O ABS (Antilock Braking System) é um sistema suplementar ao sistema de freio de serviço normal, que impede o travamento da roda em qualquer situação de frenagem, principalmente em frenagens de emergência, e com isto garante estabilidade e dirigibilidade ao veículo e reduz, na grande maioria de situações, a distância de parada em relação ao sistema de freio normal. Por sua vez, o travamento de roda na frenagem tem uma forte relação com acidentes de trânsito. Esta dissertação apresenta uma avaliação da eficiência do ABS na redução de acidentes de trânsito nas condições de uso cotidianas do veículo, baseando-se em uma característica da dinâmica do veículo: a eficiência de frenagem. Usualmente, esta avaliação da eficácia do ABS na prevenção de acidentes é feita através de estatísticas de dados de acidentes e de registros de veículos. O travamento da roda ocorre quando a demanda de aderência de veículo, que está diretamente relacionada com a desaceleração desejada, supera a aderência disponibilizada pelo conjunto pneu pavimento. Portanto através de curvas de probabilidade de disponibilidade de aderência, curvas de probabilidade de demanda de aderência e estatísticas sobre o uso do veículo, consegue-se estimar a probabilidade da ocorrência do travamento de roda. Este trabalho apresenta estimativas de acionamentos do freio para que ocorra um travamento, de distância percorrida para que ocorra um travamento e tempo decorrido para que ocorra um travamento. As estimativas são feitas para pistas de concreto seco e concreto molhado. Para esclarecer o funcionamento do sistema, simulou-se o sistema ABS em Matlab/Simulink. Para isto, desenvolveu-se um controlador de estados finitos, o qual foi implementado em um modelo de veículo completo. A simulação realizada foi uma frenagem em linha reta até a parada completa do veículo em uma pista homogênea de alta aderência. Neste estudo verificou-se que o ABS tem grande potencial para reduzir acidentes de trânsito, tanto em pista molhada quanto em pista seca. O ABS apresenta um ganho na segurança veicular mesmo em relação a um sistema de freio perfeitamente balanceado. Deve-se ressalvar que este resultado pode ser alterado pelo fator motorista, alteração esta causada pelo desconhecimento do funcionamento e utilização do sistema ou mesmo mau uso. / The ABS (Antilock Braking System) is a supplementary system to the regular service brake system, which prevents the wheel lock in any braking situation, mainly in emergency braking maneuvers, and it will guarantee stability and steerability of the vehicle and reduces, in most of the situations, the stopping distance in relation to the regular brake system. By the way, the wheel lock when braking has a strong relationship with traffic accidents. This thesis presents an assessment of the effciency of the ABS in the reduction of traffic accidents in daily conditions of use of the vehicle, based on a dynamic feature of the vehicle: the braking efficiency. Usually, this evaluation of the effectiveness of the ABS in the prevention of accidents is done through database statistics of accidents and records of vehicles. The wheel lock occurs when the friction demand of the vehicle, which is directly related to the desired deceleration, is larger than the friction provided by the interaction between the tire and the road surface. So through probability curves of availability of friction, probability curves of friction demand and statistics on the use of the vehicle, it is possible to estimate the probability of occurrence of wheel lock-ups. This study presents estimations of brake applications to cause a lock-up, estimations of distance travelled to cause a lock-up and estimations of time so that a wheel locks. The estimations are made for dry and wet concrete roads. To clarify the operation of the system, it was simulated the ABS system in Matlab/Simulink. In order to do this, it was developed a finite state controller, which was implemented in a full vehicle model. The simulation carried out was a straight line brake until the complete stop of the vehicle in a homogeneous high friction road. This study found out that the ABS has a great potential to reduce traffic accidents, both on wet road and on dry road. The ABS presents a gain in vehicles safety even in relation to a perfectly balanced brake system. It should be noted that this result can be affected by the driver factor, this change is caused by ignorance of the operation and use of the system or even misuse.

