Электроника на страже безопасности автомобилистов | КомпьютерПресс

Электроника на страже безопасности автомобилистов

Когда выпускается новая модель автомобиля или его стоимость переваливает за определенную сумму, покупатель вправе ожидать от такой машины чего-то особенного. Одни предпочитают роскошное оснащение, другие же делают упор на спортивный характер и мощную динамику. Однако и в том и в другом случае будущее автомобилестроения не обойдется без электронных схем управления и поддержания комфорта в салоне, а также без новейших средств безопасности (как пассивных, так и активных, причем в последнем случае в основном электронных).
Действительно, если до сих пор прогресс в автомобилестроении происходил в основном за счет улучшения механических или гидравлических систем, то теперь следует ожидать стремительного совершенствования электронной и программной «начинки» автомобиля. Эксперты полагают, что в ближайшие годы до 90% новинок, непосредственно влияющих на стоимость при смене модельного ряда в авто, будет приходиться именно на электронные системы. Причем прогресс в автомобильной электронике будет подстегиваться еще и тем фактором, что в настоящее время наблюдается некоторое замедление роста потребления на компьютерном рынке, поэтому многие производители традиционного аппаратного и программного обеспечения для компьютеров обратили свой взор на автомобильный рынок.

Safe-by-Wire — безопасность по проводам

Итак, автомобильные системы управления переходят от механических и гидравлических схем к электрическим и электронным. В настоящее время дорогостоящие схемы управления «по проводам» (X-by-Wire) считаются более надежными, занимают меньше места и характеризуются простотой в монтаже и использовании. Для всех автомобилей будущего значение цифровых электронных органов управления станет еще более значимым, а требования к взаимодействию электронных и механических систем будут только возрастать. Это необходимо для обеспечения оптимальных ходовых характеристик и высокой надежности вкупе с возможностью интегрирования новейших технологий по мере их появления.

Одним из наиболее ярких представителей нового поколения автомобильных систем управления семейства X-by-Wire являются электронные системы безопасности Safe-by-Wire Plus, которые наконец готовы к стандартизации, и на смену существующим системам, в том числе и распространенным сегодня системам динамической стабилизации автомобиля ESP (Electronic Stability Programme), в ближайшее время придут универсальные системы, объединяющие все средства автомобильной безопасности (как активные, так и пассивные). Объединение усилий и единый стандарт, несомненно, пойдут на пользу и производителям и автовладельцам. Ведь стандартизация компонентов поможет снизить стоимость разработок и облегчит интеграцию лучших достижений в сфере систем автомобильной безопасности в единую систему.

Рисунок

Версия 2.0 нового стандарта консорциума Automotive Safety Restraints Bus specification (ASRB 2.0) создается на основе существующей спецификации Safe-by-Wire — ASRB 1.0, дополненной некоторыми положениями из спецификации группы BST group. В этом стандарте обеспечена совместимость с требованиями к физическому уровню спецификации Safe-By-Wire ASRB 1.0, что обеспечит сохранение инвестиций в уже разрабатываемые компоненты.

В планах Safe-by-Wire Plus consortium — представление подготовленного стандарта на рассмотрение рабочей группе Международной стандартизующей организации (ISO) для принятия в качестве глобального стандарта систем автомобильной безопасности, которые должны будут прийти на смену существующим системам, в том числе и распространенным сегодня системам динамической стабилизации ESP.

Существенным прорывом в области активной безопасности автомобиля в свое время стало создание систем динамической стабилизации. Причем впервые это произошло не так уж давно — где-то в середине 90-х годов прошлого века. Первопроходцами были известные немецкие компании Bosch и Mercedes-Benz, но за ними быстро последовали многие другие компании, поскольку новинка сразу произвела сильное впечатление на всю автомобильную общественность своими возможностями. Позднее такими устройствами начали оснащать не только легковые автомобили, но и тяжелые грузовики, автобусы и особенно автопоезда.

Принцип функционирования системы динамической стабилизации несложен. В блок управления системы поступает информация от нескольких групп датчиков: как от базовых автомобильных датчиков, используемых, в частности, для управления двигателем (таких как датчик скорости или положения дроссельной заслонки), так и от четырех колесных датчиков антиблокировочной тормозной системы, датчика положения рулевого колеса, а также от двух дополнительных датчиков, специально предназначенных для системы стабилизации, — датчика вращения автомобиля вокруг вертикальной оси (гироскопа) и датчика поперечного ускорения автомобиля (акселерометра). Два последних датчика конструктивно размещают в одном корпусе, который устанавливают вблизи центра масс транспортного средства, оснащаемого той или иной системой динамической стабилизации.

По сигналам с перечисленных датчиков контроллер управления вычисляет две траектории: одну желаемую, то есть задаваемую водителем поворотом руля, а вторую — реальную, то есть фактическое движение автомобиля. Затем компьютер сравнивает их между собой, и если разница не превышает допустимого значения, то система прозрачна — никакого решения не принимается, управляющие команды не вырабатываются и никакой коррекции в управление автомобилем не вводится. Контроллер продолжает следить за перемещением автомобиля, лишь отслеживая появление возможных неисправностей. Но как только рассогласование между желаемой и фактической траекториями превышает допустимые пределы (то есть требуется срочная коррекция траектории движения), то сразу же формируются управляющие сигналы для создания тормозных импульсов и изменения режима работы двигателя. Параметры этих сигналов также рассчитываются по информации, получаемой от вышеперечисленных датчиков.

Рассмотрим некоторые типичные ситуации, которые могут возникать при движении автомобиля, и выясним, как действует в этих случаях система динамической стабилизации. Предположим, что дорога скользкая и машина имеет низкий коэффициент сцепления шин с ее поверхностью, а впереди — поворот. Здесь возможны две неприятности. Первая из них связана с недостаточной поворачиваемостью, когда водитель поворачивает рулевое колесо на необходимую величину, а машина не желает подчиняться его действиям и стремится продолжать движение по гораздо большему радиусу — в этом случае система стабилизации выдает команды на уменьшение крутящего момента двигателя и притормаживание внутреннего по отношению к центру поворота заднего колеса. При этом возникает корректирующий момент, действующий вокруг вертикальной оси, который заставляет машину вписаться в поворот.

Не менее опасна и другая неприятность — избыточная поворачиваемость, больше известная как занос задней оси. При выявлении заноса осуществляется снижение крутящего момента двигателя и притормаживается наружное переднее колесо. Появившийся корректирующий момент, на этот раз действующий в противоположном направлении, прерывает неблагоприятное развитие события.

Таким образом, безопасность движения по скользкой дороге за счет применения подобных систем существенно повышается. Однако эта система приносит пользу и на сухой дороге при высоком коэффициенте сцепления. Например, если на хорошей сухой дороге поворот окажется несколько более крутым, чем ожидалось, то результат может оказаться крайне неприятным. Однако система динамической стабилизации выручает и здесь. Ее контроллер, обрабатывая сигнал с датчика поперечного ускорения, своевременно выявляет опасность и сбрасывает тягу двигателя, а если этого окажется недостаточно, то дополнительно выдается команда на торможение.

