Защита авто электроники от перенапряжения и перегрузки

Включение зажигания при запуске автомобиля или выброс большого количества энергии в электронику при выключении двигателя — это источники опасных скачков напряжения в сети авто 12 В. Такие состояния делятся на пониженное напряжение (UV) и повышенное (OV); они могут иметь значительные параметры вольтажа и повреждать цепи, не предназначенные для работы в таких экстремальных условиях. Для защиты чувствительной электроники от переходных состояний питания были разработаны специальные устройства.

Микросхема LTC4368 является примером такого специализированного устройства защиты от недо- и перенапряжения в электросети авто. Она использует компаратор для контроля. Напряжение питания контролируется резистивным делителем напряжения, подключенным к выводам мониторинга UV и OV. Выход компаратора управляет затворами двух N-канальных полевых МОП-транзисторов, которые в свою очередь управляют соединением тока между АКБ и нагрузкой.

Компаратор LTC4368 разработан с гистерезисом всего 25 мВ на выводах монитора для улучшения помехозащищенности. Гистерезис может предотвратить ложное включение или выключение MOSFET из-за, например, пульсаций или высокочастотных колебаний в линии питания. Гистерезис 25 мВ в LTC4368 соответствует 5% пороговых значений выводов монитора и является общим для защиты как от недо-, так и от перенапряжения.

Для безопасности или для снижения нагрузки на линию зажигания некоторые автомобильные вспомогательные цепи должны быть отключены от бортсети при запуске или остановке авто. Из-за больших амплитуд переходных процессов для этих схем может потребоваться ещё больший гистерезис, чем для самой LTC4368. В таких устройствах повышенные требования к гистерезису могут быть удовлетворены путем установки LTC4368 на мониторинг питания чипа с регулируемым гистерезисом, таким как LTC2966. На рисунке показан пример защиты автомобильной цепи с широким диапазоном напряжений. В этой схеме LTC2966 действует как компаратор, а LTC4368 отвечает за подключение нагрузки к сети.

Устройство защитного контроля питания в автомобиле

Управление силовой линией с широким гистерезисом мониторинга напряжения — схема

Решение, показанное на рисунке выше, защищает электронику, чувствительную к переходным состояниям — провалам, скачкам и перегрузкам по току, возникающим в источнике питания авто.

Микросхема LTC2966 отслеживает как обратное напряжение, так и слишком низкое или слишком высокое прямое напряжение. Пороги контроля и уровни гистерезиса настраиваются цепями резисторов на выводах INH и INL и напряжениями на выводах RS1 и RS2. OUTA — это выход компаратора UV, а OUTB — выход компаратора OV. Полярность этих выходов может быть выбрана обратной или нормальной по отношению к входам, использующим контакты PSA и PSB. На рисунке они настроены как не инвертирующие. Выходы OUTA и OUTB от LTC2966 подключены к выводу REF LTC2966 и подаются непосредственно на выводы UV и OV LTC4368.

LTC4368 обеспечивает защиту от обратного тока и перегрузки по току. Размер резистора измерения тока R11 определяет допустимые уровни обратного тока и перегрузки. LTC4368 решает, следует ли включить нагрузку, на основании состояния его компараторов максимального тока, а также информации мониторинга от LTC2966. Контакты UV, OV и SENSE (перегрузка по току) как раз и участвуют в процессе принятия решения. Если эти условия выполнены для всех трех выводов, вывод GATE будет подтянут выше напряжения VOUT, и нагрузка будет подключена к источнику питания через двойной N-канальный MOSFET в линии питания. Если любой из трех выводов имеет неправильный уровень напряжения, вывод GATE опускается ниже VOUT и нагрузка обесточивается.

Автомобиль, питаемый напрямую от аккумулятора, подвержен сильным колебаниям напряжения при запуске и остановке двигателя. В этом защитном решении пороги контроля напряжения основаны на номинальных рабочих напряжениях и ожидаются во время запуска автомобиля или разрядки схемы, при этом защищая находящуюся далее по пути электронику.

