С момента выпуска первого авто прошло больше 100 лет. За это время многое, что изменилось. Главное - сместились приоритеты в сторону безопасности автомобиля. На современных машинах устанавливаются системы, повышающие комфорт поездки, исправляющие ошибки автолюбителей и помогающие справиться с тяжелыми дорожными условиями.
Еще 25-30 лет назад ABS устанавливалась только на элитных автомобилях. Сегодня антиблокировочная система предусмотрена в минимальной комплектации даже на машинах бюджетного класса. Какие же устройства относятся к категории систем активной безопасности? В чем особенности узлов? Как они работают?
Устройства активной безопасности условно разбиваются на два вида:
- Основные. Главное отличие устройств - полная автоматизация работы. Они включаются без ведома водителя и выполняют задачу по снижению риска попадания в ДТП;
- Дополнительные. Такие системы включаются и отключаются водителем. Сюда относится парктроник, круиз-контроль и прочие.
ABS (Anti-block Braking System)
Аббревиатура ABS известна даже малоопытным автолюбителям. Это система, отвечающая за тормоза и гарантирующая остановку автомобиля без блокировки колес. Впоследствии именно АБС стала основой для разработки других узлов активной безопасности.
Задача антиблокировочной системы - сохранить управляемость автомобиля при резком нажатии на тормоз и движении по скользкой поверхности. Первые наработки устройство появились в 70-х годах прошлого столетия. 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 10-12 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.
Недостатки системы ABS- При срабатывании ABS водитель как бы «выключается» из процесса - работу берет на себя электроника. Что остается человеку за рулем, так это удерживать педаль нажатой.
- Даже новые АБС работают с запаздыванием, которое обусловлено необходимостью анализа ситуации и сбора информации с датчиков. Процессор должен опросить контролирующие органы, провести анализ и раздать команды. Все это происходит за доли секунды. В условиях гололедицы этого достаточно, чтобы кинуть машину в занос.
- ABS требует периодического контроля, что сделать в условиях гаражного ремонта почти невозможно.
EBD (Electronic Brake Force Distribution)
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.
Принцип действия ЕБД почти идентичен с описанной ранее АБС. 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. Стоит также отметить, что ЕБД и АБС работаю в паре, и дополняют друг друга.
ASR (Automatic Slip Regulation)
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).
Антипробуксовочная система не обошлась и без минусов:- При начале пробуксовки к работе подключаются тормозные накладки. Это приводит к необходимости частой замены узлов (они изнашиваются быстрее). Мастера рекомендуют владельцам автомобилей с ASR тщательней контролировать толщину накладок и вовремя менять изношенные узлы.
- Система антипробуксовки сложна в обслуживании и наладке, поэтому для помощи стоит обращаться к профессионалам.
ESP (Electronic Stability Program)
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. Но такая разница не должна путать опытного автолюбителя, ведь принцип остается неизменен.
Задача ESP - обеспечить управляемость машины при отклонении транспорта от прямолинейной траектории. Система реально работает, что сделало ее популярной в сотнях стран мира. Более того, ее установка на машинах, выпущенных в США и Европе, стала обязательной. Узел берет на себя задачу стабилизации движения при совершении маневра, резком нажатии на тормоза, разгоне и так далее.
ESP - «мозговой центр», включающий в себя дополнительную электронику, которая уже рассматривалась выше (ЕБД, АБС, АСР и прочую). Контроль автомобиля реализуется на базе работы датчиков - бокового ускорения, поворота вала руля и прочих.
Еще одна функция ESP - способность управлять тягой силового узла и коробкой-автомат. Устройство анализирует ситуацию и самостоятельно определяет, когда она переходит в разряд критической. При этом устройство следит за правильностью действий водителя и текущей траекторией. Как только манипуляции водителя расходятся с требованиями касательно действий в аварийной обстановке, в работу включается ЕСП. Она исправляет ошибки и удерживает машину на дороге.
ESP работает по-разному (здесь все зависит от ситуации). Это может быть изменение оборотов мотора, торможение колес, изменение угла поворота, корректировка жесткости элементов подвески. Тем же подтормаживанием колес система добивается исключения заноса или увода машины к обочине. При повороте машины по дуге происходит торможение заднего колеса, расположенного ближе к центру дороги. Одновременно с этим меняются и обороты силового узла. Комплексное действие ESP удерживает машину на дороге и дает уверенности водителю.
