Statystyki wypadków drogowych w USA mówią o radykalnej poprawie od połowy XX wieku. Nie mówimy o drobnych ulepszeniach. Obserwujemy ogromny spadek liczby zgonów i obrażeń. Ta zmiana nie nastąpiła przypadkowo. Zapewniło to szereg ustaw dotyczących bezpieczeństwa narodowego i regionalnego.
Postęp był początkowo powolny. Weźmy przykład pasów bezpieczeństwa. Wprowadzone w latach pięćdziesiątych XX wieku, przez lata gościły w salonach samochodowych i garażach, nie zmieniając zachowań kierowców. Ich wskaźnik wykorzystania oscylował na marnym poziomie 10-15%. Dane wówczas były ponure. W 1965 roku na każde 100 milionów przejechanych mil przypadało prawie sześć ofiar śmiertelnych. To przerażająco wysoka liczba.
Sytuacja uległa zmianie, gdy wzrosła kontrola. Od 1984 roku przepisy i kampanie takie jak „Zapnij pasy lub kup bilet” wymusiły zmianę zachowań. Stosowanie pasów bezpieczeństwa stale rośnie. Na początku XXI wieku śmiertelność spadła do mniej niż dwóch ofiar śmiertelnych na 100 milionów przejechanych mil.
Obecnie nacisk przesunął się z ustawodawstwa na technologię. Kierowcy chcą lepszych wskaźników bezpieczeństwa w razie wypadku. Domagają się inteligentniejszych samochodów. Producenci samochodów słuchają. Nowością w ratowaniu życia jest System unikania kolizji. Systemy te mają na celu zapobieganie wypadkom jeszcze przed ich wystąpieniem lub przynajmniej łagodzenie ich skutków.
Trudność automatycznego hamowania
System zapobiegania kolizjom (PCS) to coś więcej niż tylko czujnik. Jest to złożona sieć algorytmów i sprzętu. Ciągle skanuje drogę. Śledzi położenie pojazdu. Wypatruje przeszkód. Jeśli wydaje się, że kolizja jest nieunikniona, system interweniuje.
Testowanie tej technologii jest niezwykle trudne. Wypadki są nieprzewidywalne. System musi być precyzyjnie dostrojony, aby nie uruchamiał się fałszywie. Nikt nie chce, aby podczas jazdy po otwartej autostradzie bez powodu włączały się hamulce. Fałszywe alarmy są tak samo niebezpieczne, jak przeoczone realne zagrożenia. Podważają zaufanie. Powodują uderzenia w tył.
Jak radar zasila systemy unikania kolizji
Skąd więc samochód wie, co się zbliża? Jak odróżnia samochód zmieniający pas od cienia na poboczu drogi? Odpowiedź leży w radarze.
Czujniki radarowe emitują fale radiowe. Fale te odbijają się od obiektów i wracają do pojazdu. Mierząc czas powrotu fal i zmianę częstotliwości (efekt Dopplera), samochód oblicza odległość i prędkość. Dane te są wprowadzane do algorytmu PCS. Jeśli matematyka wskazuje, że jedziesz za blisko i za szybko, system ostrzega kierowcę. Jeśli kierowca zignoruje ostrzeżenie, zostaną włączone hamulce.
Technologia ta odchodzi od opcjonalnych funkcji luksusowych do wyposażenia standardowego. Stanowi to zasadniczą zmianę w sposobie, w jaki postrzegamy bezpieczeństwo pojazdów. Przechodzimy od ochrony biernej do aktywnej profilaktyki. Pytaniem nie jest teraz, czy te systemy będą działać, ale jak dobrze dostosują się do chaotycznej rzeczywistości drogowej.
Pasywne systemy bezpieczeństwa to cicha ochrona wnętrza. Nie robią nic aż do momentu uderzenia. Pas bezpieczeństwa jest klasycznym przykładem. Zapinasz go i pozostaje wolny, dopóki fizyka wypadku nie spowoduje jego zablokowania. Poduszki powietrzne znajdują się na desce rozdzielczej, są nieaktywne i bezużyteczne, dopóki czujniki nie wykryją katastrofalnego opóźnienia. Jednak granica pomiędzy bezpieczeństwem pasywnym i aktywnym nie zawsze jest wyraźna. Poduszki powietrzne wykorzystują czujniki zderzenia, które mierzą siłę zderzenia i decydują, jak szybko powinny się napełnić i jak długo powinny pozostać napełnione. To przetwarzanie danych w czasie rzeczywistym przybliża je do kategorii systemów aktywnych.
Aktywne systemy bezpieczeństwa nie czekają na problemy. Oni ich szukają. Systemy zapobiegania kolizjom stale skanują drogę przed pojazdem, analizując stan pojazdu w czasie rzeczywistym. Nie tylko są w stanie gotowości. Ostrzegają kierowcę. Rządzą. Spowalniają. Pracują nad przepływem sygnałów, szukając niebezpieczeństwa, zanim stanie się ono nagłówkiem wiadomości.
