Система пассивной безопасности автомобиля. Обзор средств пассивной безопасности. Какие системы обеспечивают безопасность людей в автомобиле Система обеспечивающая безопасность движения автомобиля

Пассивная безопасность - совокупность конструктивных и эксплуатационных свойств автомобиля, направленных на снижение тяжести дорожно-транспортного происшествия . Пассивная безопасность объединяет элементы и системы автомобиля, которые включаются в работу непосредственно в момент аварии. их главная задача - спасти жизни пассажиров и свести вероятность возникновения травм к минимуму.

В шестидесятые годы прошлого века вышла в свет книга вашингтонского адвоката Ральфа Нейдера, где он привел множество фактов ДТП в виде столкновений автомобилей, их опрокидывание и возгорание, приводили к человеческим жертвам и травматизма которых, по его заключению, можно было бы избежать, если бы автомобили проектировались даже с минимальным учетом факторов безопасности. Мощные организации по защите прав автомобилистов, появились вскоре после появления книги, начали борьбу за безопасность транспортных средств, которая была поддержана властями стран Европы и Северной Америки. Многим требованиям широкой общественности была предоставлена сила закона.

Автомобилестроители были вынуждены отреагировать на происходящее и первое, что они сделали, это пересмотрели свои подходы к компоновочных схем и проектирования кузовов автомобилей, где на первое место потребовали защиты водителя и пассажиров в ДТП. Коротко эти подходы можно сформулировать так:

Салон автомобиля - капсула, зона максимальной безопасности, которая должна быть несминаемостью ни спереди, ни сзади, ни из сторон.

Ничто из оборудования в салоне не должно быть травмоопасным для водителя и пассажиров.

Все, что в автомобиле вокруг капсулы безопасности, должно гасить кинетическую энергию столкновения, снижая вероятность повреждения капсулы, а двигатель, агрегаты трансмиссии и узлы подвесок должны "идти" под нее.

Размещение топливного бака, топливных магистралей и других элементов топливной системы, а также элементов электрических и электронных систем должно быть таким, чтобы вероятность возникновения пожара была минимальной.

Устойчивость к опрокидыванию должна быть максимальна.

Различают внешнюю и внутреннюю пассивную безопасность автомобиля.

Внешняя пассивная безопасность уменьшает травматизм других участников движения: пешеходов, водителей и пассажиров других транспортных средств, вовлеченных в ДТП, а также уменьшает механические повреждения самих автомобилей. Это достигается конструктивным исключением из внешней поверхности кузова острых углов, выступающих ручек, других элементов.

К внутренней пассивной безопасности автомобиля предъявляются два основных требования: создание условий, при которых человек мог бы безопасно выдержать значительные перегрузки и исключения травмоопасных элементов в салоне (кабине).

Основа современного защиты людей - части кузова, деформируются при ударе и поглощают его энергию, прочные дуги безопасности, усиленные передние стойки крыши, травмобезопасные (мягкие, без острых углов, ребер, кромок и т.п.) детали интерьера автомобиля, которые создают определенную "решетку безопасности" для водителя и пассажиров. Действующие нормативные документы устанавливают только критерии тяжести повреждений людей при столкновениях в заданных условиях - по направлению удара, скорости, положению препятствия и тому подобное. Способы выполнения этих требований не регламентированы. При тяжелой аварии происходит резкое уменьшение скорости, которое приводит к значительным перегрузкам на тела людей, которые могут быть фатальными. Поэтому ставится задача найти способ "растяжения" этого перегрузки во времени и по поверхности тела. Разработана система пассивной безопасности SRS2 должна при столкновении автомобиля удерживать человека на месте, чтобы, бесконтрольно перемещаясь по салону, водитель и пассажиры не травмировали друг о друга или о детали кузова и интерьера. Система включает следующие элементы:

Ремни безопасности, в том числе инерционные и с предварительным натягом;

Подушки безопасности;

Гибкие или мягкие элементы передней панели;

Рулевую колонку, состоящий при фронтальном ударе;

Травмобезопасный педальный узел - при столкновении педали отделяются от мест крепления и уменьшают риск повреждения ног водителя;

Энергопоглощающие элементы передней и задней частей автомобиля, мнутся при ударе (бамперы)

Подголовники сидений, шеи пассажира защищают от серьезных травм, при ударе автомобиля сзади;

Безопасные стекла - закаленные, которые при разрушении рассыпаются на множество неострых осколков и триплекс;

Дуги безопасности, усиленные передние стойки крыши и верхняя рамка ветрового стекла в родстерах и кабриолетах;

Поперечные брусья в дверях.

Современная система пассивной безопасности автомобиля имеет электронное управление, что обеспечивает эффективное взаимодействие большинства компонентов. Система управления включает:

Входные датчики (два передних и два боковых для определения направления удара, один контрольный)

Блок управления;

Исполнительные устройства компонентов системы.

Входные датчики фиксируют параметры, при которых возникает аварийная ситуация, и преобразуют их в электрические сигналы. К входной датчиков относятся;

1. Датчик удара. На каждую из сторон автомобиля устанавливается, как правило, по два датчика удара. Они обеспечивают работу соответствующих подушек безопасности. В задней части датчики удара применяются при оборудовании автомобиля активными подголовниками с электрическим приводом.

2. Выключатель замка ремня безопасности. Выключатель замка ремня безопасности фиксирует использования ремня безопасности.

3. Датчик занятости сиденья переднего пассажира, датчик положения сиденья водителя и переднего пассажира. Датчик занятости сиденья переднего пассажира позволяет в случае аварийной ситуации и отсутствия на переднем сиденье пассажира сохранить соответствующую подушку безопасности. В зависимости от положения сиденья водителя и переднего пассажира, которое фиксируется соответствующими датчиками, изменяется порядок и интенсивность применения компонентов системы.

В качестве датчиков системы пассивной безопасности широко используют акселерометры.

Акселерометры, это датчики линейного ускорения для контроля угла наклона тел, сил инерции, ударных нагрузок и вибрации. На транспорте акселерометры используют для управления подушками безопасности, в инерциальных системах навигации (гироскопах). Выпускаются в основном акселерометры трех типов:

Пьезопливкови на основе многослойной пьезоэлектрической полимерной пленки. При деформации пленки под действием инерционной силы возникает разность потенциалов на границах слоев пленки. Параметры датчиков зависят от температуры и давления, поэтому имеют низкую точность, дешевые, используют для управления подушками безопасности и контроля ударных и вибрационных деформаций.

Объемные интегральные акселерометры, например NAC - 201/3 компании Lucas NovaSensor, которые также используются в подушках безопасности. В них измерительная кремниевая балка с имплантированным пьезорезистором прогибается под действием инерционной массы при столкновении авто. Выходной сигнал кристалла 50 - 100 мВ.

Поверхностные интегральные фирмы Analog Devices ADXL105, 150, 190,202, имеющих воротниковую структуру кристалла Hf 40 - 50 ячеек. Эти датчики с высокой чувствительностью используют в охранных системах. Масса грузика 0,1 мг, чувствительность 0,2 ангстрем.

На основании сравнения сигналов датчиков с контрольными параметрами блок управления распознает наступления аварийной ситуации и активизирует необходимые исполнительные устройства элементов системы.

Исполнительными устройствами элементов системы пассивной безопасности являются:

Пиропатрон подушки безопасности;

Пиропатрон натягиваемый ремня безопасности;

Пиропатрон (реле) аварийного размыкателя аккумуляторной батареи;

Пиропатрон механизма привода активных подголовников (при использовании подголовников с электрическим приводом);

Контрольная лампа, сигнализирующая о непристегнутых ремнях безопасности.

Активизация исполнительных устройств делается в определенном сочетании в соответствии с заложенным программного обеспечения.

Ремни безопасности. Они предотвращают перемещение пассажира по инерции, и, соответственно, возможные его столкновения с деталями интерьера транспортного средства или другими пассажирами (так называемые вторичные удары), а также гарантируют, что пассажир будет находиться в позе, обеспечивающей безопасное раскрытие подушек безопасности. Кроме этого, ремни безопасности при аварии немного растягиваются, тем самым поглощая кинетическую энергию пассажира, чем дополнительно тормозя его движение, и распределяют усилие торможения на большую поверхность. Растяжения ремней безопасности осуществляется с помощью устройств удлинение и амортизации, обеспеченных энергопоглощающими технологиями. Возможно также использование в ремнях безопасности устройств предварительного натяжения в момент аварии.

По числу мест крепления различают следующие виды ремней безопасности:

Двухточечные ремни безопасности;

Трехточечные ремни безопасности;

Четырех-, пяти- и шеститочечные ремни безопасности.

Перспективной конструкцией является надувные ремни безопасности, которые наполняются газом при аварии. Они увеличивают площадь контакта с пассажиром и соответственно уменьшают нагрузку на человека. Надувная секция может быть плечевой и поясной. Как показывают испытания, эта конструкция ремня безопасности обеспечивает дополнительную защиту от бокового удара. В качестве меры против неиспользования ремней безопасности с 1981 года предлагаются автоматические ремни безопасности.

Современные автомобили оснащаются ремнями безопасности с преднатяжителями (преднатяжители). Натягиваемый ремня безопасности предназначены для заблаговременного предотвращения перемещения человека вперед (относительно движения автомобиля) при аварии. Это достигается за счет сматывания и уменьшение свободы прилегания ремня безопасности по сигналу датчика. Натягиваемый, как правило, устанавливаются на замке ремня безопасности. Реже натягиваемый устанавливаются на вовлекая обустройстве ремня безопасности. По принципу действия различают следующие конструкции натяжителей ремней безопасности тросовый; шариковый; роторный; рельсовый; ленточный.

Указанные конструкции натяжителей оснащаются механическим или электрическим приводом, который обеспечивает воспламенение пиропатрона. Конструктивно они делятся на механический привод, основанный на занятии пиропатрона механическим способом (накалывание бойком) электрический привод, который обеспечивает воспламенение пиропатрона электрическим сигналом от электронного блока управления (или от отдельного датчика).

Натяжитель обеспечивает сматывания отрезке ремня безопасности длиной до 130 мм за время 13 мс.

Подушки безопасности. Пневмоподушка (airbag) дополняет ремень безопасности, уменьшая шанс удара головы и верхней части тела пассажира о какую-либо часть салона автомобиля. Также они снижают опасность получения тяжелых травм, распределяя силу удара по телу пассажира. Срабатывание подушки безопасности по своему характеру очень быстрым развертыванием большого предмета, поэтому в некоторых ситуациях это может стать причиной ранений или даже гибели пассажира, может убить непристегнутого ребенка, который сидит слишком близко к подушке или была выброшена вперед силой экстренного торможения, поэтому размещение ребенка должно соответствовать определенным требованиям.