Обычно автопроизводители сохраняют принцип модульности для таких систем, что позволяет при минимальных затратах выпускать свою продукцию в различных вариантах (как с системами динамической стабилизации, так и без нее). Так что при покупке автомобиля обращайте внимание на наличие подобных опций, даже если они значительно повышают стоимость машины, и попытайтесь разобраться, какие возможности они вам предоставляют. А разобраться в этом непросто, поскольку нынешние системы динамической стабилизации настолько разрозненны, что только для их наименования у разных автопроизводителей существует десяток различных аббревиатур: ESP, ESC, VDC, VSC, DSC, DSTC, ATTS и др. (См. «Краткий словарь систем безопасности»).

Однако сегодня, когда электронные системы безопасности вступают в период стандартизации и интеграции, ситуация скоро упростится. Например, такие компании-разработчики подобных систем, как Bosch, Siemens VDO Automotive, Continental Temic, Analog Devices, Inc., Autoliv, Inc., Delphi Corp., Key Safety Systems, Philips, Special Devices, Inc., TRW Automotive и другие, учредили объединение Safe-by-Wire Plus consortium, которое вырабатывает единые стандарты коммуникационного взаимодействия систем обеспечения безопасности автомобилистов на основе уже накопленного участниками консорциума опыта и знаний в этой области.

Новое поколение ESP работает совместно с системами Brake-by-Wire: ABS (Anti-lock Braking System — антиблокировочной тормозной системой), EBD (Electronic Brake-force Distribution — системой электронного распределения тормозного усилия), EBA (Electronic Brake Assist — системой усиления экстренного торможения) и системой управления двигателя. Такая новая, полностью интегрированная система выравнивает траекторию движения автомобиля, но пытается делать это уже в соответствии с желаниями водителя. ESP особенно эффективна в ситуации заноса или сноса и позволяет даже не слишком опытному водителю с легкостью выходить из любых дорожных ситуаций.

Основное назначение ESP — зафиксировать сцепление колес с дорогой и не допустить его снижения (когда автомобиль начинает скользить). Как только начинается скольжение, через блок АБС осуществляется строго дозированное торможение одного или нескольких колес, а также, при необходимости, снижение оборотов двигателя. Контроль за ситуацией осуществляется, в частности, с помощью датчиков бокового ускорения (акселерометров), и если угол поворота руля не соответствует углу поворота автомобиля, то приводится в действие система динамической стабилизации. Новые системы также оснащаются функцией CBC (Cornering Brake Control — перераспределение тормозного усилия при прохождении поворотов), которая позволяет эффективно использовать тормозную систему при любом изменении траектории движения, а также систему Active Steering (активного рулевого управления).

Система динамической стабилизации выравнивает траекторию движения автомобиля, причем современные «умные» системы пытаются не просто обеспечить безопасность, но сделать это в полном соответствии с желаниями водителя, то есть на грани возможного. Как мы уже упоминали, ESP особенно эффективна в ситуации заноса или сноса и позволяет даже не слишком опытному водителю с легкостью выходить из любых дорожных ситуаций, а опытному никогда в них не попадать.

Безусловно, сегодняшние системы стабилизации, особенно нового поколения, воспринимаются почти как фантастические, способные вывести водителя из любого затруднительного положения. Однако в действительности их возможности ограничены, что объясняется законами физики, изменить которые электроника не в силах. Поэтому если радиус поворота слишком мал или скорость в повороте превышает разумные границы, то даже самая совершенная программа стабилизации движения вам не поможет.

Новые электронные системы требуют и более сложных систем диагностики. Стандартом де-факто для высокоскоростных бортовых сетей уже стал интерфейс сети контроллеров для управления подсистемами автомобилей CAN/J1850 (Controller-Area Network), который окончательно вытеснил такие архаичные диагностические интерфейсы, как OBD (On Board Diagnostic). Сегодня большинство европейских автомобильных гигантов (например, Audi, BMW, Renault, Saab, Volvo, Volkswagen и т.д.) используют интерфейс CAN в системах управления двигателем, безопасности и обеспечения комфорта (описание стандарта CAN можно найти на сайте Источник Источник http://www.can-cia.de/).

В ближайшие три-пять лет на смену интерфейсу CAN придет еще более быстрый и надежный интерфейс управления FlexRay. На контроллеры FlexRay возлагаются более широкие задачи контроля двигателя, трансмиссии, подвески, подсистем торможения, рулевого управления и другой бортовой электроники — областей, где актуально расширение функциональности и наличие развитых средств диагностики.

Технологию FlexRay уже начали внедрять в современных автомобилях. Например, FlexRay на специализированном чипе производства компании Freescale реализована уже на BMW X5 второго поколения. Комбинация активного подавления кренов и регулировки жесткости амортизаторов позволяет достичь абсолютно иного уровня характеристик. Технология получила название AdaptiveDrive и стала первой системой, которая для координации своих действий использует инновационную технологию передачи данных FlexRay.

Интерактивная безопасность

Хочется верить, что как минимум через несколько лет наконец получит развитие и воплощение такое новое понятие в области электронных систем, как интерактивная безопасность. Машины с той или иной системой автоматического управления разрабатываются сразу несколькими ведущими автопроизводителями. К слову, дальним предком автопилота является круиз-контроль, который давно уже относится к стандартному оборудованию автомобиля. Сегодня настал черед адаптивных систем круиз-контроля (Adaptive Cruise Control), которые будут постепенно превращать наши автомобили в полностью автономные средства передвижения.

Интеллектуальные регуляторы скорости позволяют оценить расстояние до впереди идущей машины и притормозить, если это требуется для соблюдения дистанции. Причем современные системы достаточно «умны», чтобы корректно реагировать на перестроения и виражи. При наличии автоматической коробки передач система адаптивного круиз-контроля становится практически незаменимой в пробках: она сама притормаживает и даже останавливается, предотвращая столкновение (Collision-Avoidance Systems), сама трогается, как только появляется такая возможность, и даже может следить за соблюдением разметки (Lane Departure Warning). Подобные системы есть у многих автопроизводителей, но широкого распространения они пока не получили. Потенциальных покупателей настораживают случаи появления так называемых бешеных машин, что обусловлено установкой слишком «умных» регуляторов скорости, особенно на Renault и Toyota.

Рисунок

Интересны также автоматические и полуавтоматические системы парковки (Intelligent Parking Assist). Конечно, название «автопарковка» звучит весьма привлекательно, однако на практике все оказывается не так радужно: во-первых, подобная система предъявляет повышенные требования к месту парковки — в узкие дырки она парковаться отказывается. Во-вторых, паркуется такой автомобиль чрезвычайно медленно, что в условиях городского трафика не всегда удобно, поскольку вы рискуете собрать за собой огромную пробку. Ну и самое печальное, что такой системе не всегда удается запарковаться с первого раза. Более надежны полуавтоматические парковки, когда система с помощью датчиков парковки, видеокамер и монитора подсказывает правильную траекторию движения.

Навигационные системы уже давно заняли достойное место в автомобильной промышленности, и то, что машины без вмешательства человека определяют собственное местонахождение по сигналам навигационных спутников, нас не удивляет. Однако сегодня навигационные средства начинают применять в более продвинутых автомобильных системах, которые служат не только для определения местоположения. Например, компания General Motors анонсировала автомобиль Opel Vectra с усовершенствованным автопилотом. В машине используется система Traffic Assist, которая может управлять автомобилем на скорости до 60 км/ч, чего традиционные системы круиз-контроля ранее не позволяли. Для навигации в этом автомобиле применяются и спутниковые средства, и лазеры, и видеокамеры, которые контролируются мощным компьютером. Система сможет распознавать не только повороты, но и препятствия и дорожные знаки. Впрочем, стоить такая система будет отнюдь не дешево (примерно 50% от стоимости самой машины), а также пока непонятно, будет ли разрешено применение подобного автопилота различными официальными инстанциями, что особенно актуально для нашей страны.