В процессе работы ESP подключает и другие системы - предотвращения столкновения, управления экстренным торможением, блокировки дифференциала и так далее. Главная опасность ESP - создание у водителей ложного чувства безнаказанности за ошибки. Но халатное отношение к дороге и полное возложение надежд на современные системы до добра не доводит. Какой бы современной ни была система, она не способна управлять - это делает человек за рулем. Система ESP способна убрать огрехи.
Brake Assistant
Устройство экстренного торможения - узел, обеспечивающий безопасность движения. Работает устройство по следующему алгоритму:
- Датчики контролируют ситуацию и распознают преграду. При этом анализируется текущая скорость движения.
- Водитель получает сигнал опасности.
- При бездействии со стороны водителя система сам дает команду на торможение.
В процессе работы ЕСП контролирует и задействует ряд механизмов. В частности, контролируется сила давления на педаль тормоза, обороты двигателя и прочие аспекты.
Дополнительные помощникиК вспомогательным системам активной безопасности стоит отнести:
- Перехват рулевого управления
- Круиз-контроль - опция, позволяющая поддерживать фиксированную скорость
- Распознавание животных
- Помощь во время подъема или спуска
- Распознавание на дороге велосипедистов или пешеходов
- Распознавание усталости водителя и так далее.
Системы активной безопасности автомобиля созданы для помощи водителю на дороге. Но не стоит слепо доверять автоматике. Важно помнить, что 95% успеха зависит от навыков автомобилиста. Только 5% «доделывает» автоматика.
К атегория:
Управление автомобилем
Активная и пассивная безопасность
Одним из факторов, обеспечивающих безопасность дорожного движения, является активная и пассивная безопасность автомобилей. Под активной безопасностью а в т ом о б и л е й понимается отсутствие внезапных отказов в его конструктивных системах, связанных с возможностью маневра и уверенностью управления в любых дорожных условиях и при любых ситуациях. Это зависит от тормозной и тяговой динамики автомобиля. Первая определяет величину остановочного пути, который должен быть минимальным; вторая придает уверенность водителю при обгоне, проезде перекрестков и пересечении автомобильных дорог, выходе из аварийной ситуации, когда тормозить уже поздно.
К основным конструктивным характеристикам автомобиля относятся: компоновка, устойчивость, то есть способность противостоять заносу и опрокидыванию в различных дорожных условиях и при высоких скоростях движения; управляемость - эксплуатационное свойство автомобиля, позволяющее управлять автомобилем с наименьшими затратами психической и физической энергии при совершения маневров; маневренность - характеризуется величиной наименьшего радиуса поворота и габаритами автомобиля; стабилизация- способность элементов самой системы автомобиль - водитель - дорога противостоять неустойчивому движению автомобиля или с помощью водителя сохранить оптимальное положение естественных осей автомобиля при движении; тормозная система, для обеспечения надежности работы которой принимаются раздельные приводы на передние и задние колеса; автоматическое регулирование зазоров в системе, обеспечивающее стабильное время срабатывания, блокирующие устройства для предотвращения заноса при торможении; рулевое управление, которое должно обеспечивать постоянную надежную связь с рулевым колесом и зоной контакта шины с дорогой три незначительном мышечном усилии водителя; правильная установка управляющих -колес автомобилей; надежные шины, которые значительно повышают безопасность движения автомобиля; надежность систем сигнализации и освещения.
Правильность и своевременность оценки водителем дорожной обстановки во многом определяются такими характеристиками автомобиля, как обзорность, эффективность систем головного освещения, очистка, обмывка и обогрев лобового, заднего и боковых стекол.
Надежность работы водителя при длительном управлении автомобилем зависит от комфортабельной кабины, оцениваемой микроклиматом, шумоизоляцией, удобством сидений и пользования устройствами управления, отсутствием вредных вибраций. Кроме того, немаловажное значение на надежность работы водителя оказывает стандартизация расположения и действия органов управления на всех транспортных средствах.
Улучшение указанных выше конструктивных характеристик автомобилей занимаются конструкторы заводов-изготовителей и научно-исследовательские институты.