Современные легковые автомобили имеют несколько подушек безопасности, которые располагаются в разных местах салона автомобиля. В зависимости от места расположения различают следующие виды подушек безопасности:

Фронтальные подушки безопасности;

Боковые подушки безопасности;

Головные подушки безопасности;

Коленные подушки безопасности;

Центральная подушка безопасности.

Впервые фронтальные подушки безопасности были применены на автомобилях Mercedes - Benz в 1981 году. Различают фронтальную подушку безопасности водителя и переднего пассажира. Для фронтальной подушки безопасности переднего пассажира предусматривается, как правило, возможность отключения. В ряде конструкций фронтальных подушек используется двухступенчатое а также многоступенчатое срабатывания в зависимости от тяжести аварии (т.н. адаптивные подушки безопасности). Фронтальная подушка безопасности водителя располагается в руле, переднего пассажира - в верхней правой части передней.

Боковые подушки безопасности призваны снизить риск травмирования таза, грудной клетки и брюшной полости при аварии Самые качественные боковые подушки безопасности имеют двухкамерное конструкцию.

Головные подушки безопасности (другое название - «шторки» безопасности) служат, как следует из названия, для защиты головы при боковом столкновении.

Коленная подушка безопасности защищает колени и голени водителя от травм. В 2009 году Toyota предложила центральную подушку безопасности, которая призвана снизить тяжесть вторичных повреждений пассажиров при боковом столкновении. Располагается в подлокотнике переднего ряда сидений или центральной части спинки задних сидений.

Устройство подушки безопасности. В состав подушки безопасности входят эластичная оболочка, наполняется газом, газогенератор и система управления.

Газогенератор служит для наполнения оболочки подушки газом. В совокупности оболочка и газогенератор образуют модуль подушки безопасности. Конструкции газогенераторов различают по форме (куполообразные и трубчатые), по характеру работы (с одноступенчатым и двухступенчатым срабатыванием), по способу газообразование (твердотопливные и гибридные).

Твердотопливный газогенератор состоит из корпуса, пиропатрона и заряда твердого топлива. Заряд представляет собой смесь оксида натрия, нитрата калия и диоксида кремния. Воспламенение топлива происходит от пиропатрона и сопровождается образованием газа азота, который раздувает оболочку подушки.

Активация подушек безопасности происходит при ударе через 3 миллисекунды после срабатывания датчика удара. На протяжении 20-40 мс подушка полностью раздувается, а через 100 мс происходит вздутие подушки. В зависимости от направления удара активируются только определенные подушки безопасности. Если сила удара превышает заданный уровень, датчики удара передают сигнал в блок управления. После обработки сигналов всех датчиков блок управления определяет необходимость и время срабатывания определенных подушек безопасности и других компонентов системы пассивной безопасности. Соответственно условия срабатывания различных подушек безопасности различны. Например, фронтальные подушки безопасности срабатывают при следующих условиях: превышение силы лобового удара заданной величины; наезд на твердый прочный предмет (бордюр, край тротуара, стенка ямы) жесткое приземление после прыжка; падение автомобиля; косой удар в переднюю часть автомобиля. Фронтальные подушки безопасности не срабатывают при ударе автомобиля сзади, боковом ударе, опрокидывании автомобиля. Срабатывают все подушки безопасности при возгорании автомобиля.

Алгоритмы срабатывания подушек безопасности постоянно совершенствуются и становятся все более сложными. Современные алгоритмы учитывают скорость движения транспортного средства, скорость его замедление, вес пассажира и место его расположения, использование ремня безопасности, наличие детского кресла.

Подголовник. Подголовник - защитное средство, встроенный в верхнюю часть сиденья, есть мерой упором для затылочной части головы водителя или пассажира автомобиля. Подголовники конструируются или как часть удлиненных спинок сидений, или являются отдельными регулируемыми подушечками над сиденьями. Подголовники устанавливаются с целью ослабить эффект неконтролируемого движения головы, особенно назад, в результате ДТП из-за наезда другого транспортного средства сзади. Очень большую роль при защите шейных позвонков при аварии играет правильность установки и регулировки подголовника. Существенным недостатком неподвижных подголовников е необходимость их регулирования по высоте.

Активные подголовники оборудованы специальным подвижным рычагом, спрятанным в спинке кресла. При заднем ударе автомобиля спина водителя по инерции от толчка вдавливается в кресло и нажимает на нижний конец рычага. Механизм, срабатывает, приближает подголовник к голове водителя еще до ее опрокидывания, за счет чего уменьшает силу удара. Активные подголовники эффективны при столкновениях на малых и средних скоростях движения, когда чаще всего случаются травмы и только при определенном вида наезда сзади. После столкновения подголовники возвращаются в исходное положение. Активные подголовники должны быть всегда правильно отрегулированы . Реализация электрического привода активного подголовника предполагает наличие электронной системы управления. В состав системы управления входят датчики удара, блок управления и собственно механизм привода. Основу механизма составляет пиропатрон с электрическим воспламенением.

При фронтальном ударе в зависимости от его силы могут сработать: натягиваемый ремней безопасности, фронтальные подушки безопасности и натягиваемый ремней безопасности.

При фронтально-диагональном ударе в зависимости от его силы и угла столкновения могут сработать: натягиваемый ремней безопасности; фронтальные подушки безопасности и натягиваемый ремней безопасности; соответствующие (правые или левые) боковые подушки безопасности и натягиваемый ремней безопасности; соответствующие боковые подушки безопасности, головные подушки безопасности и натягиваемый ремней безопасности; фронтальные подушки безопасности, соответствующие боковые подушки безопасности, головные подушки безопасности и натягиваемый ремней безопасности.

При боковом ударе в зависимости от силы удара могут сработать: соответствующие боковые подушки безопасности и натягиваемый ремней безопасности; соответствующие головные подушки безопасности и натягиваемый ремней безопасности; соответствующие боковые подушки безопасности, головные подушки безопасности и натягиваемый ремней безопасности.

При ударе сзади в зависимости от силы удара могут сработать: натягиваемый ремней безопасности; размыкатель аккумуляторной батареи; активные подголовники.

Аварийный размыкатель предназначен для предотвращения короткого замыкания в электрической системе и возможного возгорания автомобиля. Аварийным размыкателем аккумуляторной батареи оснащаются автомобили, в которых аккумуляторная батарея установлена в салоне или багажном отделении. Различают следующие конструкции аварийного размыкающим: пиропатрон отключения аккумуляторной батареи; реле отключения аккумуляторной батареи.

Система защиты пешеходов предназначена для уменьшения последствий столкновения пешехода с автомобилем при дорожно-транспортном происшествии. Системы производятся рядом компаний и с 2011 года устанавливается на серийные легковые автомобили европейских производителей. Указанные системы имеют схожую конструкцию (рис. 6.11).

Рисунок 6.11 - Схема системы защиты пешеходов

Как всякая электронная система, система защиты пешеходов включает следующие конструктивные элементы:

Входные датчики;

Блок управления;

Исполнительные устройства.

В качестве входных датчиков используются датчики ускорения (Remote Acceleration Sensor, RAS). 2-3 таких датчика устанавливаются в переднем бампере. Дополнительно может устанавливаться контактный датчик.

Принцип работы системы защиты пешеходов основывается на открытии капота при столкновении автомобиля с пешеходом, чем достигается увеличение пространства между капотом и частями двигателя и соответственно уменьшение травмирования человека. По сути, поднятый капот служит подушкой безопасности.

При столкновении автомобиля с пешеходом датчики ускорения и контактный датчик передают сигналы в электронный блок управления. Блок управления в соответствии с заложенной программой при необходимости инициирует срабатывание пиропатронов подъемников капота.

Кроме представленной системы на автомобилях для защиты пешеходов используются такие конструктивные решения, как "мягкий" капот; бескаркасные щетки; мягкий бампер; наклонный наклон капота и ветрового стекла. Компания Volvo предлагает с 2012 года на своих автомобилях подушку безопасности для пешеходов.

Проведем краткий обзор систем безопасности предоставляемых сегодня.

Системы пассивной безопасности работают в момент удара. К ним относятся: зоны запрограммированной деформации кузова, ремни безопасности и подушки безопасности. Ремни безопасности предотвращают «полет» водителя или пассажиров сквозь лобовое стекло и снижают риск получения серьезных травм лица и тела при внезапной остановке. Подушки безопасности, раскрываясь при столкновении, смягчают удар по голове и другим чувствительным частям тела.

В 90-е годы нормой считалось оснащение автомобиля двумя подушками безопасности: водителя и переднего пассажира. Современные автомобили имеют от 4-х до 10 и более подушек безопасности, каждая из которых обеспечивает защиту от конкретной травмы при определенном столкновении. Так боковые подушки безопасности, «разворачиваемые» в оконных проемах, предотвращают травмы головы при боковых ударах и опрокидываниях. А боковые подушки безопасности в стойках или спинках сидений защищают от повреждений брюшную и тазовую области. Коленная подушка безопасности предотвращает получение травмы ног при ударе о приборную панель.

Современный ремень безопасности обеспечивает равномерное распределение силы, действующей на тело человека при внезапной остановке. Некоторые модели Форд и Линкольн оснащают инновационным ремнем безопасности с наддувным элементом, снижающим нагрузку. General Motors предлагает центральную подушку безопасности, раскрываемую с правой стороны от сиденья водителя, что обеспечивает дополнительную амортизацию при боковом ударе и предотвращает столкновения головы водителя с головой переднего пассажира.

Другой немаловажный элемент пассивной безопасности, о котором многие даже и не подозревают – силовая конструкция кузова автомобиля. Кузов имеет специально просчитанные зоны деформации, которые, сминаясь при столкновении, рассеивают энергию удара. Эта задача возлагается на переднюю и заднюю части автомобиля. Корпус салона, напротив, выполнен из высокопрочных стальных конструкций, не деформируемых в момент удара.

В то время, как системы пассивной безопасности работают непосредственно в момент столкновения, системы активной безопасности стремятся всячески избежать аварии. За последние годы в этой области произошел большой прогресс. Но есть и те системы, которые находятся на службе уже десятки лет. Так антиблокировочная тормозная система (ABS) предотвращает блокировку колес при резком торможении, обеспечивая сохранение устойчивости и управляемости автомобиля в момент замедления. ABS выполняет непрерывный мониторинг скорости с помощью датчиков на всех четырех колесах и сбрасывает давление в тормозном контуре заблокировавшегося колеса.

Антипробуксовочная система, часто является вторичной функцией ABS и предотвращает пробуксовку за счет снижения мощности двигателя («сброс газа») или подтормаживания буксующего колеса.

