Bilsäkerhetsbilder Kan en körsimulator vara användbar för farlig körning? Se fler bilder på bilsäkerhet. Cocoon/Photodisc/Getty Images År 2009, mer än 33, 000 människor dog i bilolyckor i USA [källa:NHTSA]. Om du verkligen smälter den nyktra stat, du kommer att inse att du tar ditt liv i dina händer varje gång du vrider nyckeln i din motor. Även om vi kan känna oss lugna bakom ett ratt, dussintals variabler kan göra varje resa farlig. Vissa faror är yttre, som dåligt väder, hala vägar och begränsad sikt, medan andra faror driver förare över sig själva, som alkoholnedsättning och mobiltelefonanvändning.
Andra än de uniformerade poliser som hjälper till att övervaka våra vägar mot farligt körbeteende, några av de viktigaste hjältarna på motorvägen är faktiskt i labrockar undangömda i forskningsanläggningar. Och en av de mest användbara metoderna för laboratorieforskning körsimulatorer , som skapar virtuella verkligheter som imiterar verkliga körsituationer.
Om du någonsin har spelat ett sittande körspel i en arkad, du har en känsla av vad en körsimulator är. Men det kan vara ännu mer uppslukande än så. Och medan videospel vanligtvis efterliknar NASCAR- eller street dragraces, labb använder körsimulatorer som återskapar genomsnittet, om än farligt, körsituationer.
Med tanke på dödsfallet på motorvägarna, forskning samlad med en sofistikerad, realistisk simulator är ovärderlig. Modern teknik gör det möjligt för forskare att styra varje variabel på vägen medan de observerar otaliga detaljer om föraren, inklusive ögonrörelser, fördröja tid och till och med hjärnaktivitet. I säkerheten för en kontrollerad, virtuell verklighet, forskare studerar effekterna av farliga yttre körsituationer samt sömnbrist, narkotika- och alkoholnedsättning och mobiltelefonstörningar, bland annat. Att studera denna mängd information ger ledtrådar till hur man utformar säkrare vägar och hur man skyddar en förare från sig själv.
Men körsimulatorer finns i alla former och storlekar. Vissa är mer sofistikerade och kan skapa en mer uppslukande upplevelse än andra. Men forskare säger att även de enklaste simulatorerna ger användbar information om hur förare agerar under farliga körförhållanden. Vi kommer att utforska tekniken för körsimulatorer nästa.
Körsimulatorer har utvecklats från flygsimulatorer för flygträning. De enklaste körsimulatorerna liknar videospel. Dock, en avancerad körsimulator använder faktiskt en riktig bil, som en Ford Taurus eller Chevy Malibu. Bilen kan se ut och kännas fullt fungerande, men under huven, du kommer att upptäcka att motorn har ersatts av en dator.
Dr Azim Eskandarian, som arbetar med en körsimulator vid George Washington University, beskrivit hur systemet fungerar. En förare som sitter i hytten i en bil kan se en virtuell värld projicerad på en skärm. Föraren styr, accelererar och bromsar som vanligt. Men dessa åtgärder översätts till datorn, som översätter dem till den virtuella världen. Dr Eskandarian förklarar att när föraren trycker på gasen, mängden kraft på pedalen matas elektroniskt in i ett datainsamlingssystem.
Forskare har skapat fysikbaserade modeller som gör att datorn kan översätta pedalkraften till rätt mängd acceleration i den virtuella världen. Dessa modeller har kartlagt hur mycket pedaltryck som resulterar i hur mycket acceleration. Varje komponent i motorprocessen har en motsvarande dynamisk modell, som är en fysikbaserad ekvation som beskriver förhållandet mellan input och output. Denna beräkningsprocess som översätter fordonskontroll till virtual reality kallas total fordonsdynamik [källa:Eskandarian].
Forskarna skapar också en virtuell värld att köra in i. De projicerar denna värld, komplett med markerade vägar, stoppskyltar, stoppljus, fotgängare, cyklister med mera, på en skärm framför föraren. Många simulatorer kan också justera vädret, tid på dagen och trafik.
