Системы активной и пассивной безопасности автомобиля

Свойства активной безопасности автомобиля

Даже исправный и соответствующий требованиям комплекс активной безопасности не всегда может отвечать должному уровню контроля машины, если его организация и настройки были выполнены без учета эксплуатационных параметров. Чтобы исключить подобные отклонения, следует ориентироваться на рабочие свойства данной системы. В частности, под активной безопасностью понимают свойства автомобиля следующего порядка:

Эффективная тормозная система. Указывает на способность машины надежно удерживаться на одном месте и быстро сокращать скоростной режим.
Устойчивость и управляемость. Способность машины в условиях аварийного движения производить резкие маневры с целью выхода из критического положения.
Обзорность. Свойство, которое позволяет водителю получать максимальный объем визуальной информации о ситуации на дороге с учетом конструкции конкретного автомобиля.
Наружная информативность машины. Эффективность средств, которые отвечают за подачу сигналов и внешнее освещение.
Шумоизоляция

Высокий уровень шума в салоне напрямую негативно сказывается на состоянии водителя, снижая его внимание и скорость реакций.

6) Подушки безопасности

Есть некоторая доля людей, которые считают, что подушки безопасности это зло. Да периодически фиксируются случаи ошибочного срабатывания подушек, которые повреждали водителя и пассажиров. Но в случае аварии, после ремней безопасности, данная технология, имеет одно из самых важных значений для сохранения жизни и защиты от серьезных травм.

Ведь лучше удариться о подушку безопасности, чем об жесткое рулевое колесо, которое может принести серьезные травмы. Напомним, что подушки безопасности изобрел Американский изобретатель Аллен Брид, которую он представил в 1967 году компании Крайслер. Впервые подушка безопасности появилась в 1971 году на автомобиле Ford Taunus 20M P7B

Понятие систем активной безопасности

You will be interested:How dangerous is the new coronavirus?

Для понимания того, что собой представляют такие системы, необходимо для начала рассмотреть принцип действия механизмов, которые являются их противоположностью. То есть речь пойдет о системах пассивной безопасности. Как уже было отмечено, это механические устройства, причем традиционно никак не связанные с электронными средствами управления. Они срабатывают в моменты, когда физически фиксируется внешнее воздействие. Что же касается активной безопасности автомобиля, это комплекс устройств, которые ориентируются на предотвращение ДТП, а также минимизацию рисков, приводящих к другим негативным последствиям. Это могут быть не только электронные приборы с датчиками, но и конструкционные части машины. Более того, на эффективность таких систем влияют и рабочие характеристики автомобиля, которые напрямую никак не связаны с задачами обеспечения безопасности.

9) Дисковые тормоза

На этой фотографии тормоза McLaren P1

Обратите внимание на дисковые углеродные тормоза, которые отшлифованы, как зеркало. Эта технология была разработана компанией AKEBONO

Зеркальная поверхность дискового тормоза создана для того, чтобы более эффективно рассеивать тепловую энергию для предотвращения перегрева тормозной системы.

Дисковые тормоза намного лучше по сравнению с барабанной технологией, которая не настолько хорошо рассеивает тепло, что приводит к перегреву тормозов, что сказывается на безопасности автомобиля, особенно при экстренном торможении.

Как не удивительно дисковые тормоза были изобретены еще в 1902 году. Но из-за сильного скрипа при торможении, до недавнего времени, наибольшее распространение получили барабанные тормоза.

Особенности активной безопасности

Главной особенностью данного рода систем можно назвать элемент интеллектуального принятия решений, из-за чего их и называют активными. Разумеется, речь идет об условной «интеллектуальности», поскольку самое сложное устройство этого комплекса все же работает по определенному алгоритму. Другое дело, что и сам пользователь, и управляющая программа могут менять отдельные параметры работы системы в зависимости от конкретных условий эксплуатации

Важно рассмотреть, что такое с точки зрения управления активная безопасность автомобиля. Это во многом автономная система, которая включается в работу, в постоянном режиме обрабатывая исходные данные от датчиков

По их показаниям и принимаются те или иные решения. Причем действие системы может завершаться на этапе подачи тревожного сигнала водителю или же непосредственным влиянием на отдельные механические агрегаты и даже на характер движения машины.