Система стабилизации использует другой набор датчиков, контролирующих боковое движение автомобиля, скорость вращения и угол поворота рулевого колеса, положение дроссельной заслонки и многое другое. Если транспортное средство движется по траектории, не соответствующей управляющим воздействиям, тогда система с помощью тормоза конкретного колеса или изменения мощности двигателя, пытается восстановить заданную траекторию.

Многие современные автомобили настолько умны, что знают не только параметры вашего движения в данный момент, но и транспортных средств и объектов вокруг Вас. Этим занимаются системы предупреждения столкновения, которые собирают информацию об окружающих объектах с помощью датчиков: радаров, камер, лазерных, тепловых или ультразвуковых датчиков. Если система обнаружит слишком быстрое сближение с объектом, водитель будет предупрежден звуком из динамиков, световой индикацией, вибрацией на сиденье или руле. Если времени для предупреждения недостаточно, то система сама вмешается в управление, что бы помочь вам избежать аварии. Так в некоторых автомобилях заранее создается давление в тормозной системе для экстренного торможения и осуществляется преднатяжение ремней безопасности. Некоторые системы даже сами прибегают к торможению.

Другая система активной безопасности – слежение за слепыми зонами. Автопроизводители используют различные способы предупреждения. В большинстве случаев это система мониторинга слепых зон с индикацией на наружных зеркалах и звуковым предупреждением.

Так же имеется система контроля движения по полосе, предупреждающая об уходе из своей полосы с помощью световой, звуковой сигнализации или вибрации. Некоторые системы в дополнении к этому умеют притормаживать и возвращать автомобиль на свою полосу. Система, как правило, срабатывает при перестроении без включения указателя поворота.

В последние годы список систем активной безопасности значительно вырос. Его дополнили адаптивные фары, поворачивающие световой пучок в направлении движения автомобиля, освещая темные участки дорог в повороте. Активный дальний свет умеет обнаруживать приближение встречных автомобилей и переключаться на ближний, чтобы не ослеплять других участников дорожного движения.

Mercedes на своих автомобилях устанавливает систему Attention Assist, следящую за состоянием водителя. Система подаст звуковой сигнал, если заподозрит, что водитель начал засыпать.

Камеры заднего обзора в наши дни обычное явление, и на многих автомобилях входят в список стандартного оборудования. Одна из новых систем обеспечивает мониторинг слепых зон в момент движения автомобиля задним ходом. При пересечении вашей траектории с автомобилем в слепой зоне, система предупредит водителя о возможном столкновении. Другие производители с помощью нескольких камер по бокам автомобиля создают картинку на дисплее с видом сверху, помогая ориентироваться в узких местах. Не менее распространенно и использование радар детекторов, измеряющих расстояние до объектов, предупреждающих о приближении увеличением частоты звукового сигнала.

Современный автомобиль заботиться не только о безопасности водителя и пассажиров, но и безопасности пешеходов. Для этого применяется особая форма передней части автомобиля. Так же используются активные стойки капота, приподнимающие его заднюю часть при наезде на пешехода.

Совсем недавно, подушки безопасности стали использоваться на внешней поверхности автомобиля. Так Volvo выпустила первый автомобиль, оснащенный пешеходной подушкой безопасности, разворачивающейся в месте перехода капот-лобовое стекло, для предотвращения травмы головы пешехода. Некоторые автопроизводители, такие как BMW, предлагают инфракрасную систему помощи, распознающую человека или животного в темноте.

Адаптивный круиз-контроль помогает поддерживать безопасную дистанцию до впереди идущего транспортного средства с помощью радаров или лазерных датчиков. Некоторые системы способны самостоятельно остановить автомобиль, а затем снова начать движение, работая в режиме «stop & go».

В настоящее время разрабатывается технология, обеспечивающая автомобилям возможность обмениваться информацией об авариях, обнаруженных пешеходах и других транспортных средствах. Так же система будет способна анализировать информацию о режимах работы светофоров, внося коррективы в скоростной режим, чтобы обеспечивать свободный проезд перекрестков, без остановок на красный свет («зеленая волна»).

Системы автомобильной безопасности прошли долгий путь с момента появления ремня безопасности более 50 лет назад. Современные системы безопасности обеспечивают высокую степень защиты. Тем не менее, всегда есть направления для совершенствования, снижения вероятности дорожно-транспортных происшествий и получения травм. Но в первую очередь следует помнить, что безопасность начинается с водителя.

Активная безопасность автомобиля – это совокупность его конструктивных и эксплуатационных свойств, направленных на предотвращение и снижение вероятности аварийной ситуации на дороге.

Таблица 1.1 - Системы активной безопасности автомобиля

Продолжение таблицы 1.1

Продолжение таблицы 1.1

Помимо вышеперечисленных систем активной безопасности автомобиля существуют также вспомогательные системы. К ним относят:

Парктроник(Парковочный радар, Акустическая Парковочная Система, Ультразвуковой датчик парковки). Система при помощи ультразвуковых датчиков измеряет дистанцию от автомобилядо ближайших объектов. Если автомобиль парковке находится на «опасном» расстоянии от препятствий, система издает предупреждающий звук или отображает информацию о дистанции на дисплее;

Адаптивный круиз-контроль Круиз-контроль – это устройство, которое поддерживает постоянную скорость автомобиля, автоматически прибавляя ее при снижении скорости движения и уменьшая скорость при ее увеличении;

Система помощи при спуске;

Система помощи при подъеме;

Стояночный тормоз (Ручной тормоз, ручник) - система, которая предназначена для удержания автомобиля в неподвижном состоянии относительно опорной поверхности. Ручной тормоз помогает при затормаживании автомобиля на стоянках и удержании его на уклонах.

Сегодня поговорим об активной. Над повышением надежности и эффективности систем безопасности современных автомобилей работают ученые и программисты, специализирующиеся на перспективных разработках в разных областях человеческих знаний: материаловедении, электроники, физики, биологии и многих других.

Это обусловлено как сложностью задач, возлагаемых на систему безопасности в случае ДТП, так и необходимостью оснащения автомобиля устройствами, способными «предвидеть» и предотвращать ДТП. Долгое время после зарождения автомобилестроения основное внимание разработчиков было направлено на повышение характеристик пассивной системы безопасности, то есть конструкторы стремились обеспечить максимальную защиту водителя и пассажира от последствий случившейся аварии. Но сейчас уже никто в мире не ставит под сомнение утверждение, что более важным направлением развития систем безопасности является разработка эффективного комплекса средств обнаружения и распознавания нештатных дорожных ситуаций, а также создание исполнительных устройств, способных взять управление автомобилем на себя и не допустить ДТП. Такой комплекс технических средств, установленных на легковом автомобиле, носит название активной системы безопасности. Слово «активная» говорит о том, что система самостоятельно (без участия водителя) оценивает текущую дорожную обстановку, принимает решение и начинает управлять устройствами автомобиля с целью предотвращения развития событий по опасному сценарию.

Сегодня на автомобилях достаточно широко применяются следующие элементы системы активной безопасности:

1. Антиблокировочная тормозная система (АБС). Предотвращает полную блокировку одного или нескольких колес при торможении, сохраняя тем самым управляемость автомобиля. Принцип действия системы основан на циклическом изменении давления тормозной жидкости в контуре каждого колеса по сигналам от датчиков угловой скорости. АБС является неотключаемой системой;
2. Противобуксовочная система (ПБС). Работает совместно с элементами АБС и призвана исключить возможность пробуксовки ведущих колес автомобиля путем управления значением тормозного давления либо изменением крутящего момента двигателя (для реализации этой функции ПБС взаимодействует с блоком управления двигателем). ПБС может быть принудительно отключена водителем;
3. Система распределения тормозных усилий (СРТУ). Предназначена для исключения наступления блокировки задних колес автомобиля раньше передних и является своеобразным программным расширением функционала АБС. Поэтому датчиками и исполнительными устройствами СРТУ являются элементы антиблокировочной системы;
4. Электронная блокировка дифференциала (ЭБД). Система предотвращает пробуксовку ведущих колес при трогании с места, разгоне на мокрой дороге, движении по прямой и в поворотах за счет включения алгоритма принудительного подтормаживания. В процессе подтормаживания проскальзывающего колеса на нем происходит увеличение крутящего момента, которое за счет симметричного дифференциала передается и на другое колесо автомобиля, имеющее лучшее сцепление с дорожным полотном. Для реализации режима ЭБД в гидравлический блок АБС добавлены два клапана: переключающий клапан и клапан высокого давления. Эти два клапана вместе с насосом обратной подачи способны самостоятельно создавать высокое давление в тормозных контурах ведущих колес (что отсутствует в функционале обычной АБС). Управление ЭБД осуществляется специальной программой, записанной в блок управления АБС;
5. Система динамической стабилизации (СДС). Другое название СДС - система курсовой устойчивости. Эта система объединяет в себе функционал и возможности предыдущих четырех систем (АБС, ПБС, СРТУ и ЭБД) и потому является устройством более высокого уровня. Основное назначение СДС - удержание автомобиля на заданной траектории в различных режимах движения. В процессе работы блок управления СДС взаимодействует со всеми подконтрольными системами активной безопасности, а также с блоками управления двигателем и автоматической коробкой передач. СДС является отключаемой системой;
6. Система экстренного торможения (СЭТ). Предназначена для эффективного использования возможностей тормозной системы в критических ситуациях. Позволяет сократить тормозной путь на 15-20%. Конструктивно СЭТ подразделяются на два типа: оказывающие помощь при экстренном торможении и осуществляющие полностью автоматическое торможение. В первом случае система подключается только после резкого нажатия водителем на педаль тормоза (высокая скорость нажатия на педаль является сигналом включения системы) и реализует максимальное тормозное давление. Во втором – максимальное тормозное давление формируется полностью автоматически, без участия водителя. В этом случае информацию для принятия решения в систему поставляют датчик скорости автомобиля, видеокамера и специальный радар, определяющий расстояние до препятствия;
7. Система обнаружения пешеходов (СОП). В некоторой степени СОП является производной системы экстренного торможения второго типа, так как в качестве поставщиков информации выступают все те же видеокамеры и радары, а в качестве исполнительного устройства – тормоза автомобиля. Но внутри системы функции реализованы иначе, так как первоочередная задача СОП – обнаружить одного или нескольких пешеходов и предотвратить наезд или столкновение с ними автомобиля. Пока СОП имеют ярко выраженный недостаток: они не работают ночью и в условиях плохой видимости.

В арсенале активной безопасности автомобиля существует много противоаварийных систем. Среди них есть старые системы и новомодные изобретения.

Антиблокировочная система тормозов (ABS), traction control, electronic stability control (ESC), система ночного видения и автоматический круиз-контроль – эти модные технологии, которые помогают водителю на дороге сегодня.

