Описание и функции системы активной безопасности автомобиля
К сожалению, от риска попасть в ДТП не застрахован ни один даже самый аккуратный и опытный автомобилист. Понимая это, автопроизводители стараются сделать все возможное, чтобы повысить безопасность водителя и его пассажиров во время поездки. Одна из мер, направленная на снижение числа аварий, – разработка современной системы активной безопасности автомобиля, позволяющей уменьшить риск возникновения ДТП.
Что такое активная безопасность
Долгое время единственным средством защиты водителя и пассажиров в автомобиле являлись только ремни безопасности. Однако по мере активного внедрения электроники и автоматики в конструкцию автомобилей, ситуация в корне изменилась. Теперь транспортные средства комплектуются самыми различными устройствами, которые можно разделить на две основных группы:
Особенность активных систем безопасности заключаются в том, что они способны действовать в зависимости от ситуации и принимать решения, основываясь на анализе обстановки и конкретных условий, при которых происходит движение автомобиля.
Набор возможных функций активной безопасности зависит от производителя, комплектации и технических характеристик транспортного средства.
Функции систем, отвечающих за активную безопасность
Все системы, входящие в комплекс устройств активной безопасности, выполняют несколько единых функций:
Контролируя курсовую устойчивость транспортного средства, комплекс систем активной безопасности позволяет сохранять движение по требуемой траектории, обеспечивая противодействие силам, способным вызвать занос или опрокидывание машины.
Основные устройства системы
Современные транспортные средства комплектуются различными механизмами, относящимися к комплексу активной безопасности. Данные устройства можно разделить на несколько видов:
В общей сложности существует несколько десятков функций и механизмов, позволяющих обеспечить безопасность водителя и его пассажиров. Основными и наиболее востребованными системами среди них считаются:
АБС является частью тормозной системы и сейчас встречается практически на всех автомобилях. Главная задача устройства заключается в том, чтобы исключить полную блокировку колес во время торможения. В результате автомобиль не потеряет устойчивость и управляемость.
При помощи датчиков блок управления ABS контролирует скорость вращения каждого из колес. Если одно из них начинает замедляться быстрее нормированных значений, система сбрасывает давление в его магистрали, и блокировка предотвращается.
Система АБС всегда срабатывает автоматически, без вмешательства водителя.
ASR (она же ASC, A-TRAC, TDS, DSA, ETC) отвечает за исключение пробуксовки ведущих колес и позволяет избежать заноса автомобиля. При желании водитель может ее отключить. Работая на базе ABS, ASR дополнительно управляет электронной блокировкой дифференциала и определенными параметрами двигателя. Имеет разные механизмы действия на больших и малых скоростях.
ESP (система курсовой устойчивости) отвечает за предсказуемое поведение автомобиля и сохранение вектора движения в случае нештатных ситуаций. Обозначения могут отличаться в зависимости от производителя:
В ESP входит целый комплекс механизмов, способных оценивать поведение автомобиля на дороге и реагировать на возникающие отклонения от параметров, заданных в качестве нормы. Система может корректировать режим работы КПП, двигателя, тормозов.
Система экстренного торможения (сокращенно – BAS, EBA, BA, AFU) отвечает за эффективное срабатывание тормозов при возникновении опасной ситуации. Может функционировать как совместно с ABS, так и без нее. В случае резкого нажатия на тормоз, BAS подключает в работу электромагнитный привод штока усилителя. Дожимая его, система обеспечивает максимальное усилие и наиболее эффективное торможение.
Распределение тормозных усилий (EBD или EBV) является не отдельной системой, а дополнительной функцией, расширяющей возможности ABS. EBD защищает автомобиль от возможной блокировки колес на задней оси.
Механизм электронной блокировки дифференциала основан на базе ABS. Система предотвращает пробуксовку и повышает проходимость транспортного средства, перераспределяя крутящий момент на ведущих колесах. Анализируя скорость их вращения с помощью датчиков, EDS подключает тормозной механизм, если одно из колес вращается быстрее других.