Что отвечает за безопасность пассажиров в автомобиле?

Уровень безопасности автомобиля зависит не только от современной электроники, но и от его конструкции. Так же оказывает влияние поведение на дороге. Какие элементы автомобиля отвечают за безопасность пассажиров?

Системы безопасности автомобилей

По данным статистики, каждый год в результате ДТП уносит жизни около 1,24 миллиона человек во всем мире, еще около 40 миллионов получают различные травмы.

Повышение безопасности стало одной из главных целей для тех, кто работает в автомобильной промышленности. Работа ведется на различных уровнях, от создания адекватной, безопасной и свободной от столкновений дорожной инфраструктуры до формирования сознательности участников дорожного движения.

Важным элементом этих работ являются мероприятия, направленные на улучшение свойств транспортных средств таким образом, чтобы они были безопасными для людей, путешествующих в них, а также на повышение безопасности участников ДТП.

Системы активной и пассивной безопасности

Системы безопасности в автомобиле подразделяются на два типа:

1. Система пассивной безопасности — ее задачей является устранение последствий столкновения или дорожно-транспортного происшествия и всех его участников. Перечень элементов этой системы постоянно развивается и совершенствуется.

Эта система включает, в частности, следующее:

Подушки безопасности — самый важный элемент безопасности пассажиров. Устанавливаются в соответствии с принципом, что транспортное средство должно защищать всех, кто попал в аварию. Впервые они появились в Европе в 1981 году. Их задача — смягчить воздействие водителя и пассажиров на автомобильную составляющую
Если вы купили подержанный автомобиль, обязательно проведите диагностику и ремонт подушек безопасности, где и как это сделать, можно узнать здесь.
Кузов автомобиля — особое внимание уделяется материалам, боковым укреплениям и зонам сгибания

В пассажирском салоне имеется специальное усиление, так называемая клетка безопасности, которая предотвращает возможность травмирования пассажиров в случае столкновения.
Форма кузова, защищающего водителя и пассажиров снаружи транспортного средства.
Ремни безопасности — их задача удерживать водителя и пассажиров на сиденье в случае резкого торможения или столкновения
Важно правильно пристегивать ремень безопасности, чтобы обеспечить поддержание веса тела и минимизацию травм.

2. Активная система безопасности — все устройства и системы в автомобиле, позволяющие водителю избежать несчастного случая. Их цель — помочь водителю, а иногда и исправить ошибки. Прежде чем доехать до места, где водитель остается один, полезно ознакомиться с наиболее важными системами, которые помогут безопасно ездить по дороге:

ABS — это система, разработанная для предотвращения блокировки колес при торможении. Эта электроника одна из самых популярных и эффективных. Она позволяет избежать вытягивания автомобиля в сторону и сохранить полную управляемость даже в гололед.

ESP (система стабилизации) — эта система стабилизирует автомобиль при прохождении поворотов. Если какое-либо из колес соскальзывает, она тормозит их таким образом, чтобы сохранить направление.

ACC (Adaptive Cruise Control) может использоваться на автомагистралях и трассах. Работает с круиз-контролем. Его целью является поддержание достаточного, безопасного расстояния между движущимися автомобилями. При необходимости систему можно затормозить, чтобы выдержать дистанцию перед движущимся транспортным средством.

DAA — Driver Activity Assistant — помощник водителя — другая система, которая помогает водителю. Она распознает симптомы усталости водителя, анализируя его стиль вождения.

