PODPŮRNÉ AKTIVNÍ BEZPEČNOSTNÍ SYSTÉMY, Systémy nouzového brzdění, Systém nouzového brzdění za jízdy, Systém nouzového brzdění – Bezpečnostní systémy vozidla

Tento systém je navržen tak, aby účinně používal brzdy v případě nouze. Jak ukazuje praxe, použití nouzového brzdového systému na autě umožňuje snížit brzdnou dráhu v průměru o 15-20%. Někdy je to rozhodující faktor pro předcházení nehodě nebo zmírnění jejích následků. Existují dva typy systémů nouzového brzdění: pomocný brzdový asistent a automatické nouzové brzdění. Systém nouzového brzdění umožňuje vyvinout maximální brzdný tlak, když řidič sešlápne brzdový pedál, to znamená, že systém za něj zpomalí. Systém automatického nouzového brzdění vytváří částečný nebo maximální brzdný tlak bez zásahu řidiče, tedy automaticky.

Asistenční systém nouzového brzdění

Konstrukce asistenčních systémů nouzového brzdění lze na principu vytváření maximálního brzdného tlaku rozdělit do dvou typů: pneumatické a hydraulické. Pomocný systém nouzového brzdění pneumatického typu je obvykle instalován na vozidlech vybavených systémem ABS a zajišťuje účinný provoz posilovače brzd. Patří mezi ně následující systémy: Brake Assist (BA), Brake Assist System (BAS), Emergency Brake Assist (EVA) na vozidlech Mercedes-Benz, BMW, Toyota, Volvo a dalších; P AFU na vozech Renault, Peugeot, SKroёn. Konstrukčně tyto systémy kombinují snímač otáček tyče vakuového posilovače, elektronickou řídicí jednotku a elektromagnetický pohon tyče. Aktivní posilovač brzd, vytvořené na bázi vakua, lze instalovat do jednotlivých systémů ESP. Kromě obvyklého úkolu zvýšit sílu vyvíjenou na brzdový pedál pomocí podtlaku poskytovaného sacím potrubím nebo vakuovou pumpou vytváří posilovač brzd předběžný tlak potřebný pro provoz ESP. Potřeba předtlaku je způsobena tím, že zpětné čerpadlo nemá vždy dostatečný výkon k vytvoření potřebného tlaku z důvodu vysoké viskozity brzdové kapaliny při nízkých teplotách. Když je potřeba, aby systém ESP fungoval, je cívka elektromagnetu aktivována signálem z řídicí jednotky 3 (obr. 6.1) posouvá kovové jádro dopředu 4 a otevírá ventily uvnitř sestavy ventilů. V první komoře se díky komunikaci s atmosférou zvyšuje tlak (v druhé komoře je stále podtlak), zatímco posilovač vytváří tlak v brzdovém systému, který je řízen dvěma senzory. Rýže. 6.1. Aktivní posilovač brzd:

• 1 – druhá komora; 2 — první fotoaparát;
• 3 — cívka elektromagnetu;
• 4 – kovové jádro

Princip činnosti tohoto systému je založen na rozpoznání situace nouzového brzdění na základě rychlosti sešlápnutí brzdového pedálu, kterou snímač rychlosti tyče podtlakového posilovače zaznamená a přenese do ECU. Pokud hodnota signálu překročí nastavenou hodnotu, ECU aktivuje solenoid pohonu pístnice. Posilovač brzd sešlápne brzdový pedál. K nouzovému brzdění dochází před aktivací systému ABS.

Hydraulické asistenční systémy nouzového brzdění zajišťují maximální tlak kapaliny v brzdovém systému pomocí prvků systému řízení stability. Tyto systémy zahrnují:

• ? Hydraulický brzdový asistent (HBA) na vozidlech Volkswagen, Audi;
• ? Hydraulický posilovač brzd (HBB) na vozidlech Volkswagen, Audi;
• ? Sensotronic Brake Control (SBC) na vozidlech Mercedes-Benz;
• ? Brzdový asistent Plus (BA Plus) na vozidlech Mercedes-Benz a dalších.

Systém NVA rozpozná nouzovou situaci na základě rychlosti a síly sešlápnutí brzdového pedálu pomocí snímače brzdného tlaku, snímačů rychlosti kol a spínače brzdových světel. Na základě příchozích signálů ECU v případě potřeby sepne zpětné napájecí čerpadlo, které uvede tlak v brzdové soustavě na maximum (viz obr. 5.14). Systém NVA funguje před aktivací systému ABS.

