Car of the Day

Автомобильный интернет-журнал

.

Средства обеспечения активной безопасности в автомобиле


Средства обеспечения активной безопасности в автомобиле

Автомобиль сегодня – предмет первой необходимости. Личный транспорт для многих из нас столь же важен, настолько обязателен мобильный телефон, часы и обувь на ногах. В тоже время, автомобиль – это источник повышенной опасности, который ежегодно уносит больше 200 тысяч жизней. При этом около 15 миллионов человек получают травмы различной степени тяжести. Вместе с ростом автомобильного парка планеты эти числа с каждым все увеличиваются. Но страшные цифры были бы в разы больше, если бы с развитием автомобильной промышленности не развивались бы технологии безопасности.

Средства обеспечения безопасности людей в автомобиле (и за его пределами) бывают двух видов: активные и пассивные. Первые действуют до аварии, работая над ее предотвращением. Это целый арсенал электронных систем, например, контроль за блокировкой тормозов или системы поддержания курсовой устойчивости. Вторые же работают после столкновения, смягчая последствия аварии. К примеру – ремни и подушки безопасности, а также программируемые зоны деформации кузова.

 

Средства активной безопасности

Антиблокировочная тормозная система (ABS)

Очень высокий процент аварий происходит из-за того, что автомобиль не смог своевременно затормозить. На скользких дорогах экстренное торможение либо резкое снижение скорости может привести к абсолютно противоположному результату. Колеса блокируются и теряют сцепление с дорогой, а автомобиль становится неуправляемым. Чтобы качество торможения не зависело от опыта водителя, профессионалы научили механизмы правильной остановке при помощи ABS.

Антиблокировочная система состоит из трех основных элементов: электронного блока управления, гидравлического блока и датчиков скорости колес. При вращении колеса мимо датчика проходят зубцы и впадины специального ротора, которые наводят в обмотке датчика электрический сигнал. Частота сигнала пропорциональна угловой скорости колеса и количеству зубцов на роторе. При торможении, как только датчик определяет, что колесо начинает блокироваться, электронный блок отдает управляющий импульс электромагнитным клапанам гидравлического блока. Последний установлен в тормозной магистрали сразу после главного тормозного цилиндра, а его клапаны управляют давлением жидкости в контурах тормозной системы. Если заторможенное колесо начало скользить, клапаны гидроблока понижают или временно прекращают подачу жидкости к рабочему тормозному цилиндру. Торможение и растормаживание колеса будут происходить периодически, и водитель ощущает работу ABS частыми резкими толчками на педали тормоза.

 Первые варианты ABS были представлены еще в начале 70-х. Они вполне справлялись с возложенными обязанностями, но были построены на аналоговых процессорах, а потому оказались дорогостоящими в производстве и ненадежными в эксплуатации. Далее изготовления опытных образцов дело не продвинулось, хотя, в любом случае, это был, безусловно, шаг вперед.

Электронная система распределения тормозных усилий (EBD)

При торможении, мы воздействуем только на одну педаль. Она, в свою очередь, распределяет усилие между тормозами четырьмя колес. Чтобы каждое колесо получало именно столько тормозных сил, сколько ему нужно, существует система EBD.

EBD работает в комплексе с системой ABS, рассмотренной выше, обеспечивая с помощью электроники равномерное распределение тормозного усилия между всеми четырьмя колесами, чтобы обеспечить каждому из них оптимальное сцепление с дорогой. EBD оптимизирует работу ABS. Система может, например, регулировать тормозное усилие между передними и задними колесами с учетом нагрузки и дорожных условий, или тормозить с одной стороны автомобиля чуть сильнее, чем с другой, для сохранения устойчивости при прохождении поворота.

Датчики скорости на всех четырех колесах обнаруживают, когда одно или несколько колес приближаются к моменту блокировки. Система моментально вычисляет, какие колеса нуждаются в подтормаживании, а какие — в ослаблении тормоза. Эта информация передается в блок управления рабочими цилиндрами тормозов, который затем распределяет тормозные усилия по всем колесам.

Система помощи при экстренном торможении Brake Assist (также называется BA, BAS)

Электронная система Brake Assist управляет давлением в гидравлической системе тормозов, которая в случае необходимости экстренного торможения и недостаточного усилия на педали тормоза самостоятельно повышает давление в тормозной магистрали. Система делает это во много раз быстрее, чем на то способен человек. Электроника гидравлического Brake Assist распознает, произошёл ли процесс аварийного торможения по скорости движения педали и давлению на педаль. В таком случае давление в системе тормозного привода в значительно увеличивается, соответственно, время на срабатывание тормоза уменьшается. При этом и у не очень опытных водителей уменьшается время для реакции. Электроника берет управление экстренным торможением на себя и останавливает автомобиль в максимально короткий срок значительно сокращая тормозной путь, особенно на высоких скоростях движения.

