Активная безопасность автомобиля это


Системы активной безопасности

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

Какие системы безопасности бывают?

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

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

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

Активная безопасность

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

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

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

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

ABS

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

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

ASR

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

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

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

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

EDB

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

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

BAS

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

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

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

ESP

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

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

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

PDS

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

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

EDS

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

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

Системы-ассистенты

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

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

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

Заключение

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

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

autoleek.ru

1 Виды безопасности автомобиля

Активная безопасность автомобиля – это совокупность его конструктивных и эксплуатационных свойств, направленных на предотвращение и снижение вероятности аварийной ситуации на дороге.

 Таблица 1.1 - Системы активной безопасности автомобиля

Название системы

Описание системы

1

Антиблокировочная система тормозов

Это система, которая предотвращает блокировку колес автомобиля при торможении. Ее основное предназначение в том, чтобы предотвратить потерю управления транспортным средством при резком торможении, а также избежать скольжения автомобиля.

Система АБС существенно сокращает тормозной путь и позволяет водителю сохранить сохранять контроль над автомобилем во время экстренного торможения, то есть при наличии данной системы возможным становится совершение резких маневров в процессе торможения. Сейчас АБС может включать в себя также антипробуксовочную систему, систему электронного контроля устойчивости и систему помощи при экстренном торможении. Помимо автомобилей, АБС устанавливается также на мотоциклах, прицепах и колесном шасси самолетов.

Продолжение таблицы 1.1

2

Антипробуксовочная система (Противобуксовочная система,Система контроля тяги)

Предназначена для устранения потери сцепления колес с дорогой при помощи контроля над буксованием ведущих колес.

АПС значительно упрощает управление автомобилем на влажной дороге или в иных условиях недостаточного сцепления.

3

Электронный контроль устойчивости (Система курсовой устойчивости)

Это активная система безопасности, которая позволяет предотвратить занос автомобиля посредством управления компьютером момента силы колеса (одновременно одного или нескольких). Является вспомогательной системой автомобиля.

Данная система стабилизирует движение в опасных ситуациях, когда вероятна или уже произошла потеря управляемости автомобилем. ЭКУ является одной из наиболее эффективных систем безопасности автомобиля.

4

Система распределения тормозных усилий

Данная система является продолжением системы AБС (Антиблокировочной системы тормозов). Отличается тем, что помогает водителю управлять автомобилем постоянно, а не только в случае экстренного торможения. Так как степень сцепления колес с дорогой разная, а тормозное усилие, передаваемое на колеса, одинаковое, система распределения тормозных усилий помогает автомобилю сохранить устойчивость при торможении, анализируя положение каждого

Продолжение таблицы 1.1

колеса и дозируя тормозное усилие на нем.

Система помогает сохранить траекторию, уменьшает вероятность заноса или сноса при торможении в повороте и на смешанном покрытии.

5

Электронная блокировка дифференциала

В первую очередь дифференциал необходим для передачи крутящего момента от коробки передач к колесам ведущего моста. Он работает, когда ведущие колеса прочно сцеплены с дорогой. Но, в ситуациях, когда одно из колес оказывается в воздухе или на льду, то вращается именно это колесо, в то время как другое, стоящее на твердой поверхности, теряет всякую силу.

Блокировка дифференциала необходима для передачи крутящего момента обоим его потребителям (полуосям или карданам).

  Помимо вышеперечисленных систем активной безопасности автомобиля существуют также вспомогательные системы. К ним относят:

  • Парктроник(Парковочный радар, Акустическая Парковочная Система, Ультразвуковой датчик парковки). Система при помощи ультразвуковых датчиков измеряет дистанцию от автомобилядо ближайших объектов. Если автомобиль парковке находится на «опасном» расстоянии от препятствий, система издает предупреждающий звук или отображает информацию о дистанции на дисплее;

  • Адаптивный круиз-контроль Круиз-контроль – это устройство, которое поддерживает постоянную скорость автомобиля, автоматически прибавляя ее при снижении скорости движения и уменьшая скорость при ее увеличении;

  • Система помощи при спуске;

  • Система помощи при подъеме;

  • Стояночный тормоз (Ручной тормоз, ручник) — система, которая предназначена для удержания автомобиля в неподвижном состоянии относительно опорной поверхности. Ручной тормоз помогает при затормаживании автомобиля на стоянках и удержании его на уклонах.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

studfiles.net

Глава 12. Безопасность автомобиля

Говоря о безопасности дорожного движения, мы отмечали, что она зависит от безопасности каждого элемента системы ВАДС. По статистике вследствие неисправности автомобиля происходит 3 — 5 % всех ДТП. На первый взгляд это немного, в то же время это звено (автомобиль) второстепенным не назовешь, так как:

во-первых, 3 — 5 % — это не так уж и мало, если учесть, что в России ежегодно регистрируется порядка 150 тыс. ДТП, то общее количество ДТП по техническим причинам составляет 7 — 8 тыс.;

во-вторых, ДТП, происходящие вследствие технической неисправности автомобиля, приводят чаще всего к очень тяжелым последствиям (несложно представить, к чему приведет отказ тормозов, рулевого управления, элементов ходовой части, учитывая, что, как правило, такие отказы происходят на скоростях, близких к максимальным);

в-третьих, значительная часть ДТП, которые статистика относит к ошибкам водителей, фактически происходят вследствие технической неисправности автомобиля (повышенный шум, вибрация, загазованность кабины и целый ряд других).