V určitých provozních režimech vozidla (zahřívání motoru atd.) systém podtlakového posilovače brzd duplikuje posilovač brzd. Systém využívá tlakový senzor v brzdovém systému, podtlakový senzor v podtlakovém posilovači a spínač brzdových světel. Pokud je podtlak v podtlakových komorách posilovače nedostatečný, systém NBB zapne zpětné napájecí čerpadlo a zvýší tlak v brzdovém systému na požadovanou hodnotu.

Systém SBC bere při své činnosti v úvahu mnoho faktorů, včetně rychlosti, kterou se noha přenáší z plynového pedálu na brzdový pedál, síly působící na brzdový pedál, kvality povrchu vozovky,

tia, směr pohybu a další parametry. V souladu se specifickými jízdními podmínkami ECU generuje optimální brzdnou sílu pro každé kolo.

Systém BA Plus hlídá vzdálenost od vpředu jedoucího vozidla pomocí radarů systému Distronic.

K měření vzdálenosti v systémech nouzového brzdění se používá radarový senzor (radar), pracující v rozsahu milimetrových vln. Radarový varovný systém pro blížící se vozidla vpředu je umístěn za mřížkou chladiče (obr. 6.2).

Radar pracuje pomocí rádiových vln ve vysokofrekvenčním rozsahu (nad 1 GHz). Rádiové vlny jsou vysílány dopředu. Když vlny dosáhnou vozidla vpředu, jsou odraženy a znovu přijímány radarem. Čas mezi odesláním a přijetím poskytuje radaru data pro výpočet vzdálenosti a pro určení relativní rychlosti.

Radar umožňuje měřit vzdálenosti několika objektů v oblasti jeho pokrytí najednou a určit relativní rychlost objektů, kterými podélná osa vozidla prochází. Na základě naměřených dat je vypočítán úhel odchylky (azimut) objektu od osy oblasti pokrytí snímače. Skříň radaru obsahuje vysokorychlostní výpočetní jednotku.

Obr. 6.2. Radar varování před přední kolizí:

• 1 — radarový difuzor; 2 – elektrický konektor;
• 3 — montážní držák

zařízení, které umožňuje výpočtem určit předsunutou polohu jízdního pruhu; objekt sledování; údaje o kontrole vzdálenosti vozidla a rychlosti; data pro přenos do řídicí jednotky motorem, posilovačem brzd a sdruženým přístrojem; diagnostické parametry.

Pokud je vzdálenost malá a hrozí nebezpečí kolize, je řidič upozorněn vizuální a zvukovou výstrahou. Pokud řidič nebrzdí dostatečně účinně, systém brzdí za něj.

Podle principu činnosti (určení vzdálenosti a rychlosti) se rozlišují pulsní radary a kontinuální radary.

V klasice pulzní radar krátké (několik desítek nanosekund) elektromagnetické impulsy jsou vysílány s určitou frekvencí. Doba, za kterou signál projde k objektu a vrátí se (ozvěna), je funkcí vzdálenosti k objektu. Rychlost se vypočítá odhadem fázového posunu mezi přenášeným a odraženým signálem.

Nepřetržitý akční radar umožňuje odhadnout pouze rychlost objektu a nemůže určit vzdálenost (neexistují žádné impulsy, kterými byste mohli změřit dobu, za kterou signál projde k objektu a zpět). Naznačený rozpor je vyřešen v radaru frekvenčně modulovaným nepřetržité záření (Frequency-Modulated Continuous Wave, FMCW radar). V tomto radaru je signál přenášen s frekvencí, která se v čase postupně zvyšuje a snižuje (tzv. frekvenční modulace). Vzdálenost a poloha objektu jsou určeny frekvencí přijímaného signálu. V moderních systémech aktivní bezpečnosti jsou upřednostňovány radary FMCW jako jednodušší a tudíž levnější zařízení.

Hlavní parametry autoradaru jsou: dosah detekce, rozsah detekovatelné rychlosti, zorný úhel, rozlišení. V závislosti na hodnotách specifikovaných charakteristik se automobilové radary dělí na zařízení s krátkým, středním a dlouhým dosahem.

U radarů krátkého/středního dosahu (SRR/MRR) je hlavním parametrem přesnost měření. Tato zařízení jsou nastavena pro provoz ve frekvenčním pásmu 24 GHz. Nejoblíbenější radar SRR/MRR v autech má frekvenci

24 GHz, dosah detekce až 30 m, pozorovací úhel až 120° a rozlišení cca 10 cm.

Radary SRR/MRR se používají při automatickém nouzovém brzdění, asistenci při změně jízdního pruhu, asistenci při udržování jízdního pruhu, automatickém parkování a v režimu Stop and Go adaptivního tempomatu.