Пусковые переходные процессы генерируются, когда зажигание запитывается для запуска автомобиля. В этом включении канал A LTC2966 настроен на обнаружение переходного состояния при запуске. Переходные процессы во время сброса энергии возникают при выключении двигателя. На клемме аккумуляторной батареи возникают скачки большой амплитуды, когда ток в линии автомобиля внезапно прекращается. В этом случае канал LTC2966 настроен на обнаружение переходного процесса сброса энергии при остановке двигателя.

График Vout к Vin

На графике показаны входные напряжения во время работы. Запуск двигателя (канал A) обнаруживается таким образом, что он активируется при падении напряжения ниже 7 В и повторно активируется напряжением выше 10 В. Вторая защита (канал B), предназначенная для обнаружения остановки двигателя, настроена на активацию в момент, когда напряжение превышает 18 В, и должна отключаться, когда оно падает ниже 15 В. Эти напряжения возникают непосредственно из кривой запуска и остановки машины, определяемой стандартами производителя.

При необходимости можно выбрать другие диапазоны напряжения, которые легко настраиваются путем изменения значений сопротивления элементов делителя напряжения на линиях INH и INL микросхемы LTC2966.

Делитель сопротивления для выбора пороговых значений напряжения

На рисунке выше показано, как это устройство вычисляет значения компонентов для делителя напряжения, который настраивает пороги напряжения отключения схемы. REF вывод LTC2966 подает опорное напряжение 2.404 В.

Выбор диапазона и полярности выхода компаратора

Рисунок показывает конфигурацию диапазона и выходной полярности схемы. Выбор диапазона для каждого канала основан на диапазоне напряжений конкретного канала, который необходимо контролировать. Диапазон настраивается контактами RS1A / B и RS2A / B. Полярность выходных контактов LTC2966, вне зависимости от того, установлены ли они на высокий или низкий уровень, определяется совмещением контактов PSA и PSB. В этом включении входные контакты LTC4368 определяют полярность выходных контактов LTC2966. Чтобы нагрузка была запитана, вывод UV должен быть больше 0,5 В, а вывод OV меньше 0,5 В.

Защита от обратного напряжения

В решении, показанном на самой первой схеме LTC2966 и LTC4368 формируют защиту от обратного напряжения: LTC4368 имеет встроенную защиту от обратного напряжения до -40 В, а LTC2966 требует выбора правильного компонента для задания значения.

Защита от перегрузки и Пускового тока

Применение защиты от перегрузки и пускового тока

Защита LTC4368 отвечает за перегрузки по току и также пускового тока. Компараторы внутри LTC4368 отслеживают падение напряжения на резисторе датчика тока R11. Компаратор максимального тока отключится, когда напряжение SENSE к VOUT превысит 50 мВ. При обратном прохождении потенциала, VOUT к VIN, компаратор максимального тока отключится, когда напряжение SENSE к VOUT превысит –3 мВ. В этом включении используется измерительный резистор 20 мОм, который настраивает пределы тока на +2,5 А и –150 мА.

Ограничение пускового тока позволяет запускать устройства без срабатывания максимальной токовой защиты в прямом направлении. R10 и C1 — элементы, ограничивающие пусковой ток. В этом случае пусковой ток ограничен до 1 А, что значительно ниже предельного значения прямого тока 2,5 А. Выбор C1 основан на желаемом предельном пусковом токе. R10 не позволяет C1 замедлить защиту от обратной полярности, стабилизирует схему быстрого понижения и предотвращает колебания во время короткого замыкания.

C4 — это конденсатор, который устанавливает задержку для повторного включения (сброса защиты) после перегрузки по току. Задержка повторной попытки — это время, в течение которого MOSFET остается на низком уровне после обнаружения перегрузки по току. В этом случае задержка повторной попытки составляет 250 мс. Резисторы на 10 Ом — R14 и R15 — добавлены к затворам MOSFET, чтобы предотвратить паразитные колебания схемы.

Демонстрация работы защиты

Проведены лабораторные исследования прототипа и результаты показаны на графике. Перед активацией зажигания VIN превышает порог мониторинга 10 В, настроенный для канала A. Вывод UV LTC4368-2 подтягивается выше порога 500 мВ выводом OUTA LTC2966, что позволяет активировать путь питания и VOUT = VIN.