Вопросы безопасности автомобильного движения нельзя решить, ограничиваясь только улучшением конструкции автомобилей без учета взаимодействия всех факторов, возникающих при движении.. Поэтому задачей пассивной безопасности является сохранение жизни человека, а также снижение количества и тяжести травм при различных дорожно-транспортных происшествиях. Работая над повышением пассивной безопасности, конструкторы стремятся обеспечить защитную зону вокруг каждого пассажира, ограничить перемещение водителя и пассажиров относительно сиденья, уменьшить уровень травматизма от ударов о внутренние поверхности пассажирского помещения кузова, а также нагрузки, действующие на пассажира, принять меры к уменьшению вероятности травмы в послеаварийной обстановке, предусмотреть удобный выход из автомобиля, потерпевшего аварию.
Следовательно, цель проектирования безопасного автомобиля - создание такого внутреннего и внешнего конструктивного устройства, которое помогло бы водителю и пассажирам выдержать большие перегрузки, возникающие при дорожно-транспортных происшествиях. Для этого руль и колонка должны перемещаться и поглощать энергию удара (телескопировать), выброс пассажиров должен быть исключен; все пассажиры должны иметь индивидуальные защитные и удерживающие средства; перед пассажирами не должно быть никаких острых и выступающих деталей, стекла окон должны быть максимально гибкими, чтобы не повредить голову, и т. д.
Одна из основных проблем обеспечения безопасности пассажиров- уменьшение замедлений, испытываемых при ударе людьми, сидящими в автомобиле. При любом столкновении автомобиля в случае, если пассажир имеет свободу перемещений в кабине, он под действием сил инерции продолжает двигаться вперед со скоростью, которая была у автомобиля в момент начала удара, и поэтому ударяется о детали интерьера кабины уже в то время, когда автомобиль остановился.
Чтобы предотвратить серьезные последствия при столкновении, применяются предохранительные ремни безопасности (привязные ремни), которые крепятся к сиденьям и стойкам кабины (кузова). Надо помнить, что наличие зазора между ремнем и пассажирами вызывает в начальный момент удара автомобиля резкое натяжение ремня, в результате чего последний может разорваться и возможны удары о лобовое стекло или друше детали. Во время фазы возврата при ударе автомобиля пассажир резко возвращается на сиденье, что вызывает опрокидывание головы назад под действием сил энергии. Позвоночник и нервные центры при этом серьезно повреждаются. Это можно устранить применением подголовников, жестко соединенных со спинкой сиденья. Как меры пассивной безопасности применяются пневмоподушки, безопасное рулевое колесо, лобовое стекло и т, д.
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.
Автомобилей на дорогах становится все больше, управлять им в плотном потоке становится все сложнее. Кроме того, в движении принимает участие большое количество молодых водителей, не обладающих достаточным опытом управления автомобилем.
Для помощи водителю и для повышения безопасности дорожного движения разрабатывается большое количество электронных систем безопасности автомобилей.
Автомобильные системы безопасности
Все системы безопасности делятся на активные и пассивные:
- назначение активных систем – предотвратить столкновения автомобилей;
- пассивные системы безопасности снижают тяжесть последствий при аварии.
Данный обзор – попытка перечислить и дать характеристику современным системам активной безопасности.
1. (АБС, ABS). Предотвращает проскальзывание колес во время торможения автомобиля. Часто (но не всегда) работа АБС сокращает тормозной путь автомобиля, особенно на скользкой дороге.
3. Система аварийного торможения (EBA, BAS). В случае быстро поднимает давление в тормозной системе. Используется вакуумный способ управления.
4. Система динамического контроля над торможением (DBS, HBB). Быстро поднимает давление при экстренном торможении, но способ реализации иной, гидравлический.
5. (EBD, EBV). Фактически это программное расширение последних поколений АБС. Тормозное усилие правильно распределяется между осями автомобиля, не допуская блокировки, в первую очередь, задней оси.
6. Электромеханическая тормозная система (ЕМВ). Тормозные механизмы на колесах активируются при помощи электродвигателей. На серийных автомобилях ещё не применяется.
7. (АСС). Сохраняет выбранную водителем скорость автомобиля, поддерживая при этом безопасную дистанцию до движущегося впереди автомобиля. Для поддержания дистанции система может изменять скорость автомобиля, воздействуя на тормоза, или дроссельную заслонку двигателя.
8. (Hill Holder, HAS). При трогании автомобиля на подъеме система не позволяет автомобилю откатываться назад. Даже при отпущенной педали тормоза давление в тормозной системе сохраняется и начинает уменьшаться при нажатии на педаль «газа».
