Системы активной безопасности автомобиля
История успеха ABS началась в 1978 г., когда с конвейера сошла первая автомобильная антиблокировочная система с электронным управлением, разработанная компанией Bosch. Первыми легковыми автомобилями, оборудованными системой ABS от Bosch, стали Mercedes Benz S класса и BMW 7-й серии. Сегодня более двух третьих всех новых автомобилей в мире оборудованы системой ABS — ключевым компонентом системы безопасности автомобиля.
Еще в 1936 г. компания Bosch зарегистрировала патент на «механизм, предотвращающий блокировку колес моторных транспортных средств». Но лишь с появлением электронных систем контроля и управления инженеры смогли разработать антиблокировочную систему тормозов ABS, которая обладала бы достаточным быстродействием и надежностью, чтобы ее можно было использовать в автомобилях.
В 1978 г. система, известная как ABS 2, весила 6,2 кг, размер операционной памяти был 2 килобайта. В настоящее время ABS восьмого поколения с 256-килобайтной операционной памятью весит всего лишь 1,4 кг. Более чем за 30 лет антиблокировочная система тормозов ABS прошла большой путь, превратившись из дополнительной опции для представительских автомобилей в стандартное оборудование для даже недорогих моделей.
Как же работает система ABS?
Если автомобиль без ABS интенсивно тормозит и создаваемая водителем тормозная сила на колесе больше той, которую шина способна передавать на дорожное покрытие, колесо блокируется. В этом случае шина не может больше передавать боковые силы, автомобиль становится неуправляемым и теряет устойчивость. Тормозные силы уменьшаются, а тормозной путь увеличивается. Даже одно резкое нажатие на педаль тормоза может привести к блокировке колес. При этом автомобиль уже перестает реагировать на повороты руля и становится неуправляемым.
В автомобиле, оборудованном антиблокировочной системой, электронный блок управления ABS с помощью датчиков скорости вращения колес постоянно контролирует скорость всех колес. Если одно из колес начинает входить в блокировку, ABS молниеносно вмешивается и снижает давление в тормозной системе, направленное на данное колесо, и таким образом предотвращает его полную остановку. ABS может в течение миллисекунд отрегулировать тормозные силы для каждого колеса в отдельности. При работе ABS давление в тормозном механизме не зависит от усилия нажатия на педаль тормоза, а определяется электронным блоком управления в соответствии с состоянием дорожного покрытия.
Благодаря ABS автомобиль остается управляемым и, таким образом, может избежать столкновения с возникающими на дороге препятствиями даже при резком торможении.
В опасных дорожных ситуациях, когда экстренного торможения не избежать, антиблокировочная система ABS обеспечивает надежную поддержку водителю. Во время интенсивного торможения ABS помогает автомобилю сохранить устойчивость и управляемость, обеспечивает более короткий тормозной путь. Кроме того, ABS способствует более равномерному износу шин.
Еще в 1936 г. компания Bosch зарегистрировала патент на «механизм, предотвращающий блокировку колес моторных транспортных средств». Но лишь с появлением электронных систем контроля и управления инженеры смогли разработать антиблокировочную систему тормозов ABS, которая обладала бы достаточным быстродействием и надежностью, чтобы ее можно было использовать в автомобилях.
В 1978 г. система, известная как ABS 2, весила 6,2 кг, размер операционной памяти был 2 килобайта. В настоящее время ABS восьмого поколения с 256-килобайтной операционной памятью весит всего лишь 1,4 кг. Более чем за 30 лет антиблокировочная система тормозов ABS прошла большой путь, превратившись из дополнительной опции для представительских автомобилей в стандартное оборудование для даже недорогих моделей.
Как же работает система ABS?
Если автомобиль без ABS интенсивно тормозит и создаваемая водителем тормозная сила на колесе больше той, которую шина способна передавать на дорожное покрытие, колесо блокируется. В этом случае шина не может больше передавать боковые силы, автомобиль становится неуправляемым и теряет устойчивость. Тормозные силы уменьшаются, а тормозной путь увеличивается. Даже одно резкое нажатие на педаль тормоза может привести к блокировке колес. При этом автомобиль уже перестает реагировать на повороты руля и становится неуправляемым.
В автомобиле, оборудованном антиблокировочной системой, электронный блок управления ABS с помощью датчиков скорости вращения колес постоянно контролирует скорость всех колес. Если одно из колес начинает входить в блокировку, ABS молниеносно вмешивается и снижает давление в тормозной системе, направленное на данное колесо, и таким образом предотвращает его полную остановку. ABS может в течение миллисекунд отрегулировать тормозные силы для каждого колеса в отдельности. При работе ABS давление в тормозном механизме не зависит от усилия нажатия на педаль тормоза, а определяется электронным блоком управления в соответствии с состоянием дорожного покрытия.
