Eco-Driving: Бережное вождение

Универсальные системы определения качества вождения до сих пор редкое явление во всем мире. Поэтому мы решили создать простое в использовании, но крайне эффективное приложение, которое позволит достоверно определить, кто из водителей бережет автомобиль и помогает компании экономить затраты, а кто нет.

Подведя итоги почти полуторагодового использования нашего приложения iDriveSafe, пожеланий и рекомендаций по развитию его функционала, сегодня мы готовы представить вам усовершенствованный вариант для анализа водительского поведения в системе. Новое приложение Eco Driving позволит вам более предметно оценивать, как именно обращается водитель с вверенным ему транспортным средством. В результате такой подход позволит улучшить безопасность вождения, продлить ресурсы автомобилей, уменьшить расходы на топливо и, что немаловажно, гарантировать сохранность груза.

Как это работает?

Если наш предыдущий вариант анализа вождения  iDriveSafe работал только на основе данных с GPS и практически не имел настроек и возможности влиять на методы оценки, то теперь для оборудования, которое передает дополнительные параметры по качеству вождения, с учетом созданных возможностей для гибкой настройки параметров оценки качества вождения, в новом Eco Driving стало возможным сделать индивидуальные настройки для решения практически любой задачи. Вплоть до того, что все учитываемые критерии и коэффициенты можно задавать для каждого объекта индивидуально. Если необходимость в этом отсутствует, можно должным образом настроить один объект и воспользоваться возможностью экспорта/импорта настроек на группу.

Кстати, делиться своими настройками качества вождения для тех или иных видов ТС, а также впечатлениями от использования этой функции, можно на нашем форуме.

Сама оценка представляет собой штрафные баллы, выставленные за некий интервал времени. Чем меньше этих баллов, тем выше качество вождения. Штрафные баллы выставляются за каждую поездку, затем суммируются и усредняются в зависимости от времени или расстояния.

Также реализована возможность мультипликации, а иными словами ‒ резкого увеличения значения штрафа, если учитываются какие-либо определенные условия (например, резкое торможение при включенном датчике нагрузки на ось).

Штрафные баллы выдаются за нарушения на основании пяти  критериев нарушений:

• Ускорение (анализируются абсолютные значения положительного ускорения
• Торможение (анализируются абсолютные значения отрицательного ускорения)
• Превышение скорости (анализируются определяемые по картам Gurtam значения превышения скорости)
• Поворот (анализируются абсолютные значения углового ускорения)
• Произвольный (можно использовать для анализа значения любых датчиков, чтобы добавить в оценку качества вождения произвольные параметры нарушений)

Для каждого типа можно настроить несколько нарушений, задав при этом для параметра несколько интервалов.  Размер штрафных баллов для каждого нарушения (попадания в интервал значений) можно назначить отдельно, в зависимости от «тяжести нарушения», и очень гибко впоследствии менять.

Для этого в закладке «Качество вождения», указав определенный тип нарушения, необходимо ввести пары — интервал значений параметра и соответствующего этому интервалу значение штрафа по следующему принципу (пример для критерия превышения скорости):

Через интервалы значений параметра это можно представить так:

Подробнее о каждом типе нарушений

Проанализировав передаваемые приборами дополнительные параметры по качеству вождения, мы доработали парсинг сообщений так, что теперь для приборов BCE и Galileo в сообщениях доступны специальные параметры:

• wln_accel_max ‒ максимальное значение положительного ускорения за период между сообщениями
• wln_brk_max ‒ максимальное значение отрицательного ускорения (торможения) за период между сообщениями
• wln_crn_max ‒ максимальное значение углового ускорения за период между сообщениями

На основе этих параметров можно более точно, нежели по GPS данным, рассчитать значения положительного ускорения, торможения и момент поворота. Следует, тем не менее, отметить, что для приборов BCE максимальное угловое ускорение недоступно.

Данные параметры присутствуют в сообщениях при условии, если значения не нулевые. Соответственно, для этих приборов можно не настраивать датчики, а лишь указать параметры оценки вождения.

Для некоторых других приборов (например, Ruptela,  Teltonika 5300 или Cellocator), которые также передают параметры качества вождения, а не максимальные значения между сообщениями, заложена возможность настроить оценку вождения по датчикам (заранее созданным на основе произвольных параметров в сообщениях объекта).

Напомним, что для всех типов приборов по умолчанию доступен базовый вариант оценки качества вождения по GPS данным в сообщениях.