U radaru s dlouhým dosahem (LRR) je klíčovým parametrem dosah detekce. Zavedené frekvenční pásmo pro radary LRR je 76 GHz. Radar s dlouhým dosahem se používá v adaptivním tempomatu, má frekvenci 77 GHz, dosah detekce 77-30 m, zorný úhel až 200° a dostatečné rozlišení při rychlostech do 30 km/h.

V systémech nouzového brzdění a dalších pomocných systémech aktivní bezpečnosti, včetně automatického nouzového brzdění, asistenta pro udržení v jízdním pruhu, asistenta změny jízdního pruhu, nočního vidění, rozpoznávání dopravních značek, nouzového řízení, detekce chodců, všestranné viditelnosti, optického parkovacího systému, systému ovládání dálkových světel, řady systémů proti krádeži, videorekordérů videokamery.

Videokamera je důležitým konstrukčním prvkem ve vývoji systémů automatického řízení vozidel. Jedna videokamera může být použita v několika systémech.

Vozidlo využívá jak barevné, tak černobílé digitální kamery. Ty mají vyšší rozlišení (2krát vyšší než barevné) a citlivost (6-10krát vyšší než barevné) a jsou také výrazně levnější než barevné videokamery. Barevné videokamery se používají tam, kde mají barevný obraz zásadní význam, zejména v systémech rozpoznávání dopravních značek, optických parkovacích systémech, systémech všestranné viditelnosti a videorekordérech.

Jádrem digitální videokamery je obrazový snímač, který převádí optický obraz na elektrický signál. Snímač je integrovaný obvod, tzv. matrice, která se skládá z pole světlocitlivých prvků – pixelů. Počet pixelů v matici do značné míry určuje rozlišení a kvalitu obrazu.

V závislosti na systému se signál z videokamery používá k vytvoření obrazu nebo k jeho dalšímu zpracování. Výsledný obraz má řidiči poskytnout spolehlivé informace a poskytnout tak pomoc v obtížných situacích. Ve složitějších systémech ECU zpracovává obraz pomocí speciálního softwaru. V důsledku toho jsou generovány varovné signály pro řidiče a/nebo jsou prováděny řídicí akce na aktuátorech systémů (brzdový systém, řízení, škrticí klapka).

Videokamery jsou instalovány na všech stranách vozidla. Množství a místa instalace jsou určeny konkrétním systémem. Nejčastější umístění přední videokamery je obvykle za zpětným zrcátkem nebo za maskou chladiče. Na boku je videokamera instalována v krytu vnějšího zpětného zrcátka. Vzadu je kamera vidět v jednotce osvětlení SPZ. U některých modelů Volkswagen je zadní videokamera skryta za znakem výrobce, což ji pomáhá chránit před nečistotami.

Systémy autopilota zná již mnoho řidičů. Švédové od Volva zahájili válku na poli automatického řízení. Ještě před tuctem let uměla jejich auta automaticky brzdit před překážkami, rozpoznávat lidi na chodnících a vidět auta před sebou. Také obvyklá možnost tempomatu se rozrostla ve skutečného autopilota, který řidiči umožňuje jednoduše sundat ruce z volantu a užít si klidnou a sebevědomou jízdu. To však vyžaduje dodržení určitých podmínek. Například značení musí být dokonalé, značky nesmí být zakryty stromy a celá plocha vozovky musí být navržena v souladu s mezinárodními normami a předpisy. Jinak auto nepochopí, kterým směrem se má pohybovat. Například možnost jízdy v jízdním pruhu je navržena pro dobré značení a v Rusku takových silnic není mnoho. Majitelé módních a drahých vozů s takovými možnostmi je proto mohou jen zřídka uvést do akce.

Dnes se ale podíváme nikoli na autopilota jako celek, ale na možnost automatického brzdění. Myšlenka tohoto řešení je docela zajímavá. Téměř ke všem nehodám ve městě dochází kvůli nepozornosti řidiče nebo špatné reakci na dění na silnici. Díky novým schopnostem automatického brzdění se řidič nebude muset tolik starat o své okolí. Nastavením možností tempomatu a povolením automatického brzdění může řidič zcela zapomenout na existenci pedálů. Ale to vše je pouze v teorii. Četné experimenty a testy naznačují, že tento technologický balíček zatím nefunguje příliš spolehlivě. Auta nemohou v žádné rychlosti zpomalit před překážkami a udržet váš majetek v bezpečí. Podívejme se na hlavní vlastnosti moderních automatických brzdových systémů.