Este trabalho traz um estudo de veículos rodoviários articulados pesados durante o processo de freagem incluindo uma revisão bibliográfica sobre aspectos humanos, ambientais, legais, veiculares e operacionais relacionados com o desempenho, a estabilidade e a segurança veicular e uma descrição da técnica dos mapas de desempenho. Tal técnica é original e inovadora e foi desenvolvida através de modelo matemático e respectivo programa computacional para analisar o desempenho e a estabilidade de veículo-trator-semi-reboque durante a freagem em trecho retilíneo. Com esta técnica é possível obter o desempenho e a estabilidade direcional de veículos articulados pesados na freagem, obedecendo as restrições geométricas do veículo-trator-semi-reboque e de peso estabelecidas pelo fabricante e pela legislação, para todas as condições de carregamento e qualquer condição operacional. Os resultados teórico-experimentais que validaram o modelo matemático adotado também são mostrados neste trabalho. Este trabalho foi desenvolvido com o apolo da Mercedes-Benz do Brasil, resultando numa integração entre Empresa e Universidade que trouxe uma contribuição efetiva para o uso do veículo-trator-semi-reboque com maior eficiência, e segurança, unindo esforços da Empresa e da Universidade em prol da segurança veicular e do desenvolvimento tecnológico do Brasil. / This work describes a study of articulated heavy vehicles during braking process including the state-of-the-art of human, environmental, legal, vehicular and operational aspects related with performance, stability and vehicular safety and a description of performance charts technique. This technique is original and innovative and was developed with mathematical model and related computer program to analize the tractor-semi-trailer performance and stability during the braking process in a straight line path. With this technique is possible to obtain the performance and directional stability of articulated heavy vehicles during braking process, obeying the geometrical restrictions of the tractor-semi-trailer and the legal and maker\'s weight restrictions, for all states of loading and any operational conditions. The theoretical-experimental results that validated the mathematical model adopted are also shown in this work. This work was developed with the support of Mercedes-Benz of Brazil, resulting in a Company and University integration that brought an effective contribution for the more efficient and safe use of tractor-semi-trailer, enlarging the Company and University efforts to the benefit of vehicular safety and technological development in Brazil.

Broadcast communications is critically important in vehicular networks. Many safety applications need safety warning messages to be broadcast to all vehicles present in an area. In this thesis, we propose a novel repetition-based broadcast protocol based on ``optical orthogonal codes.'' Optical orthogonal codes are used because of their ability to reduce the possibility of collision. We present a detailed mathematical analysis for obtaining the probability of success and the average delay. Furthermore, we propose to use coding to increase network throughput, and ``adaptive elimination'' of potentially colliding transmissions to further increase reliability. We show, by analysis and simulations, that the proposed protocol outperforms existing repetition-based ones and provides reliable broadcast communications and can reliably deliver safety messages under load conditions deemed to be common in vehicular environments. We also show that the proposed protocol is able to provide different levels of quality of service.

Broadcast communications is critically important in vehicular networks. Many safety applications need safety warning messages to be broadcast to all vehicles present in an area. In this thesis, we propose a novel repetition-based broadcast protocol based on ``optical orthogonal codes.'' Optical orthogonal codes are used because of their ability to reduce the possibility of collision. We present a detailed mathematical analysis for obtaining the probability of success and the average delay. Furthermore, we propose to use coding to increase network throughput, and ``adaptive elimination'' of potentially colliding transmissions to further increase reliability. We show, by analysis and simulations, that the proposed protocol outperforms existing repetition-based ones and provides reliable broadcast communications and can reliably deliver safety messages under load conditions deemed to be common in vehicular environments. We also show that the proposed protocol is able to provide different levels of quality of service.

