Что понимают под активной безопасностью автомобиля

15

Системы активной безопасности автомобиля, мифы и реальность

Сегодня мы поговорим про системы активной безопасности автомобилей, так как практические уже каждое современное авто обладает такими системами, но не многие покупатели автомобилей про них знают.

В такт с развитием электронной техники и цифровых технологий до неузнаваемости изменился и автомобиль.

И если всего каких-то 20-30 лет назад антипробуксовочная система была непременным атрибутом автомобилей премиум-класса, то сегодня она идет уже в минимальной комплектации на многих марках бюджетных автомобилей.

Сегодня львиная доля электронных систем в автомобиле так или иначе входит в набор так называемой, активной безопасности.

Эти электронные системы помогут неопытному водителю удержать автомобиль на своей траектории, преодолеть крутые спуски и подъемы, осуществить безаварийную парковку и даже объехать препятствие без заноса при экстренном торможении.

Более того, многие современные электронные системы «научились» следить за «мертвой зоной», боковым интервалом и дистанцией, они могут распознавать разметку, дорожные знаки и даже пешеходов, пересекающих дорожное полотно.

Мы уже частично затрагивали эту тему в статье современные системы автопилота.

Но и это далеко не исчерпывающий список вспомогательных электронных систем. Для комфортабельного движения по загородным дорогам многие автомобили оснащены системами адаптивного круиз-контроля.

Именно благодаря им водитель может взять своеобразный тайм-аут и следить лишь за дорогой, а все остальное, включая соблюдение дистанции, траекторию движения и управление дроссельной заслонкой будет делать электроника.

А если водитель слишком расслабился или даже задремал, его разбудит электронная система, следящая за поведением водителя.

Похоже, что будущее, когда автомобиль станет еще и авто-управляемым, совсем близко? Может быть.

Но, пока у электронных систем есть не только почитатели, но и противники.

Они утверждают, что обилие электронных систем лишь мешает водителю проявить себя, а в ряде случаев электроника даже усугубляет положение.

Прежде, чем вставать на сторону тех или других, следует сначала разобраться как работают электронные системы безопасности, каких неприятностей они помогают избежать и в каких случаях они бывают «бессильны».

ABS (Anti-block Braking System)

Антиблокировочная система торможения.

Именно под этой аббревиатурой принято скрывать ту самую антиблокировочную систему, которая не только стала первым электронным помощником водителя, но и послужила основой для создания на ее базе многих других электронных систем активной безопасности.

Сама антиблокировочная система препятствует полной блокировке колес при торможении и оставляет автомобиль управляемым даже на скользком покрытии.

Впервые подобная система была установлена на автомобили Mercedes-Benz еще в начале 70-х годов прошлого века.

Современная антиблокировочная система существенно сокращает тормозной путь при срочном торможении на скользком дорожном покрытии.

Принцип работы современной системы ABS заключается в циклах сброса и подъема давления тормозной жидкости в контурах, ведущих к исполнительным механизмам колес.

Электроника управляет клапанами, получая информацию от датчиков вращения колес.

При прекращении вращения какого-либо из колес, электронные импульсы от датчика перестают передаваться на центральный процессор.

Сразу же в действие включаются электромагнитные клапаны, сбрасывающие давление, заблокированное колесо растормаживается, после чего клапаны снова закрываются, поднимая давление в тормозных контурах.

Этот процесс проходит циклически, с частотой около 8 — 12 циклов подъема и сброса давления в секунду, пока водитель удерживает педаль тормоза.

Водитель ощущает работу АБС по пульсирующему биению тормозной педали.

Современные антиблокировочные системы позволяют не только осуществлять так называемое прерывистое торможение, но и управлять тормозными усилиями колес на каждой оси в зависимости от их проскальзывания. Эта система называется EBD, но о ней мы поговорим позже.

Недостатки АБС.

Но, у каждой медали имеется еще и обратная сторона.

Главная проблема любой АБС заключается в том, что электроника практически полностью заменяет водителя в управлении торможением, оставляя ему лишь пассивно нажимать на педаль.

Система включается в работу с некоторым запаздыванием, поскольку для оценки тормозных усилий и состояния дорожного покрытия процессору нужно время.

Обычно это доли секунды, но как показывает практика, очень часто их хватает на то, чтобы автомобиль вошел в занос.

Также АБС может сыграть с водителем еще одну злую шутку на скользком покрытии. Все дело в том, что на скоростях движения меньше 10 км/ч АБС автоматически отключается.

Это означает, что, если водитель успел сбросить скорость до значения ниже порога отключения системы в условиях очень скользкой дороги, а впереди него препятствие в виде столба, отбойника или стоящий автомобиль, вероятнее всего, водитель будет удерживать педаль тормоза нажатой.

А это легко может обернуться в условиях гололедицы мелким дорожно-транспортным происшествием.

Именно в момент отключения вспомогательной системы водитель должен брать на себя полное управление торможением.

Также непросто прокачать тормоза с АБС, здесь нужны определенная сноровка и знания.

EBD (Electronic Brake Force Distribution)

Электронная система распределения тормозных усилий.

По сути, она является усовершенствованной антиблокировочной системой активной безопасности.

В отличие от АБС, которая в циклическом режиме сбрасывает и поднимает давление в тормозных контурах, система EBD способна управлять тормозными усилиями на задней оси, поскольку при торможении центр тяжести автомобиля смещается на переднюю.

