Bezpieczeństwo czynne

BEZPIECZEŃSTWO CZYNNE

W POJAZDACH

Foto:Bosch

Przygotował:

mgr inż. Tomasz Widerski

Plan prezentacji:

Układy bezpieczeństwa czynnego

wstęp

układ wspomagania hamowania

układ przeciwblokujący (ABS)

układ antypoślizgowy (ASR)

układ stabilizacji toru jazdy (ESP)

układ adaptacyjnej regulacji prędkości (ACC)

Układy ułatwiające parkowanie

Foto: Porsche

Bezpieczeństwo ruchu drogowego

Statystyki

Liczby:

1,3 mln wypadków rocznie (UE)

Zgon ok. 43 tyś osób

Obrażenia u ok. 1,7 mln osób

Przyczyny:

rozwijanie nadmiernej prędkości,

jazda pod wpływem alkoholu lub narkotyków,

zmęczenie, rozproszenie uwagi

niezapinanie pasów bezpieczeństwa,

jazda bez kasku, itp..

Bezpieczeństwo ruchu drogowego

Bezpieczeństwo ruchu drogowego

Otoczenie Pojazd Człowiek

Bezpieczeństwo czynne

Bezpieczeństwo bierne

Bezpieczeństwo w pojazdach

Czynnik ludzki:

brak umiejętności kierowania pojazdem w trudnych sytuacjach

rozproszenie uwagi

Makijaż,

poprawianie

włosów

17%

Kłótnie,

karmienie

dziecka, seks,

itp.

2%Czytanie gazet,

robienie notatek

32%

Rozmowy

telefoniczne

29%

Ustawianie

radiootwarzacza

20%

Czynności wykonywane podczas prowadzenia pojazdu (statystyka BMW z 1999)

Bezpieczeństwo w pojazdach

Czynnik techniczny:

warunki jazdy

stan nawierzchni

stan techniczny samochodu

wyposażenie samochodu

Foto: Volvo, Daimler-Chrysler, Bosch

Bezpieczeństwo ruchu drogowego

Przyczyny kolizji drogowych – udział procentowy (Jerzy Wicher „Bezpieczeństwo samochodów i ruchu drogowego” WKiŁ 2002)

Wyłącznie czynnik ludzki 65%

Czynnik ludzki i otoczenie (droga) 24%

Czynnik ludzki i pojazd 4,5%

Czynnik ludzki, pojazd i otoczenie (droga) 1,25%

Wyłącznie otoczenie (droga) 2,5%

Otoczenie (droga) i pojazd 0,25%

Wyłącznie pojazd 2,5%

Układy bezpieczeństwa czynnego

Zbiór rozwiązań technicznych i urządzeń, które pozwalają

prowadzącemu na uniknięcie niebezpiecznych sytuacji.

Foto: Bosch

Układy bezpieczeństwa biernego

Rozwiązania techniczne zapewniające w przypadku

zderzenia, maksymalną ochronę kierującemu i pasażerom.

Foto:DEKRA

Typowa sytuacja drogowa Próba gwałtownego zmniejszenia prędkości i zmiany kierunku jazdy.

Foto: Bosch

Hamowanie

Najważniejszym czynnikiem jest prędkość pojazdu.

40 do 50% kierowców przekracza prędkość

10 do 20% przekracza ograniczenie o przeszło 10 km/h.

Hamowanie

Droga hamowania zależy od wielu czynników (stan techniczny

pojazdu, reakcja kierowcy, stan nawierzchni).

337,5m Lód

129,1m Błoto pośniegowe

87,5m Mokra

66,6m Sucha

Droga hamowania przy

prędkości 90km/h Nawierzchnia asfaltowa

Szybkość bezpieczna

Szybkość bezpieczna jest szybkością względną ustalaną przez

kierowcę, po uwzględnieniu:

Własnych umiejętności

Stanu technicznego pojazdu

Sytuacji na drodze

Szybkość bezpieczna

Czy stan techniczny pojazdu i klasa może wpływać

na ustalenie prędkości bezpiecznej?