Гонка инженеров продолжается. Приоритет отдается безопасности участников дорожного движения. Являясь ее участниками, необходимо осознавать не только риски, но и возможности транспортных средств. Не стоит их переоценивать, а лучше не торопиться и познакомиться с этими системами и научиться их правильно использовать.

Дмитрий Серегин 8 ноября, 2019

Опубликовано в: Безопасность

Активная безопасность

В приоритете разработки конструкций грузовых автомобилей находится и активная безопасность. Она является совокупностью конструктивных решений, отвечающих за снижение или исключение риска возникновения дорожно-транспортных происшествий. Компоновка двигателя, переднего, заднего, полного привода, устройства кузова – все это обеспечивает активную безопасность.

Много еще и других ключевых аспектов, среди которых является информативность грузового транспорта. Следовательно, обязательно наличие сигнальных элементов. Их главные функции — оповещение участников дорожного движения и обзорность. Безотказность и надежность агрегатов, узлов тормозной системы и систем управления наравне с предыдущими аспектами стоят за активной безопасностью. Не стоит забывать о ходовой устойчивости на дороге, управляемости, к которой относятся такие факторы, как угол разворота, крен в поворотах, тормозные и разгонные свойства.

Стоит учесть и эргономику салона, отвечающую за удобное расположение элементов управления автомобилем, комфортное положение водителя и создание микроклимата. Тяговые свойства: мощность двигателя, объем и крутящий момент – также являются важнейшими составляющими активной безопасности.

Контроль усталости водителя

Согласно статистике, порядка 25 % аварий на дорогах происходит именно по причине усталости автовладельца. Достаточно 4 часов вождения без перерывов, чтобы реакции водителя утратили необходимую остроту. Специально для таких случаев была разработана концепция ассистента, который фиксирует отклонения в поведении водителя, сообщая о необходимости остановки. При этом используются разные принципы выявления признаков усталости – по взгляду водителя (через специальные сенсоры), по контролю движения машины и характеру манипуляций с органами управления. Опять же, при однозначной фиксации отклонений система может или дать соответствующее оповещение, или вмешаться в процесс управления через тормозную систему, руль и т. д.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ СРАБАТЫВАНИЯ ПОДУШКИ БЕЗОПАСНОСТИ

На следующих рисунках отражены последовательные этапы срабатывания фронтальной подушки безопасности и приблизительное значение соответствующих временных интервалов. В данном примере рассматривается лобовой удар автомобиля на скорости около 32 км/ч в твердую стену.

Перед столкновениемНа рисунке показано нормальное положение водителя, пристегнутого ремнем безопасности с трехточечным креплением, в момент, предшествующий удару.

15 миллисекунд после удараВ течение приблизительно 15 мс после момента столкновения со стеной автомобиль резко замедляется. Датчик удара и дублирующий датчик безопасности фиксируют факт столкновения.Блок DCU дополнительной системы безопасности (SRS) получает от датчиков сигнал о столкновении и определяет, является ли удар достаточно сильным для активизации подушки безопасности. Если это так, то по сигналу блока DCU воспламеняется пиропатрон подушки безопасности, поджигая горючее вещество, содержащееся в газогенераторе. Если ремни безопасности оборудованы преднатяжителями, то последние срабатывают одновременно с подушками безопасности.Тело водителя по прежнему находится в вертикальном положении.

30 миллисекунд после удара

По истечении приблизительно 30 мс (0,030 с) после момента столкновения автомобиля со стеной подушка безопасности разворачивается.Наполняясь, оболочка подушки безопасности перемещается со скоростью до 320 км/ч. Тело водителя слегка сдвигается вперед, а передняя зона запрограммированной деформации кузова сминается, поглощая энергию удара.

Преднатяжители ремней безопасности (если они установлены) срабатывают непосредственно перед срабатыванием подушки безопасности.

