Система активной безопасности, Системы активной и пассивной безопасности автомобиля: как они работают и для чего нужны?
Александр Владимирович Юшкевич, аспирант, Белорусско-Российский университет. Это может быть изменение оборотов мотора, торможение колес, изменение угла поворота, корректировка жесткости элементов подвески. Преимуществами механической АБС являются невысокая стоимость изготовления благодаря применению недорогих материалов и стандартных ме-. Конечной целью обеспечения безопасности комплекса ВАДС является создание и эксплуатация высокоэффективных транспортных систем на основе рационального использования возможностей человека и технических средств с минимальным негативным воздействием последних. Возникающее вращательное движение противодействует заносу настолько, насколько позволяют законы физики, и автомобиль остается на безопасной траектории движения.
Впервые АБС была установлена на авто марки Мерседес-Бенц, но со временем к применению системы перешли остальные производители. Популярность ABS обусловлена способностью сокращать тормозной путь и, как следствие, повышать безопасность движения. Принцип действия АБС основан на корректировке давления тормозной жидкости в каждом из контуров тормозов. Электронные «мозги» машины собирают информацию датчиков и анализируют ее в режиме онлайн. Как только колесо перестает проворачиваться, информация идет к главному процессору, и АБС действует.
Первое, что происходит - срабатывают клапаны, снижающие уровень давления в нужном контуре. Благодаря этому, блокированное ранее колесо перестает фиксироваться. Как только цель достигнута, клапаны закрываются и поднимают давление в контурах тормозов. Процесс открытия и закрытия клапанов имеет циклический характер. В среднем устройство срабатывает до раз в секунду. Как только нога снимается с педали или машина выезжает на «твердую» поверхность, происходит отключение АБС.
Понять, что устройство сработало, несложно - это ощутимо по слегка уловимой пульсации, передаваемой от педали тормоза ноге.
Системы ABS нового образца гарантируют прерывистое торможение и контролируют тормозное усилие для всех осей. Обновленная система получила название EBD о ней пойдет речь ниже. Пользу ABS переоценить невозможно. С ее помощью появляется шанс избежать столкновения на скользкой дороге и принять правильное решение при маневре. Но имеются у данной системы активной безопасности и ряд недостатков. Наряду с АБС устанавливается и другая система активной безопасности, управляющая тормозными усилиями автомобиля.
Задача устройства - регулировать уровень давления в каждом из контуров системы, управлять тормозами на задней оси. Это обусловлено тем, что в момент нажатия на тормоз центр тяжести переходит к передней оси, а зад автомобиля разгружен.
Чтобы обеспечить контроль над машиной, блокировка передних колес должна происходить раньше, чем задних. Разница только в том, что давление тормозной жидкости на задних колесах меньше.
Как только колеса сзади блокируются, происходит сброс давления клапанами до минимального значения. Как только начинается вращение колес, происходит закрытие клапанов и рост давления. В процессе эксплуатации часто приходится проезжать неблагоприятные участки дороги.
Так, сильная грязь или гололедица не дает колесу «зацепиться» за поверхность и происходит пробуксовка. В такой ситуации в работу вступает антипробуксовочная система, устанавливаемая в большей части на внедорожниках и машинах 4х4. Автолюбители часто путаются в названиях системы активной безопасности, которые часто отличаются. Но разница только аббревиатурах, а принцип действия неизменен. Основа ASR - антиблокировочная тормозная система.
Одновременно с этим АСР способна регулировать тягу силового узла и управлять блокировкой дифференциала. Как только происходит пробуксовка любого из колес, узел его блокирует и заставляет вращаться другое колесо этой же оси.
На скорости, превышающей 80 километров в час регулирование происходит путем изменения угла открытия заслонки дросселя. Главное отличие ASR от рассмотренных выше узлов - контроль большего числа датчиков - скорости вращения, разницы угловых скоростей и так далее.
Что касается управления, то оно происходит по схожему с блокировкой принципу действия. От модели марки машины зависит функциональность антипробусковочной системы и принципы управления. Так, ASR способна управлять углом опережения заслонки дросселя, тягой мотора, углом впрыска горючей смеси, программой переключения скоростей и так далее. Активация происходит при помощи специального тумблера кнопки. Одна из главных задач производителя - обеспечить управляемость даже при сложных дорожных условиях.
Именно для этих целей разработана система курсовой стабилизации. У устройства много названий, которое у каждого производителя свое. У одних это система стабилизации, у других - курсовой устойчивости.
Давите изо всех сил, почувствовали боль в ноге — значит, все сделали правильно! Логика проста: в каждое отдельное мгновение колеса имеют разное сцепление с дорогой, поэтому одно колесо может быть уже заблокированным, а другое следовало бы дополнительно «дотормозить». Но водитель не способен приложить к каждому колесу разные усилия, а вот электроника при торможении «в пол» сама распределит силы между колесами максимально эффективно.