Дорожно-транспортные происшествия возникают вследствие отказов следующих узлов автомобиля (общее количество ДТП, вследствие технических неисправностей ТС принято за 100 %):

тормозной системы — 41,3 %

рулевого управления — 16,4 %

ходовой части и шин — 19,2 %

приборов освещения и сигнализации — 7,9 %

других устройств — 15,2 %

итого — 100 %

Рис. 26. Структура безопасности автомобиля

Понятие «безопасность автомобиля» включает в себя комплекс его конструктивных и эксплуатационных свойств, обеспечивающих БД то есть предупреждение ДТП, снижение тяжести их последствий, а также снижение вредного влияния автомобиля на окружающую среду.

Различают активную, пассивную, послеаварийную и экологическую безопасности (рис. 26).

Под активной безопасностью автомобиля понимают его конструктивные свойства, обеспечивающие надежность движения во все эксплуатационных условиях, то есть направленные на предотвращение ДТП.

Под пассивной безопасностью — его конструктивные свойства, предотвращающие или снижающие степень травмирования участников движения и обеспечивающие восстанавливаемость автомобиля после ДТП.

Под послеаварийной безопасностью — его конструктивные свойства, направленные на предотвращение усугубляющих последствии ДТП.

Необходимо отметить, что все виды безопасности автомобиля взаимосвязаны. В критических ситуациях первоначально в работу должны вступить качества активной безопасности автомобиля и предотвратить ДТП, если они по какой-то причине не срабатывают, то включаются качества пассивной безопасности и снижают степень травмирования участников ДТП, затем вступают в работу качества послеаварийной безопасности, при помощи которых обеспечивается эвакуация людей, предотвращаются возгорания, взрывы автомобиля.

В отличие от первых трех качеств безопасности, которые включаются в работу в экстренных случаях, экологическая безопасность проявляется на протяжении всего срока службы автомобиля.

12.1. Активная безопасность автомобиля

К качествам активной безопасности автомобиля относятся его эксплуатационное свойства (тормозные, тягово-скоростные, устойчивость, управляемость, информативность, надежность цементов конструкции и др.) и параметры рабочего места водителя (микроклимат кабины, шум, вибрация, эргономические качества). Остановимся подробнее на некоторых из них.

Тормозные свойства. Средняя скорость автомобиля, отражающая совокупность его динамических свойств, в большой степени зависит от возможности быстро остановить автомобиль. Надежные и эффективные тормоза позволяют водителю уверенно вести автомобиль с большой скоростью и вместе с тем обеспечивают необходимую БД. Эффективность торможения зависит от конструкции и состояния тормозных устройств, конструкции и состояния шин, типа и состояния дорожного покрытия, величины уклона дороги и других параметров.

Согласно международным нормативным документам автомобиль оснащается тормозными устройствами, выполняющими следующие функции:

рабочая тормозная система обеспечивает замедление движения транспортного средства и его остановку надежно, быстро, эффективно независимо от дорожных условий и степени загрузки;

стояночная тормозная система предназначена для удержания ТС разрешенной максимальной массы в неподвижном состоянии на опорной поверхности с уклоном не менее 16 %;

запасная тормозная система предназначена для снижения скорости ТС при выходе из строя рабочей тормозной системы;

на некоторых типах автомобилей применяется вспомогательная тормозная система, предназначенная для уменьшения энергонагруженности тормозных механизмов рабочей тормозной системы.

В зависимости от сложившихся дорожных условий различают служебное и экстренное торможение.

К служебному относят торможение для снижения скорости или остановки автомобиля в заранее выбранном водителем месте. Как правило, снижение скорости в этом случае осуществляется плавно.

Экстренное торможение используют с целью максимально быстрого уменьшения скорости ТС, например, для предотвращения наезда. С точки зрения безопасности движения нас больше интересует экстренное торможение. Это торможение характеризуется остановочным путем и путем торможения.

Путь торможения — это расстояние, которое проходит автомобиль с начала торможения до остановки.

При торможении кинетическая энергия вращающихся и поступательно движущихся масс транспортного средства преобразовывается в работу торможения, переходящую в тепловую энергию

,

где Е – кинетическая энергия ТС. Аm – работа торможения.

Заменив Е и Аm их эквивалентами, получим:

, (22)

где Gа — сила тяжести автомобиля, кг; Va — скорость автомобиля, м/с; Рш — тормозная сила, кг; Sm — путь торможения, м.

Максимально возможная тормозная сила ограничивается сцеплением шин с дорогой, т. е.

,

где φ — коэффициент сцепления шин с дорогой, значение коэффициента φ для различных условий представлены в табл. 15.

Подставив значение формулу (22) получим:

.

Отсюда для горизонтального участка дороги

.

Таблица 15

Покрытие дороги

φ для поверхности

сухой

мокрой

Асфальтобетонное

0,6-0,7

0,4-0,5

Булыжное, щебеночное

0,5-0,6

0,3-0,4

Грунтовая дорога

0,4-0,6

0,2-0,4

Дорога, покрытая снегом, укатанная

0,2-0,3

-

Дорога в гололед

0,05-0,2

-

Однако из практики известно, что чем больше масса транспортного средства, тем больше величина пути торможения. Поэтому для практических расчетов вводят коэффициент эффективности торможения Кэ, величина которого зависит от конструкции тормозов и массы ТС. Значения коэффициента Кэ представлены в табл. 16.