Задняя ось при этом остается практически разгруженной. Для сохранения управляемости автомобиля колеса передней оси должным блокироваться раньше, чем задней.

Работа системы EBD практически ничем не отличается от ABS. Единственное отличие — это удержание системой рабочего давления в тормозных контурах задних колес заведомо ниже, чем в передних.

При блокировке задних колес клапаны сбрасывают давление до еще более низкого значения.

При повышении скорости вращения задних колес клапаны закрываются и давление вновь нарастает.

Система работает в сочетании с ABS и является ее дополняющей частью.

Она пришла на замену знаменитому «колдуну» — механическому регулятору тормозных сил, отключающего тормозные контуры задних колес в зависимости от наклона кузова автомобиля.

ASR (Automatic Slip Regulation)

Антипробуксовочная система.

Эта электронная система активной безопасности предназначена для недопущения пробуксовки ведущих колес автомобиля.

В настоящее время она устанавливается на многие современные автомобили, включая полноприводные кроссоверы и внедорожники.

У многих автопроизводителей антипробуксовочная система может иметь разные названия. Но принцип работы практически одинаков и основывается на работе антиблокировочной системы торможения.

Также ASR включает в себя системы управления электронной блокировкой дифференциала и регулированием тяги двигателя.

Принцип ее работы базируется на кратковременной блокировке буксующего колеса и перебрасывания крутящего момента на другое колесо на этой же оси на низких скоростях движения.

На высокой (свыше 80 км/ч) скорости движения, пробуксовка регулируется при помощи регулировки угла открытия дроссельной заслонки.

В отличие от ABS и EBD система ASR при считывании показаний датчиков скорости вращения колес сравнивает не только стоящее и вращающееся колесо, но также и разницу угловых скоростей, ведущих и ведомых.

Управление кратковременной блокировкой ведущих колес осуществляется по аналогичному циклическому принципу.

В зависимости от марки и модели автомобиля, система ASR способна управлять тяговым усилием двигателя при помощи изменения угла открытия дроссельной заслонки, блокирования впрыска топлива, изменения угла опережения впрыска топлива в дизеле или угла опережения зажигания, а также управление программной алгоритма переключения передач роботизированной или автоматической коробки передач.

Недостатки ASR.

Одним из существенных недостатков этой системы является постоянное задействование тормозных накладок при пробуксовке ведущих колес.

Это означает, что они будут изнашиваться намного быстрее, чем тормозные накладки обычного автомобиля, не оборудованного ASR.

Поэтому, владелец автомобиля, часто использующий антипробуксовочную систему должен гораздо тщательнее следить за толщиной рабочего слоя на тормозных накладках.

Система курсовой стабилизации (Electronic Stability Program)

Электронная система курсовой устойчивости (стабилизации).

В настоящее время у многих автопроизводителей эта система называется по-разному.

Одни автопроизводители называют ее «системой стабилизации движения». Другие — «системой курсовой устойчивости». Но суть ее работы от этого практически не меняется.

Как следует из ее названия, эта электронная система активной безопасности предназначена для сохранения управляемости и стабилизации движения автомобиля в случае отклонения от прямолинейной траектории движения.

С некоторого времени оснащение автомобилей системой ESP наряду с ABS является обязательным в США, а также в Европе.

Система способна стабилизировать траекторию движения автомобиля при его разгоне, торможении, а также маневрировании.

Собственно, ESP является «интеллектуальной» электронной системой, обеспечивающей безопасность на более высоком уровне.

Она включает в себя все другие электронные системы (ABS, EBD, ASR и др.) и следит за наиболее эффективной и слаженной их работой.

«Глазами» ESP являются не только датчики скорости вращения колес, но также датчики величины давления в главном тормозном цилиндре, датчики поворота вала рулевого колеса и датчики фронтального и бокового ускорения автомобиля.

роме этого, ESP управляет тягой двигателя и автоматической трансмиссией. Система сама определяет наступление критической ситуации, следя за адекватностью действий водителя и траекторией движения автомобиля.

В ситуации, когда действия водителя (нажатие педалей, вращение рулевого колеса) отличаются от траектории движения автомобиля (благодаря наличию датчиков), система включается в работу.

В зависимости от вида аварийной ситуации, ESP будет стабилизировать движение при помощи притормаживания колес, управления оборотами двигателя и даже углом поворота передних колес и жесткостью амортизаторов (при наличии систем активного подруливания и управления подвеской).

Подтормаживая колеса, ESP препятствует возникновению заноса и увода автомобиля в сторону при прохождении крутых поворотов.

Например, при неадекватной траектории движения при прохождении поворота с малым радиусом, ESP подтормаживает внутреннее заднее колесо, изменяя при этом обороты двигателя, что способствует удержанию автомобиля на заданной траектории.

Крутящий момент двигателя регулирует система ASR.

В полноприводных автомобилях крутящий момент в трансмиссии регулируется при помощи межосевого дифференциала.

Современная система ESP может опираться на работу других систем: управления экстренным торможением (Brake Assistant), системы предотвращения столкновения (Braking Guard), а также электронной блокировки дифференциала (EDS).

При эксплуатации автомобиля, оборудованного интеллектуальной электронной системой курсовой устойчивости владельцу автомобиля необходимо помнить о более интенсивном износе тормозных дисков и накладок.