Полная нагрузка. Пуск машины

Во время запуска шина 12 В понижается до напряжения 6 В. Порог контроля падения напряжения (7 В) превышается, и OUTA немедленно отключает вывод UV LTC4368-2. LTC4368-2 в ответ подтягивает вывод GATE к низкому уровню, что вызывает отключение переключающего элемента и падение напряжения VOUT до 0 В. Гистерезис 3 В, запрограммированный резистивным делителем мониторинга напряжения, позволяет LTC2966 игнорировать пульсации на шине при включении стартера. В результате переключающий элемент остается выключенным до конца цикла запуска. Когда цикл запуска завершен, напряжение батареи восстанавливается до номинального значения превышающего пороговое значение 10 В. Вывод OUTA подтягивает вывод UV LTC4368-2 к питанию, и переключающий элемент снова подключается.

Защита от обратного напряжения

Тест защиты от обратного напряжения

На графике показано значение для резистора 1,96 кОм, ограничивающего ток на выходе силовых контактов LTC2966 при обратном напряжении. Входное напряжение было снижено с 0 В до -40 В. Выходной ток с контактов VINA и VINB ограничен до 20 мА, а напряжение на контактах VINA и VINB поддерживается на несколько сотен милливольт ниже уровня массы. Чип LTC2966 благополучно пережил это событие.

Ограничение пускового тока

На графике показан предел пускового тока, определяемый R10 и C1. Как и ожидалось, пусковой ток ограничен 1 А, а VOUT достигает 12 В без отключения предела перегрузки по току.

Активация защиты от перегрузки по току и отложенная повторная попытка

На графике далее показано, как LTC4368 реагирует на перегрузку по току в прямом направлении. Положительный ток перегрузки активирует компаратор в схеме, когда напряжение между линиями SENSE и VOUT превышает 50 мВ. Измерительный резистор там имеет сопротивление 20 мОм, что означает токовое ограничение до 2,5 А.

В этом примере ток продолжает увеличиваться до тех пор, пока не сработает максимальная токовая защита. Как и ожидалось, защита срабатывает при 2,5 А. LTC4368 отключает нагрузку от источника питания и ток падает до нуля. По истечении времени таймера, установленного LTC4368, схема повторно подключает нагрузку. Если перегрузки по току больше нет, нагрузка остается подключенной. В противном случае ситуация повторяется. Задержкой перед повторным подключением можно управлять с помощью контакта RETRY через конденсатор. Если не хотим, чтобы схема повторно подключала нагрузку, просто подключите контакт RETRY к земле. Тут время повтора установлено на 250 мс.

Защита от обратной перегрузки по току

На графике показана реакция LTC4368 на переходной процесс от перегрузки по току. Компаратор обратного максимального тока определяет напряжение между выводами VOUT и SENSE. Пороговое значение напряжения для подтверждения обратной перегрузки по току зависит от версии чипа. Например LTC4368-1 будет работать при 50 мВ, а LTC4368-2 — при 3 мВ. Это устройство было разработано с использованием LTC4368-2. Измерительный резистор R11 имеет сопротивление 20 мОм, что устанавливает предел обратной перегрузки по току на 150 мА.

Срабатывание токовой защиты в обратном направлении

Когда на нагрузку идёт ток 100 мА, на VOUT подается скачок напряжения, так что VOUT больше, чем VIN. По мере увеличения VOUT ILOAD уменьшается. Шаг напряжения достаточно велик, чтобы заставить ток течь от нагрузки к источнику питания. Это продолжается до тех пор, пока обратный ток не достигнет 150 мА и не сработает компаратор обратного максимального тока. Когда он работает, вывод GATE опущен. Это изолирует нагрузку от сети и предотвращает дальнейшее протекание нагрузки по направлению к сети. LTC4368 будет поддерживать низкий уровень ключей, пока не обнаружит, что VOUT на 100 мВ ниже VIN.

Подведём итоги

Использование специализированных устройств может упростить реализацию схем безопасности в автомобилях. С минимальным количеством дополнительных цепей, микросхемы LTC2966 и LTC4368-2 были объединены для обеспечения точной, надежной и универсальной защиты от перенапряжения. А гибкость этих устройств позволяет настраивать их для использования во многих типах бортовых сетей авто. В простейшем же случае можно применить вот такую самодельную схему защиты, хотя конечно дорогое автомобильное оборудование и бортовой компьютер требуют более профессионального подхода.

