آزمایش تایر در دنیای واقعی چالشهایی را در پردازش و مدلسازی دادهها ایجاد میکند. راهحل WOM برای این چالشها TiReC است، یک روش مهندسی کامل برای توصیف و مدلسازی تایر در دنیای واقعی که در اینجا به صورت گرافیکی نشان داده شده است. فناوری جدید اندازهگیری از شرکت WOM Testing Technologies اکنون امکان ثبت مستقیم رفتار تایر در شرایط دنیای واقعی را فراهم میکند. TTI با کارلوس نرینی ، مدیر عامل و یکی از بنیانگذاران این شرکت، به گفتگو نشسته است تا در مورد چگونگی تحقق این راهحل صحبت کند.
بیش از ۷۰ سال است که مدلسازی سیستمهای تایر و شاسی تا حد زیادی به آزمایش در محیطهای بسته وابسته بوده است. با این حال، این محیطهای کنترلشده در شبیهسازی شرایط دنیای واقعی، بهویژه در برف و یخ، که آزمایش در محیطهای بسته با محدودیتهای جدی مواجه است، عملکرد ضعیفی دارند. با افزایش تقاضا برای شبیهسازیهای دینامیکی واقعگرایانه خودرو، ثبت دقیق رفتار تایر در محیطهای واقعی همچنان یک چالش بزرگ است – در درجه اول به دلیل دشواری اندازهگیری نیروها و گشتاورها بهطور مستقیم در محل تماس.
دستگاه اندازهگیری جهت چرخ (WOM) که توسط WOM Testing Technologies توسعه داده شده است و در جوایز ATTI امسال در فهرست نهایی نوآوری سختافزاری سال قرار گرفت ، نشاندهندهی یک پیشرفت در این زمینه است. این دستگاه با استفاده از تجهیزات اندازهگیری پیشرفته، رویکردی منحصر به فرد برای شبیهسازی چسبندگی طولی اتخاذ میکند و شعاع بارگذاری دینامیکی تایر را در شرایط دنیای واقعی ثبت میکند. این فناوری تعبیهشده، اندازهگیری مستقیم رفتار تایر را در شرایط دنیای واقعی امکانپذیر میسازد و بر چالشهای متعددی که برای دههها مانع از توصیف دقیق تایر روی خودرو شده است، غلبه میکند، از جمله:
محاسبه نیروها و گشتاورهای تایر در سطح تماس و سیستمهای مرجع مختلف مانند ISO-C، ISO-H و ISO-W.
نصب ایمن سنسور روی چرخ متحرک بدون به خطر انداختن یکپارچگی.
انجام اندازهگیریهای دقیق در جادههای خیس، برفی و یخی.
چه چیزی در ابتدا باعث شد که شما استفاده از شعاع تایر غیرفیزیکی برای توصیف چسبندگی طولی را زیر سوال ببرید؟
مسئله کلیدی این است که شعاع مرجع سنتی ( Re ) هنگام اعمال به سناریوهای رانندگی و ترمزگیری در دنیای واقعی منجر به نسبت لغزش ( SR ) متناقضی میشود. به طور خاصتر، شعاع مرجع مرسوم یک اندازهگیری فیزیکی است که به رویدادی متفاوت از آنچه در شرایط رانندگی واقعی در تایر رخ میدهد، گره خورده است. به همین دلیل است که من آن را غیرفیزیکی مینامم – وقتی تایر به طور فعال در حال ایجاد چسبندگی به جاده است، به صورت فیزیکی آشکار نمیشود.