9. (HDS, DAC). Сохраняет безопасную скорость автомобиля при движении на спусках. Включается водителем, но активируется при определенной крутизне спуска и достаточно малой скорости автомобиля.
10. (ASR, TRC, ASC, ETC,TCS). Не дает колесам автомобиля проскальзывать при наборе им скорости.
11. (APD, PDS). Позволяет обнаружить пешехода, поведение которого может привести к столкновению. При опасности оповещает водителя и включает тормозную систему.
12. (PTS, Park Assistant, OPS). Помогает водителю припарковать автомобиль в стесненных условиях. Некоторые разновидности систем выполняют эту работу в автоматическом или автоматизированном режиме.
13. (Area View, AVM). При помощи системы видеокамер, а точнее, синтезированного с них изображения на мониторе помогает управлять автомобилем в стесненных условиях.
14. . Берет управление автомобиля на себя в опасной ситуации для увода автомобиля из-под удара.
15. . Эффективно удерживает автомобиль на полосе движения, обозначенной линиями разметки.
16. . Контролируя наличие помех в «мертвых зонах» зеркал заднего вида помогает безопасно выполнить маневр перестроения.
17. . При помощи видеокамер, реагирующих на тепловое излучение предметов, на мониторе создается изображение, помогающее управлять автомобилем при недостаточной видимости.
18. . Реагирует на знаки ограничения скорости, доводит эту информацию до водителя.
19. . Выполняет мониторинг состояния водителя. Если, по мнению системы, водитель устал, она требует остановки и отдыха.
20. . При аварии, после первого столкновения включает тормозную систему автомобиля, чтобы избежать последующих столкновений.
21. . Наблюдает за обстановкой вокруг автомобиля и при необходимости принимает меры, призванные предотвратить аварию.
В таком сложном агрегате как автомобиль, очень легко позабыть об одной из самых основных систем - системе защиты и безопасности. И если активная безопасность всегда подробно освещается как СМИ, так и самими дилерами или продавцами, то пассивная безопасность – не что иное как серая мышка внутри сложной конструкции транспортного средства.
Что такое пассивная безопасность автомобиля
Пассивная безопасность – это набор свойств и приспособлений транспортного средства, которые имеют свои уникальные конструктивные и эксплуатационные отличия, однако функционально направлены на обеспечение максимально безопасных условий при попадании в аварию. В отличии от активной системы безопасности, действие которой направлены на сохранение автомобиля от аварий, система пассивной безопасности автомобиля активизируется уже после того как авария имело место быть.
Постоянные испытания во время краш-тестов позволяют найти и проанализировать самые незащищенные участки в автомобиле.
Для того, чтобы снизить последствия аварии применяется целая совокупность из устройств, цель которых снизить тяжесть возникшего ДТП. Для более точной классификации используют разделение на две основные группы:
Внутренняя система – в её состав входят:
- Подушки безопасности
- Ремни безопасности
- Конструкция сидений (подголовники, подлокотники, и т.д.)
- Энергопоглотители кузова
- Другие мягкие элементы интерьера
Внешняя система –еще одна, не менее важная группа, представляется в виде:
- Бамперов
- Выступов на кузове
- Стекол
- Усилителей стоек
С недавнего времени, на страницах известных информационных агентств начали подробно освещать пункты, которые сообщают о всех элементах пассивной безопасности в авто. Кроме того, не стоит забывать и деятельности независимой организации Euro NCAP (European New Car Assessment Programme). Этот комитет уже довольно долгое время проводит краш-тесты всех выходящих на рынок моделей, присуждая ведомости о результатах проверки как активной системы безопасности так и пассивной. С данными по результатам краш-тестов может ознакомится любой желающий, удостоверившись в каждой из составляющих системы защиты.
Изображение демонстрирует как гармонично работают все системы пассивной безопасности во время аварийной ситуации (ремни безопасности, подушки безопасности, сиденье с подголовником).
Внутренняя пассивная безопасность
Все элементы пассивной безопасности входящие в этот список призваны обезопасить всех находящихся в салоне автомобиля, который попал в аварию. Именно поэтому, очень важно помимо оснащения автомобиля специальным оборудованием (исправного вида), его необходимо использовать всеми участниками езды по назначению. Только соблюдение всех правил позволит получить наивысшую защиту. Далее мы рассмотрим самые основные пункты, которые входят в перечень внутренней пассивной безопасности.