Благодаря ABS автомобиль остается управляемым и, таким образом, может избежать столкновения с возникающими на дороге препятствиями даже при резком торможении.
В опасных дорожных ситуациях, когда экстренного торможения не избежать, антиблокировочная система ABS обеспечивает надежную поддержку водителю. Во время интенсивного торможения ABS помогает автомобилю сохранить устойчивость и управляемость, обеспечивает более короткий тормозной путь. Кроме того, ABS способствует более равномерному износу шин.
14 комментариев
Критические дорожные ситуации могут складываться не только во время торможения, но и при трогании с места или при разгоне, особенно на скользком дорожном покрытии, на крутом склоне, а также на повороте.
Противобуксовочная тормозная система (TCS), основанная на технологии ABS, появилась на рынке в 1986 г. Благодаря дополнительному интерфейсу между электронным управлением двигателя и ABS, TCS предотвращает пробуксовку колес, снижая при необходимости крутящий момент на каждом ведущем колесе. Таким образом, на гладкой поверхности автомобиль лучше разгоняется, и даже на виражах, преодолеваемых слишком быстро, система повышает устойчивость автомобиля, снижая при необходимости крутящий момент двигателя. TCS является логическим продолжением системы ABS, но, в отличие от нее, работает при разгоне автомобиля.
Программа электронной стабилизации (ESP®) совмещает в себе функции систем ABS и TCS, но с дополнительной функцией «контроля вращения автомобиля вокруг вертикальной оси» — эта функция предотвращает занос автомобиля. Она была разработана для того, чтобы водителю было легче сохранить контроль над автомобилем во время внезапных маневров при резкой смене полосы или при объезде препятствий.
ABS и TCS помогают водителю при изменениях скорости продольного перемещения автомобиля: антиблокировочная функция содействует его торможению, а антипробуксовочная — ускорению.
Программа электронной стабилизации ESP® помогает управлять транспортным средством при его курсовых перемещениях. Система определяет желаемое направление по углу поворота рулевого колеса, а датчики на всех колесах измеряют скорость их вращения. Одновременно датчики угловой скорости измеряют перемещение транспортного средства вокруг вертикальной оси и его боковое ускорение. На основании этих данных блок управления вычисляет фактическую траекторию движения, которая 25 раз в секунду сравнивается с желаемым направлением. Если значения расходятся, система немедленно реагирует на ситуацию без какого-либо вмешательства со стороны водителя, снижая мощность двигателя и восстанавливая стабильность автомобиля. Если этого недостаточно, ESP® дополнительно притормаживает каждое колесо по отдельности. Возникающее вращательное движение противодействует заносу настолько, насколько позволяют законы физики, и автомобиль остается на безопасной траектории движения.
Компания Bosch подготовила Программу электронной стабилизации к серийному производству совместно с Mercedes Benz и в 1995 г. первой в мире выпустила систему на рынок (первоначально ESP® устанавливалась на модели Mercedes S-класса).
В последующие годы разработчики усовершенствовали систему и дополнили ее новыми функциями, помогающими трогаться в гору и предотвращающими раскачивание прицепов или опрокидывание фургонов.
Мировые исследования показали, что система ESP® значительно уменьшает вероятность аварий с участием одного транспортного средства, приводящих к тяжким последствиям или человеческим жертвам. К таким авариям относятся дорожно-транспортные происшествия, в которые не вовлечены другие участники движения.
Основным предназначением систем активной безопасности автомобиля является предотвращение аварийной ситуации. Их применение позволяет в различных критических ситуациях сохранить контроль над автомобилем и, соответственно, снизить тяжесть аварии или, если возможно, предотвратить ее вовсе. http://www.stopgazeta.ru/technique/sistemy_aktivnoy_b..
В настоящее время количество установленных на автомобилях систем АВS перевалило за 150 млн штук. Чем же объяснить их необходимость?
Дело в том, что самое эффективное торможение автомобиля и самый короткий тормозной путь можно обеспечить лишь тогда, когда все его колеса находятся на грани блокирования, но еще прерывисто поворачиваются. В этом случае исключается движение автомобиля юзом и его неуправляемый занос даже тогда, когда колеса одного борта будут тормозить по покрытой грязью обочине, а колеса другого борта — по сухому асфальту. Но чтобы при экстренном торможении сохранить управляемость автомобиля, не оснащенного системой АВS, водитель должен быть асом — одновременно с максимальной частотой прерывисто тормозить и в то же время рулить, пытаясь объехать препятствие.