Контролируя пространство впереди автомобиля, система предотвращения столкновения с пешеходами (PDS) обеспечивает автоматическое торможение автомобиля. Оценка дорожной ситуации происходит благодаря работе камер и радаров. Для наибольшей эффективности задействуется механизм BAS. Однако пока данная система освоена далеко не всеми автопроизводителями.
Устройства-ассистенты
Кроме основных функций активной безопасности в современных транспортных средствах могут присутствовать и вспомогательные устройства (ассистенты):
Современные транспортные средства становятся все более безопасными для водителей и пассажиров. Конструкторы и инженеры предлагают новые разработки, главная задача которых – помочь автомобилисту в нештатной ситуации. Однако важно помнить, что безопасность на дороге зависит, в первую очередь, не от автоматики, а от внимательности и аккуратности водителя. Использование удерживающего ремня и соблюдение правил дорожного движения по-прежнему остаются главным залогом безопасности.
Системы активной и пассивной безопасности автомобиля
Введение
Если верить исследованиям, от 80 до 85% транспортных аварий и катастроф приходится на автомобили. Производители авто понимают, что безопасность транспортного средства – важное преимущество над соперниками на рынке, а так же то, что от безопасности одного автомобиля зависит безопасность движения на дороге в целом. Причины аварий могут различными – это и человеческий фактор, и состояние дороги, и метеорологические условия, и конструкторам приходится учитывать весь спектр угроз. Поэтому современные системы безопасности обеспечивают и активную, и пассивную защиту автомобиля, и состоят из сложного комплекса различных устройств и приспособлений, от антиблокировочной системы колёс (далее – АБС) и противозаносных систем до подушек безопасности.
Активная безопасность и предотвращение ДТП
Надёжное транспортное средство позволяет водителю сохранить свою жизнь и здоровье, а вместе с тем – жизнь и здоровье пассажиров на современных, битком забитых трассах. Безопасность автомобиля принято делить на пассивную и активную. Активная означает те конструкторские решения или системы, которые уменьшают вероятность дорожно-транспортного происшествия.
Активная безопасность зависит от конструкции машины, большое значение имеет эргономичность сидений и салона в целом, системы, предотвращающие обмерзанием стёкол, козырьки. Системы, сигнализирующие о поломках, предотвращающие блокировку тормозов или следящие за превышением скорости так же относят к активной безопасности.
Заметность автомобиля на дороге, которая определяется его цветом, тоже может сыграть свою роль в предотвращении аварии. Так, яркие жёлтые, красные и оранжевые автомобильные кузова считаются более безопасными, а при отсутствии снега к их числу добавляется и белый цвет.
Ночью за активную безопасность отвечают различные отражающие свет поверхности, которые машину заметной в свете фар. Например, поверхности номерных знаков, покрытые специальной краской.
Кликните по картинке для увеличения
Системы пассивной безопасности
Если авария всё же случилась, водитель и пассажиры оказываются под защитой средств и систем пассивной безопасности. Большая часть специальных устройств и систем пассивной безопасности находится в передней части салона, поскольку при авариях страдает в первую очередь ветровое стекло, рулевая колонка, передние двери автомобиля и приборная панель.
В настоящее время во многих государствах, в том числе, в России, их наличие и использование обязательно.
Созданные изначально как альтернатива ремню и средство, позволяющее избежать травм грудной клетки водителя (травмы о рулевое колесо – одни из самых распространённых при авариях), в современных авто подушки могут быть установлены не только впереди водителя и пассажира, но и вмонтированы в двери для того, чтобы уберечь от бокового удара. Недостатком этих систем являет чрезвычайно громкий звук при наполнении их газом. Шум настолько силён, что превышает болевой порог и может даже повредить барабанную перепонку. Так же подушки не спасут при опрокидывании машины. По этим причинам проводят эксперименты по внедрению сеток безопасности, которые в дальнейшем заменят подушки.
У водителя при лобовом ударе есть возможность травмировать ноги, потому в современных автомобилях педальные узлы тоже должны быть травмобезопасными. При столкновении в таком узле происходит отделение педалей, что позволяет уберечь ноги от травм.