- Кузов – основа всей системы безопасности. Прочность автомобиля и возможные деформации его частей напрямую зависят от материала, состояния, а также конструктивных особенностей кузова автомобиля. Чтобы обезопасить пассажиров от попадания подкапотного содержимого в салон, конструкторы специально используют «решетку безопасности» - прочный пласт, который не позволяет нарушить салонную основу.
- Безопасность салона от элементов конструкции – это целый перечень устройств и технологий, которые призваны обезопасить здоровье водителя и пассажиров. Например, многие салоны предусматривают наличие складывающегося руля, который не позволяет нанести дополнительный урон водителю. Кроме того, современные автомобили оснащены травмобезопасным педальным узлом, действие которого предусматривает отсоединение педалей от креплений, снижая нагрузку на нижние конечности.
Чтобы рассчитывать на максимальную безопасность во время использование подголовника, необходимо очень четко установить его положение на определенную высоту, подходящую именно вам.
- Ремни безопасности – от принятого стандарта поясных 2-х точечных ремней, которые удерживали пассажира обычной стяжкой через живот или грудь, отказались еще в середине прошлого века. Подобные пассивные средства безопасности требовали улучшений, которые пришли в виде многоточёчных ремней. Повышенная функциональность такого типа устройств позволяла равномерно распределить кинетику по всему телу, не подвергая травматизации отдельных областей тела.
- Подушки безопасности – вторая по важности (первую строчку здесь уверенно удерживают пояса безопасности), пассивная система безопасности. Получив признание в конце 70-ых гг. они плотно вошли в состав всех транспортных средств. Современный автопром начали оснащать целым набором из систем подушек безопасности, которые окружают водителя и пассажиров со всех сторон, перекрывая потенциальные зоны повреждений. Резкое раскрывание камеры с хранением подушки активирует стремительное наполнение последней воздушной смесью, которая амортизирует приближающегося по инерции человека.
- Сиденья и подголовники – само по себе сиденье не представляет дополнительных функций во время аварии, кроме как выполнение фиксации пассажира на месте. Однако подголовники, напротив, свой функционал раскрывают как раз в момент столкновения, предотвращая запрокидывание головы с последующей травматизацией шейных позвонков.
- Другие средства внутренней пассивной безопасности – во многих автомобилях предусмотрено наличие высоконапряженных листов из металла. Такой апгрейд позволяет сделать автомобиль более жестким к ударам, одновременно снижая его массу. Во многих автомобилях также используется активная система областей разрушения, которые при столкновении гасят возникающую кинетику, а сами при этом разрушаются (повышенные деструкции автомобиля ничто в сравнении с жизнью и здоровьем человека).
На примере каркаса небольшого кузова Smart автомобиля, можно убедиться, как пассивная безопасность играет основополагающую роль еще на стадии проектирования будущего автомобиля.
Внешняя пассивная безопасность
Если в предыдущем пункте мы рассматривали средства и устройства автомобиля, защищающие пассажиров и водителей в момент совершения аварии, то в этот раз поговорим о комплексе, который позволяет максимально обезопасить здоровье пешехода, попавшего под колеса рассматриваемого автомобиля.
- Бамперы – в конструкции современных бамперов входит несколько энерго- и кинетически-поглощающих элементов, которые присутствуют как на передней части автомобиля так и сзади. Их предназначением является абсорбация возникающей от удара энергии за счёт подверженных к сминанию блоков. Это не только позволяет понизить риск нанесения урона пешеходу, но и здорово уменьшает повреждения внутри салона авто.
- Наружные выступы автомобилей – как правило, к полезным свойствам таких элементов приписать тяжело. Однако, как это может показаться на первый взгляд, большинство из этих элементов имеют схожий принцип самодеструкции, описанный ранее в пункте 6. раздела «Внутренняя пассивная безопасность».
- Приспособления для защиты пешеходов – отдельные компании-производители в лице Bosch, Siemens, TRW и других, на протяжении нескольких десятилетий активно разрабатывают системы обеспечивающие дополнительную безопасность пешеходам, попавшим в ДТП. Например, система Electronic Pedestrian Protection позволят поднимать крышу капота, увеличивая область столкновения того с телом пешехода, выступая при этом в роли «щита» от более твердых и не ровных частей моторного отсека.
