Steer by wire -ohjauksen vaatimukset työkoneissa

Abstract

Ajoneuvojen ohjausmenetelmät ovat kehittyneet viime vuosina merkittävästi, ja sähköinen ohjaus on askel kohti etäohjattavia ja itsenäisiä koneita. Sähköisen ohjauksen suurimpia etuja ovat yksinkertainen fyysinen rakenne, ohjauksen tarkkuus sekä ohjelmoitavuus, minkä vuoksi se on jo vakiinnuttanut asemansa lentokoneiden ohjausmenetelmänä. Pyörillä liikkuvien ajoneuvojen ohjauksen sähköistämisen suurimpia haasteita ovat ohjauksen luotettavuus sekä lainsäädännön asettamat vaatimukset.

Tämän diplomityön tavoitteena on selvittää työkoneiden steer by wire -ohjaukselle asetetut vaatimukset. Tutkimuksen oleellinen osa on selvittää työkoneita koskevien lainsäädännön ja kansainvälisten standardien asettamat vaatimukset. Lainsäädännössä ohjaukselle on asetettu yleiset vaatimukset, ja sen tukena käytetään standardeja, joissa paneudutaan teknisiin ominaisuuksiin ja vaatimuksiin. Standardit jakautuvat A-, B ja C-tason standardeihin, ja suunnittelussa käytettävät standardit ovat riippuvaisia koneen tyypistä. Työkoneiden ohjausta koskeva C-tason standardi määrittää ajoneuvolta vaadittavat ominaisuudet, eri nopeusluokkia koskevat vaatimukset sekä ohjauksen toimivuuden todentamiseen käytettävät testiradat. Ohjausjärjestelmä on steer by wire -ohjauksen kriittinen osa, ja siihen kuuluvia vaatimuksia käsitellään B-tason standardeissa. Turvallisuus ja luotettavuus ovat tärkeimpiä ohjaukselta vaadittavia ominaisuuksia, minkä vuoksi A-tason standardissa tarkastellaan riskien arviointia.

Tutkimuksen perusteella voidaan todeta, että steer by wire -ohjauksen soveltaminen työkoneissa on riippuvainen ajonopeudesta sekä toimintaympäristön vaatimuksista. Rinnakkaisten ohjauskanavoiden hyödyntäminen lisää ohjauksen luotettavuutta, ja mahdollistaa ohjauksen säilymisen yksittäisessä vikaantumistilanteessa. Yli 20 km/h ajonopeuden koneilta redundanttiset ohjauskanavat ovat pakollisia. Työkoneilla, joiden korkein ajonopeus alittaa 20 km/h, redundanttisten ohjauskanavien tarve määräytyy työkoneen riskienarvioinnissa saavutetun tason mukaisesti.