Cистемы активной безопасности авто

В Республике Беларусь, как собственно и в Российской Федерации, в отличие от Европы и США, никакие электронные системы активной безопасности до сих пор не являются обязательным оборудованием для автомобилей. Но за крайние годы «голые» комплектации автомобилей успели покинуть рынок почти в полном составе. Тем временем иностранные концерны постоянно расширяют список доступного оборудования, помогающего предотвратить аварию.

В Республике Беларусь, как собственно и в Российской Федерации, в отличие от Европы и США, никакие электронные системы активной безопасности до сих пор не являются обязательным оборудованием для автомобилей. Но за крайние годы «голые» комплектации автомобилей успели покинуть рынок почти в полном составе. Тем временем иностранные концерны постоянно расширяют список доступного оборудования, помогающего предотвратить аварию. Например, Mercedes и Volvo начали поставлять к нам модели, имеющие режим автопилотирования. Ситуация в этой области меняется быстро, и наши представления о том, что из подобного оборудования действительно необходимо и как оно работает, нуждаются в регулярном обновлении. В этой статье мы рассказываем об электронных помощниках водителя и об инновациях в этой сфере.

Система активной безопасности автомобиля — это совокупность конструктивных и эксплуатационных свойств автомобиля, направленных на предотвращение дорожно-транспортных происшествий и исключение предпосылок их возникновения, связанных с конструктивными особенностями автомобиля. Основным предназначением систем активной безопасности автомобиля является предотвращение аварийной ситуации.

Если говорить простым языком, то задача систем активной безопасности — «почувствовать» рискованную ситуацию и предотвратить столкновение, или, как минимум, погасить скорость. Если в прежние годы организации, испытывающие автомобили на безопасность, брали в расчет только результаты краш-тестов, то теперь они в своей оценке учитывают и работу электроники. Причем значимость активной безопасности в итоговой оценке с годами стала расти.

Безусловная польза электронных ассистентов доказана мировой статистикой аварийности. На Западе АБС входит в базовые комплектации всех автомобилей с 2004 года, а с 2011 года Евросоюз, США и Австралия ввели требование оснащать все новые машины системами курсовой устойчивости (ESP). Уже известно, что системы экстренного торможения также станут обязательными в ближайшие годы.

Наиболее известными и востребованными системами активной безопасности являются:

• антиблокировочная система тормозов;
• антипробуксовочная система;
• система курсовой устойчивости;
• система распределения тормозных усилий;
• система экстренного торможения;
• система обнаружения пешеходов;
• электронная блокировка дифференциала.

Перечисленные системы активной безопасности конструктивно связаны и тесно взаимодействуют с тормозной системой автомобиля и значительно повышают ее эффективность. Ряд систем может управлять величиной крутящего момента через систему управления двигателем.

Имеются также вспомогательные системы активной безопасности (ассистенты), предназначенные для помощи водителю в трудных с точки зрения вождения ситуациях. Помимо своевременного предупреждения водителя о возможной опасности, системы осуществляют и активное вмешательство в управление автомобилем, используя при этом тормозную систему и рулевое управление.

Большое количество таких систем появилось и появляется в связи со стремительным развитием электронных систем управления (появлением новых видов входных устройств, повышением производительности электронных блоков управления).

К вспомогательным системам активной безопасности относятся:

• парковочная система;
• система кругового обзора;
• адаптивный круиз-контроль;
• cистема аварийного рулевого управления;
• 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;
• и др.

Постараемся немного подробнее разобраться в основных системах активной безопасности.

АБС — основа основ!

На фоне новейших автопилотов антиблокировочная система тормозов уже может показаться примитивной системой, которая мало от чего защищает, но это ошибочное мнение. Именно датчики и система управления АБС по сей день остаются основой всех электронных ассистентов. Просто с годами антиблокировочная система обросла множеством дополнительных модулей. Можно сказать, что ESP, системы контроля скорости при спуске, системы экстренного торможения и тому подобное являются в некотором роде надстройкой, а начинается активная безопасность именно c АБС.