Однако большинство водителей отнюдь не асы и при необходимости экстренного торможения в состоянии паники жмут педаль тормоза до упора. Уходящий в занос автомобиль может оказаться где угодно: на встречной полосе, в кювете или врезаться в другие автомобили.
Другое дело — автомобиль с антиблокировочной системой АВS, которая при нажатии на педаль тормоза «в пол» обеспечивает 8-10 циклов притормаживания в секунду, что абсолютно недостижимо для тренированных автогонщиков. В результате даже неопытный водитель удержит автомобиль на полосе движения и сохранит возможность совершения маневров в процессе торможения.
Возможность исключения блокирования колес системой АВS позволила развить ее и создать систему стабилизации движения автомобиля ЕSР.
Благодаря этой системе движение и управление автомобилем находится под ее полным контролем, что делает систему ЕSР столь же необходимой и обязательной для каждого автомобиля, как ремни безопасности в его салоне.
Еще раз заглянем в статистику аварийности на автотранспорте в 2008 г.
В результате 29680 ДТП произошло опрокидывание транспортных средств. Как правило, такие аварии происходят тогда, когда водители не справились с управлением: на завышенной скорости вошли в поворот, ошиблись в оценке его крутизны, совершили излишне резкий маневр.
Но перевернуться на машине, оснащенной ЕSР, не так-то просто. При возникновении угрожающей ситуации, когда водитель теряет контроль над машиной, ЕSР распознает опасность и вступает в работу. В зависимости от степени риска система сама решает, какие из колес притормозить. В крайнем случае система уменьшит подачу топлива в инжектор, чтобы мощность двигателя и скорость автомобиля точно соответствовали требованиям конкретной ситуации, причем время реакции системы на изменение положения автомобиля составляет всего около 20 миллисекунд.
По данным института IIHS, учрежденного страховыми компаниями США, вероятность опрокидывания автомобилей, оснащенных системами ЕSР, уменьшается на 80%. А по данным национального агентства США по безопасности дорожного движения NHTSA, установка систем ЕSР на все автомобили позволила бы снизить количество ДТП примерно на 50%, что сохранило бы более 10 тысяч жизней и предотвратило бы не менее 252 тысяч травм.
Более того, согласно Нормативам безопасности США 126 (FMVSS Nr. 126), в США с 09/2011 все транспортные средства весом менее 4,54 т будут оборудоваться системой ЕSР.
А что у нас?
К сожалению, до сих пор в базовую комплектацию выпускаемых в России автомобилей не только не включена антиблокировочная система АВS, но и до сих пор на дорогах нет ни одного российского автомобиля, оснащенного системой ЕSР.
Нельзя не отметить, что одновременно с жесткими мерами, которые принимаются в странах ЕС и США против нарушителей Правил дорожного движения, водителей принудительно обязывают ездить только на тех автомобилях, которые оснащены эффективными системами активной безопасности. Ведь с 2006 г. европейские автопроизводители обязались оборудовать все новые автомобили системами АВS. Установка АВS на автомобили обязательна в США и Японии. Это означает, что автомобили, не оснащенные системой АВS, не могут пройти сертификацию для продажи на рынках этих стран. Национальная Дорожная Администрация США подготовила законопроект об обязательной установке АВS даже на продаваемых в стране мотоциклах.
Так вот, сочетание строгой требовательности к неукоснительному соблюдению ПДД и сведение до минимума влияния человеческого фактора водителей на создание аварийной ситуации и приводит к резкому сокращению аварийности на дорогах, к уменьшению жертв дорожно-транспортных происшествий.
Однако невозможно никакими мерами полностью искоренить аварии на дорогах. И если авария все же окажется неотвратимой, то сохранение жизни водителя и пассажиров в значительной мере будет зависеть от пассивной безопасности самого автомобиля.
Это: программируемые зоны деформации кузова, отвечающие за сохранность клетки салона при столкновениях, ремни безопасности, подушки безопасности, подголовники сидений и т.д.
Для усовершенствования этой характеристики автомобиля автопроизводители разрабатывают новейшие системы, тратят усилия многочисленных специалистов, расходуют огромные суммы денег. А тестируют результаты их трудов различные международные организации, которые из года в год методично разбивают новые модели автомобилей и беспристрастно выбирают из них самые безопасные. Цель одна — установить, кто из производителей ушел дальше в обеспечении безопасности своих пассажиров и пешеходов на проезжей части.