Однако, некоторые аварии происходят, не смотря на уровень водительского мастерства участников. Крупные ДТП со смертельными исходами, происходящие время от времени по всему миру, подтверждают то, что безопасность не может оставаться на откуп везению, а должна серьёзно приниматься во внимание.

Шины – самый важный элемент безопасности современного автомобиля. Подумайте: они единственное, что связывает машину с дорогой. Хороший комплект шин дает большое преимущество в том, как машина реагирует на экстренные маневры. Качество шин также заметно сказывается на управляемости машин. Спортивные шины имеют лучшее сцепление с дорогой, однако их более мягкая структура быстро разрушается и они служат гораздо меньше.

Антиблокировочная система тормозов (ABS) – это часто недооцениваемый и недопонимаемый элемент активной безопасности автомобиля. ABS помогает остановиться быстрее и не потерять управление автомобилем, особенно на скользких поверхностях.

В случае экстренной остановки ABS работает по-другому нежели обычные тормоза. С обычными тормозами внезапная остановка часто приводит к блокировке колес, что вызывает занос. Антиблокировочная система тормозов определяет, когда колесо заблокировано и отпускает его, управляя тормозами в 10 раз быстрее, чем это может сделать водитель.

При срабатывании ABS раздается характерный звук и ощущается вибрация на педали тормоза. Для эффективного использования ABS следует изменить технику торможения. Не нужно отпускать и снова нажимать педаль тормоза, поскольку это отключает систему ABS. В случае экстренного торможения следует один раз нажать на педаль и аккуратно удерживать её до остановки автомобиля.

Подводя итог, можно сказать, что антиблокировочная система тормозов устраняет необходимость нажатия и отпускания педали тормоза в случае экстренной остановки или торможения на мокрых или скользких поверхностях.

Traction Control - это ценная опция, которая улучшает торможение и устойчивость при поворотах на скользкой дороге, используя комбинацию электроники, контроль трансмиссии и ABS.

Некоторые системы автоматически уменьшают обороты двигателя и включают тормоза на определенных колесах при нажатии на газ и торможении. BMW, Cadillac, and Mercedes-Benz и многие другие производители предлагают новую систему стабилизационного контроля на моделях высокого и среднего ценового уровня. Такая система помогает стабилизировать автомобиль, когда он начинает выходить из под контроля. Такие системы всё чаще появляются и на менее дорогих марках и моделях авто.

ABS или ABS с TRACS (Система контроля пробуксовки колес), STC (Система устойчивости и контроля пробуксовки колес) или DSTC (Система динамической устойчивости и контроля пробуксовки колес) - это ещё не всё, что предлагается на рынке. Мы опишем все системы и оценим и полезность для активной безопасности автомобиля.

АКТИВНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

Что же такое АКТИВНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ АВТОМОБИЛЯ?

Говоря научным языком - это совокупность конструктивных и эксплуатационных свойств автомобиля, направленных на предотвращение дорожно-транспортных происшествий и исключение предпосылок их возникновения, связанных с конструктивными особенностями автомобиля.

А если говорить проще, то это те системы автомобиля, которые помогают в предотвращении аварии.

Ниже - подробнее о параметрах и системах автомобиля, влияющие на его активную безопасность.

1. БЕЗОТКАЗНОСТЬ

Безотказность узлов, агрегатов и систем автомобиля является определяющим фактором активной беззопасности. Особенно высокие требования предъявляются к надежности элементов, связанных с осуществлением маневра - тормозной системе, рулевому управлению, подвеске, двигателю, трансмиссии и так далее. Повышение безотказности достигается совершенствованием конструкции, применением новых технологий и материалов.

2. КОМПОНОВКА АВТОМОБИЛЯ

Компоновка автомобилей бывает трех видов:

а) Переднемоторная - компоновка автомобиля, при которой двигатель расположен перед пассажирским салоном. Является самым распространенной и имеет два варианта: заднеприводную (класическую) и переднеприводную. Последний вид компановки - переднемоторная переднеприводная - получил в настоящее время широкое распространение благодаря ряду преимуществ перед приводом на задние колеса:

Лучшая устойчивость и управляемость при движении на большой скорости, особенно по мокрой и скользкой дороге;

Обеспечение неоходимой весовой нагрузки на ведущие колеса;

Меньшему уровню шума, чему способствует отсутствие карданного вала.

В тоже время переднеприводные автомобили обладают и рядом недостатков:

При полной нагрузке уходшается разгон на подъеме и мокрой дороге;

В момент торможения слишком неравномерное распределение веса между осями (на колеса передней оси приходится 70%-75% веса автомобиля) и соответственно тормозных сил (см. Тормозные свойства);

Шины передних ведущих управляемых колес нагружены больше соответственно больше подвержены износу;

Привод на предние колеса требует применение сложных узков - шарниров равных угловых скоростей (ШРУСов)

Объединение силового агрегата (двигатель и КПП) с главной передачей усложняет доступ к отдельным элементам.

б) Компоновка с центральным расположением двигателя - двигатель находится между передней и задней осями, для легковых автомобилей является достаточно редкой. Она позволяет получить наиболее вместительный салон при заданных габаритах и хорошее распределение по осям.

в) Заднемоторная - двигатель расположен за пассажирским салоном. Такая компоновка была распространена на малолитражных автомобилях. При передаче крутящего момента на задние колеса она позволяла получить недорогой силовой агрегат и распределение такой нагрузки по осям, при которой на задние колеса приходилось около 60% веса. Это положительно сказывалось на проходимости автомобиля, но отрицательно на его устойчивости и управляемости, особенно на больших скоростях. Автомобили с этой компоновкой, в настоящее время, практически не выпускаются.

3. ТОРМОЗНЫЕ СВОЙСТВА

Возможность предотвращения ДТП чаще всего связана с интенсивным торможением, поэтому необходимо, чтобы тормозные свойства автомобиля обеспечивали его эффективное замедление в любых дорожных ситуациях.

Для выполненния этого условия сила, развиваемая тормозным механизмом, не должна превышать силы сцепления с дорогой, зависящей от весовой нагрузки на колесо и состояния дорожного покрытия. Иначе колесо заблокируется (перестанет вращаться) и начнет скользить, что может привести (особенно при блокировке нескольких колес) к заносу автомобиля и значительном увеличении тормозного пути. Чтобы предотвратить блокировку, силы, развиваемые тормозными механизмами, должны быть пропорциональны весовой нагрузки на колесо. Реализуется это с помощью применения более эффективных дисковых тормозов.

На современных автомобилях используется антиблокировочная система (АБС), корректирующая силу торможения каждого колеса и предотвращающая их скольжение.

Зимой и летом состояние дорожного покрытия разное, поэтому для наилучшей реализации тормозных свойств необходимо применять шины, соответствующие сезону.

Подробнее о тормозных системах >>

4. ТЯГОВЫЕ СВОЙСТВА

Тяговые свойства (тяговая динамика) автомобиля определяют его способность интенсивно увеличевать скорость движения. От этих свойств во многом зависит увереность водитель при обгоне, проезде пререкрестов. Особенно важное значение тяговая динамика имеет для выхода из аварийных ситуаций, когда тормозить уже поздно, маневрировать не позволяют сложные условия, а избежать ДТП можно, только опередив события.

Так же как и в случае с тормозными силами, сила тяги на колесе не должна быть больше силы сцепления с дорогой, в противном случае оно начнет пробуксовывать. Предотвращает это противобуксовочная система (ПБС). При разгоне автомобиля она притормаживает колесо, скорость вращения которого больше, чем у остальных, а при необходимости уменьшает мощность, развиваемую двигателем.

5. УСТОЙЧИВОСТЬ АВТОМОБИЛЯ

Устойчивость - способность автомобиля сохранять движение по заданной траектории, противодействуя силам, вызывоющих его занос и опрокидывание в различных дорожных условиях при высоких скоростях.

Различают следующие виды устойчивости:

Поперечная при прямолинейном движении (курсовая устойчивость).

Ее нарушение проявляется в рыскании (изменении направления движения) автомобиля по дороге и может быть вызвано действием боковой силы ветра, разными величинами тяговых или тормозных сил на колесах левого или правого борта, их буксованием или скольжением. большим люфтом в рулевом управлении, неправильными углами установки колес и т.д.;

Поперечная при криволинейном движении.

Ее нарушение приводит к заносу или опрокидовании под действием центробежной силы. Особенно ухудшает устойчивость повышение положения центра масс автомобиля (например, большая масса груза на съемном багажнике на крыше);

Продольная.

Ее нарушение проявляется в буксовании ведущих колес при преодолении затяжных обледенелых или заснеженных подъемов и сползании автомобиля назад. Особенно это характерно для автопоездов.

6. УПРАВЛЯЕМОСТЬ АВТОМОБИЛЯ

Управляемость - способность автомобиля двигаться в направлении, заданном водителем.

Одной из характеристик управляемости является поворачиваемость - свойство автомобиля изменять направление движения при неподвижном рулевом колесе. В зависимости от изменения радиуса поворота под воздействием боковых сил (центробежной силы на повороте, силы ветра и т.д.) поворачиваемость может быть:

Недостаточной - автомобиль увеличивает радиус поворота;

Нейтральной - радиус поворота не изменяется;

Избыточной - радиус поворота уменьшается.

Различают шинную и креновую поворачиваемость.

Шинная поворачиваемость

Шинная поворачиваемость связана со свойством шин двигаться под углом к заданному направлению при боковом уводе (смещение пятна контакта с дорогой относительно плоскости вращения колеса). При установке шин другой модели поворачиваемость может измениться и автомобиль на поворотах при движении с большой скоростью поведет себя иначе. Кроме того, величина бокового увода зависит от давления в шинах, которое должно соответствовать указанному в инструкции по эксплуатации автомобиля.

Креновая поворачиваемость

Креновая поворачиваемость связана с тем, что при наклоне кузова (крене) колеса изменяют свое положение относительно дороги и автомобиля (в зависимости от типа подвески). Например, если подвеска двухрычажная, колеса наклоняются в стороны крена, увеличивая увод.

7. ИНФОРМАТИВНОСТЬ

Информативность - свойство автомобиля обеспечивать необходимой информацией водителя и остальных участников движения. Недостаточная информация от других транспортных средст, находящихся на дороге, о состояния дорожного покрытия и т.д. часто становится причиной аварии. Информативность автомобиля подразделяют на внутреннюю, внешнюю и дополнительную.

Внутренняя обеспечивает возможность водителю воспренимать информацию, необходимую для управления автомобилем.

Она зависит от следующих факторов:

Обзорность должна позволять водителю своевременно и без помех получать всю необходимую информацию о дорожной обстановке. Неисправные или неэффективно работающие омыватели, система обдува и обогрева стекол, стеклоочистители, отсутствие штатных зеркал заднего вида резко ухудшают обзорность при определенных дорожных условиях.