А также о психологическом моменте — фальшивом чувстве безопасности, которое заключается в том, что все ошибки водителя при выборе скорости движения, недооценке скользкого покрытия или дистанции до движущегося впереди автомобиля ESP способна своевременно устранить.

Ведь несмотря на все более совершенствующиеся электронные системы активной безопасности водительское мастерство и ответственность за собственную жизнь и жизни пассажиров пока еще никто не отменял.,

Активная и пассивная безопасность автомобиля: что это такое и почему на этом не стоит экономить

Широкой публике известно, что службы, механизмы и системы, которые призваны НЕ довести дело до ДТП, входят в пул активной безопасности; минимизацией последствий УЖЕ СЛУЧИВШЕГОСЯ дорожно-транспортного происшествия занимаются системы, устройства и приборы, которые относят к пассивной безопасности. А вот дальше вашему вниманию информация, которая не так хорошо известна «широкой автомобильной общественности».

Активная безопасность

Совокупность всех конструктивных свойств автомобиля, которые направлены на предотвращение ДТП (вплоть до исключения его предпосылок), укладывается в следующий список:

1. Антиблокировочная система тормозов (ABS или АБС) в сотые доли секунды затормаживает и растормаживает тормоза, а некоторые системы делают это даже до тысячи раз в секунду. И там, где имеется хоть какая-то сцепка колеса с дорожным покрытием, происходит замедление автомобиля. А там, где колесо скользит, происходит «роспуск» тормозной системы, и автомобиль получает возможность управления. Система эта была придумана «для чайников», то есть для массового потребителя и требует следующего алгоритма действий — педаль тормоза резко в пол, и рулевым колесом «уворачивайся» от надвигающихся препятствий. Этому приему вождения учат специально на курсах контраварийной подготовки, а в качестве примечания замечу, что профессиональные водители, в том числе и автомобильные спортсмены, систему АБС и вообще подобных электронных ассистентов «не сильно жалуют», предпочитая иметь собственный ежесекундный контроль над автомобилем.
2. Система курсовой устойчивости работает «в связке» с АБС и притормаживает одно из четырех колес в случае потери автомобилем заданной траектории движения. Эту систему «продвинутые» водители также не очень любят, поскольку она не дает направить машину в контролируемое скольжение.
3. Система распределения тормозных усилий (на самом-то деле) применялась еще на древних Жигулях и Москвичах, но там «работало» механическое приспособление, а на современных авто этим занимается один из электронных блоков управления (ЭБУ). Масса датчиков ежесекундно передает ему свои показания — о скорости автомобиля, о положительном или отрицательном его ускорении, об угловой скорости (если возникает хоть капля подозрения на вращение автомобиля вокруг вертикальной оси) и тд и тп. Этот массив данных обрабатывается в считанные миллисекунды, и соответствующие команды направляются исполнительным механизмам.
4. Система экстренного торможения работает (через ЭБУ) по такой же схеме и в этой же связке со всеми остальными электронными системами, но отдельно также отслеживает ещё и скорость перемещения педали тормоза. В случае распознавания панических действий водителя она автоматически поднимает давление в системе, помогая водителю, и включает аварийку на три моргания для информирования задних.
5. Электронная блокировка дифференциала в основном применяется в тяжелых и полноприводных автомобилях (паркетниках), а также в спортивных версиях «дорожных гражданских» авто — «для полноты ощущения драйва и контроля над автомобилем»..
6. Противобуксовочная система, понятно, помогает тронуться без срыва ведущих колес, но лишает «возможности» стартовать с форсом и визгом колёс.
7. Внешние световые приборы не только помогают безопасно управлять автомобилем в условиях недостаточной видимости, но и другим участникам дорожного движения обозначают наше транспортное средство на дороге.

Спецы по безопасности отдельно выделяют еще и так называемые вспомогательные системы (ассистенты), которые также предназначены облегчать жизнь водителя:

1. Электромеханический стояночный тормоз «облегчает» жизнь иным ленивым автовладельцам, автоматически фиксируя автомобиль при его полной остановке, и автоматически же снимая его с ручника, когда нога водителя касается педали акселератора.
2. Парктроник, понятно, помогает не помять-поцарапать соседей по парковке.
3. Адаптивный круиз-контроль мониторит скорость дорожного потока и расстояние до впереди идущего автомобиля, прибавляя или снижая скорость своего собственного авто сообразно скорости соседей по потоку.
4. Система помощи при трогании на подъём избавляет от нервного и физического напряжения не только начинающих, но и опытных водителей, действительно весьма полезная штука.
5. Система помощи при спуске с горы не позволяет сорваться автомобилю в юз на скользком (грязном) покрытии.
6. Система обнаружения помехи в «слепых зонах» позволяет обнаружить соседей по потоку справа-сзади и/или слева-сзади.

Некоторые авторы, пишущие на темы безопасности, относят в «активную» часть даже такие вещи, например, как и системы навигации, в том числе и ЭРА-ГЛОНАСС, а также — «климатическую обстановку» в салоне или громкость музыки, словом, всё то, что влияет на физическое, эмоциональное и психическое состояние человека за рулём.

Пассивная безопасность

Список конструктивных элементов автомобиля, которые направлены на минимизацию тяжести ДТП, сохранения жизни и здоровья своих седоков, также не мал. Большинство из них срабатывает в момент столкновения и «продолжает работать» до полной неподвижности транспортного средства.