Stan techniczny pojazdu:

Geometria zgodna z instrukcją

Ogumienie

Amortyzatory

Hamulce

Szybkość bezpieczna

Czy stan techniczny pojazdu i klasa może wpływać

na ustalenie prędkości bezpiecznej?

Klasa pojazdu:

Renoma marki

Wyposażenie

Cena pojazdu

Fiat 126p – 80km/h

Mercedes C-klasse – 130Km/h

Citroen C1 – fabrycznie nowy

BMW seria 3 II-ga generacja – używany/sprowadzony

Szybkość bezpieczna

Jazda zbyt wolna

Zachowana ostrożność

Zadowolenie kierowcy

Samouspokojenie

Nagłe zdarzenie

Panika

Wg: Sobiesław Zasada „Szybkość bezpieczna”

Szybkość bezpieczna

Ograniczenie prędkości:

Poniżej 100km/h – nie zmniejsza drastycznie ilości

wypadków (DLACZEGO???)

Powyżej 100km/h – znaczne ograniczenie ilości ofiar i

poszkodowanych

Powyżej 200km/h – znacząca redukcja wypadków

Wg: Sobiesław Zasada „Szybkość bezpieczna”

Szybkość bezpieczna

Zadanie: przejazd z Krakowa do Warszawy

(293km przez Kielce, 359km – „gierkówką”)

Prędkość do 180km/h

Prędkość do 120km/h

Efekt: różnica w czasie przejazdu 11-17min

Wg: Sobiesław Zasada „Szybkość bezpieczna”

Szybkość bezpieczna

Wypadki drogowe w krajach OECD w 2006 r.

Źródło: IRTAD-International Road Traffic and Accident Database, ITS

Szybkość bezpieczna

Liczba samochodów osobowych na 1000 mieszkańców, w krajach OECD w 2006 r.

Źródło: IRTAD, ITS

Szybkość bezpieczna

Liczba zabitych na 100 wypadków drogowych , w krajach OECD w 2006 r.

Źródło: IRTAD, ITS

System BAS (Brake Assistant)

System BAS zwiększa siłę hamowania w sytuacjach awaryjnych niezależnie od nacisku kierowcy na pedał hamulca

Działanie:

- Pomiar prędkości naciśnięcia pedału hamulca,

- Zwiększenie ciśnienia w przewodach przy pomocy pompy hamulcowej,

System BAS po raz pierwszy zastosowano w 1996 r. (Mercedes S-klasse)

Rys:www.sicurauto.it

Foto: Bosch

BAS wyłącz.

BAS włącz.

Układ hamulcowy elektrohydrauliczny

EHB/SBC

Rys: Bosch

System EHB zastępuje połączenie hydrauliczne pedału hamulca z

układem hamulcowym przez układy elektroniczne.

Umożliwia także wytwarzanie w każdym kole innej siły hamowania.

Stanowi podstawę dla innych systemów bezpieczeństwa czynnego (ABS, ASR,

ESP, ACC) .

Połączenie częściowo spełnia kryteria systemu „x-by-wire”.

Układ hamulcowy elektromechaniczny

EMB

Rys: Bosch

Siłownik hamulca

elektromechanicznego 50kN

(silnik z przekładniami)

Wymagania:

instalacja 42V

montaż małych, odpornych na wstrząsy,

zanieczyszczenia i temperaturę silników

elektrycznych przy piastach kół

czas zmiany kierunku obrotu - ms

Zalety: Całkowita eliminacja układu hydraulicznego, szybsze i bardziej

precyzyjne działanie.

Problem: Bezpieczne zatrzymanie pojazdu w przypadku awarii układu

elektrycznego ???

Układ przeciwblokujący ABS

Patent – Robert Bosch GmbH 1936

Pierwszy samochód z seryjnym układem ABS – 1978

(Mercedes Benz 350 SE, BMW 733i)

Foto: materiały własne

Foto: Bosch

Układ przeciwblokujący ABS

zachowuje kierowalność pojazdu

zapewnia przyczepność kół do podłoża,

zmniejszając groźbę poślizgu

nie skraca drogi hamowania (!!!)

