Наверное, каждый водитель знает, что такое АBS. Антиблокировочная система тормозов была изобретена и впервые запущена в производство компанией Bosch в 1978 году. АBS предотвращает блокировку колес при торможении. В результате даже при экстренном торможении сохраняется устойчивость автомобиля. Кроме того, во время торможения автомобиль сохраняет управляемость. Однако с ростом скоростей современных автомобилей одной АBS для обеспечения безопасности стало уже недостаточно. Поэтому ее дополнили еще рядом систем.

Brake Assist

Работа системы Brake Assist
Следующим шагом повышения эффективности торможения после АBS стало создание систем, уменьшающих время срабатывания тормозов, так называемых систем помощи при торможении Brake Assist. АBS делает торможение при полностью нажатой педали максимально эффективным, но не может сработать при легком нажатии на педаль. Усилитель же тормозов обеспечивает аварийное торможение в том случае, когда водитель нажимает на педаль тормоза резко, но недостаточно сильно. Для этого система измеряет, насколько быстро и с каким усилием водитель жмет педаль, после чего при необходимости мгновенно повышает давление в тормозной системе до максимального.

Технически эта идея реализована так. В пневматический усилитель тормозов встроены датчик скорости перемещения штока и электромагнитный привод. Как только в управляющий центр с датчика скорости поступает сигнал о том, что шток движется очень быстро (это значит, что водитель резко ударяет по педали), срабатывает электромагнит, который увеличивает силу воздействия на шток. Давление в системе тормозного привода в течение миллисекунд автоматически значительно увеличивается, т.е. уменьшается время на срабатывание тормоза машины в ситуациях, когда все решают мгновенья. Таким образом, автоматика помогает водителю добиться наиболее эффективного торможения. Кроме того, Brake Assist «запоминает», как тормозит данный водитель в штатных режимах, поэтому ей легче «распознать» критическую ситуацию. В то же время даже на влажном покрытии срыва колес в юз не происходит — в действие успевает вступить АBS. То есть Brake Assist помогает водителю в самый первый момент торможения, а уж если в следующие мгновенья усилия слишком много, то АBS предохранит колеса от блокировки и сохранит автомобиль управляемым. Brake Assist берет управление экстренным торможением на себя и останавливает автомобиль в максимально короткий срок значительно сокращая тормозной путь, особенно на высоких скоростях движения. Система Brake Assist устанавливается только на автомобилях с АBS.

Профессионалу система Brake Assist вряд ли нужна. Ведь опытный водитель даже в критической ситуации дозирует усилие на педали тормоза весьма точно (делает это резко, но не панически). А вот для подавляющего большинства «обычных» водителей система Brake Assist — это то, что надо. В отличие от других электронных тормозных систем (см.ниже), Brake Assist не может перераспределять усилия между колесами, а только «додавливает» педаль, гарантируя включение АBS в работу.

Эффект от системы Brake Assist

Компания Bosch разработала новую систему Predictive Brake Assist, которая способна подготовить тормозную систему к экстренному торможению. Работает она в паре с адаптивным круиз-контролем, чей радар используется для обнаружения объектов впереди автомобиля. Система, определив препятствие впереди, самостоятельно начинает немного прижимать тормозные колодки к дискам. Таким образом, если водитель нажмет на тормозную педаль, он сразу получит максимально быструю реакцию. По словам создателей, новая система эффективнее обычной Brake Assist. В дальнейшем Bosch планирует представить на рынке Predictive Safety System, которая способна сигнализировать вибрациями на педали тормоза о критической ситуации впереди. Дальнейшее развитие этой технологии заключается в том, чтобы электроника самостоятельно активировала экстренное торможение, если решит, что столкновение неизбежно, а водитель бездействует.

BAS (“Brake Assist System”) – система помощи при торможении

НЕСМОТРЯ на название, эта система вст упает в работ у только при аварийном торможении. Как показали исследования, в экстремальной ситуации 90% водителей бьют по педали тормоза резко, но с недостаточным усилием. Причины разные. К примеру, за рулем может сидеть хрупкая девушка, у которой просто не хватает сил как следует надавить на тормоз, а некоторые люди пугаются характерной вибрации педали при срабатывании АБС. Между тем для эффективной работы антиблокировочной системы необходимо создать максимальное давление тормозной жидкости..