Кликните по картинке для увеличения
Заднее сиденье
Детские автомобильные сиденья и специальные ремни, которые надёжно фиксируют тело ребёнка и предупреждают его перемещение по салону в случае аварии, могут обеспечить безопасность совсем юных пассажиров, для которых не подходят обычные ремни безопасности.
При резком возникновении перегрузки, воздействующей на туловище пассажира, есть возможность повредить шейные позвонки. Поэтому, задние сиденья, как и передние, оснащаются подголовниками.
Надёжное крепление сидений тоже очень важно: перегрузку в 20g должно выдержать пассажирское сиденье, чтобы обеспечить должную безопасность в случае аварии.
Особенности конструкции
Как уже говорилось, автомобиль и сам по себе должен быть сконструирован так, чтобы обеспечивать максимальную безопасность людям. И достигается это не только эргономикой. Не последнее значение имеет прочность различных элементов конструкции. У одних элементов она должна быть повышена, а у других – напротив.
Так, чтобы обеспечить надёжную пассивную безопасность пассажиров и водителя, средняя часть кузова или рамы должна обладать повышенной прочностью, а передняя и задняя части – напротив. Тогда, при сминании передней и задней частей конструкции часть энергии удара тратится на деформацию, а более прочная средняя часть легко выдерживает столкновение, не деформируется и не ломается. Те части, которые должны быть смяты при ударе, делают из хрупких материалов.
Поэтому ступицы руля изготавливают большого диаметра и покрывают упругими амортизирующими материалами.
Стёкла в автомобилях тоже служит целям пассивной безопасности: в отличие от обычного оконного стекла, оно не разбивается на большие куски с острыми кромками, а крошится на мелкие кубики, которые не могут нанести порезы ни водителю, ни пассажирам.
Технологии на службе активной безопасности
Современный рынок предлагает множество надёжных и эффективных систем активной безопасности. Самые распространённые и известные – антиблокировочные системы, которые предотвращают скольжение колёс, возникающее при блокировке колёс. Если нет скольжения, то автомобиль не заносит.
Электроника АБС получает сигналы с датчиков вращения колёс. Затем она анализирует информацию и посредством гидромодулятора влияет на тормозную систему, на короткие периоды времени «отпуская» тормоза, чтобы те проворачивались. Это и позволяет избежать заноса и скольжения.
На конструктивной основе АБС построены антипробуксовочные системы, которые анализируют данные о частоте вращения колёс и управляют крутящим моментом двигателя.
Системы курсовой устойчивости повышают безопасность автомобиля, удерживая направление его движения. Такие устройства сами могут определить аварийную ситуацию, интерпретируя действия водителя в сравнении с параметрами движения авто. Если система распознаёт ситуацию как аварийную, она начинает корректировать движение машины несколькими способами: подтормаживанием, изменением крутящего момента мотора, регулировкой положения передних колёс. Есть устройства, которые так же сигнализируют водителю об опасности и нагнетают давление в тормозной системе, повышая её эффективность.
Снизить смертность сбитых пешеходов на 20% позволяют системы обнаружения пешеходов. Они распознают человека по курсу движения автомобиля и автоматически снижают его скорость. Использование специальной подушки безопасности для пешеходов в комплексе с этой системой позволяют сделать автомобиль ещё более безопасным для тех, у кого автомобиля нет.
Для того, чтобы предотвратить блокировку задних колёс, применяют систему перераспределения давления. Её задача – выровнять давление тормозной жидкости, основываясь на показаниях датчиков.
Выводы
Пассивная безопасность строится вокруг поглощения энергии удара частей кузова, двигателя либо тела пассажира и предотвращения опасных деформаций конструкции, которые могут привести к травмам находящихся в салоне людей.
Активная безопасность направлена на предупреждение водителя об угрозе и регулировку систем управления, торможения, изменение крутящего момента.
Технологии в данной отрасли развиваются стремительно, и рынок постоянно наполняется новыми, более современными и эффективными системами, делая движение по дорогам всё безопасней с каждым годом.