Считается, что первый шаг в испытаниях автомобиля на прочность в 1934 г. сделала французская фирма Citroen, сбросившая свой новый автомобиль с высоты 8 м.
Сейчас автомобили не сбрасывают с обрыва, а подвергают краш-тестам, результаты которых с максимальной точностью оценивают с помощью высокотехнологических систем.
Одной из самых авторитетных независимых организаций, тестирующих автомобили на безопасность для пассажиров и пешеходов, является EuroNCAP. Сочетание NCAP означает «Программа оценки новых автомобилей». В этой программе участвуют как правительственные организации — департаменты транспорта Швеции, Нидерландов, Франции, Германии, Великобритании, Каталонии, так и организации, занимающиеся защитой прав потребителей.
тест на лобовое столкновение воспроизводит столкновение на скорости 64 км/час автомобилей сходного класса, когда один автомобиль врезается в переднюю часть другого;
тест на боковое столкновение автомобилей на скорости 50 км/час;
поул-тест, имитирующий наезд автомобиля на скорости 29 км/час на узкий длинный предмет типа дерева или столба;
тест на безопасность пешеходов на скорости 40 км/час.
Разумеется, во всех этих тестах люди не подвергаются опасности. Вместо них в испытаниях участвуют манекены, снабженные хитроумными датчиками.
Манекены стали настолько важными участниками краш-тестов, что заслуживают хотя бы короткого рассказа об истории их создания.
Первый манекен, предназначавшийся для испытаний кресел-катапульт, создал в 1949 г. Сэмюэль Эльдерсон. Этот манекен стали использовать для краш-тестов компании Ford и GM. Потом GM создал собственную куклу, назвав ее Hybrid I. А уж затем появилась знаменитая семья Hybrid III, включающая в себя папу, маму, подростка 10 лет и ребенка 3 лет.
Наконец, инженеры британского университета Лофборо создали манекен беременной женщины, в живот которой был помещен контейнер с жидкостью, имитирующей плод ребенка.
Современные манекены GM снабжены компактными инновационными индикаторами, позволяющими за 1 сек фиксировать до 10 тысяч различных параметров.
Первый отчет о тесте EuroNCAP опубликовала в 1997 г.
Тогда автопроизводители заявляли, что критерии оценки столь суровы, что ни один автомобиль не сумеет получить четыре звезды за безопасность водителя и взрослого пассажира из максимально возможных пяти звезд. Однако в 2007 г. только один из восьми протестированных автомобилей получил рейтинговую оценку хуже четырех звезд, но не потому, что EuroNCAP ослабила свои критерии, а потому, что автопроизводители стали серьезно относиться к безопасности своей продукции.
В 2009 г. EuroNCAP изменила методику проведения краш-тестов и систему подсчета результатов.
Главное новшество — при выставлении итоговой оценки от одной до пяти звезд будет большее внимание уделяться безопасности детей в салоне автомобиля и пешеходов.
Дополнительные баллы теперь будут начисляться за оснащение автомобилей системами активной безопасности. Чтобы получить достойный балл, автомобиль должен быть оснащен системой ESP, которая, по убеждению EuroNCAP, помогает уберечь пешехода от аварии и на порядок сокращает ДТП со смертельным исходом. Дело в том, что система ЕSР распознает необходимость экстренного торможения по очень быстрому нажатию на педаль тормоза и мгновенно генерирует максимальное тормозное давление, сокращая тем самым тормозной путь. Получается, что эта система не только помогает водителю в критических ситуациях, но и значительно снижает риск для пешеходов.
Вот как оценил введенные новшества генеральный секретарь EuroNCAP Михель Ван Ратинген: «Я рад, что сейчас все больше автопроизводителей получают высшие оценки в наших краш-тестах. Однако обязанность EuroNCAP состоит как раз в том, чтобы устанавливать для них все более высокие стандарты. Новая система оценок предназначена именно для этого».
А как же с безопасностью российских автомобилей? В 2007 г. на российском рынке появился автомобиль Lada Priora, ставший первым автомобилем с подушкой безопасности для водителя, включенной в базовую комплектацию. В комплектации «люкс», выпускаемой с мая 2008 г., автомобиль имеет также подушку безопасности для переднего пассажира и антиблокировочную систему АВS.
В резултате краш-теста, проведенного по стандарту EuroNCAP, автомобиль набрал 10,56 из 16 баллов и заслужил всего лишь три звезды.
