В данной статье сообщается об опыте практической подготовки студентов –специалистов по обслуживанию наземного транспорта по программе опережающего профессионального образования.
Ключевые слова: дополнительное профессиональное образование, обучение путём открытия, опережающее обучение, формирование компетенций, специалисты по обслуживанию беспилотных автомобилей, трансмиссия беспилотного автомобиля.
В настоящее время автомобилестроители не перестают удивлять нас всё новыми и новыми оригинальными дизайнерскими решениями. Но в ряде случаев направление этих решений коренным образом отличается от тенденций, существовавших совсем ещё недавно. Каких-то двадцать лет назад при описании особенностей конструкции автомобиля на первом месте стояли мощность двигателя, особенности трансмиссии и совсем немного — какие-то новшества по части электроники и систем комфорта, то сейчас, возможно в связи с тем, что механическая часть автомобиля достигла определённого оптимального уровня эффективности работы, большее значение уделяется системам, которые улучшают безопасность. Они снижают утомляемость при управлении, в конечном счёте стремятся облегчить труд водителя и наделить автомобиль системами, позволяющими взять на себя часть его функций.
Простейший пример — устройство для очистки лобового стекла. В начале 20 века, когда оно появилось, обслуживание его требовало специальных знаний, а эксплуатация — определённых навыков со стороны водителя. Также считалось, что процесс включения устройства может отвлечь водителя от контроля за дорожной обстановкой. Сейчас же водитель вообще может не предпринимать никаких действий по управлению стеклоочистителем. На ряде современных автомобилей это устройство снабжено специальным электронным блоком управления, который сам определяет, когда стеклоочиститель должен заработать и в каком режиме. Таким образом, мы видим, что по мере решения и совершенствования одних задач (механика) появляются другие (электроника, мехатроника) и за ними возникают третьи, о которых вряд ли догадывались создатели первых в мире автомобилей — это появление систем, которые могли бы самостоятельно управлять автомобилем, ориентируясь в сложной обстановке дорожного движения. Сама идея возможности автоматического вождения автомобиля появилась в начале ХХ века, но некоторого уровня реализации достигла впервые в середине 80-х годов в проекте NAVLAB университета Карнеги-Меллон (Carnegie Mellon University, USA). Позднее, в тех же 80-х, появился проект Mercedes-Benz. К сожалению, низкий уровень развития электроники того времени, несмотря на применение самых последних достижений, не позволил в полной мере достичь автоматизации в управлении автомобиля и его ориентации на дороге.
Прогресс не стоял на месте, исследования и научная работа велись непрерывно ведущими университетами и автомобильными фирмами. В середине 90-х, с появлением мощных компактных и быстродействующих компьютеров (для того времени) были реализованы устройства определения местоположения беспилотного автомобиля, созданы сравнительно небольшие датчики, с помощью которых могла реализовываться задача по ориентации автомобиля в прстранстве. Появились опытные модели транспортных средств. В частности, автомобиль проекта NAVLAB 5 в 1995 году проехал самостоятельно от одного побережья США до другого. Сейчас большое количество автомобильных фирм уже имеют продукты в разной степени готовности для применения на массовом рынке. В Швеции, например, в режиме реального дорожного движения обкатываются беспилотные VOLVO. Фирма BMW планирует выпуск беспилотных автомобилей после 2020 года.
В нашей стране при поддержке Минобрнауки России компания Cognitive Tecnologies и ПАО «КАМАЗ» в 2015 году начали совместный проект по реализации проекта беспилотного транспортного средства на базе автомобиля КАМАЗ. К исследованиям в нашей стране также подключилось производственное объединение Стар Лайн, и в 2018 году опытный образец беспилотного автомобиля был испытан на трассе
А-290. Премьер-министр РФ Дмитрий Медведев 26 Ноября 2018 года подписал постановление о проведении эксперимента по использованию на дорогах общего пользования беспилотных автомобилей [5]. Это означает, что дан старт появлению беспилотных автомобилей в нашей стране.
Что означает это для профессионального образовательного учреждения, каким является Академия транспортных технологий? То, что в списке специальностей, которым обучаются наши студенты, появятся новые профессии, связанные с появлением беспилотных автомобилей как транспортных средств будущего. Следовательно, в процессе профессиональной подготовки появляются новые задачи и возникнет необходимость искать пути их решения.
Одной из таких задач является подготовка специалистов для транспортной отрасли, которые могли бы проводить диагностику и техническое обслуживание различных компонентов интеллектуальных систем. Мало того, для того, чтобы в этой области на момент появлении соответствующих транспортных средств не появлялось «вакуума специалистов», их подготовку надо начинать заранее. Более подробно о программе опережающей подготовки в Академии транспортных технологий таких специалистов изложено в статье «Дополнительное профессиональное образование и формирование новых компетенций — ответ на запросы рынка труда» [3].