Jaká auta jsou vybavena brzdovým asistentem?

Automatické brzdové systémy jsou nyní instalovány na téměř všech moderních automobilech. Ze současných modelů na ruském trhu jsou to téměř všechny modely Volvo, Land Rover, drahé modely Mazda, Subaru, Volkswagen, Škoda Kodiaq. Vyjmenovat vozy, které jsou takovou automatickou výbavou vybaveny, by bylo na dlouho. Každá značka má své vlastní charakteristiky při realizaci tohoto potenciálu. Hlavní vlastnosti modulu automatického brzdění jsou následující:

• vůz je vybaven systémem aktivních senzorů, které monitorují situaci kolem a vidí nebezpečí srážky s jinými vozy vzdálenými několik desítek metrů;
• k dispozici je také výstražný systém řidiče, který analyzuje rychlost blížících se překážek a vysílá poplachový signál na přístrojovou desku, je implementován ve všech uvedených vozech;
• senzorové systémy se mohou lišit, konkrétně Volvo dokonce zavedlo nevyslovenou komunikaci mezi všemi vozy korporace, takže není snadné vidět nehodu mezi dvěma Volvy;
• U některých vozů lze tento systém vypnout, ale stále více nových modelů přichází se standardním vybavením pro automatické brzdění pro zvýšení bezpečnosti;
• Japonský vývoj v této oblasti si zaslouží zvláštní pozornost.

Brzy bude instalace takových technologií přibližně stejným zázrakem, jakým je dnes ABS. Brzdový asistent je již na všech nových vozech a za pár let budou všechna auta vybavena systémem automatického brzdění při překážkách. Ale zatímco tyto technologie teprve procházejí fází aktivního vývoje, ještě nejsou dokonalé a neměli byste na ně zcela spoléhat, ani kdybyste si koupili sebedražší auto.

Hlavní výhody použití automatického brzdění

Tento bod je celkem pochopitelný. Pokud naučíme auta účinně brzdit před jakýmikoli překážkami, takový úspěch výrazně sníží počet nehod a pomůže vyhnout se milionům mrtvých na silnicích. Takové úspěchy se jasně stávají základem pro mnoho potenciálních kupců. Zvláštní pozornost si zaslouží systém rozpoznávání osob a zvířat na silnici, který již nyní zachraňuje životy tisícům lidí ročně. Výhody těchto technologií jsou zřejmé:

• lidé budou mít méně nehod, přijdou o život a zdraví jen v krajních případech a také si zachovají svůj majetek, takže svět automobilové dopravy se může s takovou technologií velmi změnit;
• Menší odpovědnost bude padat na řidiče automobilu, bude stačit jednoduše dodržovat pravidla a veškerá odpovědnost bude padat na výrobce automobilů a takových brzdových systémů;
• cesta autem nebude tak stresující, bude stačit zapnout všechny automatizované moduly a odpočinout si, zatímco vás auto doveze zácpami na parkovací místo;
• sníží se počet drobných problémů na silnicích, které nejčastěji způsobují dopravní zácpy ve velkých městech, protože v případě nehody nemůžete auto z místa nehody odstranit;
• Používání automobilů se obecně stane bezpečnějším podnikem, takže mnoho lidí bude moci ovládat své vozy jistěji bez velkého strachu.

Mnohé z výhod jsou však k dispozici pouze tehdy, pokud společnosti vyvinou skutečně efektivní systémy, a ne pouze pochybně výkonné moduly. Dnes zůstává účinnost mnoha technologicky vyspělých a drahých řešení zpochybňována a o tom budeme hovořit níže. Zatímco velcí výrobci zavádějí systémy do sériových vozů, kupující těchto vozů přeplácejí testování a vývoj. Ale tak to bylo vždy a moderní pokrok je na tom postaven.