Включает в себя такие конструктивные элементы:

1. Высокопрочная клетка непосредственно пассажирского салона защищает седоков при столкновении (во всех спортивных автомобилях это архи важная конструктивная позиция).
2. Энергопоглощающие кузовные элементы, которые «сламываются» и складываются в программируемом «формате», имеются в передней и задней частях кузова вне салона и призваны выполнять функции гашения отрицательного ускорения автомобиля при ударе.
3. Защита от проникновения силовой установки (двигателя и КПП), а также других агрегатов трансмиссии и ходовой части в салон и увод их под днище автомобиля.
4. Годами (и даже десятилетиями) сложившаяся практика проектирования днища автомобиля, состоящего сегодня из металлических конструкций самых разных форм, сечений и профилей; тут тебе и жесткость на кручение, и шумоизоляция, и пассивная безопасность авто.
5. Мягкие, зачастую пластиковые, бамперы не только защищают несущие части кузова при ударе на «пешеходных» скоростях, но также выполняют задачи гашения инерции и при более сильном ударе.
6. Среди так называемых удерживающих систем первыми выделяют, разумеется, ремни безопасности, а также «сопутствующие» им элементы — пиропатроны, преднатяжители и тд.
7. Широкие дверные пороги и поперечные брусья безопасности в дверях проектируют для защиты от бокового удара.
8. Подушки безопасности раскрываются в течение 300-400 миллисекунд, вне зависимости от того — это фронтальные, боковые, встроенные в ремни безопасности или в надкапотное пространство для защиты пешеходов.
9. Из наиболее «древних» приспособлений, которые начинали применяться еще на автомобилях 50-60-х годов прошлого столетия (и применяются до сих пор) — это складывающиеся рулевые колонки, травмобезопасные педальные узлы, где при резко неадекватном «нажатии» педали отламываются с мест креплений, уменьшая риск повреждения ступней водителя.
10. Активные подголовники пассажирских сидений сегодня защищают шейные позвонки седоков от так называемой хлыстовой травмы при ударе сзади.
11. Сминаемые и/или мягкие элементы внутренней отделки интерьеров также минимизируют травмы, если не сработали или не справились подушки.
12. Современные многослойные поликарбонатные стекла окон «по кругу», которые при разрушении не травмируют пассажиров.
13. Системы Эра-Глонасс и подобные им, которые оповещают экстренные службы о факте происшествия.

Никакой экономии!

На подавляющем большинстве проданных автомобилей системы пассивной безопасности, как правило (и к великому счастью), остаются невостребованными в течение всего срока жизни автомобиля. Однако при покупке нового авто экономить на комплектациях не стоит, а при покупке подержанного — нужно трижды перепроверить сроки годности и функционал всего установленного здесь оборудования.

Оно может сработать всего один лишь раз, зато спасет вашу жизнь.

Будьте разумными, и берегите себя! На этом всё. Для тех кто в поисках подарков на Новый Год, рекомендую посмотреть обзоры полезных устройств для дома и семьи:

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:

• активные (направленные на устранение риска возникновения аварийной ситуации);
• пассивные (отвечают за снижение тяжести последствий при ДТП).

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:

• снижают риск возникновения ДТП;
• сохраняют контроль автомобиля в сложных или нештатных ситуациях;
• обеспечивают безопасность во время движения как водителю, так и его пассажирам.

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:

• устройства, взаимодействующие с тормозной системой;
• средства контроля рулевого управления;
• механизмы управления двигателем;
• электронные устройства.

В общей сложности существует несколько десятков функций и механизмов, позволяющих обеспечить безопасность водителя и его пассажиров. Основными и наиболее востребованными системами среди них считаются:

• антиблокировочная;
• антипробуксовочная;
• экстренного торможения;
• курсовой устойчивости;
• электронной блокировки дифференциала;
• распределения тормозных усилий;
• обнаружения пешеходов.

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:

• ESP;
• DSC;
• ESC;
• VSA и т.д.

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):

• система кругового обзора (позволяет водителю контролировать «мертвые» зоны);
• помощь при спуске или подъеме (контролирует нужную скорость на сложных участках дороги);
• ночное видение (помогает обнаружить пешеходов или препятствия на пути в темное время суток);
• контроль усталости водителя (дает сигнал о необходимости отдыха, обнаруживая признаки усталости автомобилиста);
• автоматическое распознавание дорожных знаков (предупреждает автомобилиста о зоне действия тех или иных ограничений);
• адаптивный круиз-контроль (позволяет автомобилю сохранять заданную скорость без помощи водителя);
• помощь при перестроении (информирует о возникновении помех или препятствий, мешающих перестроению).

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.

Глава 12. Безопасность автомобиля

Говоря о безопасности дорожного движения, мы отмечали, что она зависит от безопасности каждого элемента системы ВАДС. По статистике вследствие неисправности автомобиля происходит 3 — 5 % всех ДТП. На первый взгляд это немного, в то же время это звено (автомобиль) второстепенным не назовешь, так как:

во-первых, 3 — 5 % — это не так уж и мало, если учесть, что в России ежегодно регистрируется порядка 150 тыс. ДТП, то общее количество ДТП по техническим причинам составляет 7 — 8 тыс.;

во-вторых, ДТП, происходящие вследствие технической неисправности автомобиля, приводят чаще всего к очень тяжелым последствиям (несложно представить, к чему приведет отказ тормозов, рулевого управления, элементов ходовой части, учитывая, что, как правило, такие отказы происходят на скоростях, близких к максимальным);

в-третьих, значительная часть ДТП, которые статистика относит к ошибкам водителей, фактически происходят вследствие технической неисправности автомобиля (повышенный шум, вибрация, загазованность кабины и целый ряд других).