Рис. 1. Изучение особенностей работы силового электрического привода
В связи с тем, что для обучения студентов на данном этапе невозможно было использовать готовый беспилотный автомобиль, обучение по дополнительной программе образования в процессе проведения лабораторных работ проводилось как проблемное (enquiry-based learning), обучение путём открытия. Оно проводилось на трёх опытных малогабаритных моделях транспортных средств. Перед студентами ставилась конкретная задача, далее ими предлагались возможные пути её решения. Составлялся алгоритм работы пректируемого устройства, затем писалась программа на языке используемого устройства.
Рис. 2. Проверка сборки модуля измерения дистанции
Рис. 3. Опытная модель на базе контроллера «Arduino», ориентировка по разметке на полу
Составлялась схема соединений элементов устройства. Затем устройство собиралось и проверялась работа составленной программы. На каждой модели отрабатывалась сначала одна конкретная задача, после проверки правильности решения проблемы и реализации её на модели результаты фиксировались, затем ставилась новая задача, после её реализации задачи объединялись. Из-за того, что опытных моделей использовалось несколько, в том числе на базе контроллера «Arduino», контроллера «Trik» и контроллера «Lego», появлялось три совершенно различных варианта решения задач, из которых выбирался лучший. Полученные технические решения при работе с опытными моделями будут использованы на автономном электрическом транспортном средстве, построенном в учебных мастерских академии.
Рис.4. Электрическое автономное транспортное средство, на котором будут опробированы результаты исследований, проведённых на опытных моделях
Данное автономное транспортное средство имеет независимую подвеску управляемых колёс и снабжено тяговым электрическим двигателем мощностью 2 кВт, бесколлекторным двигателем привода рулевого управления и аккумуляторной батареей емкостью 100 А/ч. В конструкции предусмотрена возможность дальнейшей модернизации, имеются кронштейны для крепления датчиков расстояния и ориентации а также блоков управления системами.
Учитывая то, что беспилотные автомобили могут быть не только с электрическим приводом, но и с двигателем внутреннего сгорания, студенты совместно с преподавателями цикловой комиссии «Техническое обслуживание автомобилей» рассмотрели возможность адаптации систем дистанционного и беспилотного управления применительно к макетам автомобилей, использующихся в колледже для проведения лабораторных работ. Сформировался ряд требований, которым должен удовлетворять такой автомобиль. Среди прочих — соответствие автомобиля современным экологическим требованиям, управление электронными блоками автомобилей по CAN — шине и наличие коробки передач автоматической планетарной либо автоматической бесступенчатой (CVT). Более подробно о работе систем бесступенчатой трансмиссии и особенностях управления передаточным числом CVT изложено в [1]. Как показывает практика испытаний трансмиссии CVT на мощностном стенде [2], её применение в качестве трансмиссии беспилотного автомобиля вполне оправдано.
В результате проведённой работы творческая группа студентов пришла к выводу, что в некоторой перспективе возможна установка сервоприводов на имеющиеся в академии макеты автомобилей с автоматической коробкой передач — это Nissan Teana c трансмиссией CVT JF010E и Toyota Camry c классической автоматической коробкой U660E.
Рис. 5. Перспективная работа. Изучение особенностей электронного управления системами макета автомобиля “Toyota Camry” с целью последующего применения автомобиля в беспилотном режиме
В данной статье говорится только о практической части подготовки специалистов по обслуживанию беспилотных автомобилей. Подробно о самой программе дополнительного профессионального образования изложено в [3]. Естественно, в рамках данной программы мы не можем дать конкретных знаний по конкретным беспилотным автомобилям из-за того, что пока этих автомобилей нет в серийном производстве, а наши выпускники должны работать с серийной техникой. Сегодняшние технические решения могут быстро устареть, и тогда обучение частным сегодняшним техническим решениям потеряет свою ценность.
В нашем случае мы даем студенту необходимую психологическую подготовку на активное восприятие нового и, что самое главное — универсальную платформу знаний, на основании которой будет выстроена новая профессия по обслуживанию автомобилей будущего.
Литература:
- Корабельников С. К., Картошкин А.П, Распопов В. И. Электронные системы управления трансмиссией автомобиля.
- Лосев А.В, Васин М.А, Горобец А.С Методика испытания вариаторной трансмиссии современного автомобиля (опыт работы кружка технического творчества) // Журнал Молодой учёный. — 2016. — № 12.2, спецвыпуск. — с.19–27.
3. Мельникова Е.В, Распопов В.И, Чистяков А. Н. Дополнительное профессиональное образование и формирование новых компетенций — ответ на запросы рынка труда.
4. // Молодой учёный. — 2018. — № 41, с. 177–181.
5. Николаенко А. В. Улучшение эксплуатационных показателей автомобилей, тракторов и двигателей. // Известия Международной академии аграрного образования, Том 4–2013. — № 16.
6. Постановление правительства РФ от 26.11.2018 № 1415 «О проведении эксперимента по опытной эксплуатации на автомобильных дорогах общего пользования высокоавтоматизированных транспортных средств» [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://www.zakonrf.info/postanovlenie-pravitelstvo-rf-1415–26112018/ (дата обращения: 01.02.2019)