Когда система Brake Assist используется вместе с антиблокировочными тормозными системами, это приводит к более быстрому и более безопасному торможению.

Электронная система стабилизации движения ESP (а также VSA, DSC…)

Иногда начинающим водителям недостает опытного инструктора на соседнем сидении. Он бы точно сказал, с какой скоростью нужно проходить этот поворот; когда начинать тормозить на скользкой дороге и что делать, если автомобиль уже начал вращение. Электронная программа стабилизации полностью заменяет инструктора. Более того, она никогда не будет ругать «чайника», а молча исправит практически любую ошибку водителя.

ESP cрабатывает в опасных ситуациях, когда возможна или уже произошла потеря управляемости автомобилем. Впервые о ней стало известно в 1995 году. Путем притормаживания отдельных колес система стабилизирует курсовую устойчивость. Она вступает в работу, когда, например, из-за большой скорости при прохождении правого поворота передние колеса сносит с заданной траектории в направлении действия сил инерции, т.е. по радиусу большему, чем радиус поворота. ESP в этом случае притормаживает заднее колесо, идущее по внутреннему радиусу поворота, придавая автомобилю большую поворачиваемость и направляя его в поворот. Одновременно с притормаживанием колес ESP снижает обороты двигателя. Если при прохождении поворота происходит занос задней части автомобиля, ESP активизирует тормоз левого переднего колеса, идущего по наружному радиусу поворота. Таким образом, появляется момент противовращения, исключающий боковой занос. Когда скользят все четыре колеса, ESP самостоятельно решает, тормозные механизмы каких колес должны вступить в работу. Время реакции ESP — 20 миллисекунд. Работает система на любых скоростях и в любых режимах движения.

            Систему ESP разработала и запатентовала фирма Bosch. Многие автопроизводители пользуются ее продукцией, а некоторые самостоятельно разрабатывают схожие системы. Например, у Honda аналогичная система называется VSA. Эта интеллектуальная электроника включает в себя ABS, антипробуксовочную систему, регулирует тягу и управляет дроссельной заслонкой. Блок электронного управления VSA использует информацию от датчиков своих подсистем, которые с периодичностью 25 раз в секунду отслеживают работу мотора и трансмиссии, скорость вращения каждого из колёс, давление в тормозной системе, угол поворота руля, поперечное ускорение. По повороту руля, и, соответственно по направлению колёс, система VSA оценивает, куда намерен двигаться водитель. Сопоставив эти данные, вычислительный блок, во-первых, фиксирует аварийно – опасную ситуацию, определяя её по соответствию движения машины действиям водителя. Во-вторых, рассчитывает и подаёт исполнительным механизмам команду к исполнению контролирующего воздействия, то есть затормаживает определённое колесо с выверенным усилием. Если необходимо ограничить скорость или уменьшить мощность двигателя, процессор VSA, связанный с блоком электронного управления двигателем, корректирует мощность и количество оборотов коленчатого вала.

У Volvo тоже есть своя версия ESP, которая называется DSTC. Система представляет собой продвинутую систему контроля устойчивости, которая обеспечивает правильную реакцию автомобиля на команды водителя, возвращая машину на ее курс. Датчики отслеживают ряд параметров, таких как вращение всех четырех колес, вращение рулевого колеса (угол поворота) и курсовое поведение автомобиля. Сигналы обрабатываются процессором DSTC; в случае отклонения от обычных значений, как, например, при начинающемся боковом смещении задних колес, применяется торможение одного или нескольких колес, возвращающее автомобиль на правильный курс. При необходимости тяговое усилие двигателя будет снижено. Основной блок системы DSTC состоит из датчиков, которые регистрируют: скорость каждого колеса, вращение рулевого колеса, угол смещения относительно движения руля, центробежную силу.

Также свои системы контроля за стабильностью есть у Toyota (VSC), у BMW (DSC) и у некоторых других производителей.

Системы ночного видения

Ночью из-за недостаточной видимости автомобилист подвергает себя и окружающих дополнительной опасности. Особенно на загородных трассах, где освещение может отсутствовать полностью. Для таких, или примерно таких, случаев были изобретены специальные автомобильные системы ночного видения. Они бывают двух видов.