Дорожно-транспортные происшествия возникают вследствие отказов следующих узлов автомобиля (общее количество ДТП, вследствие технических неисправностей ТС принято за 100 %):

тормозной системы — 41,3 %

рулевого управления — 16,4 %

ходовой части и шин — 19,2 %

приборов освещения и сигнализации — 7,9 %

других устройств — 15,2 %

Рис. 26. Структура безопасности автомобиля

Понятие «безопасность автомобиля» включает в себя комплекс его конструктивных и эксплуатационных свойств, обеспечивающих БД то есть предупреждение ДТП, снижение тяжести их последствий, а также снижение вредного влияния автомобиля на окружающую среду.

Различают активную, пассивную, послеаварийную и экологическую безопасности (рис. 26).

Под активной безопасностью автомобиля понимают его конструктивные свойства, обеспечивающие надежность движения во все эксплуатационных условиях, то есть направленные на предотвращение ДТП.

Под пассивной безопасностью — его конструктивные свойства, предотвращающие или снижающие степень травмирования участников движения и обеспечивающие восстанавливаемость автомобиля после ДТП.

Под послеаварийной безопасностью — его конструктивные свойства, направленные на предотвращение усугубляющих последствии ДТП.

Необходимо отметить, что все виды безопасности автомобиля взаимосвязаны. В критических ситуациях первоначально в работу должны вступить качества активной безопасности автомобиля и предотвратить ДТП, если они по какой-то причине не срабатывают, то включаются качества пассивной безопасности и снижают степень травмирования участников ДТП, затем вступают в работу качества послеаварийной безопасности, при помощи которых обеспечивается эвакуация людей, предотвращаются возгорания, взрывы автомобиля.

В отличие от первых трех качеств безопасности, которые включаются в работу в экстренных случаях, экологическая безопасность проявляется на протяжении всего срока службы автомобиля.

12.1. Активная безопасность автомобиля

К качествам активной безопасности автомобиля относятся его эксплуатационное свойства (тормозные, тягово-скоростные, устойчивость, управляемость, информативность, надежность цементов конструкции и др.) и параметры рабочего места водителя (микроклимат кабины, шум, вибрация, эргономические качества). Остановимся подробнее на некоторых из них.

Тормозные свойства. Средняя скорость автомобиля, отражающая совокупность его динамических свойств, в большой степени зависит от возможности быстро остановить автомобиль. Надежные и эффективные тормоза позволяют водителю уверенно вести автомобиль с большой скоростью и вместе с тем обеспечивают необходимую БД. Эффективность торможения зависит от конструкции и состояния тормозных устройств, конструкции и состояния шин, типа и состояния дорожного покрытия, величины уклона дороги и других параметров.

Согласно международным нормативным документам автомобиль оснащается тормозными устройствами, выполняющими следующие функции:

рабочая тормозная система обеспечивает замедление движения транспортного средства и его остановку надежно, быстро, эффективно независимо от дорожных условий и степени загрузки;

стояночная тормозная система предназначена для удержания ТС разрешенной максимальной массы в неподвижном состоянии на опорной поверхности с уклоном не менее 16 %;

запасная тормозная система предназначена для снижения скорости ТС при выходе из строя рабочей тормозной системы;

на некоторых типах автомобилей применяется вспомогательная тормозная система, предназначенная для уменьшения энергонагруженности тормозных механизмов рабочей тормозной системы.

В зависимости от сложившихся дорожных условий различают служебное и экстренное торможение.

К служебному относят торможение для снижения скорости или остановки автомобиля в заранее выбранном водителем месте. Как правило, снижение скорости в этом случае осуществляется плавно.

Экстренное торможение используют с целью максимально быстрого уменьшения скорости ТС, например, для предотвращения наезда. С точки зрения безопасности движения нас больше интересует экстренное торможение. Это торможение характеризуется остановочным путем и путем торможения.

Путь торможения — это расстояние, которое проходит автомобиль с начала торможения до остановки.

При торможении кинетическая энергия вращающихся и поступательно движущихся масс транспортного средства преобразовывается в работу торможения, переходящую в тепловую энергию

,

где Е – кинетическая энергия ТС. А_m – работа торможения.

Заменив Е и А_m их эквивалентами, получим:

, (22)

где G_а — сила тяжести автомобиля, кг; V_a — скорость автомобиля, м/с; Р_ш — тормозная сила, кг; S_m — путь торможения, м.

Максимально возможная тормозная сила ограничивается сцеплением шин с дорогой, т. е.

,

где φ — коэффициент сцепления шин с дорогой, значение коэффициента φ для различных условий представлены в табл. 15.

Подставив значение формулу (22) получим:

.

Отсюда для горизонтального участка дороги

.