Бороться с блокировкой колес при торможении начали более 100 лет назад, причем сначала эту проблему заметили на железной дороге (вагоны с заблокированными колесами чаще сходили с рельсов). В середине XX века системы, предотвращающие юз колес, получили распространение в авиации. Ну, а первым серийным автомобилем с электронной АБС стал Mercedes S-класса (W116) в 1978 году.

1 — Гидравлический блок управления, 2 — Датчики скорости вращения колес

Когда при интенсивном торможении колеса перестают вращаться, автомобиль начинает скользить и не слушается руля, а тормозной путь при этом может значительно вырасти (на некоторых видах покрытия). Это связано с тем, что пока колесо вращается, в пятне контакта протектора с дорогой создается трение сцепления (оно же — трение покоя) и его сила больше, чем сила трения скольжения, возникающая при блокировке. Без трения сцепления колеса не способны воспринимать боковые усилия, поэтому автомобиль просто продолжает скользить по инерции: объехать препятствие или вписаться в поворот не получится.

АБС позволяет не допустить такой ситуации: датчики на колесах отслеживают скорость вращения десятки раз в секунду и, когда электроника фиксирует блокировку колес, гидромодуль снижает давление в одной или нескольких тормозных магистралях, чтобы колеса вновь смогли вращаться.

Все современные антиблокировочные системы являются четырехканальными (то есть электроника управляет каждым колесом в отдельности) и имеют очень важную «надстройку» — EBD (Electronic Brakeforce Distribution). Это система распределения тормозных усилий, которая автоматически подстраивает давление в каждом контуре таким образом, чтобы обеспечить максимально эффективное торможение.

Вплоть до конца XX века антиблокировочные системы на многих автомобилях работали плохо: электроника срабатывала грубо и не могла достаточно точно определять тормозное усилие на каждом из колес в отдельности. Инструкторы по контраварийной подготовке рекомендовали вообще не полагаться на АБС и учили водителей по старинке тормозить на грани блокировки колес, либо использовать прерывистое торможение (это гоночный прием, имитирующий работу АБС). Но по мере эволюции электронных систем все поменялось. Если при опасности вы жмете тормоз «в пол», то раньше вас назвали бы «чайником», а теперь именно так и учат делать. Давите изо всех сил, почувствовали боль в ноге — значит, все сделали правильно! Логика проста: в каждое отдельное мгновение колеса имеют разное сцепление с дорогой, поэтому одно колесо может быть уже заблокированным, а другое следовало бы дополнительно «дотормозить». Но водитель не способен приложить к каждому колесу разные усилия, а вот электроника при торможении «в пол» сама распределит силы между колесами максимально эффективно.

Современные АБС имеют важное дополнение — систему помощи при экстренном торможении (не путать с автоматическими системами экстренного торможения). Речь про Brake Assist System (BAS), которая способна фиксировать резкий удар по педали тормоза и в случае, если усилие на педали недостаточное, электроника сама будет дотормаживать изо всех сил до полной остановки. Именно так, как учат делать инструкторы.

ESP, HDC, EDL, EDTC и их развитие.

К 90-м годам прошлого века электроника усовершенствовалась настолько, что автопроизводители стали доверять ей более сложные задачи. Инженеры взялись за борьбу с боковыми скольжениями и с пробуксовкой ведущих колес. Так появились система динамической стабилизации ESP (Electronic Stability Program) и противобуксовочная система Traction Control, которые добавились к АБС. В частности, это даже не отдельные системы, а функции, реализованные в едином блоке управления.

Вновь всех опередил Mercedes — первым серийным автомобилем с ESP в 1995 году стал знаменитый «шестисотый». Вскоре системы курсовой устойчивости превратились в обязательный атрибут всех дорогих машин, ну, а в XXI веке началось массовое распространение этих разработок.

1 — Электрогидравлический модуль, 2 — Датчики ABS, 3 — Датчик поворота руля, 4 — Датчик вращения вокруг вертикальной оси, 5 — Блок управления.

В своей работе система стабилизации руководствуется информацией от большого числа датчиков, оценивающих поведение автомобиля. Кроме данных от сенсоров вращения колес и давления в тормозной системе, электроника ESP также анализирует боковые и продольные ускорения, положение педали акселератора и угол поворота руля. Также системы научились контролировать топливо-воздушную смесь (уменьшать подачу топлива, тормозить двигателем и т.п.) и работать в связке с электронной системой управления автоматической трансмиссией.