Более подробное описание параметров можно увидеть в таблице:

Нарушения по типу «датчик»

Если по основным типам нарушений вопросов не возникает, то по типу «датчик» следует некоторые моменты прояснить.

Первое, на что стоит обратить внимание, это то, что в качестве анализируемых данных можно выбрать значения любого датчика. В этом случае значения границ интервалов для нарушений будут вытягиваться из значения датчика, что позволит расширить возможности оценки качества вождения, не привязываясь к GPS-данным или к парсируемым Wialon’ом параметрам (wln_accel_max, wln_brk_max и др.)

Самый распространенный пример, который говорит об использовании данной настройки, это контроль превышения оборотов двигателя. Не столь важно, откуда в датчик попадает данная информация (будь то CAN, OBD, частотный вход, параметр максимальных оборотов между сообщениями) ‒ можно всегда создать соответствующий датчик и использовать его для определения нарушений.

Помимо этого, тип нарушения «датчик» может быть использован вместо стандартных типов нарушений (резкие ускорения, торможения). Это особенно необходимо, если оборудование шлет эти нарушения в ином, не парсируемом пока нами формате, как например Ruptela. Устройство шлет некоторое количество нарушений, которые произошли между текущим и предыдущим сообщением. А все настройки допустимых значений ускорений хранятся в устройстве, что не позволяет задать эти границы в настройках «Вождения». И именно здесь вам поможет тип нарушений «датчик».

Приведем описание параметров для настройки

Если рассмотреть более подробно, то каждый интервал нарушения настраивается через следующие параметры в меню настроек:

Подробнее каждый параметр расписан в таблице ниже:

Валидация в Eco Driving

Настройки, с большего, не должны вызвать вопросов, но отдельно хотелось бы прокомментировать такой дополнительный параметр, как «валидатор».

В первую очередь отметим, что он используется для гибкости при составлении критериев нарушений. Также он может дополнительно использоваться как мультипликатор к штрафу (умножается значение валидатора на штраф), если в настройках стоит соответствующая галочка.

Для чего это может быть необходимо?

Например, одним из немаловажных критериев качества вождения является сохранность груза, а иногда это может быть и основным критерием. И когда автомобиль загружен ценным грузом, строгость оценки качества вождения возрастает. В таком случае вы можете создать датчик загрузки и использовать его как датчик-валидатор, который принимает значение 0 (ноль), когда автомобиль не загружен, и положительные значение при загруженном авто. Он может быть использован как просто валидатор для исключения нарушений (при незагруженном авто) или как мультипликатор ‒ для умножения штрафа на значение датчика-валидатора (например, в зависимости от массы груза).

Описание таблицы отчета

После проведения настройки объекта (при необходимости, датчиков) результаты анализа нарушений можно увидеть в отчете по водителю и таблице «Качество вождения», в которой отмечаются факты нарушений, их оценки, а также выставляется суммарный бал.

Столбцы таблицы:

• Начало нарушения.
• Конец нарушения.
• Нарушение (имя критерия, заданное пользователем в настройках).
• Значение параметра нарушения.
• Скорость.
• Значение штрафа (с округлением до целых).
• Количество.

В отчете доступна группировка по:

• времени (день, неделя, месяц);
• поездкам;
• имени нарушения (кстати, можно очень гибко группировать данные, называя одинаково нарушения разных типов и разных диапазонов значений).

Также, в таблице «Поездки» теперь доступен новый столбец «Штрафные баллы».

Приложение  Eco Driving и его применение

Для активных пользователей наших приложений мы создали App с одноименным названием Eco Driving, в котором по аналогии с приложением iDriveSafe можно подробно и в удобном виде с маркерами на карте увидеть общую оценку качества вождения автомобиля за любой промежуток времени, за каждую поездку в отдельности, а также общую информация по всем автомобилям.

Сравнение Eco Driving и iDriveSafe

В приложении Eco Driving плохой день с прибором BCE выглядит так:

А вот тот же день с тем же прибором в приложении iDriveSafe:

Откуда такая разница?

Наши настройки качества вождения фиксируют нарушения с минимальным значением торможения 2.9 м/c2. Соответственно, в приложении Eco Driving ускорение 2м/c2 в список нарушений не попали. Зато четко были зафиксированы торможения с ускорением больше 3 м/c2.

В приложение iDriveSafe по причине того, что оно работает только с сообщениями GPS (в данном случае, сбор раз в 20 сек.) ‒ ускорения больше 3м/c2 не были зафиксированы (алгоритму не хватило частоты
сбора данных GPS для их фиксации). Но в его список попало несколько ускорений больше 2м/c2, потому что в стандартных настройках данного приложения для легкового автомобиля торможение с ускорением 2м/c2 ‒ это уже нарушение.