Рисунок

В дальнейшем компания GM планирует перейти к автопилотируемым средствам передвижения в серии своих концептов и уже воплотила идею беспилотного будущего. Ее новейшая система «от автомобиля к автомобилю» (Vehicle-to-Vehicle, V2V) определяет положение машины относительно других и полностью контролирует движение. Принцип их работы довольно простой. Система V2V применяет для связи между автомобилями беспроводную сеть, по которой передаются данные об их местонахождении и скорости. Кроме того, система непрерывно анализирует получаемые данные и может помочь избежать дорожно-транспортного происшествия, заранее предупредив водителя о потенциально опасной ситуации, созданной другими автомобилями.

Рисунок

Работая над V2V, специалисты GM использовали уже известные, испытанные и проверенные компоненты, которые делают систему доступной для покупателей. Прежде всего это GPS-приемник и беспроводной модуль передачи данных по высокоскоростной сети WLAN (аналог известного пользователям компьютеров протокола Wi-Fi). Таким образом обеспечивается стабильная связь между автомобилями на расстоянии примерно до 400 м. Причем система V2V может не только предупреждать водителя о потенциальной опасности, но и серьезно вмешиваться в дорожную ситуацию.

Специально отметим, что система V2V, «общаясь» с другими автомобилями, сообщает об опасной ситуации впереди еще задолго до того, как водитель увидит опасность, скажем, из-за «слепого» поворота, перекрестка, «мертвой зоны», дорожных работ или сложного рельефа местности (в этом случае на дисплей выводится специальный визуальный символ, подается звуковой сигнал и/или начинает вибрировать сиденье). Кроме того, система сама может принять решение об экстренном торможении, если водитель не начал маневра.

Рисунок

Наконец, с помощью системы V2V водители получат информацию о местонахождении и направлении движения автомобилей аварийных служб, милиции, пожарных и скорой помощи и смогут своевременно уступить им дорогу.

Компания Volvo также методично двигается к цели создания автономного транспортного средства. В автомобилях компании уже применяется адаптивный круиз-контроль (Adaptive Cruise Control), работающий в диапазоне от 30 до 200 км/ч, система оповещения о сокращении дистанции до впереди идущего транспортного средства (Distance Alert), система оповещения о потере внимания (Driver Alert Control, DAC), система предупреждения о выходе за пределы полосы движения LDW (в комплекте с системой Driver Alert Control она называется Driver Alert System), которые помогают водителю поддерживать безопасный режим движения.

А новые модели Volvo S80, V70 и XC70, выпущенные в конце 2007 года, получат более эффективную систему предупреждения об опасности столкновения, оснащенную функцией автоматического торможения CWAB.

Ранее на некоторых моделях Volvo, выпускавшихся уже с 2006 года, применялась система предупреждения об опасности столкновения с функцией поддержки торможения, но ее возможности были ограничены (устанавливаемая на Volvo S80 система включала только радар), а новая система использует уже не только радар, но и цифровую камеру для определения положения впереди идущего или стоящего автомобиля. Новая система сначала предупреждает водителя и подготавливает тормозную систему для экстренного торможения (в гидравлике тормозов увеличивается давление для поддержания высокого тормозного усилия даже в том случае, если водитель будет нажимать на педаль тормоза недостаточно интенсивно), а если водитель не реагирует на ситуацию и наезд на впереди идущий или стоящий автомобиль становится неизбежным, то тормозная система приводится в действие автоматически.

Рисунок

Радар имеет радиус действия до 150 м, а камера контролирует пространство впереди автомобиля на расстоянии до 55 м. Поступающие с радара и камеры данные анализируются системой распознавания Data Fusion. Кстати, одно из основных преимуществ применения цифровой камеры заключается в возможности опознавать стоящие автомобили (по статистике в 50% случаев наезда столкновение происходит именно со стоящими машинами). При этом новая система характеризуется низким уровнем ложного срабатывания и гораздо более эффективна, чем предыдущая.

Кстати, возможности описанных систем очень сильно зависят от количества и качества видимой дорожной разметки, например камера должна отчетливо различать разделительную линию между полосами движения. Слабое освещение, туман, снег или неблагоприятные погодные условия, не говоря уж о наших дорогах, могут воспрепятствовать функционированию этих продвинутых систем.

Надо ли говорить, что средства спутниковой навигации (GPS) теперь не только применяются в таких продвинутых системах будущего, как вышеописанная V2V компании General Motors, но и являются базовым инструментом, причем как в моделях высоких классов, так и в автомобилях среднего уровня. Аналитики предсказывают, что в ближайшие восемь лет системы GPS/Telematics из высокотехнологичных продуктов превратятся в банальный ширпотреб, и компаниям — производителям таких средств даже предлагается подумать над расширением функциональности своих изделий во избежание их обезличивания на рынке.

В России, конечно, со средствами автомобильной спутниковой навигации не все обстоит так гладко, как в развитых странах (у нас штатная навигация поддерживается только на отдельных марках машин, да и то не в полном объеме), а между тем различные вспомогательные системы на базе навигации сегодня развиваются особенно бурно. Например, системы отслеживания перемещений в группе (Fleet Tracking Systems) предлагается использовать для разных целей: с их помощью можно заранее узнать о наличии мест на парковке и о количестве автомобилей в пробке, а также просто пообщаться с соседом по полосе. Volkswagen уже предложил систему автообщения посредством GPS в серии своих концептов, и автомобили скоро сами смогут разобраться, кто прав, а кто виноват в спорной ситуации. Компания Honda также давно действует в этом направлении, и концепт ASV-3, появившийся в результате участия в проекте Advanced Safety Vehicle, построенный на базе Honda Accord и оснащенный бортовыми камерами, радаром и системой автоматической коммуникации между автомобилями, позволит в будущем поддерживать движение практически без участия водителя.

На базе подобных систем можно будет создавать и эффективные противоугонные средства.

Персональные алкотестеры

Интересную новинку предложила шведская автомобильная компания Volvo — в качестве опции для новых моделей Volvo S80, V70 и XC70 уже с начала 2008 года предлагалась система Alcoguard, которая по сути является алкотестером и призывает водителя принять трезвое решение и отказаться от управления автомобилем в нетрезвом состоянии. В конструкции Alcoguard, кстати, используется технология топливных элементов, которая пока обходится дороже, но результат ее применения оказывается гораздо лучше традиционных химических или полупроводниковых тестеров. В отличие от полупроводниковых систем, технология топливных элементов способна реагировать исключительно на этиловый спирт, а не на какие-либо другие вещества. В этом устройстве молекулы этилового спирта проходят через чувствительную мембрану, в результате вырабатывается ток, который и измеряется системой. Чем больше будет этот ток, тем выше содержание алкоголя в дыхании водителя.

Таким образом, прежде чем запустить двигатель автомобиля, водитель должен будет подуть в беспроводной переносной блок, который представляет собой устройство размером с пульт дистанционного управления и находится в специальной нише за центральной консолью, где постоянно подзаряжается. В этом устройстве проводится анализ дыхания водителя, а результат анализа по радиочастоте передается в электронную систему управления автомобилем. Если содержание алкоголя в крови превышает 0,2 г/л, то пуск двигателя будет заблокирован. Благодаря передовым датчикам обмануть такое устройство невозможно, даже если применять насос.