ЛЕКЦИЯ 13. Тема 7. Виды безопасности автомобиля и нормативные документы по конструктивной безопасности
Введение
Согласно статистике, в более 80% всех дорожно-транспортных происшествий участвуют автомобили. Более одного миллиона людей каждый год погибают и около 500 тысяч получают телесные повреждения. Стремясь обратить взор на эту проблему, каждое 3-е воскресенье ноября было объявлено ООН «Всемирным днём памяти жертв дорожных аварий». Современные системы безопасности автомобиля нацелены на уменьшение существующей печальной статистики по этому вопросу. Конструктора новых авто всегда пристально следуют нормам производства и безопасности авто. Для этого они моделируют всевозможные опасные ситуации на краш-тестах. Поэтому перед выпуском в свет авто проходит тщательную проверку и годность для безопасного использования на дороге.
Автомобильные аварии становятся причиной гибели многих людей
Но полностью устранить этот вид происшествий невозможно при таком уровне развития техники и общества. Поэтому основной упор делается на предупреждение аварийной ситуации и ликвидацию последствий после неё.
Тесты по безопасности авто
Главной организацией по оценке безопасности автомобилей является «Европейская ассоциация испытания новых автомобилей». Существует она с 1995 года. Каждой новой марке машины, прошедшей через ряд тестов, выставляется оценка по пятизвездной шкале – чем звезд больше, тем лучше.
Каждая новая марка автомобиля должна пройти ряд испытаний
Например, благодаря тестам они доказали, что использование высоких подушек безопасности уменьшают риск получения травмы головы в 5-6 раз.
Системы активной безопасности
Самыми популярными системами активной безопасности, значительно повышающими эффективность тормозной системы, являются:
1) Антиблокировочная система тормозов. Она устраняет блокировку колёс во время торможения. Задача системы: предотвратить скольжение авто в случае потери водителем управления во время аварийного торможения. АБС уменьшает тормозной путь, что позволит избежать наезда на пешехода или угодить в кювет. Плюсом антиблокировочной системы тормозов является антипробуксовочная система и электронный контроль устойчивости;
Антиблокировочная система тормозов (составляющие)
2) Антипробуксовочная система. Система предназначена для улучшения управления автомобилем в сложных погодных условиях и условиях плохого сцепления, используя механизм воздействия на ведущие колёса;
3) Система курсовой устойчивости. Предотвращает неприятные заносы автомобиля благодаря использованию электронного компьютера, который и управляет моментом силы колеса или колёс одновременно. Система под руководством компьютера берёт управление на себя, когда близка вероятность потери управления человеком – поэтому и является очень эффективной системой безопасности авто;
Система курсовой устойчивости
4) Система, распределяющая тормозные усилия. Дополняет антиблокировочную систему тормозов. Основное отличие состоит в том, что СРТ помогает управлять тормозной системой на протяжении всего движения автомобиля, а не только во время аварийной ситуации. Она отвечает за равномерность распределения тормозных усилий по всем колёсам, дабы сохранить установленную водителем траекторию движения;
5) Механизм электронной блокировки дифференциала. Суть работы её такова: во время заноса или скольжения, часто возникает ситуация, что одно из колёс зависает в воздухе, продолжая крутиться, а опорное колесо – перестаёт. Водитель теряет контроль над управлением автомобиля, что создаёт риск аварии на дороге. В свою очередь, блокировка дифференциала позволяет передать крутящийся момент полуосям или карданам, нормализуя движение авто.
6) Механизм автоматического экстренного торможения. Помогает в тех случаях, когда водитель не успевает полностью нажать на педаль тормоза, т. е. система сама автоматически оказывает тормозное давление.
7) Система предупреждения о приближении пешеходов. При опасном приближении пешехода к автомобилю система подаст звуковой сигнал, который позволит избежать происшествия на дороге и сохранить ему жизнь.