φ для поверхности

Дорога, покрытая снегом, укатанная

Дорога в гололед

Однако из практики известно, что чем больше масса транспортного средства, тем больше величина пути торможения. Поэтому для практических расчетов вводят коэффициент эффективности торможения К_э, величина которого зависит от конструкции тормозов и массы ТС. Значения коэффициента К_э представлены в табл. 16.

Грузовые разрешенной максимальной массы до 1,0 т и автобусы длиной до 7 м

Грузовые разрешенной максимальной массы более 1 0 т и автобусы длиной более 7 м

Уточненная формула расчета пути торможения

.

При торможении на уклоне

,

где i — уклон дороги.

Эффективность снижения скорости зависит от приемов торможения. В практике вождения автомобиля важное значение имеет освоение способов торможения, исключающих блокировку (юз) колеса. Обычно используют четыре способа торможения: плавный, резкий, прерывистый, ступенчатый.

Плавный способ торможения. При торможении этим способом водитель плавно и постепенно увеличивает усилие на педали тормоза. При его применении созда­ются средние нагрузки на детали автомобиля, как правило, не возникают сложные ситуации в дорожном движении, однако, применить этот способ можно лишь при наличии у водителя достаточного времени для его осуществления.

Рис. 27. Способы торможения: а — плавное торможение; б — резкое; в — прерывистое; г — ступенчатое;

Р — усилие на педали тормоза; j — замедление автомобиля; S_m — путь торможения

Резкий способ торможения. При его применении водитель быстро прикладывает к педали максимально возможное усилие, доведя колеса до блокировки. Однако эффективность такого торможения низка вследствие уменьшения коэффициента сцепления шин с дорогой при скольжении колеса юзом (рис. 27). Кроме того, при блокировке колес теряется управляемость автомобиля и возрастает вероятность ДТП.

Более эффективен прерывистый способ торможения. Сущность его состоит в том, что после резкого и сильного нажатия на педаль и, следовательно, перехода колес в режим юза, водитель резко отпускает педаль тормоза, прекращая торможение, затем действие повторяется несколько раз.

Наибольшей эффективностью обладает ступенчатый способ торможения, он наиболее сложен по технике исполнения и для его применения требуется специальная тренировка. Отличие ступенчатого торможения от прерывистого состоит в том, что педаль тормоза после резкого нажатия на нее, не полностью отпускается, а лишь настолько, чтобы устранить юз, после чего усилие на педаль снова увеличивается и т. д.

Если условно эффективность торможения (величину пути торможения) при применении плавного и резкого способов торможения принять за 1, то при прерывистом способе торможения она составит 0,8 — 0,9, а при ступенчатом 0,7 —0,8.

Для практической оценки возможности остановки автомобиля, например с целью предотвращения ДТП, кроме пути торможения используют понятие остановочный путь — расстояние, которое проходит автомобиль с момента обнаружения водителем препятствия до остановки транспортного средства.

Рис. 28. Схема для определения остановочного пути

Остановочный путь (рис. 28), кроме пути торможения, включает расстояние, пройденное транспортным средством за время реакции водителя t_р, время срабатывания тормозного привода t_cр и нарастания давления в тормозной системе t_н. Величина остановочного пути определяется по формуле:

. (23)

Время реакции водителя t_р отсчитывается от обнаружения препятствия до начала нажатия на тормозную педаль, зависит от его физиологических качеств, меняется в широких пределах от 0,3 до 1,5 с и в расчетах обычно принимается 0,7 — 0,8 с.

Бремя срабатывания тормозов t_cр отсчитывается с начала нажатия на тормозную педаль до возникновения тормозного момента на колесах, зависит от технического состояния тормозной системы, типа привода и колеблется от 0,05 до 0,15 с для гидравлического привода и от 0,2 до 0,4 для пневматического.

Время нарастания давления в тормозной системе t_cр отсчитывается от начала его увеличения до достижения максимального значения, зависит от типа транспортного средства, типа и состояния тормозной системы, усилия на тормозную педаль и в расчетах принимается 0,1 — 0,3 с.

Тягово-скоростные качества. Тягово-скоростными называют совокупность свойств, обеспечивающих необходимые диапазоны изменения скоростей движения и интенсивности разгона транспортного средства в различных дорожных условиях, которые определяют:

предельную величину продольных уклонов дороги, преодолеваемых автомобилем на каждой из передач;

возможную величину ускорения автомобиля на каждой из передач при разных дорожных сопротивлениях;

максимальную скорость автомобиля в различных условиях.

Эти качества особенно важны в дорожно-транспортных ситуациях, требующих резкого увеличения скорости автомобиля (обгон, объезд препятствия, проезд перекрестков), т. е. в таких ситуациях, в которых необходимо быстро сократить время нахождения автомобиля в сложной или опасной обстановке.

Стремление максимально использовать скоростные качества автомобиля естественны. Производительность автотранспорта находится в прямой зависимости от скорости.

Однако скорость движения оказывает влияние практически на все отрицательные аспекты безопасного управления автомобилем. Увеличение скорости влечет за собой рост в степенной зависимости величины пути торможения и центробежной силы, снижение коэффициента сцепления φ и увеличение коэффициента сопротивления качению колес f, создавая тем самым предпосылки к пробуксовке, продольному и боковому скольжению колес автомобиля, ухудшению устойчивости и управляемости автомобиля, ограниче­нию всех видов информативности. Тяжесть последствий ДТП находится в прогрессивной зависимости от скорости движения. Значительная часть ДТП с тяжелыми последствиями (более 40 %) связана с превышением скорости движения автотранспортных средств.