40 миллисекунд после удара

Спустя 40 мс (0,040 с) после момента столкновения подушка безопасности наполнится до полного объема. Инерционная катушка ремня безопасности заблокируется, и ремень поглотит часть энергии столкновения. После того, как голова и тело водителя столкнутся с наполненной подушкой безопасности, подушка начнет сдуваться. При этом газ выходит из вентиляционных отверстий в оболочке подушки, обеспечивая постепенное замедление движения тела водителя.

120 миллисекунд после удара

По истечении приблизительно 120 мс водителя отбрасывает назад, на спинку сиденья. К этому моменту подушка безопасности уже в значительной степени спустилась (т.е. газ вышел из нее сквозь вентиляционные отверстия). Спущенная подушка не закрывает водителю обзор.

Последовательность срабатывания пассажирской подушки безопасности аналогична вышеописанной последовательности срабатывания подушки безопасности водителя.

ПРИМЕЧАНИЕ:Если при столкновении автомобиля удар был недостаточно сильным, чтобы водитель мог удариться головой о рулевое колесо, то подушка безопасности водителя не сработает.

ПРИМЕЧАНИЕ:Тот факт, что подушка безопасности не сработала при слабом ударе, не означает неисправности системы дополнительной безопасности (SRS).

Запасные выходы

Люки крыши и окна автобусов могут быть использованы в качестве запасных выходов для быстрой эвакуации пассажиров из салона при ДТП или пожаре. С этой целью внутри и снаружи пассажирского помещения автобусов предусмотрены специальные средства для открытия аварийных окон и люков. Так, стекла могут устанавливаться в оконные проёмы кузова на двух замковом резиновом профиле, имеющем замковый шнур. При возникновении опасности необходимо выдернуть замковый шнур с помощью скобы, прикреплённой к нему, и выдавить стекло. Некоторые окна подвешиваются в проеме на петлях и снабжаются ручками для их открывания наружу.

Устройства для приведения в действие аварийных выходов автобусов, находящихся в эксплуатации, должны быть в работоспособном состоянии. Однако в процессе эксплуатации автобусов работники АТП нередко снимают скобу на аварийных окнах, опасаясь умышленной порчи уплотнения окон пассажирами или пешеходами в случаях, когда это не диктуется необходимостью. Подобная «предусмотрительность» делает невозможным экстренную эвакуацию людей из автобусов.

Аварийный размыкатель аккумуляторной батареи

Аварийный размыкатель аккумуляторной батареи предназначен для предотвращения короткого замыкания в электрической системе и возможного возгорания автомобиля. Им оснащаются автомобили, у которых аккумуляторная батарея установлена в салоне или багажном отделении.

Длинный кабель, соединяющий батарею со стартером, у автомобилей, в которых батарея устанавливается в салоне или багажнике, может быть причиной пожара из-за его повреждения при аварии. Поэтому при срабатывании подушки безопасности с помощью пиропатрона производится отключение кабеля к стартеру и генератору от положительного вывода батареи. Питание остальной бортовой сети сохраняется, так как при аварии необходимо сохранение работоспособности аварийной сигнализации и освещения. Безопасные клеммы могут прекратить подачу тока разрывом соединяющей перемычки, отстрелом штифта клеммы или иным воздействием.

В безопасных клеммах с разрывной перемычкой (рис. 4) при воспламенении пиротехнического заряда давление газа воздействует на находящийся на поршне палец, который разрывает соединение между контактами.

Рис. 4. Безопасная клемма с разрывной перемычкой: а — разрывная перемычка в обычном состоянии; б — разрывная перемычка при срабатывании пиропатрона; 1 — соединительный элемент с разрывной перемычкой; 2 — палец с поршнем; 3 — запал

В безопасных клеммах с отстрелом штифта (рис. 5) кабель отключается от положительного вывода отсоединением его конического штифта 1 при срабатывании пиропатрона. Случайное возобновление соединения наконечника кабеля с выводом батареи предотвращается уловителем 1 с двумя захватами.

