Системы активной и пассивной безопасности автомобиля. Контрольная работа: Активная и пассивная безопасность автомобиля Средства защиты пассажиров в автомобиле

Доброго дня всем добрым людям. Сегодня в статье мы подробно осветим современные системы безопасности автомобиля. Вопрос актуальный для всех без исключения водителей и пассажиров.

Высокие скорости, маневрирование, обгоны помноженные на невнимательность и лихачество представляют серьёзную угрозу для других участников движения. Согласно данным Pulitzer Center за 2015 год аварии с участием автомобилей унесли жизни 1 миллиона 240 тысяч человек.

За сухими цифрами стоят человеческие судьбы и трагедии множества семей, которые не дождались домой отцов, матерей, братьев, сестёр, жён и мужей.

Например, в Российской Федерации приходиться на 100 тысяч населения 18,9 смертельных случаев. На долю автомобилей выпадает 57,3% смертельных аварий.

На дорогах Украины зарегистрировано 13,5 смертельных случаев на 100 тысяч населения. На долю автомобилей приходится 40,3% от общего количества смертельных ДТП.

В Беларуси зарегистрировано 13,7 смертельных случаев на 100 тысяч населения и 49,2% приходиться на автомобили.

Специалисты в сфере дорожной безопасности делают неутешительные прогнозы свидетельствующие, что количество погибших на дорогах мира возрастёт до 3,6 миллионов человек к 2030 году. Фактически через 14 лет будет погибать в 3 раза больше людей, чем в настоящее время.

Современные системы безопасности автомобиля созданы и нацелены на сохранения жизни и здоровья водителю и пассажирам транспортного средства даже при серьёзном дорожно-транспортном происшествии.

В статье мы подробно осветим современные системы активной и пассивной безопасности автомобилей. Постараемся дать ответы на интересующие читателей вопросы.

Главная задача систем пассивной безопасности автомобиля заключается в уменьшении тяжести последствий аварии (столкновение или опрокидывание) для здоровья человека если ДТП произошло.

Работа пассивных систем начинается в момент наступления ДТП и продолжается до полной неподвижности транспортного средства. Водитель уже не может повлиять на скорость, характер движения или выполнить манёвр во избежание аварии.

1.Ремень безопасности

Один из главных элементов современной системы безопасности машины. Считается простым и эффективным. В момент ДТП прочно удерживают и фиксируют в неподвижном состоянии тело водителя и пассажиров.

Для современных автомобилей обязательно наличие ремней безопасности. Выполнены из прочного на разрыв материала. Многие машины оснащены системой раздражающего звукового сигнала, напоминающего о необходимости использования ремней безопасности.

2.Подушка безопасности

Один из основных элементов пассивной системы безопасности. Представляет собой прочный матерчатый мешок, похожий по форме подушку, который в момент столкновения автомобиля наполняется газом.

Предотвращают повреждение головы и лица человека о твёрдые части салона. В современных автомобилях может находиться от 4 до 8 подушек безопасности.

3.Подголовник

Установлен в верхней части автомобильного сиденья. Его можно регулировать по высоте и углу наклона. Служит для фиксации шейного отдела позвоночника. Защищает его от повреждения при отдельных видах ДТП.

4.Бампер

Задний и передний бамперы выполнены из прочного пластика, обладающего пружинящим эффектом. Доказали свою эффективность при мелких дорожно-транспортных происшествиях.

Принимают на себя удар и предотвращают повреждения металлических элементов кузова. При ДТП на высокой скорости в некоторой степени поглощают энергию удара.

5.Стёкла триплекс

Автомобильные стёкла специальной конструкции защищающие открытые участки кожи и глаз человека от повреждения в результате их механического разрушения.

Нарушение целостности стекла не приводит к появлению острых и режущих осколков, способных нанести серьёзные повреждения.

На поверхности стекла появляется множество мелких трещин, представленных огромным количеством мелких осколков не способных причинить вреда.

6.Салазки для мотора

Мотор современной машины монтируется на специальной рычажной подвеске. В момент столкновения и особенно лобового, двигатель не уходит в ноги водителя, а по направляющим салазкам смещается вниз под днище.

7.Детские автокресла

Защищают ребёнка в случае столкновения или опрокидывания автомобиля от получения серьёзных увечий или повреждений. Надёжно фиксируют его в кресле, которое в свою очередь удерживают ремни безопасности.

Современные системы активной безопасности автомобиля

Активные системы безопасности автомобиля нацелены на предотвращение аварийных ситуаций и недопущения ДТП. Электронный блок управления автомобилем отвечает за контроль систем активной безопасности в режиме реального времени.

Нужно помнить, что не стоит всецело полагаться на активные системы безопасности, ведь они не могут заменить собой водителя. Внимательность и собранность за рулём являются гарантией безопасного вождения.

1.Антиблокировочная система или ABS

Колёса автомобиля при резком торможении и высокой скорости движения могут заблокироваться. Управляемость стремиться к нулю и резко возрастает вероятность аварии.

Антиблокировочная система принудительно разблокирует колёса и возвращает управляемость машиной. Характерным признаком работы ABS является биение педали тормоза. Для повышения эффективности работы антиблокировочной системы при торможении следует с максимальным усилием выжимать педаль тормоза.

2.Антипробуксовочная система или ASC

Система позволяет избежать пробуксовки и облегчает подъём в гору на скользком дорожном покрытии.

3.Система курсовой устойчивости или ESP

Система нацелена на обеспечение устойчивости автомобиля при движении по дороге. Эффективна и надёжна в работе.

4.Система распределения тормозных усилий или EBD

Позволяет предотвратить занос машины при торможении за счёт равномерного распределения тормозного усилия между передними и задними колёсами.

5.Блокировка дифференциала

Дифференциал передаёт крутящийся момент от коробки передач на ведущие колёса. Блокировка позволяет обеспечить равномерную передачу усилия, даже если одно из ведущих колёс обладает недостаточным сцеплением с дорожным покрытием.