شما اشاره کردید که تحقیقات محدودی تأثیرات این قرارداد را بر مدلسازی تایر و شبیهسازی بلادرنگ بررسی کردهاند. چه محدودیتهای شبیهسازی از قرارداد نسبت لغزش ناشی میشود و چرا تحقیقات در این زمینه محدود است؟
شبیهسازی تنها به اندازه مدلهایی که به آنها متکی است، دقیق است. استفاده از یک Re غیرفیزیکی، خطاهایی را در سرعت زاویهای چرخ در حلقه شبیهسازی ایجاد میکند – یکی از پارامترهای کلیدی برای کنترل پایداری و سیستمهای رانندگی خودکار. علاوه بر این، ناسازگاریهای تاریخی بین استانداردهای توصیف چسبندگی و مدلسازی نسبت لغزش، خطاهای بیشتری را در چسبندگی شبیهسازی شده ایجاد میکند.
تحقیقات در این زمینه عمدتاً به دلیل فقدان فناوری برای اعتبارسنجی نسبت لغزش در شرایط واقعی محدود بوده است. از نظر تاریخی، آزمایش تایر تقریباً منحصراً در داخل خانه انجام میشد و دانش تایر را بر اساس آنچه در یک محیط کنترلشده مشاهده میشد، شکل میداد. این یافتههای آزمایشگاهی هرگز در شرایط واقعی اعتبارسنجی نشدند، صرفاً به این دلیل که فناوری لازم وجود نداشت.
به همین دلیل ما دستگاه WOM را توسعه دادیم. فناوری ما اکنون درک ما از لاستیکها را تغییر میدهد و هنگامی که با تکنیکهای پیشرفته مهندسی داده مبتنی بر هوش مصنوعی ترکیب شود، میتوانیم بینشهای ارزشمندی را از مجموعه دادههای گسترده و پیچیده استخراج کنیم. این پیشرفت در حال حاضر توصیف چسبندگی طولی را بهبود بخشیده است – و چیزهای بیشتری برای کشف وجود دارد.
تحقیقات شما از فناوری پیشرفته برای اندازهگیری شعاع بارگذاری دینامیکی در شرایط دنیای واقعی استفاده میکند. چگونه این سیستم را توسعه دادید و از چه اجزایی تشکیل شده است؟
این سیستم به عنوان بخشی از یک طرح تحقیقاتی کاربردی در سال ۲۰۱۸، با هدف استخراج مدل نیرو و گشتاور تایر (F&M) بر اساس اندازهگیریهای دنیای واقعی توسعه داده شد. ما متوجه شدیم که برای دستیابی به این هدف، باید دستگاهی اختراع کنیم که بتواند دادههای F&M را از نقطه اندازهگیری مبدل نیروی چرخ به سطح تماس تایر منتقل کند. بدون این تبدیل، دستیابی به مدل تایر از اندازهگیریهای مستقیم روی خودرو غیرممکن خواهد بود. در حالی که مدلهای مبتنی بر شبیهسازی وجود دارند، اما فاقد قطعیت مطلق هستند – WOM برای پر کردن این شکاف ایجاد شد.
دستگاه WOM شامل چندین حسگر نوری است که به طور صلب به یک زیرفریم متصل به صفحه چرخ متصل شدهاند. این چیدمان امکان اندازهگیری آنی سینماتیک چرخ، صفحه تماس، شعاع بارگذاری دینامیکی و نقطه تماس نظری (P) را فراهم میکند و محاسبات مستقیم نیرو و گشتاور در صفحه تماس را امکانپذیر میسازد.
WOM که برای سهولت استفاده طراحی شده است، به طور یکپارچه با فناوریهای حسگر موجود، از جمله حسگرهای دما، حسگرهای فشار، حسگرهای سرعت لغزش، WFTها و دوربینها ادغام میشود. از نظر مجموعه دادهها، اساساً قابلیتهای آزمایش در سطح آزمایشگاهی را مستقیماً بر روی یک وسیله نقلیه در حال حرکت فراهم میکند.