Когда мы тестировали минимальное значение ускорения 2м/c2 для фиксации нарушения, в приложении Eco Driving в списке получалось больше полусотни нарушений день (в отличие от нескольких зафиксированных в iDriveSafe), и мы посчитали это «нормальным вождением».

Блок рекомендуемых настроек

При настройке оценки вождения мы эмпирически ‒ делая замеры, обсуждая с водителями сделанные ими маневры ‒ получили соответствия диапазонов значений ускорений и размер штрафов, которые необходимо назначить за каждое значение превышения. В результате тестирования получилось выделить некоторые варианты настроек, которые вы уже сейчас сможете использовать, чтобы начать тестировать и предлагать клиентам данную функцию. Наш вариант (для легковых автомобилей) выглядит так:

Для торможения:

Для разгона:

Уточним, что для чистоты эксперимента мы не учитывали угловое ускорение, которое в нашем тесте было доступно только на приборе Galileo. Если говорить объективно, то на данном приборе экспериментально у нас не получилось установить однозначные значения для данного параметра, поскольку он очень зависит от изменчивых параметров: качества сцепления с дорожным покрытием, габаритов автомобиля и вида перевозимого груза. Для всех заинтересованных предлагаю данный вопрос обсудить в рамках соответствующей темы на форуме.

Влияние качества вождения на важные показатели

В процессе тестирования мы задались вопросом: а на что вообще влияет качество вождения? Проведя несколько опросов реальных клиентов и сделав некоторые обобщения, мы выделили следующие категории задач:

• сохранность груза
• безопасность движения
• экономия топлива
• износ автомобиля

Сохранность груза

При агрессивном вождении резкие ускорения и торможения испытывает не только автомобиль, но и все что в нем находится: груз, водитель и пассажир, GPS-трекер. В случае больших ускорений, особенно угловых, сила инерции заставляет двигаться груз не синхронно с автомобилем, и в этом случае груз может приехать поврежденным. А если груз дорогостоящий, его доставка в сохранности и является главным критерием качественного вождения. 

Пример:

Нужно перевезти холодильник Bosch KGV 39×25, стандартные размеры коробки которого ‒209x67x71 см. Коэффициент трения картона коробки о деревянный пол фургона ‒ 0.3

При разгоне или торможении на коробку действуют сила тяжести, сила инерции и сила трения. Рассмотрим случай, когда коробка стоит ничем не закрепленная и не подпираемая другим грузом. У нее 3 варианта поведения: коробка с ценным грузом либо начнет скользить и ударится о стену фургона, либо опрокинется, либо с ней ничего не произойдет. Опуская физические расчеты этой простой задачки и описание сделанных нами допущений, получаются следующие формулы:

• условие покоя: a < gb/h и a < kg;

• условие скольжения: a > kg;

• условие опрокидывания: gb/h < a < kg,

где a — ускорение авто, k — коэффициент трения, b — ширина коробки, h — высота коробки.

В нашем случае результаты следующие: ускорение для опрокидывания 0,32g; ускорение скольжения 0.3g. Таким образом, чтобы коробка оставалась в покое, автомобиль не должен превышать ускорение в 0,3g, а опрокидывание коробки в нашем случае маловероятно при таком коэффициенте трения. 

Безусловно, данный «сферический холодильник в вакууме» ничего общего с реальностью не имеет, так как дистрибьюторы холодильников стараются, с точки зрения экономии, поместить как можно больше холодильников в одну машину, а службы курьерской доставки уже, несколько раз пострадав от своей небрежности, сейчас стараются надёжно закреплять такие грузы. К тому же, коэффициент трения ‒ относительная и неравномерная величина. Однако вместо холодильника в качестве груза может оказаться нечто иное, например люди в автобусе. И ограничение в 0,3g в данной ситуации кажется вполне реальным.

Перейдем к следующей категории задач.

Безопасность движения

Безопасность вождения, в частности избежание и отсутствие провокации аварийных ситуаций, ‒ это также один из основных критериев анализа качества вождения водителей. В случае аварии ответственность, кроме водителя, несет еще и работодатель. При серьезной аварии автомобиль на долгое время выходит из рабочего процесса, а про груз в случае аварии, вероятнее всего, можно уже забыть: он уже точно не будет доставлен вовремя, и даже если останется рабочим, его товарный вид будет потерян.