Пассивная безопасность - совокупность конструктивных и эксплуатационных свойств автомобиля, направленных на снижение тяжести дорожно-транспортного происшествия . Пассивная безопасность объединяет элементы и системы автомобиля, которые включаются в работу непосредственно в момент аварии. их главная задача - спасти жизни пассажиров и свести вероятность возникновения травм к минимуму.

В шестидесятые годы прошлого века вышла в свет книга вашингтонского адвоката Ральфа Нейдера, где он привел множество фактов ДТП в виде столкновений автомобилей, их опрокидывание и возгорание, приводили к человеческим жертвам и травматизма которых, по его заключению, можно было бы избежать, если бы автомобили проектировались даже с минимальным учетом факторов безопасности. Мощные организации по защите прав автомобилистов, появились вскоре после появления книги, начали борьбу за безопасность транспортных средств, которая была поддержана властями стран Европы и Северной Америки. Многим требованиям широкой общественности была предоставлена сила закона.

Автомобилестроители были вынуждены отреагировать на происходящее и первое, что они сделали, это пересмотрели свои подходы к компоновочных схем и проектирования кузовов автомобилей, где на первое место потребовали защиты водителя и пассажиров в ДТП. Коротко эти подходы можно сформулировать так:

Салон автомобиля - капсула, зона максимальной безопасности, которая должна быть несминаемостью ни спереди, ни сзади, ни из сторон.

Ничто из оборудования в салоне не должно быть травмоопасным для водителя и пассажиров.

Все, что в автомобиле вокруг капсулы безопасности, должно гасить кинетическую энергию столкновения, снижая вероятность повреждения капсулы, а двигатель, агрегаты трансмиссии и узлы подвесок должны "идти" под нее.

Размещение топливного бака, топливных магистралей и других элементов топливной системы, а также элементов электрических и электронных систем должно быть таким, чтобы вероятность возникновения пожара была минимальной.

Устойчивость к опрокидыванию должна быть максимальна.

Различают внешнюю и внутреннюю пассивную безопасность автомобиля.

Внешняя пассивная безопасность уменьшает травматизм других участников движения: пешеходов, водителей и пассажиров других транспортных средств, вовлеченных в ДТП, а также уменьшает механические повреждения самих автомобилей. Это достигается конструктивным исключением из внешней поверхности кузова острых углов, выступающих ручек, других элементов.

К внутренней пассивной безопасности автомобиля предъявляются два основных требования: создание условий, при которых человек мог бы безопасно выдержать значительные перегрузки и исключения травмоопасных элементов в салоне (кабине).

Основа современного защиты людей - части кузова, деформируются при ударе и поглощают его энергию, прочные дуги безопасности, усиленные передние стойки крыши, травмобезопасные (мягкие, без острых углов, ребер, кромок и т.п.) детали интерьера автомобиля, которые создают определенную "решетку безопасности" для водителя и пассажиров. Действующие нормативные документы устанавливают только критерии тяжести повреждений людей при столкновениях в заданных условиях - по направлению удара, скорости, положению препятствия и тому подобное. Способы выполнения этих требований не регламентированы. При тяжелой аварии происходит резкое уменьшение скорости, которое приводит к значительным перегрузкам на тела людей, которые могут быть фатальными. Поэтому ставится задача найти способ "растяжения" этого перегрузки во времени и по поверхности тела. Разработана система пассивной безопасности SRS2 должна при столкновении автомобиля удерживать человека на месте, чтобы, бесконтрольно перемещаясь по салону, водитель и пассажиры не травмировали друг о друга или о детали кузова и интерьера. Система включает следующие элементы:

Ремни безопасности, в том числе инерционные и с предварительным натягом;

Подушки безопасности;

Гибкие или мягкие элементы передней панели;

Рулевую колонку, состоящий при фронтальном ударе;

Травмобезопасный педальный узел - при столкновении педали отделяются от мест крепления и уменьшают риск повреждения ног водителя;

Энергопоглощающие элементы передней и задней частей автомобиля, мнутся при ударе (бамперы)

Подголовники сидений, шеи пассажира защищают от серьезных травм, при ударе автомобиля сзади;

Безопасные стекла - закаленные, которые при разрушении рассыпаются на множество неострых осколков и триплекс;

Дуги безопасности, усиленные передние стойки крыши и верхняя рамка ветрового стекла в родстерах и кабриолетах;

Поперечные брусья в дверях.

Современная система пассивной безопасности автомобиля имеет электронное управление, что обеспечивает эффективное взаимодействие большинства компонентов. Система управления включает:

Входные датчики (два передних и два боковых для определения направления удара, один контрольный)

Блок управления;

Исполнительные устройства компонентов системы.

Входные датчики фиксируют параметры, при которых возникает аварийная ситуация, и преобразуют их в электрические сигналы. К входной датчиков относятся;

1. Датчик удара. На каждую из сторон автомобиля устанавливается, как правило, по два датчика удара. Они обеспечивают работу соответствующих подушек безопасности. В задней части датчики удара применяются при оборудовании автомобиля активными подголовниками с электрическим приводом.

2. Выключатель замка ремня безопасности. Выключатель замка ремня безопасности фиксирует использования ремня безопасности.

3. Датчик занятости сиденья переднего пассажира, датчик положения сиденья водителя и переднего пассажира. Датчик занятости сиденья переднего пассажира позволяет в случае аварийной ситуации и отсутствия на переднем сиденье пассажира сохранить соответствующую подушку безопасности. В зависимости от положения сиденья водителя и переднего пассажира, которое фиксируется соответствующими датчиками, изменяется порядок и интенсивность применения компонентов системы.

В качестве датчиков системы пассивной безопасности широко используют акселерометры.

Акселерометры, это датчики линейного ускорения для контроля угла наклона тел, сил инерции, ударных нагрузок и вибрации. На транспорте акселерометры используют для управления подушками безопасности, в инерциальных системах навигации (гироскопах). Выпускаются в основном акселерометры трех типов:

Пьезопливкови на основе многослойной пьезоэлектрической полимерной пленки. При деформации пленки под действием инерционной силы возникает разность потенциалов на границах слоев пленки. Параметры датчиков зависят от температуры и давления, поэтому имеют низкую точность, дешевые, используют для управления подушками безопасности и контроля ударных и вибрационных деформаций.