Este trabalho traz um estudo de veículos rodoviários articulados pesados durante o processo de freagem incluindo uma revisão bibliográfica sobre aspectos humanos, ambientais, legais, veiculares e operacionais relacionados com o desempenho, a estabilidade e a segurança veicular e uma descrição da técnica dos mapas de desempenho. Tal técnica é original e inovadora e foi desenvolvida através de modelo matemático e respectivo programa computacional para analisar o desempenho e a estabilidade de veículo-trator-semi-reboque durante a freagem em trecho retilíneo. Com esta técnica é possível obter o desempenho e a estabilidade direcional de veículos articulados pesados na freagem, obedecendo as restrições geométricas do veículo-trator-semi-reboque e de peso estabelecidas pelo fabricante e pela legislação, para todas as condições de carregamento e qualquer condição operacional. Os resultados teórico-experimentais que validaram o modelo matemático adotado também são mostrados neste trabalho. Este trabalho foi desenvolvido com o apolo da Mercedes-Benz do Brasil, resultando numa integração entre Empresa e Universidade que trouxe uma contribuição efetiva para o uso do veículo-trator-semi-reboque com maior eficiência, e segurança, unindo esforços da Empresa e da Universidade em prol da segurança veicular e do desenvolvimento tecnológico do Brasil. / This work describes a study of articulated heavy vehicles during braking process including the state-of-the-art of human, environmental, legal, vehicular and operational aspects related with performance, stability and vehicular safety and a description of performance charts technique. This technique is original and innovative and was developed with mathematical model and related computer program to analize the tractor-semi-trailer performance and stability during the braking process in a straight line path. With this technique is possible to obtain the performance and directional stability of articulated heavy vehicles during braking process, obeying the geometrical restrictions of the tractor-semi-trailer and the legal and maker\'s weight restrictions, for all states of loading and any operational conditions. The theoretical-experimental results that validated the mathematical model adopted are also shown in this work. This work was developed with the support of Mercedes-Benz of Brazil, resulting in a Company and University integration that brought an effective contribution for the more efficient and safe use of tractor-semi-trailer, enlarging the Company and University efforts to the benefit of vehicular safety and technological development in Brazil.

O ABS (Antilock Braking System) é um sistema suplementar ao sistema de freio de serviço normal, que impede o travamento da roda em qualquer situação de frenagem, principalmente em frenagens de emergência, e com isto garante estabilidade e dirigibilidade ao veículo e reduz, na grande maioria de situações, a distância de parada em relação ao sistema de freio normal. Por sua vez, o travamento de roda na frenagem tem uma forte relação com acidentes de trânsito. Esta dissertação apresenta uma avaliação da eficiência do ABS na redução de acidentes de trânsito nas condições de uso cotidianas do veículo, baseando-se em uma característica da dinâmica do veículo: a eficiência de frenagem. Usualmente, esta avaliação da eficácia do ABS na prevenção de acidentes é feita através de estatísticas de dados de acidentes e de registros de veículos. O travamento da roda ocorre quando a demanda de aderência de veículo, que está diretamente relacionada com a desaceleração desejada, supera a aderência disponibilizada pelo conjunto pneu pavimento. Portanto através de curvas de probabilidade de disponibilidade de aderência, curvas de probabilidade de demanda de aderência e estatísticas sobre o uso do veículo, consegue-se estimar a probabilidade da ocorrência do travamento de roda. Este trabalho apresenta estimativas de acionamentos do freio para que ocorra um travamento, de distância percorrida para que ocorra um travamento e tempo decorrido para que ocorra um travamento. As estimativas são feitas para pistas de concreto seco e concreto molhado. Para esclarecer o funcionamento do sistema, simulou-se o sistema ABS em Matlab/Simulink. Para isto, desenvolveu-se um controlador de estados finitos, o qual foi implementado em um modelo de veículo completo. A simulação realizada foi uma frenagem em linha reta até a parada completa do veículo em uma pista homogênea de alta aderência. Neste estudo verificou-se que o ABS tem grande potencial para reduzir acidentes de trânsito, tanto em pista molhada quanto em pista seca. O ABS apresenta um ganho na segurança veicular mesmo em relação a um sistema de freio perfeitamente balanceado. Deve-se ressalvar que este resultado pode ser alterado pelo fator motorista, alteração esta causada pelo desconhecimento do funcionamento e utilização do sistema ou mesmo mau uso. / The ABS (Antilock Braking System) is a supplementary system to the regular service brake system, which prevents the wheel lock in any braking situation, mainly in emergency braking maneuvers, and it will guarantee stability and steerability of the vehicle and reduces, in most of the situations, the stopping distance in relation to the regular brake system. By the way, the wheel lock when braking has a strong relationship with traffic accidents. This thesis presents an assessment of the effciency of the ABS in the reduction of traffic accidents in daily conditions of use of the vehicle, based on a dynamic feature of the vehicle: the braking