Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Информационные технологии на автомобильном транспорте

СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ АВТОМОБИЛЯ

Современный автомобиль является источником повышенной опасности. Постоянный рост мощности и скорости автомобиля, большая плотность движения автомобильных потоков значительно увеличивает вероятность аварийной ситуации. Безопасность транспортного средства включает комплекс конструктивных и эксплуатационных свойств, снижающих вероятность возникновения ДТП, тяжесть их последствий и негативное воздействие на окружающую среду. Различают активную, пассивную, послеаварийных и экологическую безопасность транспортного средства.

Системы активной безопасности

Система "водитель - автомобиль" имеет активную безопасность - свойства, снижают вероятность возникновения опасных дорожно-транспортных ситуаций и ДТП, позволяют водителю уверенно управлять автомобилем, разгоняться и тормозить с необходимой интенсивностью и совершать маневры без значительных затрат физических сил. Суть функций активной безопасности состоит в соответствии тяговой и тормозной динамики дорожным условиям, а также в надежном функционировании автомобиля и водителя [2].

Безусловно, две самые важные вещи, которые обеспечивают безопасность в автомобиле, не основанные на высокотехнологичных компонентах: это хорошая резина и думающий и внимательный водитель. Но никто не застрахован от ошибок, поэтому автомобильные компании предлагают множество разнообразных решений, помогающих справиться с непростой ситуацией на дороге и тем самым предотвратить дорожно транспортном происшествии. В каждой компании технологии могут называться по-разному, но принцип работы и функции в основном похожи.

К системам активной безопасности (САБ) относятся те электронные системы автомобиля, непосредственно влияющие на повышение безопасности движения. К наиболее распространенным из САБ относятся:

- Системы электронного торможения (антиблокировочная, протибуксувувальна, курсовой устойчивости, распределения тормозных усилий, экстренного торможения, помощи при спуске и подъеме и т.п.);

- Системы адаптивного круиз-контроля и с функцией Stop & Go;

- Системы предупреждения столкновения и парковки;

- Системы мониторинга полосы движения;

- Системы контроля давления в шинах;

- Системы управления фарами;

- Системы кругового обзора;

- Системы ночного видения;

- Системы распознавания дорожных знаков;

- Системы коммуникации между автомобилями;

- Системы контроля состояния водителя.

Конструкторы автомобильной техники постоянно внедряют все новые и новые средства для повышения безопасности движения на базе достижений современной микроэлектроники и компьютерной техники. В перспективе - переход на автоматическое управление транспортными средствами как более надежное, по сравнению с возможностями человека.

Системы елеисгронного торможения

Основу современных средств активной безопасности составляют тормозные системы со средствами автоматизации управления тормозами. Изначально они базируются на антиблокировочной системой тормозов, а дальше на их основе додавилась значительное количество функций в направлении обеспечения активной безопасности.

Антиблокировочная система тормозов (АБС). АБС предназначена для повышения боковой устойчивости транспортного средства, его управляемости и предупреждения блокировки колес при торможении. При экстренном торможении автомобиля возможна блокировка одного или нескольких колес. Заблокированное колесо перестает воспринимать боковые силы, удерживающие автомобиль на заданной траектории, проковзуе и автомобиль теряет управляемость, а при появлении любой боковой инерционной силы начинается его занос [38].

При многих ситуациях водитель не может своевременно оценить все составляющие процесса торможения (качество дорожного полотна, его состояние, скорость, износ протекторов и т.д.) и управления и принятия оптимального решения при дефиците времени. Поэтому, начиная с 70-х годов, начали внедряться системы, обеспечивающие управление отдельными колесами автомобиля при торможении.

1978 фирма Бош внедрила впервые на автомобилях модели Mercedes- Benz 450 SEL антиблокировочную систему (АБС, ABS - Antilock Brake System), которая обеспечивала управления давлением на тормозных колодках с целью предупреждения блокировки колес. Антиблокировочная система не уменьшает продолжительность тормозного усилия, а повышает эффективность торможения на разном дорожном покрытии.

Система АБС вставляется в штатную систему тормозов без изменения в ее конструкции, а лишь добавлением ряда элементов (рис. 6.1).

Схема работы системы АБС в фазе сброса давления

Рисунок 6.1 - Схема работы системы АБС в фазе сброса давления

На оси каждого колеса у тормозного диска (Brake Disc) устанавливается зубчатый диск 12 (Gear Pulser), напротив которого закрепляются колесные индуктивные датчики 11 (Wheel Sensors). Электронный блок 9, получая информацию о вращения колес, в случае блокировки какого-либо из них при торможении начинает импульсно сбрасывать давление в гидросистеме. Жидкость с тормозного цилиндра 10 через открытый клапан 8 поступает в гидроаккумулятора 5. Для предотвращения внезапного полного сброса давления переключения клапанов 7, 8 происходит с частотой в 4-17 Гц. Как только давление упало до уровня, когда колесо вновь начинает вращаться, электронный блок снимает свою команду, клапаны переключаются - 7 открывается, а 8 - закрывается, снова подается давление на гидроцилиндры тормозов в соответствии с действиями водителя. Насос 6 создает в тормозной системе постоянное избыточное давление.