Problémy a nevýhody modulů automatického brzdění

Hlavním problémem této technologie na moderních autech je nespolehlivost a nestabilita. Problém je v tom, že účinnost senzorů závisí na mnoha faktorech. Auto je jednak vybaveno drahou technikou a řidič na ni spoléhá. Ale na druhou stranu to může každou chvíli selhat. Vše je založeno na senzorech a elektrických spojích, a to není vždy dostatečně spolehlivé. Seznam technologických problémů je dlouhý, ale podíváme se na hlavní problémy:

• nezávislé testy ukázaly, že i nejúčinnější systémy automatického snižování rychlosti Volvo fungují v 70 % případů, což znamená, že riziko zůstává vysoké;
• Úspěšnost Land Roveru je ještě nižší a auta jsou velmi těžká na brzdění z vysokých rychlostí, takže účinnost zůstává nízká;
• existují vážná omezení rychlosti automobilů v době nepříjemné situace, pro dosažení efektivního výsledku by neměla být vyšší než 30 km/h;
• technologie se bude víceméně hodit jen v městských zácpách, kde vůz s tímto režimem snadno zbaví řidiče povinnosti neustále brzdit a plyn pro pohyb;
• Za běžných provozních podmínek takové moduly zatím nevykazují vysokou účinnost a faktem je, že přesnější a dalekosáhlé senzory v přírodě prostě neexistují.

Je dost možné, že za pár let přijdou firmy s přesnějšími jednotkami, které budou schopny rozšířit rozsah vyhodnocení situace na 100-200 m. V tomto případě bude systém kontroly vzdálenosti, automatické brzdění a další příjemné efekty pomoci vytvořit skutečného autopilota. Ale zatím se tento mechanismus stává jen příjemnou hračkou. Pokud systém testujete ve městě, raději mějte nohu na brzdovém pedálu.

Jaké systémy používá bezpilotní prostředek?

Auta bez řidiče jsou tématem číslo jedna v dnešní společnosti milující technologie. Elon Musk postavil a uvedl na trh nákladní auto, které již bez řidiče procestovalo Ameriku z jižních do severních států. Jaké systémy se v těchto autech používají? Zde mluvíme o velkém komplexu senzorů a modulů, které pomáhají zpracovávat informace z desítek zdrojů a činit správná rozhodnutí. Zde je přibližný algoritmus pro provoz takového komplexu:

• existuje systém velkého množství velmi citlivých senzorů, které fungují v 360 stupních kolem vozu a vytvářejí poměrně jasný obraz o tom, co se děje ve vesmíru;
• senzory detekují objekty vzdálené několik desítek metrů, vytvářejí zcela jasné obrysy a mohou pracovat v kteroukoli denní dobu bez zvláštních potíží, což je velké plus;
• zařízení využívá různé fyzikální možnosti pro identifikaci objektů – tepelné vlny, odraz ultrazvuku a další pro tyto účely méně známé technologie;
• satelitní určování polohy vám také umožňuje analyzovat stav provozu na silnici v reálném čase a přijímat informovaná strategická rozhodnutí na trase;
• Veškerá data jsou zpracovávána velmi výkonnými počítačovými systémy, které dokážou za určitých podmínek přesně určit riziko nehody a také nehodám předcházet.

Instalace takových zařízení do běžných automobilů je však neúměrně nákladná. Proto je autopilot ve vozech Tesla Model S doporučován pouze jako hračka. Výrobce nedoporučuje používat toto zařízení jako primární pilot, protože je nebezpečné. A případy úmrtí po nehodách s takovými systémy již byly zaznamenány ve Spojených státech.

Zveme vás ke sledování videa z testování automatických brzdových systémů a určitých závěrů odborníků:

Sčítání

Je zajímavé, že ještě před několika lety byl koncept autopilota pro auto něčím fantastickým a neuvěřitelným. Dnes ale společnosti vyvíjejí největší komplexy automatických reakcí vozidel, které v blízké budoucnosti budou tvořit skutečného autopilota s maximální účinností. Pokud chcete být v čele testování technologií, ujistěte se, že váš nový vůz má modul automatického brzdění, který funguje více či méně efektivně. O účinnosti byste se měli dozvědět ne z reklamních videí, ale ze skutečných recenzí a testů od odborníků.

Mimochodem, mnoho společností již pracuje na vytvoření plně automatizovaného řízení a předpovídá, že auta brzy přijdou o volant a pedály úplně. A pokud tomu dříve bylo těžké uvěřit, pak po pohledu na moderní vývoj začnete chápat, že to vše se již stává realitou. Pravda, ne všichni jsou s touto realitou spokojeni. Mnoho lidí má z jízdy autem tradičním způsobem velkou radost a bylo by hezké takové klasické technologie zachovat. Co si myslíte o perspektivách rozvoje takových technologií?