Układ ten jest związany ze

zjawiskiem utraty przyczepności

lub zablokowania kół pojazdu

podczas gwałtownego

hamowania.

Rys: Bosch

Efekt działania ABS-u

Źródło: Bosch ( www.bosch.co.uk )

Efekt działania ABS-u

Hamowanie bez układu ABS Hamowanie z układem ABS

Foto: Bosch

Samochód z pełnym obciążeniem (4os + bagaż) po ostrym

hamowaniu zostawia 20m śladu na asfalcie – bieżnik ściera się

o 2-3mm (w jednym miejscu!!!)

Budowa układu ABS

P

P

pamięci,

zasilanie,

regulator

ukła

dy w

ejś

cio

we

układy

wyjściowe

za

wo

ry r

eg

ula

cji

ciś

nie

nia

mo

du

lato

r, r

ozd

zie

lacz

siły

ha

mo

wa

nia

kontrolka pompa

hamulcowa

akumulator

gniazdo

diagnostyczne

czu

jnik

i p

ręd

ko

ści

ob

roto

we

jhamulec

Schemat blokowy czterokanałowego układu ABS

Czujnik prędkości obrotowej kół

Zasada działania czujnika prędkości obrotowej kół.

Foto: Bosch

Układ przeciwpoślizgowy ASR

przeciwdziała poślizgowi kół napędowych

zachowuje stabilność pojazdu

zapewnia przyczepność kół podczas ruszania

Foto: BMW

Układ ten jest związany ze zjawiskiem

gwałtownej zmiany przyspieszenia pojazdu

(zwiększenia lub zmniejszenie prędkości

obrotowej silnika, ew. redukcja biegów).

Układ ASR zazwyczaj jest łączony z układem ABS.

Istnieje możliwość wyłączenia układu ASR.

Działanie ASR-u

utraty przyczepności opon do podłoża

pojawienia się warstwy wody pomiędzy oponą

a podłożem

ruchu opony na materiale nie związanym z

podłożem (piasek, żwir)

Foto: Bosch

ASR działa

w momentach:

ASR powoduje:

automatyczne przyhamowanie kół

(małe i duże prędkości)

dostosowanie (ograniczenie)

chwilowego momentu obrotowego

silnika do zaistniałych warunków

(duże prędkości)

Efekt działania ASR-u

Źródło: Bosch ( www.bosch.co.uk )

Budowa układu ASR

3

6 5

4

1

1 1

1

2

22

2

78

1 – czujniki prędkości kół

2 – szczęki hamulcowe

3 – modulator ABS i ASR

4 – pedał hamulca

5 – sterownik ABS i ASR

6 – sterownik MOTRONIC

7 – pedał gazu

8 – układ wtryskowy, przepustnica

Elektroniczny pedał

przyspieszenia E-GAS

ABS/ASR

2

4

1

3

5

6

prę

dko

ść o

bro

tow

a k

oła

prę

dko

ść o

bro

tow

a

siln

ika

, te

mp

era

tura

1 – sterownik ABS/ASR

2 – sterownik MOTRONIC z

funkcją EGAS

3 – czujnik położenia pedału

przyspieszenia

4 – nastawnik przepustnicy

5 – silnik

6 – czujnik prędkości

obrotowej

Foto: Hella

Układ stabilizacji toru jazdy ESP

Pierwsze prace – 1988

(Daimler-Benz; brak procesorów o odpowiedniej mocy

obliczeniowej).

Pierwszy publiczny pokaz pojazdu z ESP – 1995

(Daimler-Benz)

Pierwszy seryjny samochód z ESP – 1995

(Mercedes-Benz Coupe S 600)

Foto: Bosch

Foto: Daimler-Benz

Układ stabilizacji toru jazdy ESP

Pierwsze próby – 1994 r.

Testy wirtualne: 4 oblodzone zakręty, współczynnik

przyczepności zmniejszony o 70%

z ESP wszystkie przejazdy bez kolizji

bez ESP 78% przejazdów brak opanowania samochodu.