Dock, även detta kan verka orealistiskt om det inte "känns" som att köra. Med andra ord, det kan kännas som att du flyter eller kör på ett glasskiva snarare än en riktig väg [källa:Ahmad]. National Advanced Driving Simulator (NADS) vid University of Iowa försöker lösa detta problem som en av de mest uppslukande körsimulatorerna. Omar Ahmad, assisterande direktör för NADS, förklarar att bilen är inrymd i en kupol hexipod med fyra vibrationsmanövreringsorgan och sex hydrauliska ben. Detta uppgår till en 360-graders värld med olika grader av vibrationer för att imitera mjuk, ojämna och grusvägar. Kupolen och hexipoden rör sig i sidled och längsgående på ett 64 fot med 64 fot elektriskt järnvägssystem. Det tillåter till och med 13 graders lutning för realistiska stopp, börjar och vänder. Ahmad förklarar att testpersoner går genom en täckt baldakin för att komma in i kupolen, där de sätter sig in i en typisk bil, vilket hjälper dem att stoppa misstro.
TackHowStuffWorks vill tacka forskarna Azim Eskandarian och Omar Ahmad för att ge intervjuer för denna artikel.
Att testa farliga förhållanden på en körsimulator är säkrare än att testa på vägen. © iStockphoto.com/jacus När du väl har konstruerat en körsimulator som känns så realistisk som möjligt, liksom en virtuell värld att köra in, du kan genomföra tester för att samla ovärderlig forskning. Dessa tester kan vara så enkla som att be en förare att sms:a en mobiltelefon medan hantera trafik med plötsliga stopp, fotgängare och cyklister. Men vissa simulatorer kan också skapa farligt väder och våta vägar.
Datainsamling kan bli otroligt detaljerad. Center for Intelligent Systems Research vid George Washington University har en körsimulator med förmåga att samla in data om förarens ögonrörelse, blinkningshastighet och blinklängd, och fokuspunkt [källa:CISR].
Forskaren Omar Ahmad förklarar att han har gjort studier med NADS -simulatorn för att testa färdförarnas körvanor. NADS projekterar en simulering av en nattkörning hem från baren för att studera flera grupper av förare. Detta inkluderar en placebogrupp av de som omedvetet dricker alkoholfria drycker och grupper av förare med olika blodalkoholnivåer. Från att studera färdiga människors körvanor, såsom styrning och hastighetsändringar, Ahmad säger att de utvecklar sensorer som kan installeras i bilar som faktiskt upptäcker om föraren är påverkad av alkohol. Han hävdar att dessa sensorer nu har 80 procents noggrannhet - de identifierar fyra av fem berusade förare. Och i tester har det inte funnits några falska positiva - vilket betyder att de inte identifierar nykter människor som berusade [källa:Ahmad].
Annat än att dricka, körsimulatorer används för att testa hur människor kör på olika droger eller när de lider av medicinska eller psykologiska problem. U.S.National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA), liksom olika andra myndigheter, bilindustrin och läkemedelsföretag, är kända för att finansiera körsimulatorstudier. Forskarna vid NADS fick också nyligen en studie för att utveckla sensorer som upptäcker dåsighet [källa:Ahmad].
Dr Azim Eskandarian säger att utöver att testa körbeteende under farliga förhållanden, körsimulatorer gör det möjligt för forskare att bestämma de säkraste fordonskontrollfunktionerna och vägdesignerna. Dessa kan innefatta testning av säkerhetsbälten samt vilken teckenstorlek som fungerar bäst på vägmärken.
Självklart, andra sätt att samla in denna information inkluderar en stängd testbana eller ett driftstest vid normala vägtrafikförhållanden. Dock, inte bara körsimulatorer är ofta mer kostnadseffektiva, de är uppenbarligen säkrare för att samla forskning om farliga situationer.