Современные АБС имеют важное дополнение — систему помощи при экстренном торможении не путать с автоматическими системами экстренного торможения. Речь про Brake Assist System BAS , которая способна фиксировать резкий удар по педали тормоза и в случае, если усилие на педали недостаточное, электроника сама будет дотормаживать изо всех сил до полной остановки. Именно так, как учат делать инструкторы. К м годам прошлого века электроника усовершенствовалась настолько, что автопроизводители стали доверять ей более сложные задачи.
Инженеры взялись за борьбу с боковыми скольжениями и с пробуксовкой ведущих колес. В частности, это даже не отдельные системы, а функции, реализованные в едином блоке управления.
Вновь всех опередил Mercedes — первым серийным автомобилем с ESP в году стал знаменитый «шестисотый». Вскоре системы курсовой устойчивости превратились в обязательный атрибут всех дорогих машин, ну, а в XXI веке началось массовое распространение этих разработок. В своей работе система стабилизации руководствуется информацией от большого числа датчиков, оценивающих поведение автомобиля.
Кроме данных от сенсоров вращения колес и давления в тормозной системе, электроника ESP также анализирует боковые и продольные ускорения, положение педали акселератора и угол поворота руля. Также системы научились контролировать топливо-воздушную смесь уменьшать подачу топлива, тормозить двигателем и т. Когда электроника фиксирует, что автомобиль начинает отклоняться от намеченной траектории или возник риск неконтролируемого заноса, система выборочно подтормаживает одно или несколько колес и уменьшает подачу топлива.
Таким образом удается быстро скорректировать автомобиль и быстро погасить скорость. ESP ранних поколений были довольно несовершенны и поведение автомобиля с такой электроникой понравилось далеко не всем. Особенно страдали владельцы мощных машин: электроника слишком активно «душила» двигатель. Это убивало все удовольствие от быстрых виражей, ну а зимой езда превращалась в пытку. Если под колесами лед, вазовская «классика» могла обогнать какую-нибудь «пятерку» BMW при старте со светофора. Поэтому истинные ценители скоростных машин предпочитали ездить с отключенной ESP.
В наши дни ситуация заметно улучшилась. Электроника стала гораздо деликатнее вмешиваться в процесс управления автомобилем, и, что самое главное, система теперь может допускать некоторое «лихачество» за рулем, если «видит», что водитель сам совершает правильные действия, «отлавливая» автомобиль в скольжениях.
Это, как правило, относится к моделям со спортивным характером: на них ESP настраивают так, чтобы позволить развитие управляемого заноса до той стадии, пока водитель совершает корректные действия.
По мере развития технологий ESP получила множество «надстроек». Например, у внедорожников и кроссоверов появилась система контролируемого движения на спуске. Возникновение скольжения на крутом уклоне особенно опасно, так как потерявший управление автомобиль во многих ситуациях «поймать» будет уже невозможно — подчиняясь силе гравитации, машина будет бесконтрольно скользить до ближайшего препятствия.
Каждый производитель ищет свой подход к настройкам ESP и вспомогательного оборудования. Иногда получаются очень любопытные вещи. Например, обновленная Mazda 3, появившаяся в прошлом году, получила дополнительную функцию управления вектором тяги G-Vectoring Control GVC. Электроника, определяя разгрузку передних колес, варьирует тягу, в итоге система не допускает сноса передней оси. Утверждается, что новая система действует филигранно и почти совсем не ограничивает возможности мотора.
Nissan же умеет тормозами и тягой двигателя гасить продольные колебания кузова — так на дорожных волнах колеса всегда сохраняют хорошее сцепление с дорогой. Автоматика, способная в случае опасности ударить по тормозам, появилась в году. Почти одновременно на рынок вышли Honda Inspire и Toyota Celsior с подобными разработками. В дальнейшем этим направлением заинтересовались все крупнейшие автоконцерны, и сегодня это оборудование стало вполне массовым: на российском рынке уже есть пара десятков моделей с автотормозом, причем это оборудование теперь не является особенностью только лишь люксовых машин.
Не один год система автоматического торможения доступна в качестве опции покупателям Ford Focus и Mazda CX-5, а на моделях подороже такая электроника может быть включена уже «в базу». Правда, тут важно понимать — системы разных марок сильно различаются, и недорогие решения не очень эффективны. Принцип работы и устройство системы автоторможения: для автотормоза главное — это «органы зрения».
Простейшие системы используют лазерный дальномер лидар , у более продвинутых есть один или несколько радаров и видеокамера, ну а самые «крутые» разработки имеют стереокамеру c двумя объективами. В зависимости от набора этого оборудования отличаются и возможности систем. Простенькие «слепнут» в туман и дождь, да и в ясную погоду срабатывают только на низких скоростях и практически не различают мотоциклистов и низкие прицепы.