Когда электроника фиксирует, что автомобиль начинает отклоняться от намеченной траектории или возник риск неконтролируемого заноса, система выборочно подтормаживает одно или несколько колес и уменьшает подачу топлива. Таким образом удается быстро скорректировать автомобиль и быстро погасить скорость.

ESP ранних поколений были довольно несовершенны и поведение автомобиля с такой электроникой понравилось далеко не всем. Особенно страдали владельцы мощных машин: электроника слишком активно «душила» двигатель. Это убивало все удовольствие от быстрых виражей, ну а зимой езда превращалась в пытку. Если под колесами лед, вазовская «классика» могла обогнать какую-нибудь «пятерку» BMW при старте со светофора. Поэтому истинные ценители скоростных машин предпочитали ездить с отключенной ESP. В наши дни ситуация заметно улучшилась. Электроника стала гораздо деликатнее вмешиваться в процесс управления автомобилем, и, что самое главное, система теперь может допускать некоторое «лихачество» за рулем, если «видит», что водитель сам совершает правильные действия, «отлавливая» автомобиль в скольжениях. Это, как правило, относится к моделям со спортивным характером: на них ESP настраивают так, чтобы позволить развитие управляемого заноса до той стадии, пока водитель совершает корректные действия.

По мере развития технологий ESP получила множество «надстроек». Например, у внедорожников и кроссоверов появилась система контролируемого движения на спуске. Возникновение скольжения на крутом уклоне особенно опасно, так как потерявший управление автомобиль во многих ситуациях «поймать» будет уже невозможно — подчиняясь силе гравитации, машина будет бесконтрольно скользить до ближайшего препятствия. Поэтому электроника уже в начале спуска повышает давление в тормозных магистралях таким образом, чтобы автомобиль двигался со скоростью не выше 5–12 км/ч и при этом ни одно из колес не блокировалось.

Каждый производитель ищет свой подход к настройкам ESP и вспомогательного оборудования. Иногда получаются очень любопытные вещи. Например, обновленная Mazda 3, появившаяся в прошлом году, получила дополнительную функцию управления вектором тяги G-Vectoring Control (GVC). Электроника, определяя разгрузку передних колес, варьирует тягу, в итоге система не допускает сноса передней оси. Утверждается, что новая система действует филигранно и почти совсем не ограничивает возможности мотора.

Nissan же умеет тормозами и тягой двигателя гасить продольные колебания кузова — так на дорожных волнах колеса всегда сохраняют хорошее сцепление с дорогой. «Факультативные» дополнения к ESP можно перечислять долго: электронная имитация блокировки межосевого дифференциала (EDL), функция стабилизации прицепа… Но все они преследуют одну основную цель — не дать машине сорваться в неконтролируемое боковое скольжение и наиболее эффективно использовать тягу двигателя.

Автоматические тормоза — эволюция продолжается

Автоматика, способная в случае опасности ударить по тормозам, появилась в 2003 году. Почти одновременно на рынок вышли Honda Inspire и Toyota Celsior с подобными разработками. В дальнейшем этим направлением заинтересовались все крупнейшие автоконцерны, и сегодня это оборудование стало вполне массовым: на российском рынке уже есть пара десятков моделей с автотормозом, причем это оборудование теперь не является особенностью только лишь люксовых машин.

Не один год система автоматического торможения доступна в качестве опции покупателям Ford Focus и Mazda CX-5, а на моделях подороже такая электроника может быть включена уже «в базу». Правда, тут важно понимать — системы разных марок сильно различаются, и недорогие решения не очень эффективны.

Принцип работы и устройство системы автоторможения: для автотормоза главное — это «органы зрения». Простейшие системы используют лазерный дальномер (лидар), у более продвинутых есть один или несколько радаров и видеокамера, ну а самые «крутые» разработки имеют стереокамеру c двумя объективами. В зависимости от набора этого оборудования отличаются и возможности систем. Простенькие «слепнут» в туман и дождь, да и в ясную погоду срабатывают только на низких скоростях и практически не различают мотоциклистов и низкие прицепы. Подобные системы автоторможения стоят, например, на Mazda CX-5 и Ford Focus. Организация Euro NCAP в своих тестах даже не учитывает работу таких примитивных систем: они обозревают пространство лишь на 10–20 метров вперед и срабатывают на скоростях до 30 км/ч.