Таблица 16

Автомобили

Без нагрузки

С нагрузкой

Легковые

1 - 1,12

1,1 - 1,15

Грузовые разрешенной максимальной массы до 1,0 т и автобусы длиной до 7 м

1,1 - 1,3

1,2 - 1,5

Грузовые разрешенной максимальной массы более 1 0 т и автобусы длиной более 7 м

1,2 - 1,4

1,4 - 1,6

Уточненная формула расчета пути торможения

.

При торможении на уклоне

,

где i — уклон дороги.

Эффективность снижения скорости зависит от приемов торможения. В практике вождения автомобиля важное значение имеет освоение способов торможения, исключающих блокировку (юз) колеса. Обычно используют четыре способа торможения: плавный, резкий, прерывистый, ступенчатый.

Плавный способ торможения. При торможении этим способом водитель плавно и постепенно увеличивает усилие на педали тормоза. При его применении созда­ются средние нагрузки на детали автомобиля, как правило, не возникают сложные ситуации в дорожном движении, однако, применить этот способ можно лишь при наличии у водителя достаточного времени для его осуществления.

Рис. 27. Способы торможения: а — плавное торможение; б — резкое; в — прерывистое; г — ступенчатое;

Р — усилие на педали тормоза; j — замедление автомобиля; Sm - путь торможения

Резкий способ торможения. При его применении водитель быстро прикладывает к педали максимально возможное усилие, доведя колеса до блокировки. Однако эффективность такого торможения низка вследствие уменьшения коэффициента сцепления шин с дорогой при скольжении колеса юзом (рис. 27). Кроме того, при блокировке колес теряется управляемость автомобиля и возрастает вероятность ДТП.

Более эффективен прерывистый способ торможения. Сущность его состоит в том, что после резкого и сильного нажатия на педаль и, следовательно, перехода колес в режим юза, водитель резко отпускает педаль тормоза, прекращая торможение, затем действие повторяется несколько раз.

Наибольшей эффективностью обладает ступенчатый способ торможения, он наиболее сложен по технике исполнения и для его применения требуется специальная тренировка. Отличие ступенчатого торможения от прерывистого состоит в том, что педаль тормоза после резкого нажатия на нее, не полностью отпускается, а лишь настолько, чтобы устранить юз, после чего усилие на педаль снова увеличивается и т. д.

Если условно эффективность торможения (величину пути торможения) при применении плавного и резкого способов торможения принять за 1, то при прерывистом способе торможения она составит 0,8 — 0,9, а при ступенчатом 0,7 —0,8.

Для практической оценки возможности остановки автомобиля, например с целью предотвращения ДТП, кроме пути торможения используют понятие остановочный путь — расстояние, которое проходит автомобиль с момента обнаружения водителем препятствия до остановки транспортного средства.

Рис. 28. Схема для определения остановочного пути

Остановочный путь (рис. 28), кроме пути торможения, включает расстояние, пройденное транспортным средством за время реакции водителя tр, время срабатывания тормозного привода tcр и нарастания давления в тормозной системе tн. Величина остановочного пути определяется по формуле:

. (23)

Время реакции водителя tр отсчитывается от обнаружения препятствия до начала нажатия на тормозную педаль, зависит от его физиологических качеств, меняется в широких пределах от 0,3 до 1,5 с и в расчетах обычно принимается 0,7 — 0,8 с.

Бремя срабатывания тормозов tcр отсчитывается с начала нажатия на тормозную педаль до возникновения тормозного момента на колесах, зависит от технического состояния тормозной системы, типа привода и колеблется от 0,05 до 0,15 с для гидравлического привода и от 0,2 до 0,4 для пневматического.

Время нарастания давления в тормозной системе tcр отсчитывается от начала его увеличения до достижения максимального значения, зависит от типа транспортного средства, типа и состояния тормозной системы, усилия на тормозную педаль и в расчетах принимается 0,1 - 0,3 с.

Тягово-скоростные качества. Тягово-скоростными называют совокупность свойств, обеспечивающих необходимые диапазоны изменения скоростей движения и интенсивности разгона транспортного средства в различных дорожных условиях, которые определяют:

предельную величину продольных уклонов дороги, преодолеваемых автомобилем на каждой из передач;

возможную величину ускорения автомобиля на каждой из передач при разных дорожных сопротивлениях;

максимальную скорость автомобиля в различных условиях.

Эти качества особенно важны в дорожно-транспортных ситуациях, требующих резкого увеличения скорости автомобиля (обгон, объезд препятствия, проезд перекрестков), т. е. в таких ситуациях, в которых необходимо быстро сократить время нахождения автомобиля в сложной или опасной обстановке.

Стремление максимально использовать скоростные качества автомобиля естественны. Производительность автотранспорта находится в прямой зависимости от скорости.

Однако скорость движения оказывает влияние практически на все отрицательные аспекты безопасного управления автомобилем. Увеличение скорости влечет за собой рост в степенной зависимости величины пути торможения и центробежной силы, снижение коэффициента сцепления φ и увеличение коэффициента сопротивления качению колес f, создавая тем самым предпосылки к пробуксовке, продольному и боковому скольжению колес автомобиля, ухудшению устойчивости и управляемости автомобиля, ограниче­нию всех видов информативности. Тяжесть последствий ДТП находится в прогрессивной зависимости от скорости движения. Значительная часть ДТП с тяжелыми последствиями (более 40 %) связана с превышением скорости движения автотранспортных средств.

