Автоматизация управления автомобилей и отдельных агрегатов как метод повышения активной безопасности автомобиля

  Принцип работы данной системы основан на распознавании ситуации экстренного торможения по скорости нажатия педали тормоза. Скорость нажатия на педаль тормоза фиксирует датчик скорости перемещения штока вакуумного усилителя и передает сигнал в электронный блок управления. Если величина сигнала превышает установленное значение, электронный блок управления активирует электромагнит привода штока. Вакуумный усилитель тормозов дожимает педаль тормоза. Экстренное торможение происходит до срабатывания системы ABS.

  Системы помощи при экстренном торможении гидравлического типа обеспечивают максимальное давление жидкости в тормозной системе за счет использования элементов системы курсовой устойчивости. К таким системам относятся:

- система HBA (Hydraulic Braking Assistance) на автомобилях Volkswagen, Audi;

 - система HBB (Hydraulic Brake Booster) на автомобилях Volkswagen, Audi;

 - система SBC (Sensotronic Brake Control) на автомобилях Mercedes-Benz;

 - система DBC (Dynamic Brake Control) на автомобилях BMW;

 - система BA Plus (Brake Assist Plus) на автомобилях Mercedes-Benz.

 Система HBA распознает  экстренную ситуацию по скорости  и силе нажатия педали тормоза.  В работе системы используется  датчик давления в тормозной  системе, датчики частоты вращения  колес, выключатель стоп-сигнала.  На основании поступающих сигналов  электронный блок управления  при необходимости включает насос  обратной подачи, который доводит  давление в тормозной системе  до максимального. Действие программы  происходит до срабатывания системы  ABS.

  Система HBB в определенных режимах эксплуатации автомобиля (прогрев двигателя и др.) дублирует вакуумный усилитель тормозов. В работе системы используются датчик давления в тормозной системе, датчик разряжения в вакуумном усилителе, выключатель стоп-сигнала. При недостаточном разряжении в камерах вакуумного усилителя система HBB включает насос обратной подачи и повышает давление в тормозной системе до необходимой величины.

  Система SBC. В своей работе система учитывает множество факторов, в том числе: скорость переноса ноги с педали газа на педаль тормоза, силу нажатия на педаль тормоза, качество дорожного покрытия, направление движения, другие параметры. В соответствии с конкретными условиями движения электронный блок управления формирует оптимальное тормозное усилие на каждое колесо.

Cистема BA Plus контролирует  расстояние до впереди идущего  автомобиля с помощью радаров  системы Distronic. Если расстояние  мало и существует опасность  столкновения производится визуальное  и звуковое предупреждение водителя. Если водитель тормозит недостаточно  эффективно система дотормаживает  за него.

Система автоматического  экстренного торможения с помощью  радара (лидара) обнаруживает впереди  идущий автомобиль. В случае вероятной  аварии система создает частичное  или максимальное тормозное усилие, замедляет или останавливает  автомобиль. Даже если столкновение произошло, последствия его для обоих  автомобилей будут значительно  меньше.

 Конструктивно система  автоматического экстренного торможения  построена на системе адаптивного  круиз-контроля (контроль расстояния) и системе курсовой устойчивости (автоматическое торможение).

 Известными системами  автоматического экстренного торможения  являются:

 - Pre-Safe Brake на автомобилях Mercedes-Benz;

 - Collision Mitigation Braking System, CMBS на автомобилях Honda;

 - Collision Warning with Auto Brake на автомобилях Volvo;

 - City Safety на автомобилях Volvo;

 - Predictive Emergency Braking System, PEBS от Bosch.

  Необходимо отметить, что в перечисленных системах помимо автоматического экстренного торможения реализованы и другие функции:

- предупреждение водителя об опасности столкновения;

- активация некоторых устройств пассивной безопасности.

  Поэтому данные системы еще называют превентивными системами безопасности.

- Адаптивный круиз - контроль (ACC) поддерживает постоянную скорость движения и безопасную дистанцию до впереди идущего автомобиля;

- сиситема помощи при  пуске (HDC, DAC, DDS) - для предотвращения ускорения автомобиля на крутом спуске без вмешательства водителя за счет подтормаживания колес. Устанавливается на автомобили повышенной проходимости, позволяет водителю сконцентрироваться на управлении и не использовать тормоза. Является программным расширением системы курсовой устойчивости. Система активируется включением соответствующей клавиши на приборной панели. При этом алгоритм управления системы срабатывает при определенных условиях: автомобиль заведен, педали газа и тормоза отпущены, скорость движения менее 20 км/ч, преодолеваемый уклон более 20%. Величина поддерживаемой системой скорости зависит от начальной скорости автомобиля и включенной передачи. Система помощи при спуске дезактивируется принудительно (повторным нажатием клавиши) или автоматически при нажатии на педаль газа или тормоза, а также снижения величины уклона менее 12%;

- система помощи при  подъёме (HHC, Hill Holder, HAC, USS) - для предотвращения откатывания автомобиля при трогании на подъеме. Построена на базе системы динамической стабилизации. Принцип работы системы основан на замедлении снижения давления в тормозной системе при отпускании педали тормоза. Активизируется при определенных условиях: автомобиль заведен, педаль тормоза нажата, величина подъема превышает 5%. Система работает всегда на подъем, независимо от направления движения, что актуально для трогания на подъеме задним ходом;

- электромеханический стояночный  тормоз (EPB) - для удержания автомобиля на месте при стоянке и при трогании на подъеме, а также для аварийного торможения при движении автомобиля. Устанавливается на задние колеса автомобиля. Включение стояночного тормоза производится нажатием кнопки на центральной консоли. При этом активируется электродвигатель, который посредством редуктора и винтового привода производит притягивание тормозных колодок к тормозному диску. Тормозной диск жестко фиксируется. Выключение EPB производится автоматически при трогании автомобиля с места. Предусмотрено выключение тормоза вручную при нажатой педали тормоза. По прогнозу аналитиков одной из самых известных компаний, работающей в области активной и пассивной безопасности (ТRW Automotive Holdings Corp.), каждый пятый европейский автомобиль будет иметь ЕРВ только к 2015 году. Половина из них будет принадлежать к среднему и крупноразмерному классу;

- системы ночного видения. Бывают двух типов. Первый тип - это устройства, которые улавливают инфракрасное излучение (биовизоры). Каждый предмет, температура которого выше абсолютного нуля (-273 C), является его источником. Улавливая тепловые лучи, система преобразует их в картинку. И чем выше температура предметов, тем ярче они выглядят на картинке, а «холодные» предметы более размыты. Радиус действия системы – около 300 м. Первым автомобилем, оснащенным системой ночного видения, стал в 1998 году Cadillac De Ville. Пример использования биовизоров: система Night Vision от фирмы Autoliv на автомобилях BMW.

Второй тип автомобильных  систем ночного видения недавно  представила компания Bosch. Здесь  применена технология Near Infrared, использующая ближнюю область инфракрасного  спектра. Полупроводниковые датчики  обеспечивают высокую детальность  изображения и широкий обзор, что заметно повышает уровень  безопасности вождения, так как картинка легко интерпретируется. Система  подсвечивает невидимым для человеческого  глаза инфракрасными лучами объекты, а специальная камера фиксирует  их отражение. Эта система детальнее  «читает» пространство, а также способна более качественно распознавать «холодные» предметы - указательные столбы, дорожные знаки, потерянный груз, стоящие  автомобили и даже дорожную разметку. Инфракрасные лампы встраиваются в  передние фары автомобиля, а цифровая видеокамера - перед салонным зеркалом заднего вида. Изображение обрабатывается блоком управления системы и выводится  на дисплей в виде реалистичной черно-белой  картинки с высоким разрешением  и контрастностью. Радиус действия системы – до 150 метров, что почти  в четыре раза больше, чем при  свете обычных фар ближнего света. При этом система не ослепляет  водителей встречных автомобилей. Пример использования таких систем: cистема Nachtsichtassistent на автомобилях Mercedes-Benz;

- система предупреждения  о скоростных ограничениях (Speed Limit Assist) (устанавливается на автомобилях Mercedes-Benz E-класса). С помощью встроенной камеры она распознаёт на дорожных знаках информацию о скоростных ограничениях и затем отображает её на центральном дисплее. Кроме того, эта вспомогательная система сверяет распознанные скоростные ограничения с аналогичными данными в навигационной системе. Тем самым снижается риск не заметить скоростное ограничение, что особенно важно на участках, где часто меняются дорожные знаки, или в зонах, где проводятся дорожно-строительные работы;

-  контрль над полосой  движения. Предупреждает водителя о съезде с полосы движения, как только автомобиль случайно пересечёт распознанную системой линию разметки текущей полосы движения и начнёт сходить с неё. "Съезд с полосы движения - это причина каждой шестой аварии на европейских дорогах. Более трети всех погибших пострадали именно из-за этого", -утверждает компания Mercedes.

- система контроля «мёртвых»  зон.  2005-го года сканер слепых зон применила компания Volvo (BLIS- Blind Spot Information System). BLIS состоит из видеокамер, д елающих по 25 кадров в секунду, установленных на наружных зеркалах заднего вида и компьютера, который распознаёт попадание объектов в эти зоны, размером 3 х 9,5 метров каждая. В случае опасного сближения система зажигает жёлтый светодиод в салоне - рядом с правым или левым зеркалом соответственно. Комплекс отслеживает машины, которые идут на обгон, а также реагирует на те машины, которые, наоборот, движутся медленнее, например, попадающие в зону ответственности при перестроениях. При этом система не реагирует на статичные объекты, попадающие в поле зрения камер, к примеру, когда водитель сдаёт задним ходом, устанавливая машину на парковку. Камеры активируются на скорости больше 10 км/ч. Предупреждать водителя об опасности при перестроении умеют Infiniti (Blind Spot Intervention), Mercedes-Benz (Blind Spot Assist), BMW (Blind Spot Detection);

- система контроля степени  усталости водителя (Attention Assist) (устанавливается на автомобилях Mercedes-Benz C-класса). По мнению экспертов, ежегодное количество дорожных происшествий в Европе, происходящих по причине усталости водителей, достигает 24-33% от общего числа аварий (это гораздо больше, чем число аварий, причина которых – алкогольное опьянение). Предупреждает водителя о необходимости сделать перерыв и отдохнуть, распознав признаки его усталости. Для этого она наблюдает за тем, как водитель ведёт машину. Если реакция водителя вдруг отклоняется от своего среднего, рассчитанного вначале значения, то система подаёт звуковой и визуальный предупредительные сигналы.

Европейский комитет Euro NCAP разработал новую методику оценки активных систем безопасности, которыми оснащаются современные  автомобили. Новшество, получившее название Euro NCAP Advanced, позволит оценить работу систем сканирования "мертвых зон", технологий соблюдения рядности движения, систем контроля степени усталости  водителя и систем помощи при экстренном торможении.

Перечисленные системы активной безопасности конструктивно связаны  и тесно взаимодействуют с  тормозной системой автомобиля и  значительно повышают ее эффективность. Впрочем, ни одна система не является панацеей. Единственный выход — это соблюдение скоростного режима и правил дорожного движения.

Применение систем активной безопасности позволяет в различных  критических ситуациях сохранять  контроль над автомобилем или, другими  словами, сохранить курсовую устойчивость и управляемость автомобиля.

Перечисленные системы активной безопасности конструктивно связаны  и тесно взаимодействуют с  тормозной системой автомобиля и  значительно повышают ее эффективность.

Имеются также вспомогательные  системы активной безопасности (ассистенты), предназначенные для помощи водителю в трудных с точки зрения вождения ситуациях. К таким системам относятся:

- парктроник;

- адаптивный круиз-контроль;

- система помощи движению по полосе;

- система помощи при перестроении;

- система ночного видения;

- система распознавания дорожных знаков

- система контроля усталости водителя

- система помощи при спуске;

- система помощи при подъёме;

- электромеханический стояночный тормоз.

 

3. Автоматизация  управления автомобилей и отдельных  агрегатов в России.

 

   Существующая в  России система допуска колесных  транспортных средств к эксплуатации (на ее территории), в принципе, соответствует международным соглашениям  и нормам, и лишь - 10% требований, продиктованных  особенностями наших условий  эксплуатации, отличаются от международных. Такая "унификация" позволяет грамотно и компетентно, опираясь на зарубежный и собственный опыт, удовлетворять техническим требованиям, предъявляемым к отечественной технике, обеспечивать ей допуск на зарубежные рынки и в то же время избегать лишних затрат при допуске к эксплуатации техники зарубежного производства. Однако действующие требования постоянно ужесточаются, вступают в силу новые, процедуры пересматриваются и совершенствуются методики. Усложняются и конструкции автомобилей: развитие их во всем мире идет в направлении оптимальных несущих систем, начиненных сложными средствами обеспечения пассивной безопасности, электронно-управляемыми тормозными системами и рулевыми механизмами, автоматизированными средствами информационного обмена между дорогой и автомобилем, интеллектуальными системами управления шасси и др. Все это заставляет НИЦИАМТ не просто поддерживать работоспособность своей испытательной базы, компенсируя ее физическое и моральное старение, но постоянно развивать ее нормативно-методическую часть, инженерные сооружения и оборудование, вкладывая ежегодно более 2 млн. амер. долл. Особенно динамично развиваются в последние годы в НИЦИАМТе испытания автомобильной техники на активную (тормозные свойства, управляемость и устойчивость, обзорность) и пассивную безопасность.