Рис. 5. Безопасная клемма с отстрелом штифта: а — до срабатывания отстрела; б — после срабатывания отстрела; 1 — конический уловитель (штифт); 2 — кабель, соединяющий плюсовую клемму со стартером; 3 — плюсовая клемма; 4 — пластмассовая оболочка

Управление пиропатроном и его диагностика производятся с помощью блока управления подушек безопасности.

Пиропатрон срабатывает при каждом раскрытии подушек безопасности, после чего его необходимо заменить.

Современные системы пассивной безопасности автомобиля

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

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

1.Ремень безопасности

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

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

2.Подушка безопасности

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

3.Подголовник

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

4.Бампер

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

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

5.Стёкла триплекс

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

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

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

6.Салазки для мотора

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

7.Детские автокресла

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

https://youtube.com/watch?v=4ZwjrpMZEz0

Мобильная вычислительная платформа

Подключенный автономный автомобиль превратится в сложную сетевую вычислительную платформу, интегрированную со встроенными датчиками и исполнительными механизмами, и будет все больше контролироваться искусственным интеллектом. Это уже становится очевидным.

Транспортные средства уже представляют собой гибридную механически-электрическую систему управления с широким спектром ЭБУ, отправляющих и принимающих сигналы по разветвляющимся шинам связи для реализации согласованного и ограниченного пути. ЭБУ контролируется все более сложным и сложным программным обеспечением. Но для подключенных, сетевых автомобилей, обеспечение надежности требует от программного и аппаратного обеспечения чрезвычайно высоких мер безопасности, то есть они должны иметь многослойные надежные криптографические механизмы, встроенные в него.

Криптографическая безопасность означает, что математические алгоритмы, методы, протоколы, криптографические ключи и сертификаты, подобные тем, которые используются для защиты банковских систем, смарт-карт, мобильной инфраструктуры и защищенных веб-сайтов, должны быть сконструированы в транспортных средствах (и в их производственных системах). Эти методологии будут использоваться для защиты датчиков, исполнительных механизмов, ЭБУ, коммуникационных шин, точек доступа электронных блоков и шлюзов для связи с внешним миром.

Сегодня шины передачи данных и электронные блоки управления не очень надежны, и хакер может внедрять вредоносный код, чтобы сделать автомобиль потенциально опасным. Можно даже сказать, что без осуществления повышенных мер безопасности понятие подключенного автономного автомобиля не может быть реализовано.

Если автономные автомобили являются «большой вещью», то по-настоящему надежная автомобильная архитектура для ЭБУ, шлюзов, контроллеров домена / области и их производственных систем — это то, что делает возможным существование этой «большой вещи». Поэтому нельзя назвать преувеличением повышенные требования к криптографической безопасности, которая является непременным условием будущего автомобилестроения.

ЭБУ являются основой проблемы безопасности автомобилей, потому что они и шины, которые их соединяют, должны быть защищены. Невозможно сказать, передаются ли сигналы или сообщения от аутентифицированного отправителя или они были повреждены (то есть потеряли целостность данных). Это нужно изменить быстро, и каждый автопроизводитель, производитель электронных блоков управления и поставщик автомобильных микросхем знают об этом и работают над этим. Тем не менее, нет четких стандартов, и эти подходы часто имеют тенденцию к разбиению на подзадачи.

По мере роста количества вычислительных узлов в автомобильной сети, способы, с помощью которых эти узлы могут быть атакованы, возрастают экспоненциально.

Автомобильные криптографические стандарты и архитектуры для безопасных ЭБУ и других процессоров не стандартизированы. OEM производители, Tier Ones и Tier Two поставщики полупроводниковых изделий не договорились об общем стандарте для обеспечения безопасности и обновления программного обеспечения транспортных средств и заводов, но все же стараются найти общее решение, которое в настоящее время не может предложить ни один из них. Прошлые мероприятия по стандартизации, такие как EVITA, все еще не продвинулись далеко, несмотря на почти десятилетие работы в сфере автомобильных экосистем.