Следовательно, чрезмерная уверенность водителя в динамических качествах автомобиля может привести к очень серьезным последствиям и уже сейчас на автомобилях устанавливается аппаратура, информирующая водителя о превышении скорости в той или иной ситуации.

Устойчивость автомобиля характеризует его способность противостоять произвольным изменениям направления движения, опрокидыванию или скольжению на дороге. Различают поперечную и продольную устойчивость автомобиля.

Продольная устойчивость транспортного средства заключается в сохранении ориентации вертикальной оси в продольной плоскости в заданных пределах, т. е. перемещении на продольном уклоне без опрокидывания или скольжения. Вероятность опрокидывания современных автомобилей в продольной плоскости невелика ввиду низкого расположения центра тяжести.

Поперечная устойчивость характеризует свойство транспортного средства сохранять ориентацию вертикальной оси в поперечной плоскости в заданных пределах.

Потеря поперечной устойчивости вызывает боковое скольжение с возможным переходом его в опрокидыва­ние, что может быть вызвано следующими причинами:

действие центробежной силы;

действие боковых сил (ветра, поперечной составляющей массы и др.);

- моментом, создаваемым различными по величине тяговой или тормозной силами на колесах левого и правого борта;

буксированием или скольжением колес одного борта;

резким разгоном, торможением или поворотом управляемых колес;

неодинаковой регулировкой колесных тормозов;

неисправностью в рулевом управлении (большой люфт, заклинивание);

разрывом шин и др.

При повороте автомобиля на кривой радиусом Rп (рис. 29) в центре масс Оц возникает центробежная сила Рц, стремящаяся сместить автомобиль в боковом направлении

.

Рц раскладывается на две составляющие: продольную Рх и поперечную Ру. Для безопасного движения основное значение имеет сила Ру, вызывающая скольжение и опрокидывание автомобиля.

Величину Р можно рассчитать по формуле

.

где γ — угол между радиусом траектории центра масс автомобиля и продолжением оси задних колес (см. рис. 29).

При поворотах угол γ имеет небольшое значение и поэтому в расчетах на устойчивость автомобиля используют не составляющую силы Ру от Рц, а полное значение сил Рц.

Противодействует смещению автомобиля сила сцепления колес с дорогой Рсц

.

где Gk — сила тяжести, приходящаяся на колесо, кг; φу — коэффициент сцепления шин с дорогой в поперечном направлении.

Рис. 29. Схема сил, действующих при криволинейном движении

Условие неустойчивого равновесия:

.

Отсюда легко рассчитать скорость (критическую), с которой можно вести автомобиль без опасности заноса по горизонтальному участку, м/с:

. (24)

Согласно формуле (24) движение автомобиля будет устойчивее на дорогах с пологими поворотами, хорошим качеством и состоянием покрытия, а также при ограниченных скоростях движения.

Условие устойчивости автомобиля в случае возможного опрокидывания получаем, составляя уравнение моментов относительно центра опрокидывания — точки О (рис. 30), в котором опрокидывающему действию поперечной силы Рц на плече hц (, возникающей при движении автомобиля на повороте, характеризующемся радиусом Rп, противодействует сила Gа на плече В/2.

или ,

где — высота центра масс, м; В — колея, м.

Рис. Действие в поперечной плоскости моментов от сил Рц и Ga на повороте радиусом Рп

Плечо действия силы Gа будет несколько меньше В/2 вследствие деформации упругих элементов подвески под действием центробежной силы и крена подрессоренных масс. Это учитывается введением коэффициента . После преобразования максимально возможная скорость (критическая), с которой можно вести автомобиль без опасности опрокидывания по горизонтальному участку, м/с:

,

где — коэффициент, учитывающий деформацию упругих элементов подвески (рессор, шин)= 0,85 — 0,95.

Согласно формуле (25) устойчивость автомобиля в случае возможного опрокидывания выше на дорогах с пологими поворотами у автомобилей с широкой колеей и низкой высотой центра масс. Опрокидывание автомобиля может также произойти в результате непогашенного заноса, в случаях наезда на препятствие или съезда его с полотна дороги.

Возможность заноса или опрокидывания автомобиля зависит от величины и направления поперечного уклона дороги. Если уклон совладает с направлением Центробежной силы, условия заноса и опрокидывания усугубляются и наоборот. Движение автомобиля по криволинейной траектории может возникнуть не по воле водителя, а как следствие нарушения курсовой устойчивости с последующими нежелательными последствиями. Возможность заноса или опрокидывания автомобиля требует от водителя умения выбора безопасной скорости и траектории движения на криволинейных участках дороги, а также при маневрировании.

Управляемость автомобиля характеризует его способность двигаться по направлению, заданному водителем. При плохой управляемости автомобиль «рыскает» и от водителя требуются дополнительные воздействия на органы управления для корректировки его траектории. Плохая управляемость или полная ее потеря может быть в результате бокового скольжения управляемых колес, что часто встречается при торможении на скользких дорогах.

Управляемость автомобиля оценивается мерой соответствия параметров движения количественным характеристикам управляющих воздействий на рулевое колесо. Эта мера в различных условиях движения меняется в широких пределах, что затрудняет выбор оценочных параметров управляемости.