Здесь на помощь водителю и приходит BAS. Распознавая пусть слабый, но резкий удар по педали, электроника самостоятельно дотормаживает автомобиль с максимально возможным в данных условиях замедлением.

Еще в работе BAS последнего поколения частенько используется радар ак тивного круизконтроля. В этом случае элек троника оценивает расстояние до впередиид ущего автомобиля и при недопус тимом со кращении дистанции подает пред упреж дающие сигналы водителю. А если сближение продолжается и дальше, то система задействует тормоза без участия человека, сидящего за рулем.

Dynamic Brake Control

Еще одна электронная система — DBC, Dynamic Brake Control разработана инженерами BMW. Она похожа на системы Brake Assist, которые применяются, например, на автомобилях Mercedes-Benz и Toyota. Система DBC ускоряет и усиливает процесс нарастания давления в приводе тормозов в случае экстренного торможения и обеспечивает – даже при недостаточной силе нажатия педали – минимальный тормозной путь. На основе данных о скорости нарастания давления и усилии, прикладываемом к педали, компьютер определяет возникновение опасной ситуации и немедленно устанавливает максимальное давление в тормозной системе, тем самым значительно сокращая тормозной путь вашего автомобиля. Управляющий блок дополнительно учитывает скорость автомобиля и уровень износа тормозов. Система DBC использует принцип гидравлического усиления, а не вакуумный принцип. Подобная гидравлическая система обеспечивает лучшее и значительно более точное дозирование тормозного усилия в случае экстренного торможения. Кроме того. компьютер DBC связан с системами АBS и DSC (Dynamic Stability Control).

АБС – антиблокировочная система тормозов

ПОДРОБНО рассказывать о работе этой системы не стоит. Она появилась на автомобилях более 30 лет назад, и сегодня даже начинающий автолюбитель знает, что АБС имитирует прерывистое торможение. То есть удерживает колеса на грани блокировки, изменяя давление в тормозной системе. В результате водитель всегда сохраняет контроль над машиной (на скользящих шинах она становится неуправляемой).
Кроме того, при резком замедлении на разнородных покрытиях (например, по левому борту сухой асфальт, а по правому – мокрый) АБС не дает автомобилю уйти в занос.

Современные АБС контролируют торможение каждого колеса. Их работа весьма эффективна. А недавно концерн “Volkswagen” представил инновационную систему “АБС плюс”, которая сама распознает песок, снег или другое рыхлое покрытие и в этом случае позволяет колесам.. заблокироваться. Они нагребают перед собой “горку”, упираются в нее – и автомобиль быстрее останавливается.

Cornering Brake Control- система контроля торможения в поворотах.

Система контроля торможения в поворотах
Разработана ВMW в 1997 году.

При торможении задние колеса разгружаются. В поворотах это может привести к заносу задней оси автомобиля вследствие возрастающей нагрузки на переднюю ось. CBC работает совместно с ABS для противодействия сносу задней оси при торможении в повороте. CBC обеспечивает оптимальное распределение тормозного усилия в поворотах, предотвращая занос, даже если тормоза были резко нажаты.

Принцип действия:

Используя сигналы датчиков ABS и определяя скорость вращения колес, СВС регулирует нарастание тормозного усилия для каждого тормозного цилиндра таким образом, что оно нарастает быстрее на внешнем по отношению к повороту переднем колесе, чем на других колесах. Благодаря этому становится возможным воздействие на задние колеса с большим тормозным усилием. Таким образом, компенсируются моменты сил, стремящихся повернуть автомобиль вокруг вертикальной оси при торможении в повороте. Система включается в работу постоянно и незаметно для водителя.

Тормоза для высокоскоростного подвижного состава

Поскольку кинетическая энергия движущегося поезда возрастает в квадратичной зависимости от скорости движения, то для быстрого перевода ее в тепловую и механическую требуются мощные и эффективные тормозные средства. Пара трения колодка-колесо при скоростях выше 150 км/ч не успевает отводить возникающее тепло, даже при чугунных тормозных колодках. Это вызывает необходимость ее переноса с поверхности катания колеса на специальные, хорошо вентилируемые диски, устанавливаемые обычно по два на одной оси колесной пары. Тормозные накладки прижимаются к этим дискам через клещевидную рычажную передачу, связанную с одним, небольшого диаметра, тормозным цилиндром.