С учетом введенных EuroNCAP в 2009 г. более жестких требований к подвергающимся краш-тестам автомобилям, эти три звезды следует считать не более чем воспоминанием о прошлом. Прежде всего по причине отсутствия в автомобиле системы активной безопасности ESP и недостаточно развитой системы пассивной безопасности.
Заметим, это в далеком 1995 г. автомобили получали за краш-тесты в основном две или три звезды. Сейчас же пять звезд стало почти нормой как для больших джипов, так и для маленьких малолитражек.
Невозможно обеспечить дорожную безопасность и свести человеческие и материальные потери до уровня, достигнутого в странах ЕС и США, вытягивая только какую-то одну из ее составляющих.
Да, нужны хорошие дороги.
Нужна развитая придорожная интеллектуальная инфраструктура, следящая за соблюдением Правил дорожного движения. Благодаря реализации мероприятий ФЦП «Повышение безопасности дорожного движения в 2006–2012 гг.», все в большем масштабе используются самые современные средства контроля за дорожным движением.
Но в то же время нужно, чтобы по дорогам страны ездили автомобили, оснащенные современными средствами активной и пассивной безопасности.
Говорит начальник НИЦ БДД МВД России, д.т.н, профессор, полковник милиции Виктор Дмитриевич Кондратьев
Безопасность человека при управлении машиной, безусловно, зависит от множества факторов. Здесь и навыки, полученные в автошколе, и общий стаж за рулем, и умение применить на практике какие-то специальные приемы вождения и т.д. Конечно, одним лишь, даже самым жестким, контролем за дорожным движением невозможно обеспечить безопасное вождение автомобиля. Здесь есть ряд элементов, напрямую связанных с безопасностью человека за рулем. Прежде всего к ним можно отнести элементы активной и пассивной безопасности транспортного средства.
Так, мировая практика убедительно подтвердила, что оснащение автомобилей системами АBS и ESP играет заметную роль в снижении аварийности на дорогах, ведет к сокращению смертности и травматизма при ДТП. Эти системы работают практически без участия водителя. Машина как бы сама выбирает оптимальный режим торможения и, обеспечивая исключение человеческого фактора, сводит к минимуму ошибки водителя при управлении автомобилем.
Оснащение автомобилей системами антиблокировки колес и курсовой устойчивости становится нормой автомобилестроения во всем мире. В нашей стране эти системы безопасности также должны стать нормой и для продукции российского автопрома. В совокупности с другими системами активной и пассивной безопасности ABS и ЕSP могут оказать существенное влияние на показатели аварийности, а главное, значительно снизить риск гибели и травмирования людей в результате ДТП.
Экстренное торможение.
Экстренное торможение и объезд препятствия.
Экстренное торможение на участках с неоднородным покрытием.
Часто экстренное торможение — это последний шанс избежать аварии. Типичными ситуациями, в которых водитель вынужден резко тормозить, являются, например, затор за поворотом или неожиданное торможение впереди идущего транспортного средства. Автомобиль без ABS имеет значительно больший тормозной путь, так как колеса блокируются. С ABS колеса передают максимально возможные тормозные силы. Торможение становится безопасным, а тормозной путь — короче. Таким образом, можно избежать столкновения.
С системой ABS автомобиль остается устойчивым при торможении, а тормозной путь при этом значительно сокращается.
В случае неожиданного возникновения препятствия часто бывает недостаточно лишь резко затормозить.
С системой ABS автомобиль остается управляемым при торможении.
При торможении на неоднородном дорожном покрытии, например на частично обледенелой дороге, на дороге, покрытой лужами, грязью или мокрой листвой, на колесах, особенно на передних, возникают очень разные тормозные силы. Они вызывают крутящий момент вокруг вертикальной оси автомобиля.
Автомобиль, оснащенный системой ABS, при торможении сохраняет стабильность, обеспечивая при этом минимальный тормозной путь.
При экстренном торможении на автомобиле, оснащенном ABS, обратите внимание на следующие рекомендации:
Нажимайте на педаль тормоза быстро и со всей силой.
Удерживайте педаль нажатой до полной остановки автомобиля.
В случае необходимости объезжайте препятствие.
Вибрация педали и стрекочущий звук свидетельствуют о пульсации давления в тормозной системе. Это говорит о том, что ABS работает.
В любом случае держите педаль нажатой и объезжайте препятствие. Благодаря системе ABS автомобиль останется управляемым и будет реагировать на поворот рулевого колеса.