Необходимые качества управляемости могут быть достигнуты при условии выполнения следующих требований:

обеспечением необходимого соотношения углов поворота управляемых колес;

обеспечением стабилизации управляемых колес;

исключением возможности произвольных колебаний управляемых колес;

наличием в рулевом управлении обратной связи, обеспечивающей водителя информацией о величине и направлении сил, действующих на управляемые колеса.

Информативность автомобиля — это его свойство обеспечивать необходимой информацией водителя и других участников движения в любых условиях. Информативность ТС имеет решающее значение для безопасного управления. Информация об особенностях транспортного средства, характере поведения и намерениях его водителя во многом предопределяет безопасность в действиях участников движения и уверенность в реализации их намерений. В условиях недостаточной видимости, особенно ночью, информативность в сравнении с другими эксплуатационными свойствами автомобиля оказывает главное влияние на безопасность движения.

Различают внутреннюю, внешнюю и дополнительную информативность автомобиля.

Свойства автомобиля, обеспечивающие возможность воспринимать водителем информацию, необходимую для безопасного управления автомобилем в любой момент времени, называются внутренней информативностью. Она зависит от конструкции и обустройства кабины водителя. Важнейшими для внутренней информативности являются обзорность, конструкция и содержание элементов на щитке приборов, система внутренней звуковой и световой сигнализации.

Обзорность должна позволять водителю своевременно и без помех физически воспринимать всю необходимую информацию о любых изменениях дорожной обстановки. Она зависит, прежде всего, от размера окон и стеклоочистителей; ширины и расположения стоек кабины; конструкции смывателей, системы обдува и обогрева стекол; расположения, размеров и конструкции зеркал заднего вида.

Панель приборов должна располагаться в кабине таким образом, чтобы водитель для наблюдения за ними и восприятия их показаний расходовал минимальное время, не отвлекаясь от наблюдения за дорогой. Расположение и конструкция рукояток, кнопок и клавишей управления должны позволять легко их находить, особенно ночью, и обеспечивать водителя посредством тактильных и кинетостатических ощущений обратной связью, необходимой для контроля точности управляющих действий. Наибольшая точность сигналов обратной связи требуется от рулевого колеса, педалей тормоза и управления дроссельной заслонкой, а также рычага переключения передач.

Внешняя информативность — свойство, от которого зависит возможность других участников движения получить информацию от автомобиля, необходимую для правильного взаимодействия с ним в любое время. Она определяется размерами, формой и окраской кузова, характеристиками и расположением световозвращателей, системы внешней световой сигнализации, а также звуковым сигналом.

Система внешней световой сигнализации включает указатели поворотов, сигналы торможения, габаритные огни, освещение номерного знака, сигналы преимущественного проезда. С учетом особенностей восприятия и анализа водителем информации система внешней световой сигнализации должна отвечать требованиям надежности работы и однозначного толкования сигналов участниками движения в любых условиях видимости.

Дополнительная информативность — свойство автомобиля, позволяющее эксплуатировать его в условиях ограниченной видимости (ночью, в тумане и т. п.). Она зависит от характеристик приборов системы автономного освещения и других устройств автомобиля, позволяющих улучшить восприятие водителем информации в различных дорожно-транспортных ситуациях.

Система автономного освещения на любом автомобиле снабжена фарами ближнего и дальнего света. На некоторых автомобилях (автобусах, автопоездах), занятых на междугородных перевозках, устанавливают фары скоростного света, предназначенные для свобод­ного режима движения по прямым участкам дорог со скоростью, превышающей 70 — 90 км/ч. Все более широкое применение для различных автомобилей получают противотуманные фары для движения во время плохой видимости и фары с широкоугольным светом для движения по криволинейным участкам с малыми радиусами поворота, по неосвещенным улицам городов, лесным и другим дорогам.

Весовые и габаритные параметры важны для предупреждения стесненности дорожного движения и обеспечения сохранности дорог. Поэтому предусматриваются ограничения на параметры транспортных средств, а при отклонении от этих ограничений вводятся специальные правила перевозок крупногабаритных и тяжеловесных грузов.

Груз считается крупногабаритным, если автотранспортное средство с грузом или без груза превышает хотя бы одно из значений:

- по ширине 2,55 м (2,6 м для рефрижераторов и изотермических кузовов);

- по высоте 4,0 м от поверхности дороги;

- по длине для одиночных автомобилей, автобусов и троллейбусов — 12,0 м, для автопоездов в составе «автомобиль — прицеп» и «автомобиль — полуприцеп» — 20,0 м, для двухзвенных сочлененных автобусов и троллейбусов— 18,0 м.

К крупногабаритным относятся также транспортные средства, имеющие в своем составе два и более прицепа независимо от ширины и общей длины автопоезда.

Транспортные средства в зависимости от осевых масс подразделяются на 2 группы:

к группе А относятся ТС с осевыми массами наиболее нагруженной оси свыше 6 т до 10 т включительно, предназначенные для эксплуатации на дорогах с усовершенствованным покрытием;

к группе Б относятся ТС с основными массами наиболее нагруженной оси до 6 т включительно, предназначенные для эксплуатации на всех дорогах.