efficiency. Usually, this evaluation of the effectiveness of the ABS in the prevention of accidents is done through database statistics of accidents and records of vehicles. The wheel lock occurs when the friction demand of the vehicle, which is directly related to the desired deceleration, is larger than the friction provided by the interaction between the tire and the road surface. So through probability curves of availability of friction, probability curves of friction demand and statistics on the use of the vehicle, it is possible to estimate the probability of occurrence of wheel lock-ups. This study presents estimations of brake applications to cause a lock-up, estimations of distance travelled to cause a lock-up and estimations of time so that a wheel locks. The estimations are made for dry and wet concrete roads. To clarify the operation of the system, it was simulated the ABS system in Matlab/Simulink. In order to do this, it was developed a finite state controller, which was implemented in a full vehicle model. The simulation carried out was a straight line brake until the complete stop of the vehicle in a homogeneous high friction road. This study found out that the ABS has a great potential to reduce traffic accidents, both on wet road and on dry road. The ABS presents a gain in vehicles safety even in relation to a perfectly balanced brake system. It should be noted that this result can be affected by the driver factor, this change is caused by ignorance of the operation and use of the system or even misuse.

Neste trabalho, é desenvolvido um estudo sobre o uso de alertas auditivos e hápticos dentro do ambiente veicular. É proposto um sistema de assistência ao motorista para alertá-lo de que uma colisão lateral com outros veículos pode ser iminente, quando a observação do espelho retrovisor é insuficiente ou o motorista está desatento. O sistema é composto por um módulo de ativação e um módulo de alerta. O módulo de ativação detecta a condição de perigo por sensores posicionados ao redor do veículo e na tendência de abandono de faixa. Esse trabalho enfoca o módulo de alerta, para o qual se propõe o uso de som tridimensional juntamente com estímulo de vibração. Um ambiente de simulação é proposto para se reproduzir em laboratório o ambiente em que o motorista atua. Nesse ambiente, o sujeito deve utilizar um jogo de corrida projetado na parede à sua frente usando um volante e pedais para acelerar e frear. O motorista se mantém ocupado na tarefa de conduzir o veículo pela trajetória do jogo enquanto é submetido a situações em que um outro veículo se aproxima pela região lateral-traseira velozmente. O assento utilizado é equipado com os elementos geradores dos estímulos vibratórios e auditivos. No primeiro experimento, estuda-se o comportamento de 12 participantes na situação crítica sem o uso do sistema de alerta e conclui-se que a reação preferencial em tal situação é o esterçamento do volante. No segundo experimento, 23 participantes são submetidos ao mesmo cenário adicionando-se o sistema de alertas auditivo e háptico. São coletados os dados de tempo de reação, esterçamento do volante, pressionamento dos pedais e distância entre os carros. Também são registradas as percepções dos participantes sobre o sistema de alerta utilizado. A análise dos dados indica que o sistema de alerta é elegível para uso e pode auxiliar em termos de tempo de reação, devendo-se, entretanto, revisar as características dos alertas utilizados, especialmente o auditivo, para se reduzir o desconforto e evitar prejuízo significativo no controle do veículo. / In this work, we develop a study about the usage of auditive and haptic alerts in the vehicular environment. It is proposed a driver assistance system to warn the driver that a lateral collision with other vehicle may be imminent, when the rear mirror observation is insufficient or the driver is distracted. The system is composed by an activation module and a warning module. The activation module detects the dangerous condition using sensors placed around the vehicle and on the identification of a lane departure tendency. This work focuses on the warning module, which proposes the usage of three-dimensional sound together with vibration stimulus. A simulation environment is proposed to reproduce in laboratory the environment where the driver actuates. In this environment, the subject is requested to play a driving game projected in the frontal wall using a steering wheel and pedals to accelerate and brake. While the driver conducts the vehicle over the game route, he is submitted to the situation where another vehicle approaches very fastly from behind. The seat is equipped with the vibration and auditory stimuli generator elements. In the first experiment, it is assessed the behavior of 12 subjects in the critical situation without the usage of the warning system and it is concluded that the major reaction in such situation is the steering of the wheel. In the second experiment, 23 subjects are submitted to the same scenario adding the auditory and haptic warning system. The following data are collected: reaction time, wheel steering, pedal pressing and distance between the vehicles. The perception of the participants about the used warning system is registered. The analysis of all data indicates that the system is eligible to be used and is able to help regarding reaction times. Nevertheless, it is still necessary to review the characteristics of the used warnings, specially the auditory, to reduce discomfort and avoid loss of control during driving.