Это означает, что нет крепкого фундамента, когда речь идет об автомобильной безопасности, и многие предложения вносятся стартапами, созданными компаниями по компьютерной безопасности, сетевыми компаниями, консультантами по управлению, IP провайдерами, компаниями мобильной связи, OEM производителями, уровнями Tier Ones, уровнями Tier Twos, и другими.

Учитывая не лучшее состояние цифровой безопасности и постоянный прогресс в автономном автомобилестроении, все время будет происходить улучшение криптографической безопасности, что ставит задачу определения и стандартизации сложных архитектур. Возможность адаптации к неизвестному должна быть встроена в любую систему безопасности.

Подушки безопасности

Одной из распространённых и действенных систем безопасности в современных автомобилях (после ремней безопасности) являются воздушные подушки. Они начали широко использоваться уже в конце 70-х годов, но лишь десятилетие спустя они действительно заняли достойное место в системах безопасности автомобилей большинства изготовителей.

Они размещаются не только перед водителем, но и перед передним пассажиром, а также с боков (в дверях, стойках кузова и т.д.). Некоторые модели автомобилей имеют их принудительное отключение из-за того, что люди с больным сердцем и дети могут не выдержать их ложного срабатывания.

Сегодня надувные подушки безопасности – обычное дело не только на дорогих машинах, но и на маленьких (и относительно недорогих) автомобильчиках. Зачем же нужны подушки безопасности? И что они из себя представляют?

Разработаны подушки безопасности, как для водителей, так и для пассажиров на переднем сиденье. Для водителя подушка устанавливается обычно на рулевом управлении, для пассажира – на приборной панели (в зависимости от конструкции).

Передние подушки безопасности срабатывают при получении аварийного сигнала от блока управления. В зависимости от конструкции, степень наполнения подушки газом может варьироваться. Предназначение передних подушек – защита водителя и пассажира от травмирования твёрдыми предметами (кузов двигателя и др.) и осколками стёкол при фронтальных столкновениях.

Боковые подушки предназначены для уменьшения повреждения людей, находящихся в автомобиле при боковом ударе. Они устанавливаются на дверях, либо в спинках сидений. При боковом столкновении внешние датчики посылают сигналы в центральный блок управления подушками безопасности. Это делает возможным срабатывание как некоторых, так и всех боковых подушек.

Исследования влияния надувных подушек безопасности на вероятность гибели водителя при лобовых столкновениях показали, что таковая уменьшается на 20-25%.

В случае, если подушки безопасности сработали, или были каким-либо образом повреждены, они не могут быть отремонтированы. Вся система подушек безопасности подлежит замене.

Воздушная подушка водителя имеет объём от 60 до 80 литров, а переднего пассажира – до 130 литров. Нетрудно представить, что при срабатывании системы, объём салона уменьшается на 200-250 литров в течение 0,04 сек(см. рисунок), что даёт немалую нагрузку на барабанные перепонки. Кроме того, вылетающая со скоростью более 300 км/ч подушка, таит в себе немалую опасность для людей, если они не пристёгнуты ремнём безопасности и ничто не задерживает инерционное движение тела навстречу подушке.

Существует статистика, говорящая о влиянии надувных подушек безопасности на травматизм при аварии. Что же нужно делать, чтобы уменьшить вероятность травмы?

Если в машине имеется подушка безопасности, не стоит размещать повернутые назад детские сиденья на сиденье автомобиля, где эта подушка безопасности находится. При надувании подушка безопасности может сдвинуть сиденье и нанести травму ребенку.

Подушки безопасности на пассажирском месте повышают вероятность гибели детей до 13 лет, сидящих на этом месте. Ребёнок ниже 150 см роста может получить удар в голову воздушной подушкой, открывающейся со скоростью 322 км/ч.