Спровоцировать аварию можно резким торможением, а также созданием ситуации, когда сцепление колес с покрытием дороги теряется (кроме резких торможений, причиной могут стать резкие разгоны и повороты). Здесь все очень зависит от времени года и качества дорожного покрытия, от качества резины и уровня плотности колес, поэтому трудно оценить «адекватность водителя».  Можно сделать только общий вывод о том, что, чем чаще водитель тормозит, тем хуже это для безопасности его вождения. Параллельно с этим увеличивается расход топлива. Здесь наши отчеты могут помочь разобраться по факту, что было во время аварии или предшествовало ей, а также проанализировать плавность движения водителя, сравнив количество резких торможений и резких ускорений.

По некоторым исследованиям, частота аварий возрастает на 10-15% при превышении средней скорости на 1 км/ч. При превышении средней скорости потока на 10 и более км/ч количество аварий начинает резко расти для городских дорог. Для загородных дорог рост количества аварий не настолько критичен.

Из графика также видно, что уменьшение скорости отдельного автомобиля относительно средней скорости потока не приводит к увеличению числа аварий.

В качестве общей безопасности вождения, самым лучшим решением была бы установка на автомобиль комплекта Mobileye, который помогает контролировать резкое приближение к впереди идущему авто, контролирует скорость, фиксирует и предупреждает о пешеходах и контролирует перестроения автомобиля.

Перейдем к следующей категории задач.

Экономия топлива 

 Первый шаг к экономии топлива ‒ использование преимущества инерционного движения автомобиля и уменьшение общего количества торможений насколько это возможно, не забывая, что первостепенная важность ‒ это безопасность.

С точки зрения экономии топлива, при необходимости торможения следует тормозить двигателем, т.к это значительно эффективнее торможения при движении накатом (при снятии ноги с педали газа и торможении двигателем инжекторные двигатели прекращают подачу топлива в двигатель и расход топлива становится равным нулю, в то время как переход на нейтральную передачу при этом значительно менее эффективен с точки зрения экономии топлива, поскольку постоянно потребляет топливо). Также при движении накатом в разы снижается безопасность движения. Проверить этот факт (торможение двигателем или накатом), используя данные с GPS-контроллеров пока невозможно, но было бы очень интересно для производителей.

Немаловажный вклад в расход топлива вносит использование двигателя на повышенных оборотах. Это легко можно увидеть на скоростных характеристиках двигателей.

Хотя мощность двигателя и возрастает с повышением оборотов, крутящий момент понижается, и возрастает удельный расход топлива. Таким образом, очень важно контролировать использование правильной передачи, вовремя переключаться и не превышать оптимальные обороты двигателя. Чтобы это проконтролировать, можно анализировать данные с датчика оборотов двигателя, подключившись к OBD II или CAN и настроив в соответствующих параметрах типа sensors границы оптимальных оборотов, а также соответствующие штрафные баллы за нарушения. Если такой возможности нет, то, как альтернативный метод, можно анализировать одинаковые значения ускорения, обращая при этом внимание на скорость (например, при настройке соответствующего «нарушения» сделать валидатор). Ведь ускорится с одинаковым ускорением с 0 до 30км/ч далеко не то же самое, что с 40км/ч до 70км/ч, пусть даже и за одинаковое время.

Износ автомобиля

Очевидно, что частые последовательности: «газ-тормоз-газ» значительно увеличивают износ систем сцепления при резком разгоне и тормозной системы при резком торможении.

Обобщения по задачам эко-вождения

Обобщая, в разрезе с категориями транспортных средств это может выглядеть так:

Как это работает с другими типами авто?

Интересно также сравнить результаты наших тестов, анализа работы приложения iDriveSafe и рекомендаций компании Ruptela по настройке границ ускорений для разных категорий автомобилей:

Заключения и выводы

Для быстрого начала тестирования новых возможностей можно воспользоваться файлом-примером с настройками критериев оценки качества вождения (скачав и импортировав его в любой ваш объект).

Выбранные там значения ускорений и штрафов ‒ это один из вариантов настройки критериев качества вождения, который подошел для тестирования у одного из клиентов с легковыми автомобилями.

Однако учитывая вышеописанную гибкость настроек (возможность указать сумму штрафа для любого превышения порога любого критерия и выбрать метод усреднения оценки), в зависимости от организации рабочих процессов и потребностей конечного клиента, можно очень индивидуально настроить нашу  новую систему оценки качества вождения практически под любую задачу. А возможность экспорта/импорта сэкономит время в случае простой задачи или в случае настройки однотипных автомобилей.