Объемные интегральные акселерометры, например NAC - 201/3 компании Lucas NovaSensor, которые также используются в подушках безопасности. В них измерительная кремниевая балка с имплантированным пьезорезистором прогибается под действием инерционной массы при столкновении авто. Выходной сигнал кристалла 50 - 100 мВ.

Поверхностные интегральные фирмы Analog Devices ADXL105, 150, 190,202, имеющих воротниковую структуру кристалла Hf 40 - 50 ячеек. Эти датчики с высокой чувствительностью используют в охранных системах. Масса грузика 0,1 мг, чувствительность 0,2 ангстрем.

На основании сравнения сигналов датчиков с контрольными параметрами блок управления распознает наступления аварийной ситуации и активизирует необходимые исполнительные устройства элементов системы.

Исполнительными устройствами элементов системы пассивной безопасности являются:

Пиропатрон подушки безопасности;

Пиропатрон натягиваемый ремня безопасности;

Пиропатрон (реле) аварийного размыкателя аккумуляторной батареи;

Пиропатрон механизма привода активных подголовников (при использовании подголовников с электрическим приводом);

Контрольная лампа, сигнализирующая о непристегнутых ремнях безопасности.

Активизация исполнительных устройств делается в определенном сочетании в соответствии с заложенным программного обеспечения.

Ремни безопасности. Они предотвращают перемещение пассажира по инерции, и, соответственно, возможные его столкновения с деталями интерьера транспортного средства или другими пассажирами (так называемые вторичные удары), а также гарантируют, что пассажир будет находиться в позе, обеспечивающей безопасное раскрытие подушек безопасности. Кроме этого, ремни безопасности при аварии немного растягиваются, тем самым поглощая кинетическую энергию пассажира, чем дополнительно тормозя его движение, и распределяют усилие торможения на большую поверхность. Растяжения ремней безопасности осуществляется с помощью устройств удлинение и амортизации, обеспеченных энергопоглощающими технологиями. Возможно также использование в ремнях безопасности устройств предварительного натяжения в момент аварии.

По числу мест крепления различают следующие виды ремней безопасности:

Двухточечные ремни безопасности;

Трехточечные ремни безопасности;

Четырех-, пяти- и шеститочечные ремни безопасности.

Перспективной конструкцией является надувные ремни безопасности, которые наполняются газом при аварии. Они увеличивают площадь контакта с пассажиром и соответственно уменьшают нагрузку на человека. Надувная секция может быть плечевой и поясной. Как показывают испытания, эта конструкция ремня безопасности обеспечивает дополнительную защиту от бокового удара. В качестве меры против неиспользования ремней безопасности с 1981 года предлагаются автоматические ремни безопасности.

Современные автомобили оснащаются ремнями безопасности с преднатяжителями (преднатяжители). Натягиваемый ремня безопасности предназначены для заблаговременного предотвращения перемещения человека вперед (относительно движения автомобиля) при аварии. Это достигается за счет сматывания и уменьшение свободы прилегания ремня безопасности по сигналу датчика. Натягиваемый, как правило, устанавливаются на замке ремня безопасности. Реже натягиваемый устанавливаются на вовлекая обустройстве ремня безопасности. По принципу действия различают следующие конструкции натяжителей ремней безопасности тросовый; шариковый; роторный; рельсовый; ленточный.

Указанные конструкции натяжителей оснащаются механическим или электрическим приводом, который обеспечивает воспламенение пиропатрона. Конструктивно они делятся на механический привод, основанный на занятии пиропатрона механическим способом (накалывание бойком) электрический привод, который обеспечивает воспламенение пиропатрона электрическим сигналом от электронного блока управления (или от отдельного датчика).

Натяжитель обеспечивает сматывания отрезке ремня безопасности длиной до 130 мм за время 13 мс.

Подушки безопасности. Пневмоподушка (airbag) дополняет ремень безопасности, уменьшая шанс удара головы и верхней части тела пассажира о какую-либо часть салона автомобиля. Также они снижают опасность получения тяжелых травм, распределяя силу удара по телу пассажира. Срабатывание подушки безопасности по своему характеру очень быстрым развертыванием большого предмета, поэтому в некоторых ситуациях это может стать причиной ранений или даже гибели пассажира, может убить непристегнутого ребенка, который сидит слишком близко к подушке или была выброшена вперед силой экстренного торможения, поэтому размещение ребенка должно соответствовать определенным требованиям.

Современные легковые автомобили имеют несколько подушек безопасности, которые располагаются в разных местах салона автомобиля. В зависимости от места расположения различают следующие виды подушек безопасности:

Фронтальные подушки безопасности;

Боковые подушки безопасности;

Головные подушки безопасности;

Коленные подушки безопасности;

Центральная подушка безопасности.

Впервые фронтальные подушки безопасности были применены на автомобилях Mercedes - Benz в 1981 году. Различают фронтальную подушку безопасности водителя и переднего пассажира. Для фронтальной подушки безопасности переднего пассажира предусматривается, как правило, возможность отключения. В ряде конструкций фронтальных подушек используется двухступенчатое а также многоступенчатое срабатывания в зависимости от тяжести аварии (т.н. адаптивные подушки безопасности). Фронтальная подушка безопасности водителя располагается в руле, переднего пассажира - в верхней правой части передней.

Боковые подушки безопасности призваны снизить риск травмирования таза, грудной клетки и брюшной полости при аварии Самые качественные боковые подушки безопасности имеют двухкамерное конструкцию.

Головные подушки безопасности (другое название - «шторки» безопасности) служат, как следует из названия, для защиты головы при боковом столкновении.

Коленная подушка безопасности защищает колени и голени водителя от травм. В 2009 году Toyota предложила центральную подушку безопасности, которая призвана снизить тяжесть вторичных повреждений пассажиров при боковом столкновении. Располагается в подлокотнике переднего ряда сидений или центральной части спинки задних сидений.