Информационный дисплей автомобиля выводит сообщения, помогающие водителю использовать устройство. Например, водитель может узнать, каким оказался результат проверки — положительным или отрицательным, и какое значение получилось, а кроме того, система может потребовать от водителя дуть в переносное устройство дольше. Результаты хранятся в памяти в течение 30 мин после выключения двигателя, поэтому водителю не придется повторять проверку после каждой короткой остановки и не удастся обмануть систему «перезагрузкой». Ограничение в пределах 0,2 г/л было установлено в соответствии с требованиями шведского законодательства. Если в других странах приняты иные нормы, то специалисты Volvo могут внести необходимые изменения в параметры системы. Калибровка и замена аккумуляторных батарей в переносном устройстве производятся в процессе планового обслуживания автомобиля. Если новый владелец автомобиля не пожелает использовать эту систему, она может быть отключена и снята с автомобиля дилером.

Кроме того, переносное устройство подключено по беспроводной связи, поэтому водитель может вынуть его из автомобиля, но несмотря на то, что устройство всегда может произвести точное измерение содержания алкоголя в крови, результаты этого измерения можно получить только в том случае, если устройство находится на расстоянии не более десяти метров от автомобиля. При комнатной температуре устройство нагревается в течение пяти секунд, поэтому в целях сокращения времени ожидания для проверки система включает функцию подогрева сразу после разблокировки дверных замков автомобиля. А чтобы обеспечить работу Alcoguard в очень холодном или жарком климате, необходимо предусмотреть кабель питания. Впрочем, как говорится в пресс-релизе компании, «для экстренных ситуаций или в случае потери переносного устройства предусмотрена функция обхода системы Alcoguard».

Компания ожидает, что приобретать новое устройство Alcoguard будут в основном корпоративные парки, операторы такси, государственные учреждения и муниципалитеты, однако благодаря удобству применения этого аппарата не исключено, что оно будет востребовано и частными владельцами автомобилей.

Системы ночного видения

Дорогие автомобили давно оснащаются системами проецирования показаний на лобовое стекло (Head-Up Displays). Они либо входят в базовое оснащение, либо устанавливаются отдельно как решения сторонних производителей (на французских машинах такие системы называются affichage tete haute). Однако стоимость таких систем довольно высока, а серьезной пользы они не приносят, как и всякие «датчики дождя» и «автосвета». При этом не следует забывать, что, в отличие от систем проецирования, автоматическое включение фар или дворников практически ничего не стоит, а в рекламных буклетах выглядит внушительно. Пользу же от дорогой системы проецирования приборной панели на лобовое стекло смогут оценить немногие и, уж конечно, не на бумаге.

Однако на наших дорогах была бы полезна такая разновидность Head-Up Displays, как системы ночного видения (Night Vision Enhancement), когда в верхнюю часть лобового стекла встраиваются видеокамеры (CMOS Image Sensors), реагирующие на инфракрасную подсветку, а изображение с них проецируется на экран или на лобовое стекло. Возможно, в США или в европейских странах, где по ночам все дороги освещены, такая система и не особенно нужна, но на наших дорогах она могла бы существенно расширить поле зрения и уберечь от наезда на не слишком адекватного пешехода или от вылета на опасную обочину.

Интеллектуальные системы безопасности завтрашнего дня

Сегодня ученые ищут способы для создания новейших систем безопасности, способных не только снизить последствия аварии, но и предвидеть неотвратимость столкновения, а по возможности и предотвратить его. Правда, массовое производство этих систем начнется только через несколько лет.

Рисунок

В рамках проекта APROSYS (Advanced Protection Systems), финансируемого Европейским Союзом и направленного на снижение числа фатальных случаев при дорожно-транспортных происшествиях, исследования идут по двум направлениям: первое — это создание компьютеризованных систем стереокамер и бесконтактных датчиков, которые постоянно сканируют окружение автомобиля и определяют (по меньшей мере за 1/5 секунды до столкновения) степень опасности от объекта, движущегося или находящегося перед автомобилем по пути его следования. Причем неподвижные объекты, такие как столбы и деревья, распознаются такой «интеллектуальной системы защиты» очень быстро и надежно благодаря тому, что движется сам автомобиль. И как только такая первичная система обнаружения опасности дает сигнал о неминуемом столкновении, в дело включается второй уровень — встроенные в сиденья специальные болты из подпружиненной стали освобождаются и клином упираются в металлический ящик, который должен принять специальное положение в двери, подобно тому, как человек, видящий движущийся на него объект, с которым неизбежно произойдет столкновение, инстинктивно напрягает мышцы для ослабления удара.

Рисунок

Как утверждают разработчики, полевые испытания подобных систем уже продемонстрировали их способность сократить уровень проникновения в салон автомобиля на целых 9 см. А поскольку ширина лодыжки человека в среднем как раз и равна 9 см, то во многих случаях применение такой системы позволит избежать серьезных травм этой части тела. Причем новая система улучшает эффективность срабатывания и традиционных систем безопасности, которые уже сегодня широко применяются в автомобильной индустрии для обеспечения защиты водителя и пассажира — особенно эффективно работают совместно с новыми системами подушки безопасности. Конечно, большое влияние на эффективность работы новых систем (как и традиционных, используемых сегодня) будут оказывать такие факторы, как скорость, на которой произошло столкновение, конструкция автомобиля, комплектация и т.д. Пока в области интеллектуальных систем защиты лишь ведутся исследования, и до реализации проекта в массовом производстве пройдет еще несколько лет. Тем не менее, когда это произойдет, внедрение новых систем окажет существенное влияние и на улучшение остальных систем безопасности.

Вместо заключения

Не секрет, что наши автомобилисты охотно обсуждают высокий расход топлива в автомобилях и высокую стоимость их обслуживания. При этом в тех же разговорах выражается недовольство в отношении динамики современного автомобиля с объемом двигателя менее двух литров, кондиционера без сложного климат-контроля, а покупают в отечественных автосалонах чаще всего те модификации, которые максимально напичканы всевозможной ненадежной и сложной в обслуживании электроникой (причем далеко не всегда реально используемой).

Возможно, сегодня в связи с мировым кризисом ситуация изменится и автовладельцам придется переходить на более скромные автомобили и «урезать» их комплектации. Однако мы очень надеемся, что даже в условиях кризиса экономить на безопасности они не станут.

Краткий словарь систем безопасности

Для тех, кто только принимает решение о выборе нового автомобиля, да и для тех, кто уже имеет машину с системой активной безопасности, но плохо понимает, как она функционирует, приведем примеры толкования наиболее распространенных названий подобных систем и кратко перечислим функции каждой из них, чтобы можно было легче понять, какому автомобилю отдать предпочтение, зная, какой системой безопасности он оборудован, и/или не бояться доверить управление электронике.

Тормозные системы

ABS (Anti-lock Braking System) — антиблокировочная система тормозов — препятствует блокировке колес при торможении. В случае появления признаков блокировки колес, которые определяются специальными датчиками, исполнительным механизмам тормозной системы подается команда на снижение тормозного усилия на заблокированном колесе. Благодаря этому обеспечивается торможение в прерывистом режиме и при интенсивном торможении автомобиль остается управляемым, что снижает вероятность заносов. Работу системы обеспечивает электроника. Признаками работы системы являются вибрация педали тормоза при ее нажатии до упора.