В своем развитии системы АБС прошли путь в несколько поколений - от одноконтурных систем с общим модулятором до двух, трех контурных с индивидуальным модулятором на каждом из колес, позволяет получить оптимальный тормозной момент с учетом дорожных условий под колесом.

Опытно установлено, что тормозной путь автомобиля с АБС на 15-20 % короче, а износ покрышек на 5-7 % меньше по сравнению с автомобилями без АБС. На сегодня тормозная система без АБС по европейским нормативам считается аварийным.

Наряду с использованием АБС на автомобилях стали применять противобуксовочной системы (ПБС, EDS, DTC - Dynamic Traction Control), которые при тяговом режиме движения препятствуют пробуксовки ведущих колес автомобиля. В системе реализованы две функции - электронная блокировка дифференциала (EDS) и управления крутящим моментом двигателя.

Принцип действия системы EDS основан на автоматическом торможение колеса буксует. ПБС часто устанавливаются в сочетании с АБС, что позволяет ускорить процесс разгона, а также повысить проходимость на мягких фунтах и скользких дорогах (рис. 6.2).

АБС дополняется модулятором ПБС, который имеет два цилиндра, включенных в гидромагистрали, соединяющие главный тормозной цилиндр через модулятор АБС с колесными цилиндрами. Внутри цилиндров модулятора расположены плавающие поршни с центральными клапанами. Последние соединяют входную и выходную магистрали цилиндра. Поршни управляются с помощью трехпозиционных электромагнитных и двухпозиционных дросселирующих клапанов.

При торможении автомобиля жидкость беспрепятственно проходит через цилиндры модулятора к задним колесных цилиндров. При этом другое ведущее колесо находится на дорожном покрытии с хорошими сцепными характеристиками, может воспринимать больший крутящий момент. В результате, как и при блокировании дифференциала, увеличивается суммарная сила тяги, автомобиль может трогаться с места и разгоняться с большим ускорением, кроме того, система при необходимости уменьшает подачу топлива к двигателю и ограничивает общую тяговую силу на ведущих колесах.

Схема комплексной АБС / ПБС автомобиля

Рисунок 6.2 - Схема комплексной АБС / ПБС автомобиля

К преимуществам ПБС относятся:

- Увеличение силы тяги и повышения устойчивости автомобиля при движении с места, разгоне и движении на скользкой дороге и увеличение проходимости мягких грунтах, уменьшения износа шин;

- Уменьшение нагрузок в трансмиссии при резком изменении коэффициента сцепления

- Снижение расхода топлива, особенно при зимних условиях;

- Снижение утомляемости водителя.

Для получения большей точности и плавности регулирования скольжения колес в тяговом режиме в ПБС изменение давления необходимо делать более медленно, чем в АБС. Для этого в модулятор введены дроселювальни клапаны с меньшим проходным сечением, которые срабатывают в начале функционирования ПБС.

Регулировки крутящего момента двигателя проводится комплексным воздействием на дроссельную заслонку, на системы зажигания и впрыска топлива. Положения дроссельной заслонки может изменяться электромеханическим или электромагнитным оборудованием [39].

В конце 80-х годов началось серийное производство противобуксовочной систем для дизельных грузовых автомобилей, автобусов и седельных тягачей, имеющих пневматический тормозной привод. При этом из соображений безопасности считается нецелесообразным обеспечения возможности движения с большими скоростями, при которых нельзя достичь высокой надежности торможения. Поэтому пневматические ПБС отдельно от АБС не производятся и не устанавливаются. Как показали испытания, расхода воздуха противобуксовочной системой небольшие и установки дополнительных ресиверов не требуется.

Система динамической стабилизации (курсовой устойчивости). Система динамической стабилизации (СДС, DSC - Dynamic Stability Control, ESP - Electronic Stability Programme и другие фирменные аббревиатуры) предназначена для сохранения устойчивости и управляемости автомобиля за счет заблаговременного определения и устранения критической ситуации. Прообраз системы был запатентован еще в 1959 году компанией Daimler-Benz, однако реально на автомобиле она появилась в 1994 году. Задача СДС заключается в контроле поперечной динамики автомобиля, помогая водителю удерживать автомобиль в пределах заданной траектории при различных режимах - разгоне, торможении, в повороте и тому подобное. СДС объединяет несколько видов систем управления тормозами:

- Антиблокировочную:

- Систему распределения тормозных усилий;

- Электронная блокировка дифференциала;

- Противобуксовочную систему.