Устройство подушки безопасности. В состав подушки безопасности входят эластичная оболочка, наполняется газом, газогенератор и система управления.

Газогенератор служит для наполнения оболочки подушки газом. В совокупности оболочка и газогенератор образуют модуль подушки безопасности. Конструкции газогенераторов различают по форме (куполообразные и трубчатые), по характеру работы (с одноступенчатым и двухступенчатым срабатыванием), по способу газообразование (твердотопливные и гибридные).

Твердотопливный газогенератор состоит из корпуса, пиропатрона и заряда твердого топлива. Заряд представляет собой смесь оксида натрия, нитрата калия и диоксида кремния. Воспламенение топлива происходит от пиропатрона и сопровождается образованием газа азота, который раздувает оболочку подушки.

Активация подушек безопасности происходит при ударе через 3 миллисекунды после срабатывания датчика удара. На протяжении 20-40 мс подушка полностью раздувается, а через 100 мс происходит вздутие подушки. В зависимости от направления удара активируются только определенные подушки безопасности. Если сила удара превышает заданный уровень, датчики удара передают сигнал в блок управления. После обработки сигналов всех датчиков блок управления определяет необходимость и время срабатывания определенных подушек безопасности и других компонентов системы пассивной безопасности. Соответственно условия срабатывания различных подушек безопасности различны. Например, фронтальные подушки безопасности срабатывают при следующих условиях: превышение силы лобового удара заданной величины; наезд на твердый прочный предмет (бордюр, край тротуара, стенка ямы) жесткое приземление после прыжка; падение автомобиля; косой удар в переднюю часть автомобиля. Фронтальные подушки безопасности не срабатывают при ударе автомобиля сзади, боковом ударе, опрокидывании автомобиля. Срабатывают все подушки безопасности при возгорании автомобиля.

Алгоритмы срабатывания подушек безопасности постоянно совершенствуются и становятся все более сложными. Современные алгоритмы учитывают скорость движения транспортного средства, скорость его замедление, вес пассажира и место его расположения, использование ремня безопасности, наличие детского кресла.

Подголовник. Подголовник - защитное средство, встроенный в верхнюю часть сиденья, есть мерой упором для затылочной части головы водителя или пассажира автомобиля. Подголовники конструируются или как часть удлиненных спинок сидений, или являются отдельными регулируемыми подушечками над сиденьями. Подголовники устанавливаются с целью ослабить эффект неконтролируемого движения головы, особенно назад, в результате ДТП из-за наезда другого транспортного средства сзади. Очень большую роль при защите шейных позвонков при аварии играет правильность установки и регулировки подголовника. Существенным недостатком неподвижных подголовников е необходимость их регулирования по высоте.

Активные подголовники оборудованы специальным подвижным рычагом, спрятанным в спинке кресла. При заднем ударе автомобиля спина водителя по инерции от толчка вдавливается в кресло и нажимает на нижний конец рычага. Механизм, срабатывает, приближает подголовник к голове водителя еще до ее опрокидывания, за счет чего уменьшает силу удара. Активные подголовники эффективны при столкновениях на малых и средних скоростях движения, когда чаще всего случаются травмы и только при определенном вида наезда сзади. После столкновения подголовники возвращаются в исходное положение. Активные подголовники должны быть всегда правильно отрегулированы . Реализация электрического привода активного подголовника предполагает наличие электронной системы управления. В состав системы управления входят датчики удара, блок управления и собственно механизм привода. Основу механизма составляет пиропатрон с электрическим воспламенением.

При фронтальном ударе в зависимости от его силы могут сработать: натягиваемый ремней безопасности, фронтальные подушки безопасности и натягиваемый ремней безопасности.

При фронтально-диагональном ударе в зависимости от его силы и угла столкновения могут сработать: натягиваемый ремней безопасности; фронтальные подушки безопасности и натягиваемый ремней безопасности; соответствующие (правые или левые) боковые подушки безопасности и натягиваемый ремней безопасности; соответствующие боковые подушки безопасности, головные подушки безопасности и натягиваемый ремней безопасности; фронтальные подушки безопасности, соответствующие боковые подушки безопасности, головные подушки безопасности и натягиваемый ремней безопасности.

При боковом ударе в зависимости от силы удара могут сработать: соответствующие боковые подушки безопасности и натягиваемый ремней безопасности; соответствующие головные подушки безопасности и натягиваемый ремней безопасности; соответствующие боковые подушки безопасности, головные подушки безопасности и натягиваемый ремней безопасности.

При ударе сзади в зависимости от силы удара могут сработать: натягиваемый ремней безопасности; размыкатель аккумуляторной батареи; активные подголовники.

Аварийный размыкатель предназначен для предотвращения короткого замыкания в электрической системе и возможного возгорания автомобиля. Аварийным размыкателем аккумуляторной батареи оснащаются автомобили, в которых аккумуляторная батарея установлена в салоне или багажном отделении. Различают следующие конструкции аварийного размыкающим: пиропатрон отключения аккумуляторной батареи; реле отключения аккумуляторной батареи.

Система защиты пешеходов предназначена для уменьшения последствий столкновения пешехода с автомобилем при дорожно-транспортном происшествии. Системы производятся рядом компаний и с 2011 года устанавливается на серийные легковые автомобили европейских производителей. Указанные системы имеют схожую конструкцию (рис. 6.11).

Рисунок 6.11 - Схема системы защиты пешеходов

Как всякая электронная система, система защиты пешеходов включает следующие конструктивные элементы:

Входные датчики;

Блок управления;

Исполнительные устройства.

В качестве входных датчиков используются датчики ускорения (Remote Acceleration Sensor, RAS). 2-3 таких датчика устанавливаются в переднем бампере. Дополнительно может устанавливаться контактный датчик.

Принцип работы системы защиты пешеходов основывается на открытии капота при столкновении автомобиля с пешеходом, чем достигается увеличение пространства между капотом и частями двигателя и соответственно уменьшение травмирования человека. По сути, поднятый капот служит подушкой безопасности.