В связи с тем, что при дисковом тормозе в отличие от колодочного не происходит очистки поверхности катания колес, коэффициент сцепления их с рельсами снижается в 1,5-2 раза, что увеличивает вероятность юза. Поэтому на высокоскоростных поездах обязательна установка противогазных устройств.

Первые из них, инерционно-механические, срабатывали при окружных замедлениях колес более 3-4 м/с, после проворота маховика на оси колесной пары, и резко, за доли секунды, выпускали воздух из ТЦ, растормаживая весь вагон. Затем, после паузы в 1,5-2,0 с, давление в ТЦ вновь возрастало через сбрасывающий клапан до исходного. В расчете на периодическое срабатывание таких регуляторов объем запасных резервуаров на каждом вагоне увеличивался в 4-5 раз.

Эти устройства выполняли простейшую функцию по исключению повреждения колес при юзе, и алгоритм их действия являлся «защитным». Тем не менее они позволяли реализовать уровень сцепления колес с рельсами на 15-20 % выше, по сравнению с обычными пассажирскими поездами.

Поскольку замедление вращения колеса в этих приборах не является признаком, гарантирующим отсутствие юза, возникали случаи их блокирования и повреждения при так называемом «медленном» юзе, с низким темпом потери окружной скорости. Однако, оставаясь в рамках пневматических конструкций противогазных устройств, реализовать другие алгоритмы выявления и ликвидации юза довольно сложно.

В этой связи в нашей стране и за рубежом для эффективного использования свойств сцепления при поосном, или потележечном торможении, были созданы быстродействующие электронные противогазные регуляторы, позволяющие при экстренном торможении вести колеса в режиме небольшого периодического проскальзывания.

В пределах одного вагона, или локомотива, эти устройства сравнивают скорость вращения колес, определяя величину их скольжения, и резким изменением давления в ТЦ на небольшую величину в большую или меньшую сторону, удерживают индивидуально проскальзывание колесных пар в диапазоне 10-15 %. Это позволяет повысить уровень реализуемого сцепления при торможении на 60-70 %.

Совершенствование электронных противогазных устройств в нашей стране привело к созданию так называемых регуляторов управления скольжением с адаптивным алгоритмом действия. При этом функции защиты колесных пар от повреждения являются безусловно обязательными, но второстепенными. На первое место выдвигаются требования по максимальному использованию сил сцепления колес рельсами при торможении, что и вызвало применение функций подстройки (адаптации) регулятора под условия движения.

Один из перспективных алгоритмов действия таких регуляторов представлен на рис. 2.12 [4, 5]. При экстренном торможении давление в ТЦ первой оси поезда Рц1 вырастает до тех пор, пока не наступит юз (скольжение колеса более 2 %) в момент и. Этот уровень давления Р, запоминается в устройстве, и оно выполняет антиблокировочный цикл (г:-г4), снижая давление в ТЦ до тех пор, пока колесо не прекратит замедляться (момент г3).

В течение периода /3-/4 давление воздуха остается неизменным, а колесо выходит из юза, увеличивая скорость вращения. Когда это произойдет (момент г4), давление в ТЦ вновь вырастает, но до уровня на АР меньше того, при котором юз начался (момент г5).

Как показали исследования свойств сцепления [1, 2], несмотря на его вероятностные свойства, на однородном участке пути без посторонних включений на рельсах оно изменяется в пределах 5 % на расстоянии около 100 м. Поэтому, определив предельный уровень сцепления через давление в ТЦ (Р,), можно после антиблокировочного цикла подстроиться под него и двигаться, эффективно тормозя, на расстоянии Д51.

Если на этом отрезке пути самопроизвольного срыва колес в юз не произошло, устройство вновь поднимает давление в ТЦ до потери сцепления (момент и) и определения нового уровня Р2, с дальнейшей автоматической подстройкой под него после антиблокировочного цикла и т.д. Поскольку следующие за первой колесные пары двигаются в лучших

Рис. 2.12. Адаптивный алгоритм регулятора управления скольжением

по сцеплению условиях, то уровень давления в их тормозных цилиндрах сразу подстраивается под известный, определенный при ее юзе.