Это базовая система безопасности всех современных автомобилей, и показания ее датчиков используются во всех других системах, начиная от противобуксовочных систем и заканчивая навигационной, где датчики ABS помогают уточнять местоположение автомобиля.

EBS (Electronic Braking System) — электронная система торможения. Педаль тормоза в такой системе не имеет механической связи с тормозной системой, а лишь подает сигнал в блок управления. После анализа информации от различных датчиков (скорость, поперечное ускорение, угол поворота рулевого колеса и т.д.) электроника самостоятельно дает команду исполнительным механизмам, регулирующим давление в контурах тормозной системы.

EBD (Electronic Brake-force Distribution) — электронная система распределения тормозного усилия, которая контролирует поведение колес и с помощью электроники регулирует тормозное усилие в соответствии с положением педали тормоза и степенью загрузки автомобиля. Система работает в непосредственной связи с ABS и обеспечивает сохранение курсовой устойчивости даже при торможении с максимальным усилием торможения.

EBA (Electronic Brake Assist) — система усиления экстренного торможения — поднимает давление в тормозной магистрали для поддержания высокого тормозного усилия при необходимости экстренной остановки (то есть такая система как бы помогает водителю «додавливать» педаль тормоза). На автомобилях «Мерседес-Бенц» называется BAS (Brake Assist System) и помогает водителю в критической ситуации быстрее ввести в действие рабочую тормозную систему. На некоторых марках аналогичная система называется DBC (Dynamic Brake Control) или просто BA (Brake Assist).

CBC (Cornering Brake Control) — система перераспределения тормозного усилия при прохождении поворотов.

EBD (Electronic Brake-force Distribution) — распределяет тормозное усилие между передней и задней осями в зависимости от положения кузова.

Hill Holder — блокирует тормоза, удерживая машину на подъеме после того, как водитель отпустил педаль газа. Отключается выжиманием сцепления.

EPB (Electronic Parking Brake) — автоматический ручной тормоз. Отключается, когда водитель нажимает на педаль газа.

DAC (Downhill Assist Control) — система поддержания заданной скорости на спуске. Для полноприводных автомобилей BMW и LandRover подобная система, автоматически поддерживающая заданную скорость на крутых спусках, называется HDC (Hill Descent Control).

Системы динамической стабилизации

ASR (Anti-Slip Regulation) — антипробуксовочная или противобуксовочная система — препятствует пробуксовке ведущих колес при начале движения (разгоне с места). Как правило, работает вместе с ABS, и как только антиблокировочная система фиксируют пробуксовку ведущих колес, ASR автоматически уменьшает обороты двигателя (тяговое усилие). В некоторых случаях работает совместно с другими системами контроля тяги TC (Traction Control), которые подтормаживают ведущие колеса. На современных автомобилях ASR и TC являются составляющими той или иной системы динамической стабилизации.

MSR (Motor Schleppmoment Regelung) — система регулировки крутящего момента двигателя. При срабатывании АBS кратковременно повышает обороты двигателя для того, чтобы исключить передачу колесам эффекта торможения двигателем. В переднеприводных машинах эта система улучшает управляемость, а в заднеприводных — повышает курсовую устойчивость. Аналогично работает система HAC (Hill-start Assist Control) — при старте на подъем подтормаживает ведущие колеса, исключая пробуксовку.

ESP (Electronic Stability Program) — система курсовой устойчивости и управления тягой — предотвращает пробуксовку колес при разгоне (как с места, так и при ускорении), исключает пробуксовку ведущих колес, попавших на скользкий участок дороги, берет на себя управление тягой и тормозами, чтобы побороть занос или снос. На скоростях до 40 км/ч, как правило, работа системы ограничивается подтормаживанием буксующего колеса (функция контроля тяги), а при более высокой скорости она снижает обороты двигателя (функция стабилизации тяги). Каждая марка имеет свои особенности системы, которые отражаются и в названии. Например, на BMW эта система называется DSC (Dynamic Stability Control) и в нее включены также контроль тяги — Traction Control и Automatic Differential Brake, ADB-X — электронное устройство, подтормаживающее буксующие колеса, на Volvo — DSTС (Dynamic Stability and Traction Control), на Subaru, Toyota и Lexus — VDC (Vehicle Dynamic Control), на Mercedes 4 Matic — ETS (Electronic Traction System), на других марках аналогичные системы называются ASC (Automatic Stability Control) и VSC (Vehicle Stability Control).

Электронные блокировки дифференциалов

EDS (Elektronische Differential Speree) — электронная блокировка дифференциала. При появлении пробуксовки одного из ведущих колес система автоматически блокирует дифференциал, перераспределяя передачу большего крутящего момента на колесо, имеющее лучшее сцепление с дорогой.

EDL (Electronic Differential Lock) — имитация блокировки дифференциала, реализуемая притормаживанием одного из ведущих колес.

ACD (Active Center Differential) — «умный» межосевой дифференциал Mitsubishi с тремя режимами настройками: «асфальт», «гравий» и «снег».

AYC (Active Yaw Control) — «умный» межколесный дифференциал Mitsubishi, перераспределяющий крутящий момент между правым и левым колесами и компенсирующий тем самым недостаточную или избыточную поворачиваемость.

Безопасность автомобиля

Безопасность зависит от трех важных характеристик автомобиля: размер и вес, средства пассивной безопасности, которые помогают выжить в аварии и избежать травм, и средства активной безопасности, которые помогают избегать дорожных происшествий.
Однако при столкновении более тяжелые машины с относительно плохими оценками в краш-тестах могут показать лучшие результаты, чем легкие автомобили с отличными оценками. В компактных и малых автомобилях погибает в два раза больше людей, чем в больших. Об этом стоит всегда помнить.

Пассивная безопасность

Средства пассивной безопасности помогают водителю и пассажирам выжить в аварии и остаться без серьезных травм. Размер автомобиля – это тоже средство пассивной безопасности: больше = безопаснее. Но есть и другие важные моменты.

Ремни безопасности стали лучшим из когда-либо придуманных устройств защиты водителя и пассажиров. Здравая идея привязать человека к сиденью, чтобы спасти ему жизнь при аварии, появилась еще в 1907 году. Тогда водителя и пассажиров пристегивали только на уровне талии. На серийных автомобилях первой ремни поставила шведская компания Volvo в 1959 году. Ремни в большинстве машин трехточечные, инерционные, в некоторых спортивных автомобилях используются и четырехточечные и даже пятиточечные, чтобы лучше удержать водителя в седле. Ясно одно: чем плотнее тебя прижимает к креслу, тем безопаснее. Современные системы ремней безопасности имеют автоматические преднатяжители, которые при аварии выбирают провисания ремней, повышая защиту человека, и сохраняют место для раскрытия подушек безопасности. Важно знать, что хотя подушки безопасности и защищают от серьезных травм, ремни безопасности абсолютно необходимы для обеспечения полной безопасности водителя и пассажиров. Американская организация безопасности движения NHTSA на основании своих исследований сообщает, что использование ремней безопасности снижает риск смертельного исхода на 45-60% в зависимости от типа автомобиля.