При столкновении автомобиля с пешеходом датчики ускорения и контактный датчик передают сигналы в электронный блок управления. Блок управления в соответствии с заложенной программой при необходимости инициирует срабатывание пиропатронов подъемников капота.

Кроме представленной системы на автомобилях для защиты пешеходов используются такие конструктивные решения, как "мягкий" капот; бескаркасные щетки; мягкий бампер; наклонный наклон капота и ветрового стекла. Компания Volvo предлагает с 2012 года на своих автомобилях подушку безопасности для пешеходов.

Помимо повышения и улучшения эксплуатационных и технических показателей автомобилей, конструкторы уделяют немало внимания обеспечению безопасности. Современные технологии позволяют оснастить машины значительным количеством систем, которые обеспечивают контроль поведения авто в экстренных ситуациях, а также максимально возможную защиту водителя и пассажиров от получения травм при ДТП.

Какие системы безопасности бывают?

Самой первой такой системой на авто можно считать ремни безопасности, которые длительное время оставались единственным средством защиты пассажиров. Сейчас же авто комплектуется десятком и более всевозможных систем, которые подразделяются на две категории безопасности – активной и пассивной.

Активная безопасность автомобиля направлена на возможное устранение аварийной ситуации и сохранение контроля за поведением авто в экстренных случаях. Причем они действуют автоматически, то есть, вносят свои коррективы несмотря на действия водителя.

Пассивные же системы направлены на уменьшение последствий при случившейся аварии. К ним относятся ремни, подушки и шторки безопасности, специальные системы крепления детских сидений.

Активная безопасность

Первой системой активной безопасности на авто является антиблокировочная (АБС). Отметим, что она также выступает основой для многих видов активных систем.

В целом, на автомобилях могут использоваться такие системы активной безопасности, как:

антиблокировочная;
противобуксовочная;
распределения усилий на тормозах;
экстренного торможения;
курсовой устойчивости;
обнаружения препятствий и пешеходов;
блокировки дифференциала.

Многие автопроизводители патентуют свои системы. Но в большинстве своем они работают по единому принципу, и разница сводится лишь к названиям.

ABS

Антиблокировочная система, пожалуй, единственная, которая у всех автопроизводителей обозначается одинаково – аббревиатурой ABS. В задачу АБС, как понятно из названия, входит предотвращение полной блокировки колес во время торможения. Это в свою очередь не дает колесам потерять контакт с полотном дороги, и авто не уходит в юз. АБС является частью тормозной системы.

Суть функционирования АБС сводится к тому, что блок управления посредством датчиков отслеживает скорость вращения каждого колеса и при определении, что одно из них замедляется быстрее других, посредством исполнительного блока сбрасывает давление в магистрали этого колеса, и оно перестает замедляться. АБС действует полностью автоматически. То есть, водитель, как обычно, просто нажимает на педаль, а АБС уже самостоятельно контролирует процесс замедления всех колес по отдельности.

ASR

Противобуксовочная система направлена на предотвращение пробуксовки ведущих колес, что исключает уход авто в занос. Работает она на всех режимах движения, но имеет возможность отключения. Разные автопроизводители эту систему обозначают по-разному – ASR, ASC, DTC, TRC и другие.

Работает ASR на базе ABS, то есть она воздействует на тормозную систему. Но дополнительно она управляет также электронной блокировкой дифференциала и некоторыми параметрами силовой установки.

При небольшой скорости ASR отслеживает, посредством датчиков ABS, скорость вращения колес и если отмечается, что одно из них вращается быстрее, то просто притормаживает его.

На высоких же скоростях ASR подает сигналы на ЭБУ, а тот в свою очередь регулирует работу силовой установки, обеспечивая снижение крутящего момента.

EDB

Распределение тормозных усилий – это не полноценная система, а лишь расширение функционала ABS. Но все же она имеет свое обозначение – EDB или EBV.

Она выполняет функцию предотвращения блокировки колес задней оси. При торможении центр тяжести авто смещается на передок, из-за чего задние колеса получаются разгруженными, поэтому для их блокировки требуется меньше усилия тормозных механизмов. При торможении EDB задействует задние тормоза с небольшой задержкой, а также следит за усилием, создаваемым на тормозных механизмах колес, и предотвращает их блокировку.

BAS

Система экстренного торможения необходима для максимально эффективного срабатывание тормозов при резком торможении. Она обозначается разными аббревиатурами – BA, BAS, EBA, AFU.

Эта система бывает двух типов. В первом варианте она не задействует ABS, а суть работы BA сводится к тому, что она отслеживает скорость перемещения штока тормозного цилиндра. И при обнаружении его быстрого движения, что бывает, когда водитель «бьет» по тормозам в экстренном случае, BA задействует электромагнитный привод штока, дожимая его и обеспечивая максимальное усилие.

Во втором варианте BAS работает вместе с ABS. Здесь все работает по описанному выше принципу, но исполнение несколько иное. При определении экстренного торможения она подает сигнал на исполнительный механизм ABS, а тот создает максимальное давление в тормозных магистралях.

ESP

Система курсовой устойчивости направлена на стабилизацию поведения авто и сохранения направления движения при возникновении внештатных ситуаций. У разных автопроизводителей она обозначается как ESP, ESC, DSC, VSA и прочие.

По сути, ESP представляет собой комплекс, включающий в себя ABS, BA, ASR, а также электронную блокировку дифференциала. Также для работы она использует системы управления силовой установкой и АКПП, в некоторых случаях также и датчики угла поворота колес и руля.

Все вместе они постоянно оценивают поведение авто, действия водителя и при обнаружении каких-либо отклонений от параметров, которые считаются нормой, вносят необходимые коррективы в режим работы систем двигателя, КПП, тормозов.

PDS

Система предотвращения столкновения с пешеходами контролирует пространство перед авто и при обнаружении пешеходов в автоматическом режиме включает тормоза, обеспечивая замедление авто. У автопроизводителей она обозначается как PDS, APDS, Eyesight.