Таким образом, остальные колесные пары не вводятся в режим повышенного скольжения, реализуя силу сцепления, близкую к максимальной (см. диаграммы давлений Р„ на рис. 2.12 и характеристику сцепления на рис. 2.3). Это позволяет в десятки раз уменьшить износ колесных пар и расход сжатого воздуха по сравнению с рассмотренным выше алгоритмом, а самое главное, использовать потенциальное сцепление колес с рельсами практически полностью. Расчетная тормозная эффективность поездов, оборудованных адаптивными регуляторами управления скольжением, по сравнению с обычными пассажирскими возрастает почти в два раза.

Дальнейшее повышение тормозной эффективности требует применения тормоза, не зависящего от сил сцепления колес с рельсами. Таким тормозом является магнитно-рельсовый, в котором на каждой тележке между колесными парами установлены два тормозных электромагнитных башмака.

При экстренном торможении пневматическими устройствами башмаки переводятся в рабочее положение и в их индукционные обмотки подается электрический ток от аккумуляторных батарей вагона. Электромагнитными силами каждый башмак прижимается к рельсу с усилием около 100 кН, создавая значительные силы трения и сокращая дополнительно тормозной путь на 30-40 %. Кроме скоростных пассажирских поездов такие тормоза применяют на трамваях и тяговых агрегатах промышленного транспорта.

⇐Предыдущая Оглавление Следующая⇒

Рекомендуемый контент:

Система EBD (Electronic Brake force Distribution)

Система EBD (Electronic Brake force Distribution)
Система EBD предназначена для перераспределения тормозных усилий между передними и задними колесами, а также колесами правой и левой стороны автомобиля, в зависимости от условий движения. EBD действует в составе традиционной 4-канальной ABS с электронным управлением. При торможении прямолинейно движущегося автомобиля происходит перераспределение нагрузки – передние колеса нагружаются, а задние, в свою очередь, разгружаются. Поэтому, если задние тормозные механизмы будут развивать такое же усилие, как передние, увеличится вероятность блокировки задних колес. При помощи колесных датчиков скорости блок управления ABS определяет этот момент и регулирует подводимое усилие. Следует отметить, что распределение усилий между осями при торможении существенно зависит от массы груза и его размещения. Вторая ситуация, когда вмешательство электроники становится полезным, возникает при торможении в повороте. При этом нагружаются внешние колеса и разгружаются внутренние, соответственно, возникает риск их блокировки. Основываясь на сигналах колесных датчиков и датчика замедления (или датчика ускорения) EBD определяет условия торможения колес и при помощи комбинации клапанов регулирует давление жидкости, подводимое к каждому из колесных механизмов.

HSA (“Hill Starting Assist”) – система помощи при трогании на подъеме

ЭТУ СИСТЕМУ иногда называют автоматическим стояночным тормозом. Автомобиль, оснащенный этим устройством, при трогании в горку не скатывается назад. На первый взгляд, это не очень важно, но ведь даже опытный водитель порой выполняет такое упражнение не идеально, а новичок вообще рискует ударить стоящую сзади машину или “подпалить” сцепление.

Чтобы этого не произошло, система с помощью рабочих тормозных механизмов придерживает колеса, пока водитель не нажмет педаль акселератора.

На рыхлом покрытии система “АБС плюс” сокращает тормозной путь “VW Touareg” на 20%.
Автор Юрий УРЮКОВ Издание Клаксон №8 2007 год Фото фото “Volkswagen”

Практическая часть

Итак, допустим, вы не предпринимаете никаких действий за рулём — не тормозите, не выкручиваете рулевое колесо, чтобы обогнуть препятствие. Как было уже сказано выше, эта система отлично работает на скорости менее 30 км/ч и способна полностью свести к нулю вероятность аварии, хотя главным её приоритетом является сведение к минимуму повреждений автомобиля и травм водителя. Тем не менее ACS не забирает всю ответственность за управление машиной у водителя.

Надо сказать, что система автоматического торможения автомобиля прекрасно справляется с возложенными на неё функциями, однако водителю при этом не поступает никаких сигналов — ни световых, ни звуковых. Не передаётся вибрация и на руль.