چه چیزی این فناوری را در مقایسه با روشهای اندازهگیری قبلی پیشگامانه میکند؟
قبل از WOM، هیچ فناوری نمیتوانست مستقیماً چسبندگی واقعی تایر به جاده را در سطح تماس، از جمله زاویه چرخ نسبت به زمین، تحت هیچ شرایط واقعی اندازهگیری کند. این همان چیزی است که این فناوری را منحصر به فرد میکند.
برخی از بزرگترین چالشها در ثبت دقیق این اندازهگیریهای دنیای واقعی چه بودند؟
توسعه فناوری حسگری که قادر به اندازهگیری در تمام سطوح، از جمله یخ، جادههای مرطوب و سایر شرایط دنیای واقعی باشد. ایجاد دستگاههای ماژولار سازگار با هر چرخ روی هر وسیله نقلیه که با فناوری حسگر چندگانه ادغام شود. ایجاد یک گردش کار مهندسی که دادههای دنیای واقعی را به مدلهای تایر مجازی قابل استفاده و بسیار واقعگرایانه پردازش میکند و در عین حال بر محدودیتهای اندازهگیریهای جادهای غلبه میکند – که با نام TiReC (راهکار مهندسی تایر در شرایط واقعی) شناخته میشود.
چه مطالعاتی برای اثبات اثربخشی تجهیزات انجام دادهاید و نتایج آن چه بوده است؟
از آنجایی که WOM اولین فناوری قادر به ثبت دادههای تایر در دنیای واقعی است، هیچ «فناوری اعتبارسنجی» دیگری وجود ندارد. با این حال، ما مقایسهای پشت سر هم از دو مدل تایر انجام دادیم – یکی با استفاده از TiReC و دیگری بر اساس آزمایش سنتی در فضای بسته توسعه یافته است.
ما هر دو مدل را در یک شبیهساز رانندگی پویای حرفهای آزمایش کردیم و دو راننده بهطور مستقل تأیید کردند که مدل مبتنی بر TiReC بهطور قابلتوجهی به عملکرد دنیای واقعی نزدیکتر است.
علاوه بر این، ما روش TiReC را در یک سناریوی مسیر خیس به کار بردیم و به شرکای خود این امکان را دادیم که یک سیستم کنترل پایداری الکترونیکی را کاملاً در یک محیط مجازی توسعه دهند – و نیاز به نمونههای اولیه فیزیکی را از بین ببرند، چیزی که قبلاً در توسعه سنتی خودرو بدون مدلهای دقیق خیس غیرممکن بود.
در مورد ثبات اندازهگیری، ما دادههای خود را با مقایسه پارامترهای کلیدی در برابر سایر فناوریهای تثبیتشده، که همبستگی قوی را نشان میدهد، اعتبارسنجی کردیم. ما همچنین اعتبارسنجی تکرارپذیری را در شرایط ایستا و پویا پیادهسازی کردیم و نتایج برجستهای به دست آوردیم. این روش به مثلثبندیهای نوری چندگانه متکی است که ذاتاً دقت و قابلیت اطمینان را از طریق فناوری حسگری تثبیتشده تضمین میکند.
آیا در مورد تغییر قرارداد نسبت لغزش با مقاومت متخصصان صنعت مواجه شدهاید؟
نمایشگاه فناوری تایر ۲۰۲۵ اولین باری بود که ما تحقیقات خود را در مورد توصیف و مدلسازی چسبندگی طولی به طور عمومی ارائه دادیم. در نهایت، چه صنعت به طور کامل پیشنهاد ما را بپذیرد و چه نپذیرد، مهمترین نتیجه، ایجاد بحث بین محققان و مهندسان است. با توجه به اینکه فناوری مدرن، بینشهای جدیدی را ممکن میسازد، این بحث به پیشبرد تکامل بعدی در مدلسازی تایر کمک خواهد کرد.
مراحل بعدی برای کار چیست؟
اولویت بعدی ما صنعتیسازی و مقیاسپذیری برنامه کاربردی و در عین حال بررسی چگونگی بهبود روشهای سنتی تست است.