СДС руководит работой этих систем, а также объединяет управления двигателем, управляя положением дроссельной заслонки, контролируя тягу. Для этого в

системы добавлялись датчики контроля положения руля автомобиля и датчики бокового ускорения (акселерометры).

Обрабатывая сигналы датчиков, контроллер сравнивает фактическое поведение автомобиля с тем, что заложено в программе.

Если поведение автомобиля отличается от заданного (возник занос), контроллером исчисляется тормозное усилие для подтормаживания одного или нескольких колес. Электроклапаны гидромодуляторив получают соответствующие команды для исправления ситуации. Одновременно на блок управления двигателем подается команда на уменьшение подачи топлива и соответственно крутящего момента (рис. 6.3).

Схема контроля крутящего момента при повороте

Рисунок 6.3 - Схема контроля крутящего момента при повороте

При значительной скорости поворота на неровной дороге на помощь СДС подключается система помощи в управлении (DSR - Driving Steering Recommendation), которая через электроусилитель руля прикладывает некоторое усилие для довороту руля в сторону, противоположную заносу. При этом повышается эффективность СДС.

В дополнение к СДС также используют систему динамического контроля за торможением (DBC - Dynamic Brake Control), которая входит в 5-го поколения систем АБС. Она повышает давление в системе и обеспечивает минимальный тормозной путь. Система обеспечивает одинаковое торможение всех колес автомобиля, распределяя тормозные усилия так, чтобы получить наибольшую эффективность торможения без потери управляемости автомобилем даже при максимальных усилиях. Движение тормозной педали превращается в электрический сигнал, который передается на процессор. Также собирается информация с датчиков скорости, нагрузки, поперечного ускорения, угла поворота руля. После обработки система формирует управляющий сигнал на изменение давления в системе на каждом из колес.

Автомобили класса А также оснащаются электронным регулятором тормозных усилий EBD и системами "дожима" педали давления BAS - Brake Assist System (ЕВА, EBS), которая руководствуется сигналами датчиков скорости автомобиля, выключателя стоп-сигнала и датчиков давления в тормозной гидросистеме. Система BAS автоматически устанавливает максимальное давление в тормозном приводе при резком нажатии водителя на педаль. Водитель в экстремальной ситуации не всегда достаточно сильно нажимает на педаль торможения, увеличивает тормозной путь и может привести к ДТП. Система BAS дополняется по сравнению с предыдущими решениями, датчиком положения тормозной педали. Электронная система распинает ситуацию по скорости перемещения педали тормоза, оценивает скорость автомобиля, маневр и обеспечивает, с использованием системы АБС, максимально быстрый режим торможения для предупреждения ДТП.

В автомобилях многих фирм внедряются и другие полезные системы для повышения качества торможения, такие как:

- Система электронного распределения тормозных сил (PTC, EBD - Electronic Brake Force Distribution, DBC - Dynamic Brake Control)

- Система управления крутящим моментом двигателя (КОД, MSR - Motor- Schleppmoment-Regelung). Система КОД предупреждает блокировки ведущих колес, которое возможно при резком отпускании педали газа или при резком торможении на передаче. Свою функцию система реализует через управления топливным насосом высокого давления дизельных двигателей;

- Система контроля тяги для спуска с крутых и скользких склонов - СКТ (Hill Descent Control - HDC). СКТ работает путем "подавление" двигателя и подтормаживания колес с поддержанием скорости в пределах 7 км / ч;

- Система контроля подъема вверх - СПГ (Hill Start Assist - HAS, Hill Assist Control - НАС). Система предназначена для управления при трогании автомобиля на крутом подъеме за счет содержания его несколько секунд после того, как отпущена педаль тормоза. Это позволяет водителю плавно нажать на педаль газа и при этом не скатиться вниз. Реализуется система на базе существующих в системе АБС средств и дополнительной функции в программе;

- Система предупреждения опрокидывания - СПП (Active Roll Mitigation - ARM, Roll Stability Control - RSC). Система предупреждения опрокидывания срабатывает при резком вынужденном маневре, когда возникает угроза опрокидывания автомобиля. В этом случае СПП немедленно уменьшает мощность двигателя и притормаживает одно или несколько колес настолько, чтобы сохранить устойчивость;

- Автоматическое ручной тормоз - АРГ (Handbrake with Automatic Hold - HAH)

- Удерживает автомобиль на наклонной поверхности и предупреждает скатывание автомобиля при начале движения. Включение реализуется специальной кнопкой, которая включает режим СПГ.

 
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 
Предметы
Агропромышленность
Банковское дело
БЖД
Бухучет и аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Инвестирование
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, химия, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Политэкономия
Право
Психология
Региональная экономика
Религиоведение
Риторика
Социология
Статистика
Страховое дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Этика и эстетика
Прочее