Первый тип – это устройства, которые улавливают инфракрасное излучение. Каждый предмет, температура которого выше абсолютного нуля (минус 273°С), является его источником. Улавливая тепловые лучи, система преобразует их в картинку. И чем выше температура предметов, тем ярче они выглядят на картинке, а «холодные» предметы более размыты. Из-за этой особенности пассивные системы способны ослеплять водителей, так как лампы накаливания встречных машин – это мощный источник теплового излучения. Первым автомобилем, который оснастили системой ночного видения, стал в 1998 году Саdіllас Dе Villе. Его система состоит из трех основных узлов: приемника инфракрасного излучения, электронного блока с пультом управления и специального жидкокристаллического дисплея.

Второй тип автомобильных систем ночного видения недавно представила компания Bosch. Здесь применена технология Near Infrared, использующая ближнюю область инфракрасного спектра. Полупроводниковые датчики обеспечивают высокую детальность изображения и широкий обзор, что заметно повышает уровень безопасности вождения, так как картинка легко интерпретируется. Система подсвечивает невидимыми для человеческого глаза инфракрасными лучами объекты, а специальная камера фиксирует их отражение. Активная система по сравнению с пассивной детальнее «читает» пространство, а также способна более качественно распознавать «холодные» предметы – указательные столбы, дорожные знаки, потерянный груз, стоящие автомобили и даже дорожную разметку. Инфракрасные лампы встраиваются в передние фары автомобиля, а цифровая видеокамера – перед салонным зеркалом заднего вида. Изображение обрабатывается блоком управления системы и выводятся на дисплей в виде реалистичной черно-белой картинки с высокими разрешением и контрастностью. Система позволяет четко видеть других участников движения и препятствия на расстоянии до 150 м, что почти в четыре раза больше, чем при свете обычных фар ближнего света. При этом система не ослепляет водителей встречных автомобилей.

Адаптивные фары (AFS, EFS, и т.д.)

            Проблемы, связанные с освещением не решаются одними только системами ночного видения. Тем более, что последние пока что не так распространены и доступны, чтобы стоять в каждом  автомобиле. Иногда возникают ситуации, когда видеть только перед собой недостаточно. Например, на неосвещенной дороге в повороте могут подстерегать неприятности вроде аварийной машины, пешехода, или животного, собравшегося переходить дорогу. Обычные фары не могут «заглянуть за угол». Адаптивные могут.

            В новой системе AFS, разработанной Ford, два независимых источника света. Первый – мощный  галогенный прожектор, второй – дополнительный комплект светодиодов, который работает почти постоянно, обеспечивая равномерную освещенность и потребляя меньше энергии по сравнению с традиционными фарами. Компьютер AFS, определяющий изгиб дороги, последовательно включает различные светодиоды, увеличивая освещенность участка, по которому поедет машина. Во время выполнения поворота светодиоды изменяют интенсивность и направленность света в зависимости от характеристик поворота и скорости автомобиля. Электронные сенсоры анализируют положение рулевого колеса, определяя каким образом и когда включать светодиоды, а также, в какой момент времени их выключать, когда дорога становится прямой.

Датчик «мертвых зон»

Парковочные радары тоже можно рассматривать как средство активной безопасности. Но предохранение бамперов от ударов о припаркованные рядом машины или фонарные столбы нам не так интересно, сколько различные модификации парковочных радаров.

Одна из наиболее интересных – система BLIS («BLInd Spot», «мертвая зона»), разработанная компанией Volvo в 2005 году.  Система предупреждает водителя о нахождении машин или мотоциклов в опасной зоне — справа и слева непосредственно позади автомобиля. BLIS состоит из видеокамер, делающих по 25 кадров в секунду, установленных на наружных зеркалах заднего вида и компьютера, который распознаёт попадание объектов в эти зоны. В случае опасного сближения система зажигает жёлтый светодиод в салоне — рядом с правым или левым зеркалом соответственно. Комплекс отслеживает машины, которые идут на обгон, а также реагирует на те машины, которые, наоборот, движутся медленнее, например, попадающие в зону ответственности при перестроениях. При этом система не реагирует на статичные объекты, попадающие в поле зрения камер, к примеру, когда водитель сдаёт задним ходом, устанавливая машину на парковку, поскольку камеры активируются на скорости больше 10 километров в час.