Груз считается тяжеловесным, если полная масса транспортного средства с грузом или без груза и (или) осевая масса превышают хотя бы один из параметров, указанных в табл. 17 и 18.

Таблица 17

Допустимые значения полной массы ТС

Виды ТС

Полная масса, т

Расстояние между

крайними осями ТС группы А, не менее, м

Группа А

Группа Б

Одиночные автомобили и автобусы:

двухосные

18

12

3,0

трехосные

25

16,5

4,5

четырехосные

30

22

7,5

Автопоезда:

трехосные

28

18

10,0

четырехосные

36

24

11,2

пятиосные и более

38

25,5

12,2

Параметры рабочего места водителя. Активная безопасность автомобиля определяется и теми конструктивными качествами, которые определяют условия работы водителя (микроклимат кабины, уровень шума и вибрации, эргономические свойства и др.).

Микроклимат кабины — это совокупность температуры, влажности, скорости воздуха, наличие в нем вредных примесей.

Шум и вибрация — природа их одна и та же — это механические колебания, возникающие под влиянием внешних воздействий.

Таблица 18

Допустимые значения осевой массы на каждую ось

Расстояние между осями ТС, м

Осевая масса на каждую ось, т

Группа А

Группа Б

Свыше 2

10,0

6,0

Свыше 1 ,65 до 2 включительно

9,0

5,7

Свыше 1,35 до 1,65 включительно

8,0

5,7

Свыше! до 1,35 включительно

7,0

5,0

До 1,0

6,0

4,5

Эти параметры непосредственно влияют на психофизиологические характеристики водителя. Отклонение их от нормы приведет к быстрому физическому утомлению, снижению умственной деятельности, замедлению реакции и как результат снижению произ­водительности труда и уровня безопасности. Например, оптимальный температурный режим в кабине водителя принят 17 — 24° С, отклонение от него в ту или иную сторону вызывает резкое увеличение вероятности совершения ДТП (рис. 31).

В. И. Коноплянко [12] допустимые параметры рабочего места водителя представил в виде зон условий обитания (рис. 32).

Эргономические свойства характеризуют соответствие размеров и формы сиденья и органов управления транспортного средства антропометрическим параметрам человека. На рис. 33 представлено правильное положение водителя, которое достигается опреде­ленными соотношениями размеров подушки и спинки сиденья, возможностью их регулирования. Немаловажное значение с точки зрения БД имеет положение рук на рулевом колесе. Правильное положение (по аналогии с циферблатом часов) (см. рис. 33, а); левая рука — между 9 и 10 часами, правая — между 2 и 3 часами.

Рис. 31. Влияние температуры воздуха в кабине (Т) на вероятность совершения ДТП (РДТП)

Органы управления. Современные автомобили требуют от водителя при управлении сравнительно малых мускульных усилий и в этом отношении они достаточно совершенны. Мускульную работу измеряют по количеству выделяемого во время работы тепла и различают легкую (1—3 ккал/мин), умеренную (3 — 5), среднюю (5 — 8), тяжелую (8— 10), очень тяжелую (10— 15). В зависимости от марки автомобиля мускульные усилия водителя составляют 1 — 5 ккал/мин, соответственно его мускульная работа относится к легкой или умеренной.

Рис. 32. Зоны условий обитания

Требования, предъявляемые к органам управления:

минимальное время, затрачиваемое на перемещение и срабатывание систем, приводящих их в действие;

оптимальные величины прикладываемых к ним усилий;

наличие обратной связи между величинами прикладываемых усилий и реакцией органов управления.

Рис. 33. Оптимальная поза водителя

а — положение рук на рулевом колесе; б — положение тела

12.2. Пассивная безопасность автомобиля

Способность конструкции ТС обеспечивать защиту

человека от травмирования или смертельного исхода при ДТП называется пассивной безопасностью. Различают внутреннюю пассивную безопасность по отношению к водителю и пассажирам и внешнюю — к пешеходам и уменьшению повреждения автомобиля.

Принцип действия средств пассивной безопасности в основном состоит в уменьшении динамической нагрузки на тело человека в процессе столкновения или опрокидывания ТС, что обеспечивается некото­рой растяжкой времени действия нагрузки за счет деформации элементов пассивной безопасности. При этом используются такие факторы, как ограничение перемещения людей внутри кузова и кабины, допустимое уменьшение внутренних размеров автомобиля, уменьшение травмоопасности деталей, контактирую­щих с человеком.

К средствам пассивной безопасности относят: ударно-прочностные свойства кузова и кабины, бампер, травмобезопасную рулевую колонку, ремни безопасности, замки и петли дверей, сиденья и их крепления, элементы интерьера, подголовники, стекла кузова и кабины и др. Средства пассивной безопасности входят в конструкцию автомобиля и срабатывают автоматически.