Следовательно, чрезмерная уверенность водителя в динамических качествах автомобиля может привести к очень серьезным последствиям и уже сейчас на автомобилях устанавливается аппаратура, информирующая водителя о превышении скорости в той или иной ситуации.

Устойчивость автомобиля характеризует его способность противостоять произвольным изменениям направления движения, опрокидыванию или скольжению на дороге. Различают поперечную и продольную устойчивость автомобиля.

Продольная устойчивость транспортного средства заключается в сохранении ориентации вертикальной оси в продольной плоскости в заданных пределах, т. е. перемещении на продольном уклоне без опрокидывания или скольжения. Вероятность опрокидывания современных автомобилей в продольной плоскости невелика ввиду низкого расположения центра тяжести.

Поперечная устойчивость характеризует свойство транспортного средства сохранять ориентацию вертикальной оси в поперечной плоскости в заданных пределах.

Потеря поперечной устойчивости вызывает боковое скольжение с возможным переходом его в опрокидыва­ние, что может быть вызвано следующими причинами:

действие центробежной силы;

действие боковых сил (ветра, поперечной составляющей массы и др.);

— моментом, создаваемым различными по величине тяговой или тормозной силами на колесах левого и правого борта;

буксированием или скольжением колес одного борта;

резким разгоном, торможением или поворотом управляемых колес;

неодинаковой регулировкой колесных тормозов;

неисправностью в рулевом управлении (большой люфт, заклинивание);

разрывом шин и др.

При повороте автомобиля на кривой радиусом R_п (рис. 29) в центре масс О_ц возникает центробежная сила Р_ц, стремящаяся сместить автомобиль в боковом направлении

.

Р_ц раскладывается на две составляющие: продольную Р_х и поперечную Р_у. Для безопасного движения основное значение имеет сила Р_у, вызывающая скольжение и опрокидывание автомобиля.

Величину Р можно рассчитать по формуле

.

где γ — угол между радиусом траектории центра масс автомобиля и продолжением оси задних колес (см. рис. 29).

При поворотах угол γ имеет небольшое значение и поэтому в расчетах на устойчивость автомобиля используют не составляющую силы Р_у от Р_ц, а полное значение сил Р_ц.

Противодействует смещению автомобиля сила сцепления колес с дорогой Р_сц

_.

где G_k — сила тяжести, приходящаяся на колесо, кг; φ_у — коэффициент сцепления шин с дорогой в поперечном направлении.

Рис. 29. Схема сил, действующих при криволинейном движении

Условие неустойчивого равновесия:

.

Отсюда легко рассчитать скорость (критическую), с которой можно вести автомобиль без опасности заноса по горизонтальному участку, м/с:

. (24)

Согласно формуле (24) движение автомобиля будет устойчивее на дорогах с пологими поворотами, хорошим качеством и состоянием покрытия, а также при ограниченных скоростях движения.

Условие устойчивости автомобиля в случае возможного опрокидывания получаем, составляя уравнение моментов относительно центра опрокидывания — точки О (рис. 30), в котором опрокидывающему действию поперечной силы Р_ц на плече h_ц (, возникающей при движении автомобиля на повороте, характеризующемся радиусом R_п, противодействует сила G_а на плече В/2.

или ,

где — высота центра масс, м; В — колея, м.

Рис. Действие в поперечной плоскости моментов от сил Р_ц и G_a на повороте радиусом Р_п

Плечо действия силы G_а будет несколько меньше В/2 вследствие деформации упругих элементов подвески под действием центробежной силы и крена подрессоренных масс. Это учитывается введением коэффициента . После преобразования максимально возможная скорость (критическая), с которой можно вести автомобиль без опасности опрокидывания по горизонтальному участку, м/с:

,

где — коэффициент, учитывающий деформацию упругих элементов подвески (рессор, шин)= 0,85 — 0,95.

Согласно формуле (25) устойчивость автомобиля в случае возможного опрокидывания выше на дорогах с пологими поворотами у автомобилей с широкой колеей и низкой высотой центра масс. Опрокидывание автомобиля может также произойти в результате непогашенного заноса, в случаях наезда на препятствие или съезда его с полотна дороги.

Возможность заноса или опрокидывания автомобиля зависит от величины и направления поперечного уклона дороги. Если уклон совладает с направлением Центробежной силы, условия заноса и опрокидывания усугубляются и наоборот. Движение автомобиля по криволинейной траектории может возникнуть не по воле водителя, а как следствие нарушения курсовой устойчивости с последующими нежелательными последствиями. Возможность заноса или опрокидывания автомобиля требует от водителя умения выбора безопасной скорости и траектории движения на криволинейных участках дороги, а также при маневрировании.

Управляемость автомобиля характеризует его способность двигаться по направлению, заданному водителем. При плохой управляемости автомобиль «рыскает» и от водителя требуются дополнительные воздействия на органы управления для корректировки его траектории. Плохая управляемость или полная ее потеря может быть в результате бокового скольжения управляемых колес, что часто встречается при торможении на скользких дорогах.

Управляемость автомобиля оценивается мерой соответствия параметров движения количественным характеристикам управляющих воздействий на рулевое колесо. Эта мера в различных условиях движения меняется в широких пределах, что затрудняет выбор оценочных параметров управляемости.