Раположение панели приборов, кнопок и клавиш управления, рычага переключения скоростей и т.д. должно обеспечивать водителю минимальное время для контроляпоказаний, воздействий на переключатели и т.д.

Внешняя информативность - обеспечение других участников движения информацией от автомобиля, которая необходима для правильного взаимодействия с ними. В нее входят система внешней световой сигнализации, звуковой сигнал, размеры, форма и окраска кузова. Информативность легковых автомобилей зависит от контрастности их цвета относительно дорожного покрытия. По статистике автомобили, окрашенные в черный, зеленый, серый и синий цвета, в два раза чаще попадают в аварии из-за трудности их различения в условиях недостаточной видимости и ночью. Неисправные указатели поворотов, стоп-сигналы, габаритные огни не позволят другим участникам дорожного движения вовремя распознать намерения водителя и принять правильное решение.

Дополнительная информативность - свойство автомобиля, позволяющие эксплуатировать его в условиях ограниченной видимости: ночью, в тумане и т.д. Она зависит от характеристик приборов системы освещения и других устройств (например, противотуманных фар), улучшающих восприятие водителем информации о дорожно-транспортной ситуации.

8. КОМФОРТАБЕЛЬНОСТЬ

Комфортабельность автомобиля определяет время, в течение которого водитель способен управлять автомобилем без утомления. Увеличению комфорта способствует использование АККП, регуляторов скорости (круиз-контроль) и т.д. В настоящее время выпускаются автомобили, оборудованные адаптивным круиз-контролем. Он не только автоматически поддерживает скорость на заданном уровне, но и при необходимости снижает ее вплоть до полной остановки автомобиля.

Активная безопасность автомобиля

Активная безопасность автомобиля зависит не только от маневренности и умений водителя, но и от многих других факторов. Для начала следует разобраться, чем активная безопасность отличается от пассивной. Пассивная безопасность автомобиля отвечает за то, чтобы пассажиры и водитель не пострадали после аварии, а активная безопасность помогает избежать столкновения.

Для этого разработано множество систем, каждая из которых имеет свое значение в сохранении автомобиля в безопасности. В первую очередь речь идет не о каких-то специализированных средствах, а о рабочем состоянии всех систем автомобиля в целом. Автомобиль должен быть надежен, и это заключается в том, что его механизмы не могут неожиданно отказать. Внезапная поломка, не связанная со столкновением или иным внешним повреждением, становится причиной аварий гораздо чаще, чем можно было бы подумать.

Особую роль в данном случае играют тормоза. Возможность резко остановить автомобиль спасла жизнь и здоровье многим. Разумеется, зимой или во время дождя тормоза могут быть бессильны, если подведет сцепление с поверхностью дороги, в таком случае колесо перестанет вращаться и от этого заскользит. Для того, чтобы этого не произошло важно менять шины по сезону, особенно значимо это в период гололеда.

Для активной безопасности автомобиля не последним вопросом является собственно сборка автомобиля. Имеется ввиду то, где находится двигатель автомобиля: перед пассажирским салоном (переднемоторная), между осями автомобиля (центральномоторная, встречается нечасто) и, наконец, двигатель расположен за пассажирским салоном (заднемоторная). Последний способ сборки самый ненадежный, поэтому в последнее время почти не встречается.

Самый надежный вид сборки, при котором двигатель расположен перед салоном, а при этом автомобиль переднеприводной. Это увеличивает устойчивость автомобиля, а, значит, и его безопасность на дороге. Разумеется, у него есть свои минусы, в том числе и более серьезная нагрузка на шины, которые приходиться чаще менять, но это всё же часто имеет второстепенное значение.

Способность быстро изменять скорость, ускоряясь и сбавляя обороты, тоже стоит не на последнем месте. Особенно тяговая динамика важна в условиях обгона и проезде опасных перекрестков. Вместе с управляемостью автомобиля (благодаря чему автомобиль едет в том направлении, которое необходимо) тяговая динамика создает маневренность автомобиля.

И, наконец, чтобы избежать аварии, водитель должен иметь хороший обзор и иметь возможность предугадать и избежать ДТП. А это зависит от исправности панели приборов, а также зеркал, фар и пр. В системе безопасности нет ничего маловажного, помните об этом.

Активная безопасность автомобиля

Активная безопасность автомобиля, в отличие от пассивной, направлена в первую очередь на предупреждение аварии. Чтобы уберечь автомобиль от столкновения на трассе, эти системы воздействуют на подвеску, рулевое управление, тормоза. Использование анти-блокировочной системы (ABS) стало настоящим прорывом в этой области.

Антиблокировочная система в настоящее время применяется на многих автомобилях как иностранного, так и отечественного производства. Роль ABS в активной безопасности автомобиля трудно переоценить, так как именно эта система предотвращает блокировку колес авто в момент торможения, что дает водителю возможность в сложной ситуации на дороге не потерять управление автомобилем.

В начале 90-х годов компанией BOSCH был сделан очередной шаг на пути к автомобильной безопасности. Она разработала и внедрила электронную систему стабилизации движения (ESP). Первым автомобилем, который был оснащен этим устройством, стал Mercedes S 600.

В наше время данная система стала обязательной частью комплектации автомобилей, которые проходят краш-тесты серии EuroNCAP, и такое решение было принято не зря. ESP - это именно то, что предотвращает занос автомобиля и удерживает его на безопасной траектории движения, а так же дополняет своей работой антиблокировочную систему ABS, контролирует работу трансмиссии и двигателя, следит за ускорением автомобиля и вращением рулевого колеса.

Немаловажной частью активной безопасности машины являются автомобильные шины, которые обязаны показывать не только высокие показатели комфорта и проходимости, но и надежное сцепление с дорогой как на мокрой дороге, так и в гололед. Большим шагом в развитии шинной продукции считается производство в 70-х годах прошлого века первых зимних шин.

Они отличались от обычных тем, что материалы, использованные при производстве такой резины, были адаптированы к воздействию низких температур, а рисунок покрышки обеспечивал оптимально надежное сцепление с заснеженной и обледенелой дорогой.

Необходимость постоянного развития систем автомобильной безопасности привело к тому, что над созданием новых технологий в данной области сотрудничают большинство мировых автопроизводителей. Качество безопасности на дорогах призвано в разы, повысить такой разрабатывающийся сейчас функционал, который сможет объединить автомобили различных марок в единую информационную сеть.

Используя технологии GPS, автомобили смогут обмениваться информацией о ситуации на дороге, сообщать друг другу свою скорость и траекторию передвижения, тем самым предотвращая столкновения и аварийные ситуации. Так же независимые эксперты отмечают, что за последние годы появились по-настоящему прогрессивные системы безопасности.

Так, к примеру, компания Toyota Motors разработала систему, которая находится в салоне автомобиля и контролирует состояние водителя. Если система с помощью датчиков обнаруживает, что водитель отвлекся, стал рассеянным и даже начал засыпать за рулем, то срабатывает предупреждение, которое фактически будит водителя.

Если мы заглянем в будущее автомобильной безопасности, то сделаем интересный вывод: автомобиль станет дружественным по отношению к пассажирам и пешеходам. К такому мнению приводят современные японские концепткары. Компания Honda уже представила свое футуристическое авто Puyo.

Его кузов выполнен из мягких материалов, произведенных на основе силикона. Таким образом, если даже и произойдет наезд на пешехода, то ущерб будет как от столкновения с другим человеком на тротуаре, останется только извиниться и разойтись. Надеемся, что безопасность в скором будущем повысится не только на иномарках, но и на наших с вами, отечественных разработках – « Калинах» и «Приорах».

Активная безопасность автомобиля

Сущность активной безопасности автомобиля заключается в отсутствии внезапных отказов в конструктивных системах автомобиля, особенно связанных с возможностью маневра, а также в возможности водителя уверенно и с комфортом управлять механической системой автомобиль-дорога.

1. Основные требования к системам

К активной безопасности автомобиля относятся также соответствие тяговой и тормозной динамики автомобиля дорожным условиям и транспортным ситуациям, а также психофизиологическим особенностям водителей:

а) от тормозной динамики автомобиля зависит величина остановочного пути, который должен быть наименьшим. Кроме того, тормозная система должна позволять водителю очень гибко выбирать необходимую интенсивность торможения;

б) от тяговой динамики автомобиля во многом зависит уверенность водителя при обгоне, проезде перекрестков и пересечении автомобильных дорог. Особое значение тяговая динамика автомобиля имеет для выхода из аварийных ситуаций, когда тормозить уже поздно, а маневр в плане нельзя делать из-за стесненных условий. В этом случае необходимо разряжать обстановку только опережением событий. 2. Устойчивость и управляемость автомобиля:

а) устойчивость - это способность противостоять заносу и опрокидыванию в различных дорожных условиях и при высоких скоростях движения;

б) управляемость - это эксплуатационное свойство автомобиля, позволяющее водителю управлять автомобилем при наименьших затратах психической и физической энергии, при совершении маневров в плане для сохранения или задания направления движения;

в) маневренность или качество автомобиля, характеризующееся величиной наименьшего радиуса поворота и габаритами автомобиля;

г) стабилизация - способность элементов системы автомобиль-водитель-дорога противостоять неустойчивому движению автомобиля или способность указанной системы самой или с помощью водителя сохранить оптимальные положения естественных осей автомобиля при движении;

д) тормозная система, для обеспечения надежности работы которой принимаются раздельные приводы на передние и задние колеса, автоматическое регулирование зазоров в системе для обеспечения стабильного времени срабатывания, блокирующие устройства для предотвращения заноса при торможении и т.д.;

е) рулевое управление должно обеспечивать постоянную надежную связь с рулевым колесом и зоной контакта шины с дорогой при незначительном мышечном усилии водителя.

Рулевое управление должно быть надежным в работе, с точки зрения внезапного отказа, а также иметь значительные резервы работоспособности на истирание (износ) основных деталей узлов механизма рулевого управления;

ж) внезапный отказ автомобиля от сохранения задаваемого водителем направления движения может быть также вызван неправильной установкой управляющих колес автомобиля, что часто вызывает сложности в управлении в критических ситуациях;

з) надежные шины значительно повышают безопасность движения автомобилей и позволяют двигаться автомобилю с надлежащим силовым замыканием в зоне контакта с дорогой;

и) надежность систем сигнализации и освещения. Отказ одной из систем и незнание об этом водителя маневрирующего автомобиля может привести к непониманию развития транспортной ситуации другими водителями, что снижает активную безопасность комплекса в целом.