Также существуют системы безопасности (ассистенты), которые вступают в работу до наступления аварии, как только почувствуют потенциальную угрозу жизни водителя, при этом они перехватывают на себя ответственность за рулевое управление и тормозную систему. Рывок для развития этих механизмов дал прорыв в изучении электронных систем: выпускаются новые виды устройств, увеличивается полезность блоков управления.
К этим системам относят:
Система ночного виденья
Воспроизведение
Недостаточная надежность CAN шины в сочетании с высококлассными хакерскими атаками поставили автопроизводителей в положение, в котором они должны «догонять прогресс». С растущей базой кода растет и уязвимость подключенных автомобилей. Это создает больше возможностей для удачных программных атак. Проще говоря – взломать современный подключенный автомобиль теперь можно значительно большим количеством способов:
Индустрия должна быстро найти способ криптографической защиты существующих шин с низкой пропускной способностью, таких как CAN, через которые соединяются блоки управления. Шины с более высокой пропускной способностью, такие как Ethernet, поступают на автомобильные платформы, чтобы удовлетворить потребность в более быстром и большем объеме передачи информации. Эти системы имеют более высокий уровень надежности, но они не избавят производителей от необходимости модернизации существующей шины CAN. Данный процесс несет в себе существенные проблемы, связанные с ресурсами, стоимостью, реализацией и управлением (особенно ключами безопасности).
Элементы пассивной безопасности
Когда водитель уже не в силах самостоятельно предотвратить аварийную ситуацию, в работу вступают элементы системы пассивной безопасности автомобиля.
Система включают в себя следующие компоненты:
Идея создать механизм привязки водителя к сиденью проявилась в 1907 году, а уже в 1959 году были выпущены первые автомобильные ремни. По сей день они остаются самым дешёвым и эффективным элементом, обеспечивающим безопасность. С развитием технологии производства и техники в целом, стали появляться ремни с автоматической системой натяжения, которые отлично проявляют себя в паре с подушками безопасности в случае аварийной ситуации: они срабатывают сразу же и прижимают человека к креслу.
В зависимости от типа, модели и комплекции автомобиля ремни безопасности сохраняют жизнь в 50-55% случаев.
Подушка представляет собой ничем не примечательный мешок из синтетического материала, основной задачей которого является принятие нагрузки в результате столкновения о тело человека. Сейчас подушки практически не оставляют повреждений на теле человека, однако, раньше они приводили к гематомам на теле, а в крайнем случае могли вызвать глухоту. Очень часто это происходило с людьми невысокого роста и детьми.
При использовании подушки безопасности вы сохраните себе жизнь в трех случаях из десяти, а при комбинированном использовании подушки и ремня безопасности вероятность положительного исхода увеличивается до 80%.
Конструктора заявляют, что подголовники также защищают наше тело, в частности шею, от серьезных травм при контакте с корпусом автомобиля в случае аварийной ситуации. Однако, по словам основной массы людей, эффективность подголовников преувеличена, и защита достигается только при определённых условиях.
Также на пассивную безопасность оказывают влияние размеры кузова, чем больше – тем безопаснее, и окраска.
photo_popup
Ученые из Миссурийского университета науки и технологий (г. Ролл, штат Миссури) разработали высокопрочную сталь третьего поколения, обладающую одновременно пластичностью. Она легче традиционных сплавов, применяемых в автомобилестроении, что позволит снизить общий вес транспортных средств, а значит уменьшить расход топлива и в конечном итоге снизить выбросы вредных веществ в атмосферу. При этом ударопрочностные характеристики инновационной стали, столь важные для автопроизводителей, соответствуют всем требованиям безопасности. В настоящее время большинство современных легковых и грузовых машин изготавливают из так называемой стали первого поколения. К сожалению, сталь второго поколения, несмотря на то, что она по всем статьям превосходит свою предшественницу, так и не получила широкого распространения. Ее производство оказалось очень сложным и дорогостоящим процессом. Новинка лишена всех этих недостатков. Сейчас ученые совместно со специалистами крупнейших металлургических предприятий США ведут отработку технологий изготовления инновационного сплава в промышленных масштабах.