Необходимые качества управляемости могут быть достигнуты при условии выполнения следующих требований:

обеспечением необходимого соотношения углов поворота управляемых колес;

обеспечением стабилизации управляемых колес;

исключением возможности произвольных колебаний управляемых колес;

наличием в рулевом управлении обратной связи, обеспечивающей водителя информацией о величине и направлении сил, действующих на управляемые колеса.

Информативность автомобиля — это его свойство обеспечивать необходимой информацией водителя и других участников движения в любых условиях. Информативность ТС имеет решающее значение для безопасного управления. Информация об особенностях транспортного средства, характере поведения и намерениях его водителя во многом предопределяет безопасность в действиях участников движения и уверенность в реализации их намерений. В условиях недостаточной видимости, особенно ночью, информативность в сравнении с другими эксплуатационными свойствами автомобиля оказывает главное влияние на безопасность движения.

Различают внутреннюю, внешнюю и дополнительную информативность автомобиля.

Свойства автомобиля, обеспечивающие возможность воспринимать водителем информацию, необходимую для безопасного управления автомобилем в любой момент времени, называются внутренней информативностью. Она зависит от конструкции и обустройства кабины водителя. Важнейшими для внутренней информативности являются обзорность, конструкция и содержание элементов на щитке приборов, система внутренней звуковой и световой сигнализации.

Обзорность должна позволять водителю своевременно и без помех физически воспринимать всю необходимую информацию о любых изменениях дорожной обстановки. Она зависит, прежде всего, от размера окон и стеклоочистителей; ширины и расположения стоек кабины; конструкции смывателей, системы обдува и обогрева стекол; расположения, размеров и конструкции зеркал заднего вида.

Панель приборов должна располагаться в кабине таким образом, чтобы водитель для наблюдения за ними и восприятия их показаний расходовал минимальное время, не отвлекаясь от наблюдения за дорогой. Расположение и конструкция рукояток, кнопок и клавишей управления должны позволять легко их находить, особенно ночью, и обеспечивать водителя посредством тактильных и кинетостатических ощущений обратной связью, необходимой для контроля точности управляющих действий. Наибольшая точность сигналов обратной связи требуется от рулевого колеса, педалей тормоза и управления дроссельной заслонкой, а также рычага переключения передач.

Внешняя информативность — свойство, от которого зависит возможность других участников движения получить информацию от автомобиля, необходимую для правильного взаимодействия с ним в любое время. Она определяется размерами, формой и окраской кузова, характеристиками и расположением световозвращателей, системы внешней световой сигнализации, а также звуковым сигналом.

Система внешней световой сигнализации включает указатели поворотов, сигналы торможения, габаритные огни, освещение номерного знака, сигналы преимущественного проезда. С учетом особенностей восприятия и анализа водителем информации система внешней световой сигнализации должна отвечать требованиям надежности работы и однозначного толкования сигналов участниками движения в любых условиях видимости.

Дополнительная информативность — свойство автомобиля, позволяющее эксплуатировать его в условиях ограниченной видимости (ночью, в тумане и т. п.). Она зависит от характеристик приборов системы автономного освещения и других устройств автомобиля, позволяющих улучшить восприятие водителем информации в различных дорожно-транспортных ситуациях.

Система автономного освещения на любом автомобиле снабжена фарами ближнего и дальнего света. На некоторых автомобилях (автобусах, автопоездах), занятых на междугородных перевозках, устанавливают фары скоростного света, предназначенные для свобод­ного режима движения по прямым участкам дорог со скоростью, превышающей 70 — 90 км/ч. Все более широкое применение для различных автомобилей получают противотуманные фары для движения во время плохой видимости и фары с широкоугольным светом для движения по криволинейным участкам с малыми радиусами поворота, по неосвещенным улицам городов, лесным и другим дорогам.

Весовые и габаритные параметры важны для предупреждения стесненности дорожного движения и обеспечения сохранности дорог. Поэтому предусматриваются ограничения на параметры транспортных средств, а при отклонении от этих ограничений вводятся специальные правила перевозок крупногабаритных и тяжеловесных грузов.

Груз считается крупногабаритным, если автотранспортное средство с грузом или без груза превышает хотя бы одно из значений:

— по ширине 2,55 м (2,6 м для рефрижераторов и изотермических кузовов);

— по высоте 4,0 м от поверхности дороги;

— по длине для одиночных автомобилей, автобусов и троллейбусов — 12,0 м, для автопоездов в составе «автомобиль — прицеп» и «автомобиль — полуприцеп» — 20,0 м, для двухзвенных сочлененных автобусов и троллейбусов— 18,0 м.

К крупногабаритным относятся также транспортные средства, имеющие в своем составе два и более прицепа независимо от ширины и общей длины автопоезда.

Транспортные средства в зависимости от осевых масс подразделяются на 2 группы:

к группе А относятся ТС с осевыми массами наиболее нагруженной оси свыше 6 т до 10 т включительно, предназначенные для эксплуатации на дорогах с усовершенствованным покрытием;

к группе Б относятся ТС с основными массами наиболее нагруженной оси до 6 т включительно, предназначенные для эксплуатации на всех дорогах.

Груз считается тяжеловесным, если полная масса транспортного средства с грузом или без груза и (или) осевая масса превышают хотя бы один из параметров, указанных в табл. 17 и 18.