Статистика ДТП у США розповідає історію радикального покращення ситуації із середини XX століття. Йдеться не про незначні покращення. Ми спостерігаємо масове зниження числа загиблих та постраждалих. Це зрушення не сталося випадково. Його забезпечила низка національних та регіональних законів про безпеку.
Спочатку прогрес був повільним. Візьмемо приклад ременів безпеки. З’явившись у 1950-х роках, вони роками стояли в автосалонах та гаражах, не змінюючи поведінки водіїв. Рівень їхнього використання коливався на жалюгідних 10–15%. Дані на той час були похмурими. 1965 року на кожні 100 мільйонів миль пробігу припадало майже шість загиблих. Це дуже високий показник.
Ситуація змінилася, коли посилився контроль. Починаючи з 1984 року, закони та кампанії, такі як «Пристебнись або отримай штраф», змусили змінити поведінку. Використання ременів безпеки неухильно зростало. До початку 2000-х років рівень смертності знизився до менш ніж двох загиблих на 100 мільйонів миль пробігу.
Сьогодні тиск змістився із законодавства на технології. Водії хочуть найкращих рейтингів безпеки під час зіткнень. Вони вимагають розумніших автомобілів. Автовиробники дослухаються. Новим фронтом у порятунку життів стає система запобігання зіткнень. Ці системи призначені для запобігання аваріям до їх виникнення або принаймні для пом’якшення наслідків.
Складність автоматичного гальмування
Система запобігання зіткнень (PCS) – це не просто датчик. Це складна мережа алгоритмів та апаратного забезпечення. Вона постійно сканує дорогу. Вона відстежує становище автомобіля. Вона стежить за перешкодами. Якщо зіткнення здається неминучим, система втручається.
Тестування цієї технології notoriusly складно. Аварії непередбачувані. Систему необхідно точно налаштувати, щоб вона не спрацьовувала хибно. Ніхто не хоче, щоб гальма різко спрацьовували без причини під час руху відкритою трасою. Хибні спрацьовування так само небезпечні, як і перепустки реальних загроз. Вони підривають довіру. Вони викликають зіткнення ззаду.
Як радар забезпечує роботу систем запобігання зіткненням
Отже, як автомобіль дізнається, що наближається? Як він відрізняє машину, що змінює смугу руху від тіні на узбіччі? Відповідь у радарах.
Радарні датчики випромінюють радіохвилі. Ці хвилі відбиваються від об’єктів і повертаються до автомобіля. Вимірюючи час, необхідний хвиль для повернення, та зміна частоти (ефект Доплера), автомобіль обчислює відстань та швидкість. Ці дані надходять до алгоритму PCS. Якщо математика говорить про те, що ви надто близько і занадто швидко, система попереджає водія. Якщо водій ігнорує попередження, включаються гальма.
Ця технологія переходить із категорії опціональних розкішних функцій у стандартне обладнання. Вона є фундаментальною зміною в тому, як ми сприймаємо безпеку транспортних засобів. Ми переходимо від пасивного захисту до активного запобігання. Питання тепер не в тому, чи працюватимуть ці системи, а в тому, як добре вони адаптуються до хаотичної реальності дороги.
Пасивні системи безпеки – це тихі захисники салону. Вони нічого не роблять до моменту удару. Ремінь безпеки – класичний приклад. Ви застібаєте його, і він залишається вільним, допоки фізика аварії не змусить його заблокуватися. Подушки безпеки знаходяться на панелі приладів, неактивні та непотрібні, поки датчики не зафіксують катастрофічне уповільнення. Але грань між пасивною та активною безпекою не завжди є чіткою стіною. Подушки безпеки покладаються на датчики удару, які вимірюють силу зіткнення, щоб вирішити, наскільки швидко їх потрібно надувати і як довго вони повинні залишатися в надутому стані. Ця обробка даних у час наближає їх до категорії активних систем.
Активні системи безпеки не чекають на проблеми. Вони шукають їх. Системи запобігання зіткненню постійно сканують дорогу попереду, аналізуючи стан автомобіля в реальному часі. Вони не просто перебувають у режимі очікування. Вони попереджають водія. Вони кермують. Вони гальмують. Вони працюють на потоці сигналів, шукаючи небезпеку до того, як вона стане заголовком новини.
Ранні спроби виявлення зіткнень намагалися все. Інфрачервоні хвилі. Ультразвукові імпульси. Більшість цього була ненадійною. Сьогодні галузевим стандартом є радар. Уявіть собі крик у каньйон. Ви чуєте, як ваш голос відбивається назад. Це луна. Радар робить те саме, але використовує радіохвилі замість звуку. Ці невидимі хвилі поширюються швидше і надалі. Вони пробивають туман та темряву.