3. Оптимальные условия для визуального наблюдения за дорожными условиями и ситуациями:

а) обзорность;

б) видимость;

в) видимость поверхности дороги и других предметов в свете фар;

г) обмыв и обогрев стекол (лобового, заднего и боковых).

4. Комфортабельность условий для водителя:

а) шумоизоляция;

б) микроклимат;

в) удобство сидений и пользования другими органами управления;

г) отсутствие вредных вибраций.

5. Понятие и стандартизованное расположение и действие органов управления во всех типах транспортных средств:

а) место расположения;

б) усилия на органах управления, равные на всех типах автомобилей и т. п.;

в) окраска;

г) одинаковые методы блокировки и разблокировки. Главная

Человек и автомобиль

Восприятие водителя

Внимание

Мышление и память

Эмоции и воля человека за рулем

Навыки вождения

Мастерство вождения автомобиля

Профессиональный отбор водителей

Скорость

Темп работы водителя

Педали управления

Управление автомобилем в темное время суток

Выбор тактики движения в ночное время

Скользкая дорога

Автобусные остановки

Утомление водителей

Рабочее место водителя

Микроклимат салона

Гигиена одежды и обуви

Вредные примеси

Предупреждение отравления этилированным бензином

Шум и вибрация

Режим питания водителя

Спорт и профессия водителя

Алкоголь и дорожный травматизм

Болезненные состояния водителей

Медицинский контроль

Учение о безопасности

Активная безопасность автомобиля

Пассивная безопасность автомобиля

Безопасность на дороге

Автомобильный травматизм

Как спасти жизнь пострадавшего в ДТП

Первая помощь

Контакты

Карта сайта

ость автомобилей Volvo при вождении – результат многолетних специальных разработок в области дорожной безопасности и комплексного подхода к ее обеспечению.

Безопасная езда – это значит, что даже в самых неожиданных ситуациях вы полностью полагаетесь на свою машину. Автомобиль обязан подчиняться малейшей команде водителя и делать это быстро, эффективно и надежно.

Автомобиль Volvo обязан быть стабильно управляемым, отвечать быстро и предсказуемо на действия водителя и быть простым в управлении. Чтобы добиться этого, инженеры Volvo организовали «интеллектуальное» взаимодействие всех динамических систем кузова и шасси автомобиля, и тому же служат жесткий, устойчивый к силам скручивания кузов и эргономичное водительское место.

В основе безопасного управления – устойчивое поведение автомобиля вне зависимости от дорожной ситуации или состояния дорожного покрытия. Любой автомобиль Volvo сконструирован таким образом, чтобы сохранять траекторию движения даже при самых неблагоприятных условиях, таких как:

Резкий разгон, как на прямом участке, так и при прохождении поворота

Резкие повороты или маневры в целях избежания столкновения

Внезапные боковые порывы ветра на мостах, в туннелях или при разъезде с тяжелыми грузовиками

В достижении устойчивости поведения на дороге в конструкции автомобиля играют роль многие элементы. Так кузов имеет решетчатую конструкцию, состоящую из продольных и поперечных металлических секций. Компоненты внешних панелей запрессованы в более крупные секции, чтобы избежать лишних швов. Стекла всех глухих окон приклеены к кузову сверхпрочным полиуретановым клеем.

На моделях линии V - V70 и Cross Country – рама, обрамляющая проем задней двери, дополнительно усилена в целях придания жесткости удлиненной секции крыши. Устойчивость этих моделей к скручиванию на 50% выше, чем у их предшественниц.

Устойчивость к скручиванию Volvo S80 на 60% выше, чем у более ранней модели S70, и не менее чем на 90% выше по сравнению с Volvo S60.

Конструкция кузова исключает нежелательные движения и придает кузову исключительную устойчивость к силам скручивания. Это в свою очередь способствует обеспечению стабильного, легко контролируемого поведения автомобиля на дороге. Сопротивление кузова силам скручивания приобретает особое значение при резких движениях в сторону или при сильных боковых ветрах.

Немалую роль в устойчивости автомобиля играет роль грамотно спроектированная подвеска. Передняя подвеска имеет в конструкции пружинные стойки типа Mc Pherson, в которых каждое из передних колёс поддерживается пружиной с поперечно расположенным нижним звеном. Наклон пружинной стойки (и расположение нижнего крепления относительно осевой линии колеса) обеспечивает отрицательное плечо обкатки, способствуя высокой курсовой устойчивости, например, при разгоне или на неровной поверхности. Геометрия подвески тщательно сбалансирована, чтобы исключить воздействие нежелательных сил при изменении направления движения и сохранить ощущение управляемости автомобиля при разгоне.

Подробное описание:

При изменении направления движения колесо поворачивается относительно средней оси пружинной стойки.

Расстояние между осевыми линиями колеса и пружинной стойки образует рычаг

Этот рычаг должен быть как можно короче, чтобы избежать нежелательных явлений при изменении направления движения.

Геометрия подвески, кроме того, способствует быстрому и точному ответу автомобиля на действия рулем. Угол установки и длина пружинной стойки также обеспечивают умеренность изменений угла установки колеса относительно дорожного покрытия при изменении положения подвески. Это способствует надежному сцеплению шин с дорогой.

Задняя подвеска имеет контроль установки колес.

Предыдущие модели Volvo, такие как 240 и 740, оснащались задним приводом – ведущим был задний мост. Основные преимущества такой конструкции заключались в обеспечении постоянной ширины колеи и угла установки колес относительно дорожного полотна даже при значительном ходе подвески. Таким образом, обеспечивалось максимальное сцепление колес с дорогой. Недостатком заднего привода и тяжелого дифференциала был их значительный вес, ограничивавший комфортность автомобиля в движении, а также делавший его склонным «скакать» на неровностях дороги (явление, известное как большая неподрессоренная масса).

Современные автомобили volvo (за исключением Volvo C70) оснащаются независимой задней подвеской с системой тяг (задний мост Multilink). Наличие промежуточных тяг обеспечивает минимально возможное изменение угла установки колес при движениях подвески. Кроме того, подвеска получается относительно легкой (низкая неподрессоренная масса), благодаря чему система обеспечивает как высокий уровень комфорта, так и надежное сцепление колес с дорогой. Тяги, контролирующие продольное направление колеса, обеспечивают определённый эффект подруливания. При прохождении поворотов задние колеса немного поворачиваются в том же направлении, что и передние колеса, обеспечивая устойчивость автомобиля и мгновенный ответ на действия рулем, а также его стабильное и предсказуемое поведение. Система противодействует сносу задней оси. Кроме того, эта система также способствует повышению курсовой устойчивости при торможении. Volvo C70 оснащается полунезависимой задней подвеской, известной как Deltalink. Такая конструкция также ограничивает изменение угла установки колес при движениях подвески и обеспечивает небольшое подруливание при прохождении поворотов.

автомобили volvo могут оснащаться автоматически самовыравнивающейся подвеской. В такой системе применяются амортизаторы, жесткость которых автоматически регулируется в зависимости от веса автомобиля. Когда вы буксируете прицеп или ведете тяжело нагруженный автомобиль, эта система поддерживает кузов в положении, параллельном дорожному полотну. Таким образом, удается сохранить неизменными параметры управляемости и снизить риск ослепления водителей встречных машин.

Для повышения надежности все модели Volvo оснащаются реечным рулевым механизмом – в нем сведено к минимуму количество движущихся деталей, и выгодно отличается от других небольшим весом. Система обеспечивает быстрый ответ автомобиля на действия рулем, высокую точность и позволяет хорошо чувствовать дорогу, повышая, таким образом, безопасность вождения.

Все шины для автомобилей Volvo производятся по оригинальным спецификациям Volvo. Профиль шины и рисунок протектора определяют качество сцепления колеса с дорожным полотном. Широкие низкопрофильные шины с узким и мелким протектором обеспечивают прекрасное сцепление с сухим покрытием. Более высокий и узкий профиль с широким и глубоким протектором больше подходит для мокрых, покрытых слякотью и снегом дорог. Низкие боковины низкопрофильной шины должны быть исключительно прочными во избежание риска их повреждения пиковым давлением, создаваемым движениями подвески. Кроме того, такая конструкция шин обеспечивает устойчивость на поворотах. Недостатком низкой и жесткой боковины шины является ее ограниченная гибкость, делающая езду менее комфортной. Легкосплавные колеса снижают неподрессоренную массу автомобиля относительно более тяжелых стальных колес. Легкие колеса быстрее реагируют на неровности дорожного полотна, улучшая сцепление с неровным дорожным покрытием. Различные модели Volvo оснащаются шинами и колесами, максимально соответствующими характеристикам управляемости и комфортности автомобиля и исключительно жестким требованиям Volvo к безопасности вождения.

В конструкцию автомобилей Volvo заложена максимально возможная равномерность распределения нагрузки на колеса между передней и задней подвесками. Это способствует безопасному, устойчивому поведению автомобиля на дороге. Например, вес Volvo S60 распределяется следующим образом: 57% на переднюю подвеску и 43% - на заднюю.

Для обеспечения устойчивости, надежного и предсказуемого поведения на извилистых дорогах конструкции последних моделей Volvo - S80, V70, Cross Country и S60 – отличаются очень широкой колеей и большим расстоянием от переднего до заднего моста, или колесной базой.

Но устойчивое поведение на дороге достигается не только грамотно спроектированной подвеской. Технические решения в трансмиссии автомобилей Volvo также позволяют чувствовать себя уверенно при движении. Одним из решений является привод колес равной длины.

Современные модели Volvo оснащаются поперечно расположенными двигателями, приводящими в движение передние колеса. Однако, такая конфигурация создает одну проблему. Поскольку точка отбора мощности расположена сбоку от продольной оси автомобиля, расстояние от нее до каждого из ведущих колес неодинаковое. При различной длине приводов ведущих колес и с учетом упругости материала привода создается риск так называемого «крутящего момента на рулевом колесе» при резком разгоне с одновременным поворотом рулевого колеса, когда создается ощущение «непослушного» руля. Однако, компании Volvo удалось свести эту проблему к минимуму: мы добились того, чтобы точка отбора мощности находилась на продольной оси автомобиля, применив для этого промежуточные валы. Таким образом, переднеприводные Volvo остаются вполне контролируемыми и в такой ситуации.

Для безопасного вождения зимой автоматическая коробка передач оснащается «зимним» режимом (W). Эта функция обеспечивает улучшенное сцепление с дорогой при трогании с места или медленной езде по скользкому полотну за счет включения более высокой начальной передачи, чем обычно, а также предотвращает езду (и особенно разгон) на передаче, слишком низкой для того покрытия, по которому движется автомобиль.

В полноприводных моделях Volvo используется постоянный привод на все колеса с автоматическим распределением тягового усилия между передними и задними колесами в зависимости от состояния дороги и стиля вождения.