При увеличении скорости движения до 40 км/ч и приближении к неподвижно стоящему объекту, система вообще не среагирует, пусть даже если вы и отпустите педаль газа. Однако если вы приблизитесь к автомобилю, движущемуся с такой же скоростью, что и ваш, на опасное расстояние, то ACS первым делом подаст вам предупредительный сигнал, а уже потом начнёт торможение вполсилы. Вся идея ACS и заключается в том, вы начнёте всё же действовать самостоятельно и нажмёте наконец на педаль тормоза, но если вы будете оставаться безучастным, то система примет решение и сделает все за вас.

Может показаться странным, но подавляющее большинство людей жмут на педаль тормоза во время аварийной ситуации не с той силой, с которой могли бы, поэтому система автоматического торможения ACS

легко поможет водителю дожать тормозную педаль, когда вы проснётесь в считаных сантиметрах от заднего бампера впереди стоящего мерседеса. Как показали неоднократные исследования,
треть всех аварий — это результат «встречи» заднего и переднего бамперов двух автомобилей
. При этом в половине подобных случаев водитель не тормозит вообще. Поэтому очевидно, что в подобных случаях помощь водителю от его автомобиля была бы крайне необходима.

Стоить помнить, что если скорость вашей машины достаточно велика, то никакая система безопасности вас не спасёт – здесь вся ответственность ложится только на водителя и весь контроль над ситуацией остаётся только в его руках.

Подумаем о недостатках

Такая система уже давно устанавливается на многие марки машин, например, на Ford Focus, Subaru. Хотя первоначально на машины для российских дорог Форд, к примеру, не планировал устанавливать систему автоматического торможения автомобиля. Связано это с тем, что большинство наших автовладельцев не слишком часто моют своего «железного коня», поэтому чистота номерных знаков и фонарей практически всегда оставляет желать лучшего. А ведь радар ACS срабатывает как раз на эти элементы.

Предполагалось, что это усложнит работу автоматического торможения автомобиля, но реальности все обстоит несколько иначе. В крупных городах автомашины часто идут одним сплошным потоком, расстояние между ними невелико (помним о пробках!) и ACS приходилось бы постоянно тормозить, мешая движению. И все же поддерживать чистоту линзы и датчиков необходимо.

Также неоднозначность момента может возникнуть, когда впереди едущий водитель авто решает повернуть на перекрёстке. Дистанция между вами начинает уменьшаться и система автоматического торможения вашего авто начинает срабатывать, думая, что возникает нештатная ситуация, которой на самом деле нет. Или передний сосед по дороге начинает маневрировать на небольшой скорости – тут тоже возможна ложная тревога системы.

Как это работает? Теоретическая часть

Чисто технически ничего нет слишком сложного в том, чтобы заставить машину затормозить. Для этого автомобиль и имеет нужные . Вся проблема состоит как раз в том, чтобы заставить затормозить вашу машину именно в ту секунду, когда это срочно требуется, причём водитель в этом участвовать не должен.

Сама система ACS работает по принципу лазерного радара (лидар)

, который при помощи импульсов, посылаемых каждые 0,1 с, сканирует пространство перед автомобилем и определяет наличие объектов, скорость их движения и расстояние до них. Так как такие устройства работают с близкого расстояния, то часто
камеру устанавливают на лобовое стекло автомобиля, а радар — на передний бампер
. Поскольку радар не может определить, какой объект находится впереди, но может обнаружить его на большом расстоянии, то к делу подключается камера, и система начинает решать, нужно ли начать торможение или можно не обращать внимания на обнаруженный предмет. При небольшой скорости движения вашего автомобиля (от 15 до 30 км/ч), которая как раз характерна для пробок, подобная система
позволяет предотвратить ДТП с вероятностью до 100%
.

ACS — использует камеру под лобовым стеклом

Может показаться, что подобная величина не так уж и высока, человек сам может справиться с ситуацией. Весь вопрос в скорости принятия решения. В среднем скорость принятия решения составляет около 0,2 секунды. Но не стоит забывать о том, что человек может быть уставшим, заболевшим или просто плохо оценивать ситуацию на дороге из-за плохой видимости. Всё это увеличивает время принятия решения, и риск создания аварийной ситуации на дороге возрастает. В то же время скорость оценки ситуации у системы автоматического торможения в разы больше.