Серьезные системы рассчитаны на более высокие скорости и хорошо замечают даже небольшие препятствия. Радар, посылающий электромагнитные импульсы, контролирует пространство на метров вперед, причем не теряет зрение даже в полной темноте или тумане. Дальнозоркие стереокамеры бьют на расстояние в — метров: изображение с камер позволяет системе распознавать образы, «видя», например, пешеходов, которых не заметил радар.
Кроме того, стереокамера распознает расстояние до объектов и вместе с радаром позволяет строить 3D-картинку, по которой ориентируется система. Выше речь шла о системах, которые в обычных режимах движения никак себя не проявляют и только в случае опасности перехватывают управление.
Управляет автомобилем человек, а электроника лишь его подстраховывает. Однако автопром дошел дуже о той стадии, когда стало понятно, что более безопасен обратный вариант: когда электроника выполняет все основные действия, а человек лишь контролирует ситуацию. Теперь электронные ассистенты получили такие полномочия, что уже вовсю отодвигают «начальника»-водителя на второй план. Адаптивный круиз-контроль, система удержания автомобиля в своей полосе и парковочный автопилот сегодня есть в арсенале большинства ведущих автомобильных марок.
Первые системы, способные контролировать дистанцию до впереди идущей машины, появились в середине х. В году Mitsubishi вывела на рынок седан Diamante, оснащенный немного усовершенствованным круиз-контролем: при приближении к впереди идущей машине эта система умела автоматически сбрасывать газ и тормозить передачами, но не более того.
Задействовать тормоза первыми смогли немцы: в году на Mercedes S-класса в кузове W появилась система Distronic, которая через штатный блок АБС-ESP могла контролировать дистанцию до впереди идущей машины. С той поры основной принцип не изменился: между вашей машиной и автомобилем впереди как будто проложена невидимая подушка: притормаживает ее водитель — автоматически замедляетесь и вы. А когда чужая машина разгоняется, словно невидимый «трос» тянет вас за ней.
Очень удобно! К году ассистенты научились рулить. Она не просто видела дорожную разметку и оповещала водителя о том, что машина покидает свою полосу такое стало возможным еще в е , но и сама подруливала таким образом, чтобы удержать автомобиль в своем ряду.
В том же году на рынок впервые вышел автомобиль, способный самостоятельно осуществить параллельную парковку — пионером в этой области стала Toyota Prius. Обе разработки вскоре получили широкое распространение на рынке. Начиная с года Euro NCAP присуждает автомобилям дополнительные баллы за работу системы удержания машины на полосе движения. За прошедшие три года было испытано 45 машин, впрочем, в году тесты проходили по новой, более детальной методике оценки, так что именно испытания прошлого года дают актуальную картину.
Следующий шаг — полностью автономное управление автомобилем, и некоторые производители его уже сделали. С осени года владельцы автомобилей Tesla получили обновленный софт для своих автомобилей, называющийся Autopilot. Это пока еще не полностью беспилотная система, а скорее продвинутый круиз-контроль. По инструкции руки убирать с руля не следует, но, в принципе, можно: автомобиль будет ехать по намеченному маршруту, совершая перестроения и поворачивая в нужных местах.
На шоссе с хорошей разметкой это уже работает неплохо, в городской черте система пока проходит отладку. Нечто подобное внедрили и другие марки. Причем такие автомобили уже есть в продаже в СНГ. Скоро к числу подобных моделей присоединится и новая «пятерка» BMW. Если автотормозу достаточно пары «глаз»-радаров, то ассистентам управления автомобилем нужно больше «органов зрения», смотрящих во все стороны. Получая данные от этого оборудования, искусственный интеллект распознает не только объекты на проезжей части и разметку, но и обочину, повороты, дорожные знаки.
Руководствуясь всем этим, электроника сама прокладывает маршрут в навигационной системе и следует ему. Сколько органов чувств должно быть в идеале? У Volvo сейчас одна камера, один радар, два задних локатора и 12 датчиков парктроника.
У Mercedes арсенал побогаче: 3 радара малой, средней и большой дальности , «стереокамера» с двумя объективами. Ну, а самый продвинутый набор оборудования получили прошлой осенью автомобили Tesla. У них теперь 8 видеокамер кругового обзора вперед смотрят три: основная охватывает пространство в метрах от машины, «дальнобойная» — до метров, а помогает им широкоугольная камера, охватывающая 60 метров.
По бокам и в задней части еще 5 камер. Кроме того, беспилотной системе помогают основной радар, бьющий на метров, и 12 ультразвуковых датчиков, размещенных по кругу.
Именно столько «органов чувств» надо для передвижения в полностью автоматическом режиме. Прежде у Tesla была лишь одна фронтальная видеокамера и этого оказалось недостаточно. В мае года Tesla впервые попала в ДТП со смертельным исходом, когда машина управлялась автопилотом и, предположительно, одна из причин заключалась именно в плохом «зрении».