PDS является сравнительно новой и применяется она далеко не всеми производителями. Для работы PDS используются камеры или радары, а в качестве исполнительного механизма выступает BAS.

EDS

Электронная блокировка дифференциала работает на базе ABS. В ее задачу входит предотвращение пробуксовки и повышение проходимости за счет перераспределения крутящего момента на ведущих колесах.

Отметим, что EDS работает по тому же принципу, что и BAS, то есть она с помощью датчиков фиксирует скорость вращения ведущих колес и при выявлении повышенной скорости вращения на одном из них, задействует тормозной механизм.

Системы-ассистенты

Выше описаны только основные системы, но активная безопасность автомобиля включает еще ряд вспомогательных, так называемых «ассистентов». Их количество тоже немалое, и к ним относятся такие системы как:

Парковки (парктроники облегчают постановку авто на стоянку в условиях ограниченного пространства);
Кругового обзора (камеры, установленные по периметру, позволяют контролировать «слепые» зоны);
Круиз-контроля (позволяет авто удерживать заданную скорость, без участия водителя);
Аварийного рулевого управления (позволяет в автоматическом режиме избежать автомобилю столкновения с препятствием);
Помощи движению по полосе (обеспечивает движение авто исключительно по заданной полосе);
Помощи при перестроении (контролирует слепые зоны и при изменении полосы движения сигнализирует о возможном препятствии);
Ночного виденья (позволяет контролировать пространство вокруг авто в темное время суток);
Распознавания дорожных знаков (распознает знаки и информирует водителя о них);
Контроля усталости водителя (при обнаружении признаков усталости водителя сигнализирует о необходимости отдыха);
Помощи при начале движения со спуска и в подъем (помогает начать движение не используя тормоза или ручник).

Это основные ассистенты. Но конструкторы постоянно совершенствуют их и создают новые, повышая общее количество систем авто, обеспечивающих безопасность во время движения.

Заключение

В современном автопроизводстве активная безопасность играет значительную роль для сохранения здоровья людей в автомобиле и вне его, а также исключает множество ситуаций, которые раньше привели бы к повреждению авто. Поэтому не стоит недооценивать их значимость и пренебрегать наличием таких помощников в комплектации.

Но самое главное, в первую очередь все зависит от водителя, он должен следить чтоб все пользовались ремнями безопасности и здраво понимать с какой скоростью необходимо ехать в данный момент. Не стоит напрасно рисковать, когда в этом нет необходимости!

Если верить исследованиям, от 80 до 85% транспортных аварий и катастроф приходится на автомобили. Производители авто понимают, что безопасность транспортного средства – важное преимущество над соперниками на рынке, а так же то, что от безопасности одного автомобиля зависит безопасность движения на дороге в целом. Причины аварий могут различными – это и человеческий фактор, и состояние дороги, и метеорологические условия, и конструкторам приходится учитывать весь спектр угроз. Поэтому современные системы безопасности обеспечивают и активную, и пассивную защиту автомобиля, и состоят из сложного комплекса различных устройств и приспособлений, от антиблокировочной системы колёс (далее – АБС) и противозаносных систем до подушек безопасности.

Активная безопасность и предотвращение ДТП

Надёжное транспортное средство позволяет водителю сохранить свою жизнь и здоровье, а вместе с тем – жизнь и здоровье пассажиров на современных, битком забитых трассах. Безопасность автомобиля принято делить на пассивную и активную. Активная означает те конструкторские решения или системы, которые уменьшают вероятность дорожно-транспортного происшествия.

Активная безопасность позволяет менять характер движения, не опасаясь выхода автомобиля из-под контроля.

Активная безопасность зависит от конструкции машины, большое значение имеет эргономичность сидений и салона в целом, системы, предотвращающие обмерзанием стёкол, козырьки. Системы, сигнализирующие о поломках, предотвращающие блокировку тормозов или следящие за превышением скорости так же относят к активной безопасности.

Заметность автомобиля на дороге, которая определяется его цветом, тоже может сыграть свою роль в предотвращении аварии. Так, яркие жёлтые, красные и оранжевые автомобильные кузова считаются более безопасными, а при отсутствии снега к их числу добавляется и белый цвет.

Ночью за активную безопасность отвечают различные отражающие свет поверхности, которые машину заметной в свете фар. Например, поверхности номерных знаков, покрытые специальной краской.

Удобное, эргономичное размещение приборов на приборной доске и зрительный доступ к ним вносят свою лепту в предотвращение ДТП.

Если авария всё же случилась, водитель и пассажиры оказываются под защитой средств и систем пассивной безопасности. Большая часть специальных устройств и систем пассивной безопасности находится в передней части салона, поскольку при авариях страдает в первую очередь ветровое стекло, рулевая колонка, передние двери автомобиля и приборная панель.

Ремни безопасности – простое и дешёвое средство, отличающееся необычайно высокой эффективностью.

В настоящее время во многих государствах, в том числе, в России, их наличие и использование обязательно.

Более сложная система пассивной защиты – подушка безопасности.

Созданные изначально как альтернатива ремню и средство, позволяющее избежать травм грудной клетки водителя (травмы о рулевое колесо – одни из самых распространённых при авариях), в современных авто подушки могут быть установлены не только впереди водителя и пассажира, но и вмонтированы в двери для того, чтобы уберечь от бокового удара. Недостатком этих систем являет чрезвычайно громкий звук при наполнении их газом. Шум настолько силён, что превышает болевой порог и может даже повредить барабанную перепонку. Так же подушки не спасут при опрокидывании машины. По этим причинам проводят эксперименты по внедрению сеток безопасности, которые в дальнейшем заменят подушки.

У водителя при лобовом ударе есть возможность травмировать ноги, потому в современных автомобилях педальные узлы тоже должны быть травмобезопасными. При столкновении в таком узле происходит отделение педалей, что позволяет уберечь ноги от травм.