Foto: Bosch

Układ stabilizacji toru jazdy ESP

Największa porażka/sukces Mercedesa A-klasse (W-168)

Foto: Daimler- Chrysler

Rys: Bosch

Układ stabilizacji toru jazdy ESP

Największa porażka/sukces Mercedesa A-klasse ( http://www.youtube.com/watch?v=Um-XlKerWvA )

Rys: Bosch

utrzymuje pojazd na zadanym torze jazdy

zmniejsza ryzyko wypadnięcia pojazdu z toru jazdy

zapewnia stateczność jazdy w stanach krytycznych

(gwałtowne manewry omijania, zmiana stanu

nawierzchni)

Układ stabilizacji toru jazdy ESP

Układ ten jest związany ze

zjawiskiem niepożądanych

zmian położenia i toru ruchu

pojazdu .

Układ ESP wymaga współpracy z układem ABS.

Foto: WV

Zastosowanie systemu ESP

przyspieszaniu lub hamowaniu na zakręcie

przeciwnych skrętach kół szybko powtarzających się po sobie

zmianie pasa ruchu z ostrym hamowaniem

kilku następujących po sobie zakrętach,

wzrastającym kącie skrętu kół

Foto: Bosch

Działanie systemu ESP

Źródło: Bosch ( www.bosch.co.uk )

Budowa układu ESP

Modulator hydrauliczny; sterownik ABS/ASR/ESP

Sterownik ECU „Motronic” (przepustnica, układ wtryskowy)

Czujnik prędkości obrotowej kół

Czujnik kąta skrętu kierownicy

Czujnik prędkości kątowej i przyspieszenia poprzecznego

Kontrola przestrzeni wokół pojazdu

Rys: Bosch

Prędkość, a czas reakcji

Rys: Bosch

Prędkość pojazdu – 72km/h (20m/s)

Czas reakcji kierowcy – 0,7-0,8s

Odległość jaką przebywa pojazd przed hamowaniem – 14-16m

80% kolizji na autostradach jest wynikiem niezachowania odległości!!!!!!

Liczbę kolizji można zredukować o 60%, jeżeli czas reakcji zmniejszy się o 0,5s

System adaptacyjnej regulacji

prędkości jazdy ACC

zachowuje odpowiedni dystans pomiędzy pojazdami

automatycznie dostosowuje prędkość pojazdu do

warunków ruchu pojazdu poprzedzającego

(przyhamowanie, zmiana prędkości obrotowej silnika)

System ACC utrzymuje stałą

prędkość jazdy z uwzględnieniem

zachowania stałej odległości

pomiędzy pojazdami.

Pierwszy montaż – 1999

(Mercedes S-klasse; Distronic).

Zasada działania systemu ACC

Rys: Bosch

Ograniczone działanie na zakrętach

Pokrycie całego pasa wiązką fal od 40m przed pojazdem

Zakres działania 40-160km/h

Mały wpływ mgły i deszczu na działanie radaru

Zasada działania systemu ACC

Źródło: Bosch ( www.bosch.co.uk )

Schemat blokowy układu ACC

Rys: Bosch

Zespół czujników Sterowniki

Hamulec

Skrzynia

biegów

Silnik Czujnik

radaru

Czujnik obrotu

pojazdu,

przyspieszenia

poprzecznego,

kata skręcenia

kierownicy,

prędkości

obrotowej kół, itd. Regulator

odległości Wybór

sygnału

Ruch

pojazdu

Rozpoznanie

obiektu

Skrzynia

biegów

ABS,

ASR,ESP

Motronic

Częstotliwość pracy radaru 76-77GHz

brak zakłócania innych układów ACC

brak zakłócania radarów policyjnych (35GHz, komórki fotoelektryczne, laser)

System utrzymania zadanego toru ruchu

(Lane Departure Warning)

Rys: Citroen

Detekcja znaków poziomych (linii rozdzielających pasy ruchu)

Wyznaczenie prawdopodobnego toru jazdy na podstawie istniejących linii

System utrzymania zadanego toru ruchu

(Lane Departure Warning)

Źródło: Hella

http://www.youtube.com/watch?v=zGBvv1wmOkM

DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