Работа подушек безопасности

Работа подушек безопасности

Без подушек безопасности в машине никак нельзя, этого теперь не знает только ленивый. Они нас и от удара спасут, и от разбитого стекла. Но первые подушки были как бронебойный снаряд – раскрывались под воздействием датчиков удара и выстреливали навстречу телу со скоростью 300 км/ч. Аттракцион на выживание, да и только, не говоря уже о том ужасе, который испытывал человек в момент хлопка. Теперь подушки встречаются даже в самых дешевых автомобильчиках и умеют раскрываться с разной скоростью в зависимости от силы столкновения. Устройство пережило много модификаций и вот уже 25 лет спасает человеческие жизни. Однако опасность остается до сих пор. Если забыл или поленился пристегнуться, то подушка легко может… убить. Во время аварии, даже при небольшой скорости, тело по инерции летит вперед, раскрывшаяся подушка его остановит, зато голову с огромной скоростью отфутболит назад. У хирургов это называется “хлыстовая травма”. В большинстве случаев это грозит переломом шейных позвонков. В лучшем -вечной дружбой с вертеброневрологами. Это такие врачи, которым иногда удается поставить ваши позвонки на место. Но шейные позвонки, как известно, лучше не трогать,они проходят под категорией неприкасаемых. Именно поэтому во многих машинах раздается противный писк, который не столько напоминает нам, что нужно пристегиваться, сколько сообщает, что подушка НЕ раскроется, если человек не пристегнут. Внимательно прислушайтесь к тому, что вам поет ваша машина. Подушки безопасности разработаны специально, чтобы работать вместе ремнями безопасности и ни в коем случае не исключают необходимость их использования. По сведениям американской организации NHTSA использование подушек безопасности снижает риск смертельного исхода при аварии на 30-35% в зависимости от типа автомобиля.
Во время столкновения ремни и подушки безопасности работают совместно. Комбинация их работы на 75% более эффективна в предотвращении серьезных травм головы и на 66% более эффективна в предотвращении травм грудной клетки. Боковые подушки безопасности тоже значительно улучшаю защиту водителя и пассажиров. Производители автомобилей используют также двухступенчатые подушки безопасности, которые раскрываются поэтапно одна за другой, чтобы избежать возможных травм, наносимых детям и невысоким взрослым от применения одноступенчатых, более дешевых подушек безопасности. В связи с этим, правильней сажать детей только на задние места в автомобилях любых типов.

Активные подголовники

Активные подголовники

Подголовники призваны предотвращать травмы от внезапного резкого движения головы и шеи при столкновении задней частью автомобиля. В действительности часто подголовники практически не защищают от травм. Эффективная защита при использовании подголовника может быть достигнута, если он находится точно на линии центра головы на уровне ее центра тяжести и не далее 7 см от задней ее части. Помните, что некоторые опции сидений изменяют размер и положение подголовника. Значительно повышают безопасность активные подголовники. Принцип их работы основан на простых физических законах, в соответствии с которыми голова откидывается назад несколько позднее корпуса. Активные подголовники используют давление корпуса на спинку сидения в момент удара, что вызывает смещение подголовника вверх и вперед, предотвращая вызывающее травму резкое откидывание головы назад. При ударе в заднюю часть автомобиля, новые подголовники срабатывают одновременно со спинкой сиденья, чтобы снизить риск травмы позвонков не только шейного, но и поясничного отделов. После удара, поясница сидящего в кресле непроизвольно движется вглубь спинки, при этом встроенные датчики дают «команду» подголовнику выдвинуться вперед-вверх, чтобы равномерно распределить нагрузку на позвоночник. Выдвигаясь при ударе, подголовник надежно фиксирует затылочную часть головы, предотвращая чрезмерный изгиб шейных позвонков. Стендовые испытания показали, что новая система эффективнее аналогичной уже существующей на 10-20%. При этом, однако, многое зависит от того, в каком положении находится человек в момент удара, его веса, а также того, пристегнут ли тот ремнем безопасности.

Силовой каркас безопасности Силовой каркас безопасности

Структурная целостность (целостность каркаса автомобиля) это ещё один важный компонент пассивной безопасности автомобиля. Для каждого автомобиля он тестируется, перед тем как пойти в производство. Детали каркаса не должны изменять свою форму при столкновении, в то время как другие детали должны поглощать энергию удара. Сминаемые зоны спереди и сзади стали, пожалуй, тут самым серьезным достижением. Чем лучше будут сминаться капот и багажник, тем меньше достанется пассажирам. Главное, чтобы двигатель во время аварии уходил в пол. Инженеры разрабатывают все новые и новые комбинации материалов, чтобы погасить энергию удара. Результаты их деятельности можно очень наглядно увидеть на страшилках краш-тестов. Между капотом и багажником, как известно, находится салон. Так вот он и должен стать капсулой безопасности. И этот жесткий каркас ни в коем случае не должен смяться. Прочность жесткой капсулы дает возможность выжить даже в самом маленьком автомобиле. Если спереди и сзади каркас защищен капотом и багажником, то по бокам за нашу безопасность отвечают только металлические брусья в дверях. При самом страшном ударе, боковом, они не могут защитить, поэтому тут используют активные системы – боковые подушки безопасности и шторки, которые тоже блюдут наши интересы.

Также к элементам пассивной безопасности относятся:
-передний бампер, поглощающий часть кинетической энергии при столкновении;
-травмобезопасные детали внутреннего интерьера пассажирского салона.

Активная безопасность автомобиля

В арсенале активной безопасности автомобиля существует много противоаварийных систем. Среди них есть старые системы и новомодные изобретения. Перечислим только некоторые из них: антиблокировочная система тормозов (ABS), traction control, electronic stability control (ESC), система ночного видения и автоматический круиз-контроль – эти модные технологии, которые помогают водителю на дороге сегодня.

Антиблокировочная система тормозов (ABS) помогает остановиться быстрее и не потерять управление автомобилем, особенно на скользких поверхностях. В случае экстренной остановки ABS работает по-другому нежели обычные тормоза. С обычными тормозами внезапная остановка часто приводит к блокировке колес, что вызывает занос. Антиблокировочная система тормозов определяет, когда колесо заблокировано и отпускает его, управляя тормозами в 10 раз быстрее, чем это может сделать водитель.При срабатывании ABS раздается характерный звук и ощущается вибрация на педали тормоза. Для эффективного использования ABS следует изменить технику торможения. Не нужно отпускать и снова нажимать педаль тормоза,поскольку это отключает систему ABS. В случае экстренного торможения следует один раз нажать на педаль и аккуратно удерживать её до остановки автомобиля.

Traction Control (TCS) применяется для предотвращения пробуксовывания ведущих колёс, независимо от степени нажатия педали газа и дорожного покрытия. Принцип действия её основан на снижении выходной мощности двигателя при возрастании частоты вращения
ведущих колёс. О частоте вращения каждого колеса компьютер, управляющий этой системой, узнаёт от датчиков, установленных у каждого колеса и от датчика ускорения. Точно такие же датчики применяются в системах ABS и в системах контроля крутящего
момента, поэтому часто эти системы применяются одновременно. По сигналам датчиков, указывающих на то, что ведущие колёса начинают пробуксовывать, компьютер принимает решение о снижении мощности двигателя и оказывает на него действие, аналогичное
уменьшению степени нажатия на педаль газа, причем степень сброса газа тем сильнее, чем выше темпы нарастания пробуксовки.