Усередині радіаторної решітки, зазвичай захована за пластиковим обтічником, знаходиться невеликий радарний датчик. Він припиняє посилати високочастотні імпульси. Він пульсує безперервно. Коли хвиля потрапляє на автомобіль попереду, вона відбивається назад. Датчик вловлює сигнал, що повертається. Окремий блок керування обчислює точний час, який знадобився сигналу, щоб залишити датчик і повернутися назад.
Цей розрахунок відбувається за мілісекунди.
Система миттєво дізнається про стан автомобіля попереду. Вона знає відстань. Вона обчислює швидкість та відносну швидкість. Якщо математика свідчить про неминучість аварії, система непросто спостерігає. Вона втручається. Вона надає інформацію водієві чи допомагає повністю уникнути аварії.
Але що відбувається, коли комп’ютер вирішує, що зіткнення неминуче? Як апаратне забезпечення перетворює дані на дію?
Що насправді роблять системи запобігання зіткненням
Мета – не просто попередити вас. Мета – пом’якшити збитки або повністю запобігти аварії. Коли є потенційне зіткнення, система підвищує рівень тривоги. Вона не має єдиної реакції. Вона має ієрархію втручань, призначених для забезпечення вашої безпеки.
1. Фаза попередження
Перший крок – комунікація. Автомобіль повідомляє вам, що щось не таке. На панелі приладів блимають візуальні попередження. Звукові сигнали видають писки чи дзвінки. Деякі системи використовують тактильний зворотний зв’язок, вібруючи кермовим колесом або сидінням, щоб привернути вашу увагу. Це дає водію частку секунди для реакції. Часто цієї частки секунди достатньо. Ви відпускаєте педаль газу. Ви натискаєте на гальмо. Небезпека минула.
2. Фаза попереднього наповнення
Якщо водій не реагує, система готує гальма. Вона створює тиск у гальмівних магістралях. Це відомо як попереднє наповнення. Навіщо? Тому що гідравлічним гальмам потрібен час для набору тиску. Попередньо створюючи тиск у системі, автомобіль усуває затримку між натисканням вами педалі та притисканням колодок до роторів. Коли ви нарешті натискаєте на гальмо, миттєво отримуєте максимальну гальмівну силу.
3. Автоматичне екстрене гальмування (AEB)
Якщо загроза зберігається, а водій, як і раніше, нічого не робить, система бере управління на себе. Вона автоматично застосовує гальма. Це не легкий тап. Це впевнене, контрольоване уповільнення. Мета тут варіюється. У деяких системах ціль полягає в тому, щоб повністю зупинити автомобіль до удару. В інших мета полягає у значному зниженні швидкості. Навіть якщо аварія все ж таки відбувається, нижча швидкість удару означає менші структурні пошкодження і менше травм.
4. Гальмування після зіткнення
Деякі сучасні системи продовжують гальмувати після початкового удару. Якщо автомобіль врізається в бар’єр і відскакує на шлях іншого транспортного засобу, система продовжує утримувати гальма. Це запобігає вторинні зіткненням. Це тонка, але критично важлива функція. Ви не помічаєте її, доки не прочитаєте про неї у звіті про аварію.
Технологія, що стоїть за датчиком
Радар – не єдиний інструмент в арсеналі. Багато сучасних автомобілів використовують комбінацію датчиків. Камери часто поєднуються з радаром. Камера бачить те, що не бачить радар. Радар з високою точністю визначає відстань та швидкість. Камера
Не вся система безпеки легко видає звуковий сигнал. Деякі системи фактично захоплюють кермо або натискають на гальма. Існують пасивні сигналізації, які лише попереджають про зіткнення, що насувається, даючи вам частку секунди на реакцію. Потім є активні втручання.
Візьмемо систему попереджувального гальмування. Система створює додатковий гідравлічний тиск у головному гальмівному циліндрі. Це допомагає водієві зупинитися швидше. Це не повна автономна зупинка, але вона знижує швидкість удару. Це має значення. Найменша швидкість означає менші пошкодження.
Деякі з цих систем взаємодіють з переднатягувачами ременів безпеки. Це механізми, що натягують ваші ремені перед ударом. Вони відтягують вас назад у сидіння. Логіка проста. Вільний пасажир – це снаряд. Пристебнутий пасажир виживає.
Але ось у чому проблема. Ці системи мають бути точними. Якщо вони спрацьовують неправдиво, вони відволікають водія. Абстрактний водій стає причиною аварій. Тому виробники тестують ці системи до сьомого поту. Помилкові спрацьовування неприпустимі.