Основные требования к пассивной безопасности автомобиля:

- деформации передней и задней частей кузова при столкновении должны обеспечивать допустимый уровень замедления;

- жесткость салона должна быть такой, чтобы сохранить зону жизнеобеспечения;

- рулевое колесо и колонка должны перемещаться и поглощать удар (телескопировать), а также распределять удар по груди водителя без нанесения ему травм;

- должна быть исключена возможность выброса или выпадания пассажиров или водителя при ДТП (надежность дверных замков);

- должны быть предусмотрены индивидуальные защитные удерживающие средства для всех пассажиров и водителя (ремни безопасности, подголовники, пневмоподушки);

- перед пассажирами и водителем не должно быть травмоопасных элементов;

- стекла (ветровое, боковое) не должны быть травмоопасными.

studfiles.net

Системы активной и пассивной безопасности автомобиля

Согласно статистике, в более 80% всех дорожно-транспортных происшествий участвуют автомобили. Более одного миллиона людей каждый год погибают и около 500 тысяч получают телесные повреждения. Стремясь обратить взор на эту проблему, каждое 3-е воскресенье ноября было объявлено ООН «Всемирным днём памяти жертв дорожных аварий». Современные системы безопасности автомобиля нацелены на уменьшение существующей печальной статистики по этому вопросу. Конструктора новых авто всегда пристально следуют нормам производства и безопасности авто. Для этого они моделируют всевозможные опасные ситуации на краш-тестах. Поэтому перед выпуском в свет авто проходит тщательную проверку и годность для безопасного использования на дороге.

Автомобильные аварии становятся причиной гибели многих людей

Но полностью устранить этот вид происшествий невозможно при таком уровне развития техники и общества. Поэтому основной упор делается на предупреждение аварийной ситуации и ликвидацию последствий после неё.

Тесты по безопасности авто

Главной организацией по оценке безопасности автомобилей является «Европейская ассоциация испытания новых автомобилей». Существует она с 1995 года. Каждой новой марке машины, прошедшей через ряд тестов, выставляется оценка по пятизвездной шкале – чем звезд больше, тем лучше.

Каждая новая марка автомобиля должна пройти ряд испытаний

Например, благодаря тестам они доказали, что использование высоких подушек безопасности уменьшают риск получения травмы головы в 5-6 раз.

Параметры активной безопасности

Активные системы безопасности автомобиля – комплекс конструктивных и эксплуатационных свойств, которые направлены на уменьшение вероятности ДТП на дороге.

Разберём основные параметры, которые отвечают за уровень активной безопасности.

  1. За эффективность управления автомобилем во время торможения отвечают его тормозные свойства, исправность которых и позволяет избежать ДТП. За корректировку уровня торможения каждого колеса и системы колёс в целом отвечает антиблокировочная система.

    Исправность тормозной системы автомобиля многократно снижает вероятность ДТП

  2. Тяговые свойства авто влияют на возможность увеличения величины скорости в движении, принимают участие при совершении обгона, перестройки в полосах движения и прочих манёврах.
  3. Производство и настройка подвески, рулевого управления, тормозной системы, осуществляется с использованием новых стандартов качества и современных материалов, что позволяет улучшить безотказность системы.

    Новые стандарты качества должны гарантировать безотказность системы

  4. Оказывает влияние на безопасность и компоновка авто. Более предпочтительными считаются авто с переднемоторной компоновкой.
  5. За наилучшее прохождение траектории движения, избегая заносов, выбросов на обочину и других проблем с отклонением от заданного пути, отвечает устойчивость автомобиля.
  6. Управляемость автомобиля – способность авто перемещаться по траектории, выбранной водителем

    Скидки на новые автомобили!

    Выгодный кредит от 9.9%Рассрочка 0%

    . Одним из определений, характеризующих управляемость, является способность автомобиля менять вектор движения при условии неподвижности рулевого колеса – поворачиваемость. Различают поворачиваемость шинную и креновую.
  7. Информативность – свойство автомобиля, задачей которого является своевременное обеспечение информацией водителя об интенсивности движения на дороге, погодных условиях и прочего. Различают внутреннюю информативность, которая зависит от радиуса обзора, эффективной работы обдува и обогрева стекол; внешнюю, зависящую от габаритных размеров, гаммы цветовой окраски авто, исправных фар, стоп-сигналов; и дополнительную информативность, которая помогает при тумане, снегопаде и в ночные часы.
  8. Комфортабельность – параметр, отвечающий за создание благоприятных условий микроклимата во время управления автомобилем.

    Водитель должен быть обеспечен информацией о происходящем на дороге

Системы активной безопасности

Самыми популярными системами активной безопасности, значительно повышающими эффективность тормозной системы, являются:

1) Антиблокировочная система тормозов. Она устраняет блокировку колёс во время торможения. Задача системы: предотвратить скольжение авто в случае потери водителем управления во время аварийного торможения. АБС уменьшает тормозной путь, что позволит избежать наезда на пешехода или угодить в кювет. Плюсом антиблокировочной системы тормозов является антипробуксовочная система и электронный контроль устойчивости;

Антиблокировочная система тормозов (составляющие)

2) Антипробуксовочная система. Система предназначена для улучшения управления автомобилем в сложных погодных условиях и условиях плохого сцепления, используя механизм воздействия на ведущие колёса;

3) Система курсовой устойчивости. Предотвращает неприятные заносы автомобиля благодаря использованию электронного компьютера, который и управляет моментом силы колеса или колёс одновременно. Система под руководством компьютера берёт управление на себя, когда близка вероятность потери управления человеком – поэтому и является очень эффективной системой безопасности авто;

Система курсовой устойчивости

4) Система, распределяющая тормозные усилия. Дополняет антиблокировочную систему тормозов. Основное отличие состоит в том, что СРТ помогает управлять тормозной системой на протяжении всего движения автомобиля, а не только во время аварийной ситуации. Она отвечает за равномерность распределения тормозных усилий по всем колёсам, дабы сохранить установленную водителем траекторию движения;

5) Механизм электронной блокировки дифференциала. Суть работы её такова: во время заноса или скольжения, часто возникает ситуация, что одно из колёс зависает в воздухе, продолжая крутиться, а опорное колесо – перестаёт. Водитель теряет контроль над управлением автомобиля, что создаёт риск аварии на дороге. В свою очередь, блокировка дифференциала позволяет передать крутящийся момент полуосям или карданам, нормализуя движение авто.