При нормальной езде по сухой дороге большая часть тягового усилия (около 95%) передается на передние колеса. Если состояние дороги приводит к тому, что передние колеса начинают терять сцепление с дорогой, т.е. они начинают вращаться быстрее задних, на задние колеса передается дополнительная доля тягового усилия. Такое перераспределение мощности происходит очень быстро, незаметно для водителя, сохраняя курсовую устойчивость автомобиля.

При разгоне система полного привода распределяет мощность двигателя между передними и задними колесами таким образом, чтобы максимально возможная часть этой мощности передавалась на дорожное полотно и двигала автомобиль вперед.

Полноприводным автомобилем, кроме того, легче управлять на поворотах, поскольку мощность всегда распределяется на колеса, имеющие наилучшее сцепление с дорогой.

Для обеспечения передачи тягового усилия от двигателя той паре колес, которая имеет наилучшее сцепление с дорогой, между передними и задними колесами полноприводного автомобиля устанавливается вязкостная муфта. Бесступенчатое изменение соотношения долей тягового усилия достигается за счет дисков и вязкой силиконовой среды.

Для контроля устойчивости и управления тяговым усилием используется система контроля STC – (Stability and Traction Control). STC – это система улучшения устойчивости за счет предотвращения пробуксовывания колеса. Система функционирует, хотя и по-разному, как при трогании с места, так и во время движения.

При трогании с места на скользком покрытии STC использует помощь антиблокировочной системы (ABS), датчики которой отслеживают вращение колеса. В том случае, если одно из ведущих колес начинает вращаться быстрее другого, другими словами, начинает пробуксовывать, сигнал передается управляющему модулю системы ABS, которая подтормаживает проворачивающееся колесо. Одновременно тяговое усилие передается другому ведущему колесу, имеющему лучшее сцепление с дорогой.

Датчики ABS настроены таким образом, что эта функция работает только при езде на невысоких скоростях.

Во время движения автомобиля, STC постоянно отслеживает и сравнивает скорость всех

четырех колес. Если одно или оба ведущих колеса начинают терять сцепление с дорогой, например, если автомобиль начинает аквапланировать, система реагирует немедленно (приблизительно через 0,015 секунды).

Сигнал передается модулю управления двигателем, который снижает крутящий момент мгновенно за счет уменьшения количества впрыскиваемого топлива. Это происходит поэтапно до тех пор, пока сцепление с дорогой не восстановится. Весь процесс занимает только несколько миллисекунд.

На практике это означает, что начинающееся пробуксовывание колеса прекращается на протяжении полуметра дистанции при движении на скорости 90 км/ч!

Снижение крутящего момента продолжается до тех пор, пока не восстановится удовлетворительное сцепление с дорогой, и происходит на всех скоростях начиная приблизительно с 10 км/ч на нижней передаче.

Системой STC оснащаются крупногабаритные модели Volvo - S80, V70, Cross Country и S60.

Для предотвращения заноса используется система DSTC контроля динамической устойчивости и управления тяговым усилием (Dynamic Stability and Traction Control).

Принцип работы: По сравнению с STC, DSTC представляет собой более продвинутую систему контроля устойчивости. DSTC 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 также будет снижено, как и в случае с STC.

Технология: Основной блок системы DSTC состоит из датчиков, которые регистрируют:

Скорость каждого колеса (датчики ABS)

Вращение рулевого колеса (используя оптический датчик на рулевой колонке)

Угол смещения относительно движения руля (измеряется гиродатчиком, расположенным в центральной части автомобиля)

Центробежную силу Средства обеспечения безопасности в системе DSTC:

Поскольку эта система управляет тормозами, Volvo оснащает систему DSTC спаренными датчиками (определяющими угол отклонения от курса и центробежную силу). Системой DSTC оснащаются крупногабаритные модели Volvo - S80, V70, Cross Country и S60.

Для компактных моделей компания Volvo использует система DSA поддержки динамической устойчивости (Dynamic Stability Assistance).

DSA – это система контроля вращения колеса, разработанная для компактных моделей Volvo S40 и V40.DSA отслеживает случаи, когда какое-либо из ведущих передних колес начинает вращаться быстрее задних колес. Если это происходит, система немедленно (в течение 25 миллисекунд) понижает крутящий момент двигателя. Это позволяет водителю быстро ускоряться, даже на скользком покрытии, без потери сцепления с дорогой, устойчивости и управляемости. Система DSA задействована во всем диапазоне скоростей автомобиля: от самой малой до максимальной. Автомобили Volvo S40 и V40 могут оборудоваться системой DSA в качестве заводского варианта (за исключением автомобилей с дизельными двигателями или двигателями с рабочим объемом 1,8 л.).

Для того, чтобы облегчить трогание с места на скользком покрытии используется система TRACS управления тяговым усилием (Traction Control System). TRACS – это вспомогательная электронная система, облегчающая трогание с места, которая пришла на смену устаревшему механическому самоблокирующемуся дифференциалу и дифференциальным тормозам. Система использует датчики для отслеживания случаев пробуксовывания какого-либо колеса. Применение торможения для пробуксовывающего колеса увеличивает тяговое усилие на другом колесе той же пары колес. Это облегчает трогание на скользком покрытии и управление на скоростях до 40 км/ч. Модель Volvo Cross Country оборудована системой TRACS, облегчающей трогание с места, на передних и задних колесах.

Для обеспечения устойчивости на поворотах при высокой скорости используется другая система Roll Stability Control, Volvo XC90. Она является активной системой, которая позволяет совершать крутые повороты на высокой скорости, например, при резком маневрировании. Риск опрокидывания автомобиля при этом уменьшается.

Система RSC рассчитывает риск опрокидывания. Для определения скорости, с которой автомобиль начинает крениться, в системе используется гиростат. Информация от гиростата используется для расчета конечного крена и, соответственно, риска опрокидывания. Если такой риск существует, срабатывает система контроля тяги для обеспечения курсовой устойчивости (DSTC), которая снижает мощность двигателя и подтормаживает одно или несколько колес с усилием, достаточным для выравнивания автомобиля.

При срабатывании системы DSTC, переднее внешнее колесо (при необходимости одновременно с задним внешним колесом) подтормаживаются, в результате чего автомобиль несколько выходит из дуги поворота. Воздействие боковых сил на шины уменьшается, что снижает также силы, способные опрокинуть автомобиль.

Благодаря срабатыванию системы с геометрической точки зрения радиус поворота несколько увеличивается, что, собственно, и является причиной уменьшения центробежной силы. Для выравнивания автомобиля необязательно значительно увеличивать радиус поворота. Например, во время резкого маневрирования на скорости 80 км/ч при значительных поворотах рулевого колеса (около 180° в каждом направлении), может оказаться достаточным увеличить радиус поворота на полметра.

Внимание!

Система RSC не защитит автомобиль от опрокидывания при слишком высоких угловых скоростях или при ударе колес о бордюр (неровность дороги) одновременно с изменением траектории. Большое количество груза на крыше также увеличивает риск опрокидывания при резком изменении траектории движения. Эффективность системы RSC также снижается при резком торможении, поскольку в этом случае тормозной потенциал уже используется полностью.

Проблема безопасности движения автомобильного транспорта относиться к весьма ограниченному множеству действительно глобальных проблем, непосредственно затрагивающих интересы практически всех членов современного общества, и сохраняет мировой уровень значимости, как в настоящем, так и в обозримом будущем.

Только в России, с ее весьма скромным по мировым меркам автопарком порядка 25 млн. автомобилей, в ДТП ежегодно погибает более 35 тысяч человек, более 200 тыс. получают ранения, а ущерб от более, чем 2 млн. регистрируемых ГИБДД ДТП достигает астрономических размеров.

Ожидать сколь - нибудь заметных позитивных изменений столь катастрофического состояния проблемы можно лишь при сосредоточении усилий общества на всех направлениях ее решения, определяемых по результатам содержательного системного анализа.

По существу, решение проблемы безопасности движения сводиться к решению двух независимых друг от друга задач:

задачи предотвращения столкновений;

задачи снижения тяжести последствий столкновения, если предотвратить его не удалось.

Вторая задача решается исключительно с помощью средств пассивной безопасности, таких как ремни и подушки безопасности (фронтальные и боковые) , дуги безопасности, устанавливаемые в салоне автомобиля и применения конструкций кузовов с программируемой деформацией силовых элементов.

Для решения первой задачи требуется анализ математических условий столкновений, формирование структурированного множества типовых столкновений, включающего все потенциально возможные столкновения и определение условий их предотвращения в терминах координат состояния объекта и их динамических границ.

Анализ множества типовых столкновений, содержащего 90 столкновений с препятствиями и 10 типовых опрокидываний, показывает, что направлениями ее решения являются:

строительство односторонних многополосных дорог магистрального типа, что позволяет исключить столкновения со встречными и неподвижными препятствиями, а так же с препятствиями, движущимися по пересекающимся направлениям одного уровня;

информационное оснащение действующей сети автодорог оперативными сведениями об опасных участках;

организация эффективного контроля за соблюдением ПДД силами ГИБДД;

оснащение автомобильного парка многофункциональными системами активной безопасности.

Следует отметить, что создание систем активной безопасности и оснащение ими автопарка является одним из наиболее перспективных направлений, сложившихся в ведущих развитых странах, и представляет собой актуальную прикладную проблему, решение которой в настоящее время далеко от завершения. Перспективность систем активной безопасности объясняется тем, что их применение потенциально позволяет предотвратить более 70 типовых столкновений из 100, в то время как строительство дорог магистрального типа позволяет предотвратить 60 из 100 типовых столкновений.

Сложность проблемы в научном аспекте определяется тем, что с позиций современной теории управления, автомобиль, как объект управления, характеризуемый вектором переменных состояния, является неполностью наблюдаемым и неполностью управляемым в движении, а задача предотвращения столкновений в общем случае относится к алгоритмически неразрешимым из-за непрогнозируемых изменений направления движения препятствий.

Это обстоятельство создает практически непреодолимые трудности при построении полнофункциональных автопилотов для автомобилей не только в настоящем, но и в обозримом будущем.

Кроме того, решение задачи динамической стабилизации координат состояния, к которой сводиться задача предотвращения столкновений в ее наиболее полной алгоритмически разрешимой постановке, характеризуется как неопределенностью большинства динамических границ переменных состояния, так и их возможными перекрытиями.

Сложность проблемы в техническом аспекте определяется отсутствием в мировой практике подавляющего большинства датчиков первичной информации, необходимых для измерения координат состояния и их динамических границ, а применение существующих ограничивается их высокой стоимостью, тяжелыми условиями эксплуатации, высоким энергопотреблением, низкой помехозащищенностью и трудностями размещения на автомобиле.