Neste trabalho, é desenvolvido um estudo sobre o uso de alertas auditivos e hápticos dentro do ambiente veicular. É proposto um sistema de assistência ao motorista para alertá-lo de que uma colisão lateral com outros veículos pode ser iminente, quando a observação do espelho retrovisor é insuficiente ou o motorista está desatento. O sistema é composto por um módulo de ativação e um módulo de alerta. O módulo de ativação detecta a condição de perigo por sensores posicionados ao redor do veículo e na tendência de abandono de faixa. Esse trabalho enfoca o módulo de alerta, para o qual se propõe o uso de som tridimensional juntamente com estímulo de vibração. Um ambiente de simulação é proposto para se reproduzir em laboratório o ambiente em que o motorista atua. Nesse ambiente, o sujeito deve utilizar um jogo de corrida projetado na parede à sua frente usando um volante e pedais para acelerar e frear. O motorista se mantém ocupado na tarefa de conduzir o veículo pela trajetória do jogo enquanto é submetido a situações em que um outro veículo se aproxima pela região lateral-traseira velozmente. O assento utilizado é equipado com os elementos geradores dos estímulos vibratórios e auditivos. No primeiro experimento, estuda-se o comportamento de 12 participantes na situação crítica sem o uso do sistema de alerta e conclui-se que a reação preferencial em tal situação é o esterçamento do volante. No segundo experimento, 23 participantes são submetidos ao mesmo cenário adicionando-se o sistema de alertas auditivo e háptico. São coletados os dados de tempo de reação, esterçamento do volante, pressionamento dos pedais e distância entre os carros. Também são registradas as percepções dos participantes sobre o sistema de alerta utilizado. A análise dos dados indica que o sistema de alerta é elegível para uso e pode auxiliar em termos de tempo de reação, devendo-se, entretanto, revisar as características dos alertas utilizados, especialmente o auditivo, para se reduzir o desconforto e evitar prejuízo significativo no controle do veículo. / In this work, we develop a study about the usage of auditive and haptic alerts in the vehicular environment. It is proposed a driver assistance system to warn the driver that a lateral collision with other vehicle may be imminent, when the rear mirror observation is insufficient or the driver is distracted. The system is composed by an activation module and a warning module. The activation module detects the dangerous condition using sensors placed around the vehicle and on the identification of a lane departure tendency. This work focuses on the warning module, which proposes the usage of three-dimensional sound together with vibration stimulus. A simulation environment is proposed to reproduce in laboratory the environment where the driver actuates. In this environment, the subject is requested to play a driving game projected in the frontal wall using a steering wheel and pedals to accelerate and brake. While the driver conducts the vehicle over the game route, he is submitted to the situation where another vehicle approaches very fastly from behind. The seat is equipped with the vibration and auditory stimuli generator elements. In the first experiment, it is assessed the behavior of 12 subjects in the critical situation without the usage of the warning system and it is concluded that the major reaction in such situation is the steering of the wheel. In the second experiment, 23 subjects are submitted to the same scenario adding the auditory and haptic warning system. The following data are collected: reaction time, wheel steering, pedal pressing and distance between the vehicles. The perception of the participants about the used warning system is registered. The analysis of all data indicates that the system is eligible to be used and is able to help regarding reaction times. Nevertheless, it is still necessary to review the characteristics of the used warnings, specially the auditory, to reduce discomfort and avoid loss of control during driving.