6) Механизм автоматического экстренного торможения. Помогает в тех случаях, когда водитель не успевает полностью нажать на педаль тормоза, т. е. система сама автоматически оказывает тормозное давление.

7) Система предупреждения о приближении пешеходов. При опасном приближении пешехода к автомобилю система подаст звуковой сигнал, который позволит избежать происшествия на дороге и сохранить ему жизнь.

Также существуют системы безопасности (ассистенты), которые вступают в работу до наступления аварии, как только почувствуют потенциальную угрозу жизни водителя, при этом они перехватывают на себя ответственность за рулевое управление и тормозную систему. Рывок для развития этих механизмов дал прорыв в изучении электронных систем: выпускаются новые виды устройств, увеличивается полезность блоков управления.

К этим системам относят:

  • Различные радарные, акустические и ультразвуковые системы, которые предупреждают водителя о неблагоприятном расстоянии с другими авто, стенами, препятствиями;
  • Система, позволяющая автоматически увеличивать или уменьшать скорость при приближении к другим автомобилям – адаптивный круиз-контроль;

    Адаптивный круиз-контроль

  • Ручник – механизм, позволяющий удерживать машину намертво на различных поверхностях под определённым углом, тем самым обезопасив её от незапланированных движений;
  • Системы, помогающие контролировать плавный спуск и подъём;
  • Автоматическая система рулевого управления;
  • Система, обеспечивающая ночное виденье;

    Система ночного виденья

  • Механизмы дистанционного распознавания дорожных знаков;
  • Система распознавания и принятия незамедлительных мер в случае усталости водителя.

Элементы пассивной безопасности

Когда водитель уже не в силах самостоятельно предотвратить аварийную ситуацию, в работу вступают элементы системы пассивной безопасности автомобиля.

Система включают в себя следующие компоненты:

  • Ремни безопасности.

    Ремни безопасности

Идея создать механизм привязки водителя к сиденью проявилась в 1907 году, а уже в 1959 году были выпущены первые автомобильные ремни. По сей день они остаются самым дешёвым и эффективным элементом, обеспечивающим безопасность. С развитием технологии производства и техники в целом, стали появляться ремни с автоматической системой натяжения, которые отлично проявляют себя в паре с подушками безопасности в случае аварийной ситуации: они срабатывают сразу же и прижимают человека к креслу.

В зависимости от типа, модели и комплекции автомобиля ремни безопасности сохраняют жизнь в 50-55% случаев.

  • Подушки безопасности.

    Подушки безопасности

    Подушка представляет собой ничем не примечательный мешок из синтетического материала, основной задачей которого является принятие нагрузки в результате столкновения о тело человека. Сейчас подушки практически не оставляют повреждений на теле человека, однако, раньше они приводили к гематомам на теле, а в крайнем случае могли вызвать глухоту. Очень часто это происходило с людьми невысокого роста и детьми.

    При использовании подушки безопасности вы сохраните себе жизнь в трех случаях из десяти, а при комбинированном использовании подушки и ремня безопасности вероятность положительного исхода увеличивается до 80%.

  • Подголовники сидений.

    Подголовники сидений

    Конструктора заявляют, что подголовники также защищают наше тело, в частности шею, от серьезных травм при контакте с корпусом автомобиля в случае аварийной ситуации. Однако, по словам основной массы людей, эффективность подголовников преувеличена, и защита достигается только при определённых условиях.

  • Структурная целостность каркаса. Прочный каркас является залогом безопасности водителя и пассажиров во время аварии.
  • Прочно закреплённое сиденье. Позволяет удержать водителя в результате аварии и не допустить его перемещение по салону.
  • Бамперы. Предназначены для амортизации энергии, поступающей в момент удара.
  • Безопасный педальный узел. Позволяет избежать повреждения ног водителя, так как реализован механизм отделения педали от мест креплений во время столкновения.
  • Технология производства стекла на основе триплекса, которое при разрушении не наносит большого вреда.
  • Механизм перемещения двигателя и других элементов авто в нижнюю часть во время аварии, чтобы препятствовать их попаданию в салон и нанесению урона пассажирам.

Также на пассивную безопасность оказывают влияние размеры кузова, чем больше – тем безопаснее, и окраска.

Заключение

Благодаря развитию науки постоянно улучшаются системы активной и пассивной безопасности. Современные автомобили оснащены более продвинутыми системами безопасности, что позволяет в разы снизить риск аварии и уменьшить увечья пассажиров и ущерб технике. Статистика Евросоюза подтверждает, что использование этих систем позволило снизить количество смертельных случаев на дороге практически в два раза. Поэтому при выборе своей машины проверьте у неё наличие хорошей системы безопасности, так как это поможет избежать чрезвычайных ситуаций на дороге и сохранить жизнь. А какие, по вашему мнению, существуют самые надёжные системы безопасности автомобиля?

rating-avto.ru


Смотрите также