Сложность проблемы в экономическом аспекте определяется тем, что для придания статуса алгоритмической разрешимости задаче предотвращения столкновений необходимо оснащение многофункциональными системами активной безопасности всего автопарка, включая старые автомобили низших ценовых категорий. Учитывая, что стоимость ядра аппаратных средств, включая датчики и исполнительные устройства, наиболее распространенных зарубежных систем стабилизации продольных и поперечных скольжений колес (АБС,ПБС, ESP и VCS) превышает тысячу долларов, возможность оснащения ими действующего парка автомобилей представляется весьма проблематичной. Отметим, что число предотвращаемых типовых столкновений этими системами не превышает 20 из 100.

Проведенные исследования показывают, что для решения задачи динамической стабилизации в полном объеме требуется измерение следующего набора переменных и их динамических границ:

дистанций до попутных автомобилей;

дистанции необходимой для полной остановки;

скоростей и ускорений колес;

скоростей и ускорений центра масс автомобиля;

скоростей и ускорений продольных и поперечных скольжений колес;

углов поворота и схождения управляемых колес;

давлений воздуха в шинах;

износов кордов шин;

температур перегрева шин, характеризующих интенсивность износа протекторов;

дополнительных углов развала колес, возникающих при самопроизвольном или умышленном отворачивании крепежных болтов.

Как показывают результаты исследования проблемы, ее решение лежит в области интеллектуальных систем, которые строятся на принципах косвенных измерений всех приведенных выше переменных состояния и их динамических границ в минимально возможной конфигурации датчиков первичной информации.

Высокоточные косвенные измерения оказываются возможными лишь с применением оригинальных математических моделей и алгоритмов решения некорректных задач.

Естественно, что для технической реализации таких систем необходимо использование современной компьютерной техники и средств отображения информации, стоимость и функциональные возможности которых, подчинясь известному закону Мура “ удваивают свои возможности и вдвое снижаются в цене каждые 18 месяцев “, что создает условия для заметного снижения стоимости аппаратных средств данного типа систем.

Следует отметить, что уже сегодня разработаны отечественные многофункциональные системы активной безопасности предусматривающие индикацию водителю информации о приближении к границам опасных режимов, а собственно управление тормозами, акселератором, трансмиссией и рулевым колесом выполняется водителем.

Цены на такие системы сегодня не превышают 150-250 долларов США в зависимости от объемов функций, их установка на автомобили не вызывает затруднений, что снижает остроту экономического аспекта проблемы для автомобилей низшей ценовой категории.

Для автомобилей средней ценовой категории автоматическое выполнение некоторых функций, например стабилизации продольных скольжений колес, требует дополнительных исполнительных устройств (управляемых гидроклапанов, гидронасосов и др) , что, естественно, заметно увеличивает цены на системы этого класса.

Для автомобилей высокой ценовой категории может предусматриваться автоматическое выполнение большинства функций управления за счет введения в состав системы датчиков дистанций, состояния внешней среды и др.

Общими функциями для интеллектуальных систем активной безопасности различных ценовых категорий являются косвенные измерения координат состояния и их динамических границ, а также индикация приближения к границам опасных режимов. Выбор уровня автоматизации управления и необходимой для этого конфигурации технических средств остается в этом случае за владельцем автомобиля любой ценовой категории.

В качестве примера интеллектуальной системы активной безопасности рассмотрим отечественную компьютерную систему ИНКА –ПЛЮС.

Технические решения, положенное в основу ИНКА- системы, запатентованы в России, зарегистрированы во Всемирной организации интеллектуальной собственности (WIPO).

К числу основных функций ИНКА- системы относятся:

измерение разностей давлений в парах шин и индикация их отклонений от номиналов;

индикация скоростей вращения колес и индикация блокировок и пробуксовок колес;

измерение и индикация дополнительных углов развала колес.

В состав ИНКА- системы входят:

блок обработки и индикации информации (ИНКА- ПЛЮС) , устанавливаемый на приборной панели (фото1) в удобном для водителя месте;

датчики первичной информации индукционого типа, измеряющие приращения углов поворота колес (фото 2);

кабеля связи, выполняющие коммутацию датчиков с блоком обработки и индикации информации;

соединителя питания блока ИНКА-ПЛЮС, подключенного в штатное гнездо прикуривателя;

Фото1 блок обработки и индикации ИНКА-ПЛЮС

Фото2 датчик индукционного типа

Датчики ИНКА- системы состоят из двух диаметрально расположенных постоянных магнитов, наклеиваемых внутри обода и индукционной катушки, устанавливаемой на тормозном щите с помощью кронштейна.

Датчики ИНКА-системы не подвержены влиянию температур в диапазоне –40+120 град С, загрязнений, вибраций, влаги и других реальных факторов. Срок их службы практически не ограничен, а их установка не требует внесения изменений в конструкцию агрегатов автомобиля.

Датчики ИНКА-системы подключены к блоку обработки и индикации информации по токовой схеме, что позволяет полностью подавить электромагнитные помехи от распределителя зажигания и других источников помех.

Датчики ИНКА-системы не требуют подключения к источнику питания и не нуждаются в повторных настройках, регулировках и техническом обслуживании в процессе эксплуатации.

На лицевой панели блока ИНКА-ПЛЮС выведены 4 группы по 3 светодиода в каждой, расположение групп светодиодов соответствует расположению колес автомобиля (вид сверху)

Верхний светодиод зеленого свечения служит для индикации нормального уровня давления в шине. При отклонении от номинала на 0.25 –0.35 бара верхний светодиод мигает с частой 1 Гц.

Средний светодиод красного свечения служит для индикации отклонения давления от номинала. При отклонении давления от номинала в диапазоне 0.35- 0.45 бар предусматривается мигание с частотой 1Гц, при отклонении более 0.45 бар-постоянное свечение красного светодиода. Нижний светодиод группы зеленого свечения предназначен для отображения сигналов с датчиков первичной информации.

Кнопка настройки, расположена на торцевой поверхности блока ИНКА-ПЛЮС и предназначена для активации режима настройки косвенных измерений давлений.

Принцип действия ИНКА-системы основан на прецизионном измерении разностей частот вращения колес автомобиля, возникающих при снижении давления в одном из колес пары и соответствующем изменении статического радиуса этого колеса.

Экспериментально установлено, что для шин со статическими радиусами, порядка 280- 320 мм, изменение давления на 1 бар сопровождается изменением статического радиуса шины примерно на 1 мм.

Точность измерения разностей давления в парах колес не зависит от скорости движения автомобиля и состояния дорожного покрытия.

Возможные искажения, возникающие при скольжениях колес и при движении на виражах, обнаруживается алгоритмически и не влияют на результаты измерений.

Необходимость настройки системы может возникать в следующих случаях:

при замене или перестановке колес;

при изменении номиналов давлений;

при индикации ненулевых отклонений от номиналов в результате различного износа шин в парах колес.

Режим настройки активируется нажатием кнопки настройки при включенном питании и выполняется полностью автоматически. Завершение цикла настройки отображается на красном индикаторе правого заднего колеса при его включении на интервале 1 секунда.Номинальные значения давлений в шинах устанавливаются водителем на холодных шинах обычным образом. Индикация блокировок и пробуксовок колес выполняется с помощью светодиодов состояния датчиков колес. Блокировка колеса сопровождается пропаданием свечения на соответствующем светодиоде, пробуксовка колеса на скоростях менее 20 км/ч сопровождается появлением свечения на светодиоде буксующего колеса.

Увеличение несоосности датчика и магнитов, соответствующая увеличению углов дополнительного развала колес, сопровождается возрастанием скорости, на которой возникает свечение светодиода состояния датчика колеса.

В таблице 1 приведены технические характеристики системы ИНКА-ПЛЮС.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ИНКА-СИСТЕМ табл 1

Диапазон измерения давлений, бар

Относительная погрешность, %

Диапазон скоростей автомобиля, км/ч

Потребляемая мощность от сети, Вт

Напряжение бортовой сети, B

Масса комплекта, кг

В таблице 2 приведены сравнительные характеристики зарубежных систем аналогичного назначения, принцип действия которых основан на непосредственном измерении давлений в полости шин и передаче информации по радиоканалу.

СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМ табл 2

Модель системы

Ограничения на типы шин

Трудоемкость

Срок эксплуатации

Скорость мин. км/ч

Скорость макс км/ч

Демонтаж колес

Балансирв-ка колес

Michelin Zero Pressure

(Франция)

требуется

требуется

(Тайвань)

Бескамерные шины без металло-корда

требуется

требуется

Ограничен ресурсом источников питания датчиков

(Финлян-дия)

Бескамерные шины без металло-корда

требуется

требуется

Ограничен ресурсом источников питания датчиков

Шины одной модели

не требуется

не требуется

нет ограничений

Применение беспроводной схемы передачи данных по радиоканалу в рассматриваемых системах ограничивает их применение шинами без металлокорда, являющегося экраном для радиоволн, а конструкция датчика давления размещенного на ободе внутри шины, ограничивает применение этих систем для камерных шин. Величины перегрузок, действующих на элементы конструкции датчика и элементы питания при вращении колеса превосходят 250 g на скоростях более 144 км/ч. Отметим, что перегрузки в 200 g отмечаются при падении самолетов со скоростью 720 км/ч и образовании в местах падения воронки глубиной 10 м. При этом стрелки приборов пробивают циферблаты и тем самым сохраняют показания приборов в момент касания земли самолетом.

Масса датчиков давления этих систем составляет 20 - 40 грамм, что требует дополнительной балансировки колес, а для их установки внутри обода необходим демонтаж колеса. К этому следует добавить ограниченный ресурс источников питания датчиков, который значительно снижается при низких и высоких температурах.

Для ИНКА –систем отсутствуют ограничения по типам шин, необходимости демонтажа и дополнительной балансировки колес, по сроку эксплуатации, что определяется использованием датчиков индукционного типа, проводной линии связи и схемы расположения магнитов на ободе колеса.

Идеология построения ИНКА- систем допускает наращивание функций косвенных измерений переменных состояния и их динамических границ программным путем без увеличения количества датчиков первичной информации, что обеспечивает как полную наблюдаемость и управляемость объекта в движении, так и решение задачи предотвращения столкновений в ее наиболее полной алгоритмически разрешимой постановкe. Относительно низкая стоимость комплекта ИНКА –системы и отсутствие ограничений по установке датчиков позволяют оснащать ими все модели автомобилей, включая автомобили низших ценовых категорий.

Главная » Рулевое » Система пассивной безопасности автомобиля. Обзор средств пассивной безопасности. Какие системы обеспечивают безопасность людей в автомобиле Система обеспечивающая безопасность движения автомобиля