc ghế trên mặt đƣờng nửa hình sin, Vios.

92 xiv DANH MỤC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 2.1: Mức độ ảnh hƣởng của dao động đến sức khỏe của con ngƣời tƣơng ứng với các dải tần số khác nhau .2: Các giá trị của bình phƣơng gia tốc trung bình .3: Các giá trị theo các dải tần số khác nhau .4: Phản ứng cơ thể với những mức dao động khác nhau (Phụ lục C – 2631 – 1 : 1997).5: Một số hàm biểu diễn các profile phổ biến .1: Thông số kỹ thuật của Toyota Vios 1.2: Thông số kỹ thuật hệ thống treo Toyota Vios tƣơng ứng với mô hình khảo sát .3: Thông số kỹ thuật của Toyota Innova E 2.4: Thông số kỹ thuật hệ thống treo TOYOTA INNOVA E 2.0 tƣơng ứng với mô hình khảo sát .5: Sáu bậc tự do của mô hình 3D dao động ôtô .6: Phản ứng về tiện nghi với môi trƣờng dao động (ISO 2631-1:1997) .1: Kết nối chân cảm biến với bo mạch Arduino. 85 xv CHƢƠNG 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Khi ô tô chuyển động có rất nhiều yếu tố tác động sinh ra sự dao động làm mất tính an toàn và độ êm dịu trong khi vận hành. Đây là hai chỉ tiêu động lực học quan trọng, không thể tách rời nhƣng lại mâu thuẫn với nhau trong quá trình vận hành.

Tuy nhiên, trong hầu hết các nghiên cứu và thiết kế mới chỉ nhằm mục đích cải thiện các hệ thống trên ô tô hiện nay. Và thƣờng tập trung chủ yếu vào chỉ tiêu độ an toàn, ổn định lên hàng đầu mà ít quan tâm đến độ êm dịu khi chuyển động ảnh hƣởng đến ngƣời trên ô tô, có êm dịu hay không êm dịu. Một cách thực tế hơn, đó là có sự thỏa mái hay không thỏa mái của con ngƣời khi chịu ảnh hƣởng ở các mức độ dao động khác nhau do ô tô sinh ra trong khi di chuyển trên các loại đƣờng khác nhau hay là sự thay đổi vận tốc độ ngột của ô tô.