Работа системы ESC

Работа системы ESC

ESC (electronic stability control) — она же ESP. Задача ESC — сохранить стабильность и управляемость автомобиля в предельных режимах поворота. Отслеживая боковые ускорения автомобиля, вектор поворота, тормозное усилие и индивидуальную скорость вращения колес, система определяет ситуации, угрожающие заносом или опрокидыванием автомобиля, и самостоятельно сбрасывает газ и притормаживает соответствующие колеса. Рисунок наглядно иллюстрирует ситуацию, когда водитель превысил максимальную скорость вхождения в поворот, и начался занос (или снос). Красная линия — это траектория движения машины без ESC. Если её водитель начнёт тормозить, у него есть серьёзный шанс развернуться, а если нет — то улететь с дороги. ESC же выборочно подтормозит нужные колёса так, чтобы автомобиль остался на нужной траектории. ESC– наиболее сложное устройство, которое сотрудничает с антиблокировочной (ABS) и антипробуксовочной (TCS) системами, контролирует тягу и управление дроссельной заслонкой. Система ESС на современном автомобиле почти всегда отключаемая. Это может помочь в нестандартных ситуациях на дороге, например при раскачивании застрявшего автомобиля.

Круиз-контроль — это система, автоматически поддерживающая заданную скорость движения вне зависимости от изменений профиля дороги (подъемы, спуски). Управление работой данной системы (фиксация скорости, ее снижение или увеличение) осуществляется водителем путем нажатия кнопок на подрулевом выключателе или руле после разгона автомобиля до необходимой скорости. При нажатии водителем педали тормоза или газа система моментально отключается.Круиз-контроль значительно уменьшает появление усталости у водителя в длительных поездках, поскольку позволяет ногам человека находиться в расслабленном состоянии. В большинстве случаев круиз-контроль снижает расход топлива, поскольку поддерживается стабильный режим работы двигателя; увеличивается моторесурс двигателя, так как при поддерживаемых системой постоянных оборотах отсутствуют переменные нагрузки на его детали.

Активный круиз-контроль

Активный круиз-контроль

Активный круиз-контроль, кроме поддержания постоянной скорости движения, одновременно отслеживает соблюдение безопасной дистанции до впереди идущего автомобиля. Основной элемент активного круиз-контроля – ультразвуковой датчик, установленный в переднем бампере или за радиаторной решеткой. Его принцип работы аналогичен датчикам парковочного радара, только радиус действия составляет несколько сотен метров, а угол охвата, наоборот, ограничен несколькими градусами. Посылая ультразвуковой сигнал, датчик ждет ответа. Если луч нашел препятствие в виде автомобиля, движущегося с меньшей скоростью и вернулся – значит, необходимо снизить скорость. Как только дорога вновь освобождается, машина разгоняется до первоначальной скорости.

Еще одним из важных элементов безопасности современного автомобиля являются шины. Подумайте: они единственное, что связывает машину с дорогой. Хороший комплект шин дает большое преимущество в том, как машина реагирует на экстренные маневры. Качество шин также заметно сказывается на управляемости машин.

Рассмотрим для примера оснащение Mercedes S-класса. В базовой комплектации автомобиля есть система Pre-Safe. При угрозе ДТП, которую электроника определяет по резкому торможению или слишком сильному скольжению колес, Pre-Safe подтягивает ремни безопасности и надувает
воздушные камеры в мультиконтурных передних и задних сиденьях, чтобы лучше зафиксировать пассажиров. Помимо этого Pre-Safe «задраивает люки» – закрывает стекла и люк в крыше. Все эти приготовления должны уменьшить тяжесть возможного ДТП. Отличника контраварийной подготовки из S-класса делают всевозможные электронные помощники водителя – система стабилизации ESP, антипробуксовочная система ASR, система помощи при экстренном торможении Brake Assist. Система помощи при экстренном торможении в S-классе совмещена с радаром. Радар определяет
расстояние до едущих впереди машин.

Если оно становится угрожающе коротким, а водитель тормозит слабее необходимого, электроника начинает ему помогать. При экстренном торможении стоп-сигналы автомобиля мигают. По заказу S-класс можно оборудовать системой Distronic Plus. Она представляет собой автоматический круиз-контроль, очень удобный в пробках. Устройство с помощью того же радара контролирует дистанцию до впереди идущего автомобиля, при необходимости останавливает машину, а когда поток возобновляет движение, автоматически разгоняет ее до прежней скорости. Тем самым Mercedes избавляет водителя от каких-либо манипуляций помимо вращения руля. Distronic работает
на скоростях от 0 до 200 км/ч. Парад антиаварийных приспособлений S-класса завершает инфракрасная система ночного видения. Она выхватывает из темноты предметы, спрятавшиеся от мощных ксеноновых фар.

Рейтинг безопасности автомобилей (краш-тесты EuroNCAP)

Главным светочем пассивной безопасности является «Европейская ассоциация испытания новых автомобилей», или сокращенно «EuroNCAP». Основанная в 1995 году, эта организация занимается тем, что регулярно уничтожает новенькие автомобили, выставляя оценки по пятизвездной шкале. Чем больше звездочек, тем лучше. Итак, если, выбирая новый автомобиль, вы в первую очередь заботитесь о безопасности, отдайте предпочтение модели, получившей максимально возможные пять звезд от «EuroNCAP».

Фронтальный краш-тест Фронтальный краш-тест Боковой краш-тест Боковой краш-тест

Все серии испытаний проходят по одному сценарию. Сначала организаторы отбирают популярные на рынке автомобили одного класса и одного модельного года и анонимно закупают по две машины каждой модели. Испытания проводятся на двух известных независимых исследовательских центрах – английском TRL и голландском TNO. Начиная с первых тестов 1996 года и до середины 2000 года рейтинг безопасности EuroNCAP был «четырехзвездочным» и включал в себя оценку поведения автомобиля в двух видах испытаний – при фронтальном и боковом краш-тестах.

Но летом 2000 года эксперты EuroNCAP ввели еще одно, дополнительное, испытание – имитацию бокового удара о столб. Автомобиль размещают поперечно на подвижной тележке и на скорости 29 км/ч направляют водительской дверью в металлический столб диаметром примерно 25 см. Этот тест проходят только те автомобили, которые оснащены специальными средствами защиты головы водителя и пассажиров – «высокими» боковыми подушками или надувными «занавесками».

Боковой удар в столб

Боковой удар в столб

Если машина прошла три теста, то вокруг головы манекена на пиктограмме степени безопасности при боковом столкновении появляется ореол в виде звезды. Если ореол зеленый, это означает, что автомобиль успешно прошел третий тест и получил дополнительные баллы, способные переместить его в пятизвездочную категорию. А те машины, у которых в стандартном оснащении нет «высоких» боковых подушек или надувных «занавесок», проходят испытания по обычной программе и не могут претендовать на высшую оценку Euro-NCAP.
Оказалось, что эффективно сработавшие защитные приспособления могут более чем на порядок снизить риск травм головы водителя при боковом ударе о столб. Например, без «высоких» подушек или «занавесок» коэффициент вероятности повреждения головы НIС (Head Injury Criteria) при «столбовом» тесте может достигать 10000! (Пороговой величиной НIС, за которой начинается область смертельно опасных повреждений головы, медики считают 1000.) Зато с применением «высоких» подушек и «занавесок» НIС падает до безопасных величин – 200-300.

Тест наезда на пешехода

Тест наезда на пешехода

Пешеход – самый беззащитный участник дорожного движения. Однако его безопасностью EuroNCAP озаботилось лишь в 2002 году, разработав соответствующую методику оценки автомобилей (зеленые звезды). Изучив статистику, специалисты пришли к выводу, что большинство наездов на пешехода происходит по одному сценарию. Вначале автомобиль бампером бьет по ногам, а затем человек, в зависимости от скорости движения и конструкции автомобиля, ударяется головой либо о капот, либо о ветровое стекло.