Кликните по картинке для увеличения

Заднее сиденье

Детские автомобильные сиденья и специальные ремни, которые надёжно фиксируют тело ребёнка и предупреждают его перемещение по салону в случае аварии, могут обеспечить безопасность совсем юных пассажиров, для которых не подходят обычные ремни безопасности.

При резком возникновении перегрузки, воздействующей на туловище пассажира, есть возможность повредить шейные позвонки. Поэтому, задние сиденья, как и передние, оснащаются подголовниками.

Надёжное крепление сидений тоже очень важно: перегрузку в 20g должно выдержать пассажирское сиденье, чтобы обеспечить должную безопасность в случае аварии.

Особенности конструкции

Как уже говорилось, автомобиль и сам по себе должен быть сконструирован так, чтобы обеспечивать максимальную безопасность людям. И достигается это не только эргономикой. Не последнее значение имеет прочность различных элементов конструкции. У одних элементов она должна быть повышена, а у других – напротив.

Так, чтобы обеспечить надёжную пассивную безопасность пассажиров и водителя, средняя часть кузова или рамы должна обладать повышенной прочностью, а передняя и задняя части – напротив. Тогда, при сминании передней и задней частей конструкции часть энергии удара тратится на деформацию, а более прочная средняя часть легко выдерживает столкновение, не деформируется и не ломается. Те части, которые должны быть смяты при ударе, делают из хрупких материалов.

Рулевое колесо должно выдержать удар, но не сломать водителю грудину и рёбра.

Поэтому ступицы руля изготавливают большого диаметра и покрывают упругими амортизирующими материалами.

Стёкла в автомобилях тоже служит целям пассивной безопасности: в отличие от обычного оконного стекла, оно не разбивается на большие куски с острыми кромками, а крошится на мелкие кубики , которые не могут нанести порезы ни водителю, ни пассажирам.

Технологии на службе активной безопасности

Современный рынок предлагает множество надёжных и эффективных систем активной безопасности. Самые распространённые и известные – антиблокировочные системы , которые предотвращают скольжение колёс, возникающее при блокировке колёс. Если нет скольжения, то автомобиль не заносит.

АБС позволяет совершать во время торможения манёвры и полностью контролировать движение транспортного средства до его полной остановки.

Электроника АБС получает сигналы с датчиков вращения колёс. Затем она анализирует информацию и посредством гидромодулятора влияет на тормозную систему, на короткие периоды времени «отпуская» тормоза, чтобы те проворачивались. Это и позволяет избежать заноса и скольжения.

На конструктивной основе АБС построены антипробуксовочные системы, которые анализируют данные о частоте вращения колёс и управляют крутящим моментом двигателя.

Системы курсовой устойчивости повышают безопасность автомобиля, удерживая направление его движения. Такие устройства сами могут определить аварийную ситуацию, интерпретируя действия водителя в сравнении с параметрами движения авто. Если система распознаёт ситуацию как аварийную, она начинает корректировать движение машины несколькими способами: подтормаживанием, изменением крутящего момента мотора, регулировкой положения передних колёс . Есть устройства, которые так же сигнализируют водителю об опасности и нагнетают давление в тормозной системе, повышая её эффективность.

Снизить смертность сбитых пешеходов на 20% позволяют системы обнаружения пешеходов. Они распознают человека по курсу движения автомобиля и автоматически снижают его скорость. Использование специальной подушки безопасности для пешеходов в комплексе с этой системой позволяют сделать автомобиль ещё более безопасным для тех, у кого автомобиля нет.

Для того, чтобы предотвратить блокировку задних колёс, применяют систему перераспределения давления. Её задача – выровнять давление тормозной жидкости, основываясь на показаниях датчиков.

Выводы

Использование систем активной и пассивной безопасности снижает риск аварии и травматизм, если авария всё-таки происходит.

Пассивная безопасность строится вокруг поглощения энергии удара частей кузова, двигателя либо тела пассажира и предотвращения опасных деформаций конструкции, которые могут привести к травмам находящихся в салоне людей.

Активная безопасность направлена на предупреждение водителя об угрозе и регулировку систем управления, торможения, изменение крутящего момента.

Технологии в данной отрасли развиваются стремительно, и рынок постоянно наполняется новыми, более современными и эффективными системами, делая движение по дорогам всё безопасней с каждым годом.

Безопасность движения автомобиля представляет собой комплекс проблем, решение которых в первую очередь касается улучшений, направленных на повышение активной безопасности системы «водитель – автомобиль – дорога» (рис. 1).

Рис. 1. Схема управления.

Географические условия (Спуски; подъемы; извилистость дорог; повороты, перекрестки и т.п.)

Дорожные условия (Тип покрытия (асфальт, гравий); состояние (мокрый, сухой); освещение дороги; трафик (плотность трансп. потока))

Климатические условия (Атмосферные (температура, влажность, давление); температура дорожного покрытия)

Техногенные условия (Сцепление колес с дорогой по состоянию протектора; скорость вращения колес; скорость рыскания; боковое ускорение; боковой увод колес.)

A – Блок датчиков (Угла поворота руля; угла поворота автомобиля вокруг вертикальной оси; бокового ускорения.

B (УВР) – Управляющие реакции водителя (Являются откликом субъективного мышления на дорожные условия движения (физическое и психическое состояние))

C – Блок датчиков (Температуры, влажности, давления; температуры дорожного покрытия)

D – Блок колесных датчиков ABS

E – Центральный бортовой компьютер (микропроцессор) с интегрированными логическими и вычислительными функциями систем активной безопасности. Содержит (ОЗУ; ПЗУ; АЦП).