Серьезные системы рассчитаны на более высокие скорости и хорошо замечают даже небольшие препятствия. Радар, посылающий электромагнитные импульсы, контролирует пространство на 500 метров вперед, причем не теряет зрение даже в полной темноте или тумане. Дальнозоркие стереокамеры бьют на расстояние в 250–500 метров: изображение с камер позволяет системе распознавать образы, «видя», например, пешеходов, которых не заметил радар. Кроме того, стереокамера распознает расстояние до объектов и вместе с радаром позволяет строить 3D-картинку, по которой ориентируется система.

Будущее уже наступило — ассистенты превзошли «начальника»

Выше речь шла о системах, которые в обычных режимах движения никак себя не проявляют и только в случае опасности перехватывают управление. Управляет автомобилем человек, а электроника лишь его подстраховывает. Однако автопром дошел дуже о той стадии, когда стало понятно, что более безопасен обратный вариант: когда электроника выполняет все основные действия, а человек лишь контролирует ситуацию. Теперь электронные ассистенты получили такие полномочия, что уже вовсю отодвигают «начальника»-водителя на второй план.

Адаптивный круиз-контроль, система удержания автомобиля в своей полосе и парковочный автопилот сегодня есть в арсенале большинства ведущих автомобильных марок. Первые системы, способные контролировать дистанцию до впереди идущей машины, появились в середине 90-х. В 1995 году Mitsubishi вывела на рынок седан Diamante, оснащенный немного усовершенствованным круиз-контролем: при приближении к впереди идущей машине эта система умела автоматически сбрасывать газ и тормозить передачами, но не более того. Задействовать тормоза первыми смогли немцы: в 1999 году на Mercedes S-класса в кузове W220 появилась система Distronic, которая через штатный блок АБС-ESP могла контролировать дистанцию до впереди идущей машины.

С той поры основной принцип не изменился: между вашей машиной и автомобилем впереди как будто проложена невидимая подушка: притормаживает ее водитель — автоматически замедляетесь и вы. А когда чужая машина разгоняется, словно невидимый «трос» тянет вас за ней. Очень удобно!

К 2003 году ассистенты научились рулить. Honda оснастила седан Inspire системой Lane Keep Assist System. Она не просто видела дорожную разметку и оповещала водителя о том, что машина покидает свою полосу (такое стало возможным еще в 90-е), но и сама подруливала таким образом, чтобы удержать автомобиль в своем ряду. В том же 2003 году на рынок впервые вышел автомобиль, способный самостоятельно осуществить параллельную парковку — пионером в этой области стала Toyota Prius. Обе разработки вскоре получили широкое распространение на рынке.

Начиная с 2014 года Euro NCAP присуждает автомобилям дополнительные баллы за работу системы удержания машины на полосе движения. За прошедшие три года было испытано 45 машин, впрочем, в 2016 году тесты проходили по новой, более детальной методике оценки, так что именно испытания прошлого года дают актуальную картину.

Следующий шаг — полностью автономное управление автомобилем, и некоторые производители его уже сделали. С осени 2015 года владельцы автомобилей Tesla получили обновленный софт для своих автомобилей, называющийся Autopilot. Это пока еще не полностью беспилотная система, а скорее продвинутый круиз-контроль. По инструкции руки убирать с руля не следует, но, в принципе, можно: автомобиль будет ехать по намеченному маршруту, совершая перестроения и поворачивая в нужных местах. На шоссе с хорошей разметкой это уже работает неплохо, в городской черте система пока проходит отладку.

Нечто подобное внедрили и другие марки. Причем такие автомобили уже есть в продаже в СНГ. Скажем, Volvo S90 с системой Pilot Assist и новый Mercedes E-класса с оборудованием Drive Pilot. Скоро к числу подобных моделей присоединится и новая «пятерка» BMW.