Перед проведением теста бампер и переднюю кромку капота расчерчивают на 12 участков, а капот и нижнюю часть лобового стекла делят на 48 частей. Затем последовательно по каждому участку наносят удары имитаторами ног и головы. Сила удара соответствует столкновению с человеком на скорости 40 км/ч. Внутри имитаторов размещены датчики. Обработав их данные, компьютер присваивает каждому размеченному участку определенный цвет. Зеленым обозначаются наиболее безопасные участки, красным – самые опасные, желтым – занимающие промежуточное положение. Затем, по совокупности оценок, выставляется общая «звездная» оценка автомобилю за безопасность пешеходов. Максимально возможный результат – четыре звезды.

За последние годы прослеживается четкая тенденция – все больше новых автомобилей получают «звезды» в пешеходном тесте. Проблемными остаются только крупные вседорожники. Причина – в высокой передней части, из-за чего в случае наезда удар приходится не по ногам, а по туловищу.

И еще одно новшество. Все больше автомобилей оснащаются системами напоминания о непристегнутом ремне безопасности (СНРБ) – за наличие такой системы на водительском месте эксперты EuroNCAP начисляют один дополнительный балл, за оснащение обоих передних мест – два балла.

Американская национальная ассоциация безопасности дорожного движения NHTSA проводит краш–тесты по собственной методике. При фронтальном ударе автомобиль на скорости 50 км/ч врезается в жесткий бетонный барьер. Более суровы и условия бокового удара. Тележка весит почти 1400 кг, а автомобиль движется со скоростью 61 км/ч. Такой тест проводится дважды – производятся удары в переднюю, а затем в заднюю двери. В США профессионально и официально бьет машины еще одна организация – Институт транспортных исследований для страховых компаний IIHS. Но ее методика несущественно отличается от европейской.

Заводские краш-тесты

Даже не специалисту понятно, что описанные выше тесты не охватывают всех возможных видов аварий и, следовательно, не позволяют достаточно полно оценить безопасность автомобиля. Поэтому все крупные автопроизводители проводят собственные, нестандартные, краш–тесты, не жалея при этом ни времени, ни денег. Например, каждая новая модель Мерседес до начала производства проходит 28 испытаний. В среднем на одно испытание уходит около 300 человеко-часов. Некоторая часть тестов проводится виртуально, на компьютере. Но они играют роль вспомогательных, для окончательной доводки автомобилей их разбивают только в «реале».Самые тяжелые последствия наступают в результате лобовых столкновений. Поэтому основная часть заводских испытаний имитирует именно этот вид аварий. При этом автомобиль врезают в деформируемые и жесткие препятствия под разными углами, с разными скоростями и разными величинами перекрытия. Однако и такие тесты не дают всей полноты картины. Производители стали сталкивать автомобили между собой, причем не только «одноклассников», но и машины разных «весовых категорий» и даже легковые с грузовиками. Благодаря результатам таких тестов на всех «фурах» с 2003 года стали обязательными противоподкатные балки.

С выдумкой заводские специалисты по безопасности подходят и к испытания боковыми ударами. Разные углы, скорости, места ударов, равновеликие и разновеликие участники – все, как с фронтальными тестами.

Кабриолеты и крупные вседорожники испытывают еще и на переворот, ведь по статистике число погибших в таких авариях достигает 40%

Часто производители испытывают свои автомобили ударом сзади на небольших скоростях (15-45 км/ч) и перекрытии до 40%. Это позволяет оценить, насколько защищены пассажиры от хлыстовых травм (повреждения шейных позвонков) и насколько защищен бензобак. Фронтальные и боковые удары при скоростях до 15 км/ч помогают определить степень ущерба (т.е. затраты на ремонт) при мелких авариях. Отдельным испытания подвергаются сиденья и ремни безопасности.

А что предпринимают автопроизводители для защиты пешеходов? Бампер изготавливают из более мягкого пластика, а в конструкции капота применяют как можно меньше усилительных элементов. Но главная опасность для жизни человека – подкапотные агрегаты. При наезде голова проминает капот и натыкается именно на них. Здесь идут двумя путями – стараются максимально увеличить свободное пространство под капотом, либо снабжают капот пиропатронами. Датчик, расположенный в бампере, при ударе подает сигнал на механизм, вызывающий срабатывание пиропатрона. Последний, выстреливая, приподнимает капот на 5-6 сантиметров, защищая тем самым голову от удара о жесткие выступы подкапотного пространства.

Куклы для взрослых

Все знают, что для проведения краш – тестов используются манекены. Но далеко не всем известно, что к такому, казалось бы простому и логичному решению пришли не сразу. В начале для испытаний использовались человеческие трупы, животные, а в менее опасных тестах участвовали живые люди – добровольцы.

Пионерами в борьбе за безопасность человека в автомобиле выступили американцы. Именно в США еще в 1949 году был изготовлен первый манекен. По своей «кинематике» он больше походил на большую куклу: его конечности двигались совсем не так, как у человека, а тело было цельным. Только в 1971 году GM создали более-менее «человекоподобный» манекен. А современные «куклы» отличаются от своего предка, примерно как человек от обезьяны.

Сейчас манекены изготавливаются целыми семействами: два варианта «отца» разного роста и веса, более легкая и миниатюрная «супруга» и целый набор «детей» – от полуторагодовалого до десятилетнего возраста. Вес и пропорции тела полностью имитируют человеческое. Металлические «хрящи» и «позвонки» работают как человеческий позвоночник. Гибкие пластины заменяют ребра, а шарниры – суставы, даже ступни ног подвижны. Сверху этот «скелет» обтянут виниловым покрытием, упругость которого соответствует упругости человеческой кожи.

Внутри манекен с ног до головы напичкан датчиками, которые во время испытаний передают данные в блок памяти, расположенный в «грудной клетке». В итоге стоимость манекена составляет – держитесь за стул – свыше 200 тысяч долларов. То есть, в несколько раз дороже подавляющего большинства испытуемых автомобилей! Зато такие «куклы» универсальны. В отличие от предшественников, они годятся для проведения и фронтальных, и боковых тестов, и наезда сзади. Подготовка манекена к проведению испытания требует точной настройки электроники и может занимать несколько недель. Кроме того, непосредственно перед тестом, на различные участки «тела» наносят метки краской, чтобы определить, с какими частями салона происходит контакт во время аварии.

Мы живем в компьютерном мире, а потому специалисты по безопасности активно используют в своей работе виртуальное моделирование. Это позволяет собрать гораздо больше данных и, кроме того, такие манекены практически вечны. Программисты Toyota, например, разработали более десятка моделей, имитирующих людей всех возрастов и антропометрических данных. А на Volvo даже создали цифровую беременную женщину.

Заключение

Каждый год во всем мире в ДТП погибают около 1,2 миллиона человек, а полмиллиона получают травмы и увечья. Стремясь привлечь внимание к этим трагическим цифрам, ООН в 2005 году объявило каждое третье воскресенье ноября Всемирным днем памяти жертв дорожных аварий. Проведение краш – тестов позволяет повысить безопасность автомобилей и снизить тем самым вышеприведенную печальную статистику.

Источник Источник https://compress.ru/article.aspx?id=19753
Источник Источник Источник https://avtonov.info/bezopasnost-avtomobilja

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *