Электроника на страже безопасности автомобилистов

Олег Татарников

Safe-by-Wire — безопасность по проводам

Интерактивная безопасность

Персональные алкотестеры

Системы ночного видения

Интеллектуальные системы безопасности завтрашнего дня

Вместо заключения

 

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

Safe-by-Wire — безопасность по проводам

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

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

 

Рисунок

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Интерактивная безопасность

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

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

 

Рисунок

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

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

 

Рисунок

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

 

Рисунок

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

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

 

Рисунок

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

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

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

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

 

Рисунок

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

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

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

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

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

Персональные алкотестеры

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

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

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

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

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

Системы ночного видения

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

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

Интеллектуальные системы безопасности завтрашнего дня

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

 

Рисунок

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

 

Рисунок

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

Вместо заключения

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

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

Краткий словарь систем безопасности

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

 

Тормозные системы

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 

Системы динамической стабилизации

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

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

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

 

Электронные блокировки дифференциалов

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

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

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

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

В начало В начало

КомпьютерПресс 11'2008

Наш канал на Youtube

1999 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2001 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2002 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2003 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2004 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2005 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2006 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2007 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2008 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2009 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2010 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2011 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2012 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2013 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Популярные статьи
КомпьютерПресс использует