Принцип работы и устройство ассистентов и автопилотов

Если автотормозу достаточно пары «глаз»-радаров, то ассистентам управления автомобилем нужно больше «органов зрения», смотрящих во все стороны. Получая данные от этого оборудования, искусственный интеллект распознает не только объекты на проезжей части и разметку, но и обочину, повороты, дорожные знаки. Руководствуясь всем этим, электроника сама прокладывает маршрут в навигационной системе и следует ему.

Сколько органов чувств должно быть в идеале? У Volvo сейчас одна камера, один радар, два задних локатора и 12 датчиков парктроника. У Mercedes арсенал побогаче: 3 радара (малой, средней и большой дальности), «стереокамера» с двумя объективами. Ну, а самый продвинутый набор оборудования получили прошлой осенью автомобили Tesla. У них теперь 8 видеокамер кругового обзора (вперед смотрят три: основная охватывает пространство в 150 метрах от машины, «дальнобойная» — до 250 метров, а помогает им широкоугольная камера, охватывающая 60 метров). По бокам и в задней части еще 5 камер. Кроме того, беспилотной системе помогают основной радар, бьющий на 160 метров, и 12 ультразвуковых датчиков, размещенных по кругу.

Именно столько «органов чувств» надо для передвижения в полностью автоматическом режиме. Прежде у Tesla была лишь одна фронтальная видеокамера и этого оказалось недостаточно. В мае 2016 года Tesla впервые попала в ДТП со смертельным исходом, когда машина управлялась автопилотом и, предположительно, одна из причин заключалась именно в плохом «зрении». Формально водителю не следовало убирать руки с руля, поэтому расследование Национального управления безопасности движения на трассах США (NHTSA) признало автопилот невиновным. Но представители Tesla ранее поспешили заявить, что с усовершенствованным «зрением» подобных ДТП можно избежать вовсе.

Вспомогательные системы — предупредить и предотвратить!

По Правилам дорожного движения никакие электронные помощники не снимают с водителя ответственности. Поэтому лучше, конечно, не доводить ситуацию до опасного рубежа, когда электроника вынуждена брать дело в свои руки. И в арсенале современных машин есть множество систем активной безопасности, которые никак не вмешиваются в управление, но способны вовремя предупредить о риске, чтобы водитель сам совершил нужные действия. Эти разработки тоже спасают много жизней.

Возьмем к примеру систему контроля «слепых» зон. Она всего лишь отслеживает пространство позади автомобиля и, если другая машина, приближаясь сзади, попадает в ту самую «слепую» зону зеркал, то загорается тревожная лампочка с той стороны, откуда исходит опасность.

Очень полезны бывают системы кругового обзора, дополнившие привычный парктроник: миниатюрные видеокамеры размещены на кузове таким образом, что система способна построить виртуальную картинку, показывающую вид сверху или сбоку от машины. Еще недавно это казалось фантастикой, а теперь встречается на вполне распространенных моделях. Например, в качестве опции такую систему можно заказать на Volkswagen Passat или даже Nissan Qashqai.

Второстепенное, но не менее важное оборудование можно перечислять долго. Совсем не лишняя опция — система контроля давления в шинах. Все чаще встречается система распознавания усталости водителя, способная «почувствовать», что манера вождения поменялась из-за утомления. Шикарная вещь — камера ночного видения, дающая водителю сигнал, что на проезжей части — человек…

P.S.: «И как же раньше мы управляли автомобилем!» — проворчит опытный водитель, который привык полагаться только на себя, а не на электронику. Прав ли он? Это в идеальном мире каждый автомобилист владел бы контраварийными приемами вождения и ни на секунду не расслаблялся бы за рулем, но будем реалистами —вовремя среагировать на опасную ситуацию и справиться с неуправляемым автомобилем способны далеко не все. Чтобы аварии не произошло, нам в этом помогает система активной безопасности!

Как правильно и технологически грамотно производить диагностику, обслуживание и ремонт систем активной безопасности Вы можете узнать из наших курсов! Будем рады видеть Вас в нашей команде!

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

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

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

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

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, 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 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

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

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 http://radioskot.ru/blog/zashhita_avto_ehlektroniki_ot_perenaprjazhenija_i_peregruzki/2020-08-08-748
Источник Источник Источник http://by.pro-sensys.com/info/articles/obzornye-stati/cistemy-aktivnoy-bezopasnosti-avto/

Безопасность автомобиля