Recording Automotive Crash Event Data

 

Alcuni modelli di autovetture prodotte dalla GM nel 1974 munite di airbag anteriori, incorporavano un sensore elettromeccanico, un circuito diagnostico per monitorare il circuito di controllo dell'airbag, ed un pannello con una spia per segnalare malfunzionamenti del sistema. Nel 1990 la GM ha introdotto il DERM (Diagnostic and Energy Reserve Module) un sistema più complesso con l’ulteriore capacità di registrare ogni malfunzionamento del sistema airbag.

Nel 1994 gli interruttori multipli elettromeccanici precedentemente usati, sono stati sostituiti da un accelerometro analogico e da un computer integrato in un Sensing & Diagnostic Module (SDM). Il modulo SDM calcola e registra la variazione della velocità longitudinale del veicolo (Dv) durante l’impatto. Questo ha consentito agli ingegneri della GM di ottenere dati sulle performance del sistema in un evento di azionamento o in un impatto ma senza azionamento (c.d. evento di quasi azionamento).

La capacità di registrare i dati di pre impatto ha avuto origine con alcuni modelli prodotti dalla GM a partire dal 1999. Il modulo SDM installato su tali modelli, ha l'ulteriore capacità di registrare la velocità del veicolo, il numero di  giri del motore, la posizione del cambio, lo stato dei freni, a partire da cinque secondi precedenti l'evento di azionamento o di quasi azionamento.

Funzionamento del Recording Crash Event Data
L'attivazione dell'airbag viene decisa da un algoritmo, tipicamente entro 15-50 msec  dall’impatto. I criteri di azionamento si basano su varie calibrazioni di dati registrati nel modulo SDM, che riflettono la risposta del particolare modello di autovettura a una varietà di condizioni di impatto.

L'algoritmo si attiva se e quando per due volte consecutive la decelerazione longitudinale rilevata da un accelerometro, eccede circa 2 g. Il modulo SDM calcola la variazione di velocità integrando la media dell'accelerazione longitudinale che viene saggiata ogni 312-microsecondi, quindi registra i dati nella RAM ogni 10 msec.

La figura seguente mostra il valore della Dv per un tipico urto moderato - alto; la curva è tracciata attraverso i punti che corrispondono alle rilevazioni registrate ogni 10 msec.


D
v/tempo

Altri sensori forniscono informazioni sullo stato delle cinture di sicurezza del conducente, velocità del veicolo, numero di giri del motore, stato dei freni, e posizione del cambio. Se c’è un azionamento dell’airbag o un evento di quasi azionamento, gli ultimi cinque secondi di dati immediatamente precedenti l'abilitazione dell'algoritmo sono registrati in un modulo di memoria chiamato EEPROM. Tutti i dati registrati possono essere recuperati usando un PC equipaggiato con un software appropriato. La figura seguente mostra come si presentano i dati quando vengono scaricati.


Dati di pre impatto/tempo

Il modulo SDM "legge" ogni secondo  i valori dei dati più recenti e li registra in un buffer (RAM) che è costantemente aggiornato e trattiene soltanto i dati più recenti degli ultimi cinque secondi. Quando l'algoritmo si attiva dopo l’impatto, l'aggiornamento del buffer è sospeso. Trascorsi 150 msec dall'attivazione dell'algoritmo, i dati immagazzinati nella RAM sono trasferiti nell'EEPROM. Occorrono circa 0,7 secondi per registrare permanentemente tutte le informazioni. Una volta che un evento di azionamento è registrato nell’EEPROM, i dati non possono essere cancellati né alterati.

Gli eventi di quasi azionamento sono trattati in modo differente. I dati registrati sono in gran parte simili, ma i criteri usati per determinare se un evento è registrato nell’EEPROM è basato soltanto sulla massima variazione di velocità osservata durante l’evento. Se la variazione di velocità massima è maggiore delle variazioni registrate in precedenza, il nuovo evento di quasi azionamento viene registrato con i relativi dati. L'evento di quasi azionamento registrato, viene cancellato dalla memoria dopo 250 cicli o mediamente dopo 60 giorni.

Accuratezza dei dati
Ci sono tre principali sorgenti di errore nella stima della
Dv. Il primo dipende dai componenti del modulo SDM. L’accelerometro ed il convertitore analogico digitale (ADC) contribuiscono in larga parte a determinare l’errore totale del sistema. L'accuratezza dell'accelerometro è circa l'8% della scala totale, che in una scala massima di 56 mph (90 Km/h) comporta un errore nella Dv di + 4.5 mph (7 Km/h). In un periodo di registrazione di 150 msec, l'ADC contribuisce ad un errore massimo of + 0.8 mph (1,3 Km/h). Il secondo errore è dovuto al sistema di registrazione informatico per rappresentare la Dv; in una scala di 56 mph (90 Km/h) l'errore può essere + 0.438 mph (0,7 Km/h). Il terzo sorgente di errore, infine, relativo soltanto ai modelli prodotti a partire dal 1999, deriva dal sensore di rilevazione dell'urto. L'algoritmo applica continuamente 1 g di deviazione all'accelerazione nella opposta direzione a quella rilevata negli impatti frontali. Questa deviazione previene inavvertiti impieghi dell’airbag che possono risultare da un accumulo di Dv quando si percorrono strade sconnesse, ma contribuisce ad una sottostima di 3.3 mph (5,3 Km/h) per ogni 150 msec. La GM è in procinto di aggiornare il suo software per eliminare questi errori. Nel frattempo, i sistemi di downloading utilizzano un software per compensare queste deviazioni. Nel peggiore dei casi, l’errore totale nella Dv è di 5,7 mph (4,5 + 0,8 + 0,4)  per una scala di 56 mph, (pari a circa 9 Km/h su una scala di 90 Km/h).

Attualmente, uno dei principali modi per determinare la severità di una collisione è la variazione di velocità (Dv). Gli algoritmi degli attuali software si basano sui parametri ricavati dai crash test per stimare la variazione di velocità. Questo metodo spesso non riflette l’impatto reale. I data recorder possono quantificare accuratamente la variazione di velocità.

La foto mostra una Chevrolet Malibu scontratasi contro un autocarro fermo.  La Dv quantificata con uno dei comuni software è stata di 23 mph (37 Km/h). Il Tecnico Ricostruttore ha notato che queste stima appariva troppo bassa. Ed infatti, una successiva lettura del Data Recovery System ha indicato una Dv di circa 50 mph (80 Km/h).

La Vetronix Corporation di Santa Barbara, California, ha sviluppato un software per il download dei dati registrati nel data recorder, con un comune computer portatile.

massimo esperide

Bibliografia
Recording automotive crash data event
 - Augustus "Chip" Chidester, National Highway Traffic Safety Administration; John Hinch, National Highway Traffic Safety Administration; Thomas C. Mercer, General Motors Corporation; Keith S. Schultz, General Motors Corporation.
Automotive black box data recovery system - Dr. Don Gilman