F – Блок оконечных преобразователей электрических сигналов в неэлектрические воздействия

ДИС/ВП – Драйверы информационной системы водителя и визуальный преобразователь электрического сигнала в оптическое изображение

ЭДД/КД – Электродвигатель и клапан демпфирования активной подвески (ADS)

ЭДН/НД – Электродвигатель и нагнетатель высокого давления (VDC)

ЭДТ/ГК – Электродвигатель и гидроклапаны (ABS)

ШЭД/ДР – Шаговый электродвигатель и дроссельная заслонка (ASR)

G – Блок водительских органов управления (ВИ – визуальные индикаторы; РК – рулевое колесо; ПТ – педаль тормоза; ПГ – педаль газа)

Активная безопасность включает умение водителя оценить дорожную ситуацию и выбрать наиболее безопасный режим движения, а также, возможность транспортного средства (ТС) реализовать желаемый безопасный режим движения. Второе зависит от эксплуатационных характеристик ТС, таких, как управляемость , устойчивость , тормозная эффективность и наличия специализированных устройств, обеспечивающих дополнительные свойства системы активной безопасности автомобиля. Улучшение выше обозначенных эксплуатационных характеристик автомобилей для повышения уровня их активной безопасности реализуется путем применения дополнительных электроуправляемых систем в гидравлическом контуре (а также пневматическом) рабочей тормозной системы (рис. 2).

Рис. 2. ABS – Anti-Lock Brake System

1 – Блок управления ABS, гидравлический блок, откачивающий насос; 2 – Датчики скоростей колес.

Известно, что часто в ДТП виноваты не беспечность и невнимательность водителя, а его инертность восприятия, приводящая к запаздыванию реакции на быстро изменяющиеся условия движения. Среднестатистический водитель не обладает способностью мгновенно воспринимать неожиданно появляющееся скольжение между колесами и дорогой и быстро принимать меры для обеспечения управляемости автомобиля и реализации безопасной траектории движения (рис. 3).

Рис. 3. Параметры торможения автомобиля

V - скорость автомобиля, м/с; Jз - ускорение замедления, м/с^2;
tp - время реакции водителя (принятие решения о торможении, перенос ноги с педали акселератора на педаль тормоза) tp=0,4...1 c (в расчетах принимают 0,8 с).

tпр - время срабатывания тормозного привода (от начала нажатия на педаль тормоза до возникновения замедления), зависит от типа привода и его состояния tпр=0,2...0,4 с для гидравлического и 0,6...0,8 с для пневматического.
ty - время увеличения замедления с начала действия тормозов до максимального его значения (зависит от эффективности торможения, нагрузки автомобиля, типа и состояния дорожного полотна; ty=0,05...0,2 с для легковых автомобилей и 0,05...0,4 с для грузовиков и автобусов с гидроприводом.

При торможении автомобиля возможны такие дорожные условия, когда затормаживаемые колеса блокируются из-за низкого сцепления с дорожным полотном, вследствие этого водитель теряет контроль над траекторией движения автомобиля.

Также существует проблема во взаимодействии водителя с автомобилем – отсутствие достоверной информации о степени заторможенности и о степени реализации предельного сцепления каждого колеса в отдельности. Отсутствие этой информации часто является основной причиной срыва управления автомобиля в виде заноса или сноса.

В системе «водитель – автомобиль – дорога» выполнение мгновенных действий (быстрее 0,1с) должна выполнять бортовая электронная автоматика, а не водитель, исходя из реальной ситуации движения.

Для решения выше обозначенных проблем были разработаны специальные антиблокировочные устройства тормозов, называемые антиблокировочными системами (АБС, ABS, нем. Antiblockiersystem, англ. Anti-lock braking system).

Антиблокировочные устройства разрабатывались с 20-х годов прошлого столетия и в 80-х ими уже серийно оснащались некоторые модели автомобилей, сначала в виде механических, а потом и электромеханических конструкций.

Современные электронные АБС представляют собой сложные по конструкции и логике работы системы автоматического управления процессом торможения, не только предотвращающие блокирование колес, но и выполняющих функцию оптимального управления автомобилем, реализующуюся обеспечением сцепления колес с поверхностью дороги во время торможения автомобиля. Оснащение автомобилей такими системами позволяет уменьшить вероятность дорожно-транспортных происшествий. Цель такого управления автомобилем состоит в реализации вектора его скорости, задаваемого водителем путем воздействия на органы управления, с учетом технических возможностей автомобиля и дорожной обстановки. При этом к колесу прикладывается движущий или тормозной момент, изменяющий его скорость, а из-за связи колеса с дорогой, и скорость автомобиля.

Внедрение таких электронных систем автоматического управления (ЭСАУ) в рабочую тормозную систему позволяет на базе полученной информации о параметрах движения автомобиля (скорости вращения каждого колеса) препятствовать блокировке колес при торможении, тем самым обеспечивая некоторую степень управляемости и безопасность дорожного движения.

Опыт эксплуатации АБС и ее совершенствование позволило расширить возможности управления системы «водитель – автомобиль – дорога», выполняя дополнительные функции управления автомобилем. Например, на конструктивной базе АБС реализуются также и другие системы автоматического управления гидравлическими тормозами, например, противобуксовочная система (ПБС, Anti-Slip Regulation – ASR ), называемая также системой регулирования крутящего момента двигателя. Эта система не только воздействует на тормоза автомобиля, но и в определенной мере на управление двигателем. Наращиванию возможностей АБС, позволило реализовать и функцию электронной блокировки дифференциала (ЭБД, Elektronische Differential Spree – EDS ) ведущего моста автомобиля. Совместно с системами ASR и EDS применяется система распределения тормозных усилий между осями автомобиля EBV (Elektronishe Bremskraftverteilung ).

Помимо систем ABS и ASR в систему управления динамикой движения автомобиля немецкие инженеры включили систему управления активной подвеской (ACR) и систему контроля рулевого управления (APS). Таким образом, на базе этих систем (ABS, ASR, ACR, APS), был образован единый комплекс автоматического управления курсовой устойчивостью движения автомобиля (VDC – Vehicle Dynamics Control). В настоящее время происходит дальнейшее развитие систем активной безопасности автомобиля, обеспечивающих курсовую устойчивость автомобиля. Известны различные названия такого рода систем: ESP (Electronic Stability Programm), ASMS (Automatisches Stabilitats Management System), DSC (Dynamic Stability Control), FDR (Fahrdynamik-Regelung), VSC (Vehicle Stability Control), VSA (Vehicle Stability Assist).

Статья не закончена, продолжение следует...