Ранні дні: виявлення поведінки, а не об’єктів
Mercedes-Benz очолив цю гонку. У S-класі 2003 року було представлено систему Pre-Safe. Вони назвали її першою у світі серійною машиною з таким типом рефлексів.
Вона не дивилася на дорогу попереду. Вона дивилася на те, як ви керуєте автомобілем. Датчики контролювали кут повороту керма та прискорення. Якщо ви різко смикнули кермо або різко загальмували, система передбачала, що ви уникаєте зіткнення.
Що вона робила? Вона натягала ремені безпеки. Вона затуляла люк. Вона піднімала відкинуті сидіння. Все було спрямоване на підготовку салону до удару, а не на його запобігання. Це була реактивна, а чи не предиктивна система.
Радар і міліметрові хвилі
На сцену виходить радар. У 2000-х роках відбувся перехід до виявлення довкілля, а не лише поведінки автомобіля. Toyota представила свою систему Pre-Collision System (PCS) у 2003 році на моделі Harrier у Японії. До 2010 вона з’явилася на Prius.
Система Toyota використовує радар міліметрового діапазону. Ця технологія може виявляти об’єкти та обчислювати відстань та відносну швидкість. Вона визначає, чи потрібна допомога у гальмуванні. Вона також активує переднатягувачі ременів безпеки.
Вона також слідкує за задніми пасажирами. Якщо зіткнення неминуче, система переводить задні сидіння у вертикальне положення. Відкинуті сидіння небезпечні під час зіткнення. Хребет зазнає сильного навантаження. Вертикальні сидіння розподіляють силу більш міцними частинами тіла.
Конкурентне середовище
Ford не сидить склавши руки. Вони анонсували систему “Попередження про зіткнення з підтримкою гальмування” (Collision Warning with Brake Support) для моделей Taurus, Lincoln MKS та MKT. Це їхня версія безпеки на основі радара.
Honda і Nissan пропонують системи запобігання з’їзду зі смуги руху та запобігання фронтальним зіткненням на багатьох своїх моделях. Технологія поширюється. Це більше не розкіш. Вона стає стандартом.
Ціль у всіх брендів однакова. Зниження тяжкості аварій. Порятунок життів. Різниця полягає у виконанні. Деякі системи віддають пріоритет гальмування. Інші – утримання. Всі вони покладаються на точні датчики для виконання своєї роботи без дратування водія.
Куди рухатися далі
Щоб дізнатися більше про технології, які зберігають життя на шосе, перейдіть за посиланнями нижче.
Більше інформації
Статті HowStuffWorks по темі
-
5 способів покращення акумуляторів гібридних автомобілів
-
Як працює система допомоги при гальмуванні
-
Як проводяться краш-тести
-
Чи використовувалися колись люди як піддослідні при краш-тестах?
Джерела
-
Automotive Industries. «Безпека має значення: передові технології запобігання аваріям знаходять шлях у серійні автомобілі в Японії». 2004, серпень. (13 квітня 2009) http://findarticles.com/p/articles/mi_m3012/is_8_184/ai_n6173980/
-
Denso Corporation. “Система безпеки перед зіткненням”. 22 жовтня 2003 р. (6 квітня 2009) http://www.globaldenso.com/en/technology/product/electronics/files/pdf12_e.pdf
– Ford.com. «Новіше досягнення Ford у сфері безпеки – Попередження про зіткнення з підтримкою гальмування – з’явиться у 2009 році». 6 квітня 2009 р. (6 квітня 2009) http://media.ford.com/article_display.cfm?article_id=29188
-
Леммен, Пол та ін. «Розробка системи попереджувальної безпеки з використанням випробувального стенду VEHIL». Національне управління безпекою дорожнього руху. 8 березня 2005 р. (6 квітня 2009) http://www-nrd.nhtsa.dot.gov/pdf/esv/esv19/05-0322-O.pdf
-
Mercedes-Benz Canada. “Mercedes-Benz представляє перший у світі автомобіль з “рефлексами””. 15 жовтня 2002 р. (6 квітня 2009) http://www.mercedes-benz.ca/index.cfm?NewsID=121&id=2959
-
Меркельбах, Беттін. «Toyota додає систему попередньої безпеки спереду та збоку та системи фіксації спинки сидінь до технологій безпеки». ATZ online. 2 березня 2009 р. (6 квітня 2009) http://www.atzonline.com/index.php%3Bdo=show/site=a4e/sid=65255547349e36722b41f2291479446/alloc=1/id=9270