Wczesne próby wykrywania kolizji próbowały wszystkiego. Fale podczerwone. Impulsy ultradźwiękowe. Większość z nich była niewiarygodna. Obecnie standardem branżowym jest radar. Wyobraź sobie, że krzyczysz do kanionu. Słyszysz echo swojego głosu. To jest echo. Radar robi to samo, ale zamiast dźwięku wykorzystuje fale radiowe. Te niewidzialne fale przemieszczają się szybciej i dalej. Przedzierają się przez mgłę i ciemność.
Wewnątrz osłony chłodnicy, zwykle ukrytej za plastikową owiewką, znajduje się mały czujnik radarowy. Nie przestaje wysyłać impulsów o wysokiej częstotliwości. Pulsuje nieprzerwanie. Kiedy fala uderza w samochód z przodu, zostaje odbita. Czujnik odbiera powracający sygnał. Oddzielna jednostka sterująca oblicza dokładny czas potrzebny na opuszczenie czujnika i powrót sygnału.
To obliczenie odbywa się w milisekundach.
System natychmiast rozpoznaje położenie pojazdu poprzedzającego. Zna odległość. Oblicza prędkość i prędkość względną. Jeśli obliczenia wskazują, że wypadek jest nieuchronny, system nie tylko go obserwuje. Ona interweniuje. Dostarcza kierowcy informacji lub pomaga całkowicie uniknąć wypadku.
Ale co się stanie, gdy komputer uzna, że kolizja jest nieunikniona? W jaki sposób sprzęt przekłada dane na działanie?
Co właściwie robią systemy zapobiegania kolizjom
Celem nie jest tylko ostrzeżenie Cię. Celem jest ograniczenie szkód lub całkowite zapobieżenie wypadkowi. W przypadku wykrycia potencjalnej kolizji system podnosi poziom alarmu. Nie ma ani jednej reakcji. Zawiera hierarchię interwencji zaprojektowaną, aby zapewnić Ci bezpieczeństwo.
1. Faza ostrzegawcza
Pierwszym krokiem jest komunikacja. Samochód sygnalizuje, że coś jest nie tak. Ostrzeżenia wizualne migają na desce rozdzielczej. Sygnały dźwiękowe powodują piski lub dźwięki dzwonienia. Niektóre systemy wykorzystują dotykowe sprzężenie zwrotne, wibrując kierownicę lub siedzenie, aby zwrócić Twoją uwagę. Daje to kierowcy ułamek sekundy na reakcję. Często ten ułamek sekundy wystarczy. Puszczasz pedał gazu. Nacisnąłeś hamulec. Niebezpieczeństwo minęło.
2. Faza wstępnego napełniania
Jeśli kierowca nie zareaguje, system przygotowuje hamulce. Wytwarza ciśnienie w przewodach hamulcowych. Nazywa się to wstępnym napełnianiem. Po co? Ponieważ hamulce hydrauliczne wymagają czasu, aby wytworzyć ciśnienie. Wstępnie zwiększając ciśnienie w układzie, samochód eliminuje opóźnienie pomiędzy naciśnięciem pedału a dociśnięciem klocków do tarcz. Kiedy w końcu naciśniesz hamulce, natychmiast uzyskasz maksymalną siłę hamowania.
3. Automatyczne hamowanie awaryjne (AEB)
Jeśli zagrożenie będzie się powtarzać, a kierowca nadal nic nie zrobi, kontrolę przejmie system. Automatycznie uruchamia hamulce. To nie jest łatwe dotknięcie. To pewne i kontrolowane hamowanie. Cel jest tu różny. W niektórych systemach celem jest całkowite zatrzymanie pojazdu przed zderzeniem. W innych celem jest znaczne zmniejszenie prędkości. Nawet jeśli dojdzie do wypadku, niższa prędkość uderzenia oznacza mniejsze uszkodzenia konstrukcji i mniej obrażeń.
4. Hamowanie po kolizji
Niektóre zaawansowane systemy nadal hamują po pierwszym uderzeniu. Jeśli pojazd uderzy w barierę i odbije się od drogi innego pojazdu, system w dalszym ciągu utrzymuje hamulce. Zapobiega to wtórnym kolizjom. Jest to subtelna, ale kluczowa cecha. Nie zauważysz tego, dopóki nie przeczytasz o tym w raporcie z wypadku.
Technologia kryjąca się za czujnikiem
Radar nie jest jedynym narzędziem w arsenale. Wiele nowoczesnych samochodów wykorzystuje kombinację czujników. Kamery często łączone są z radarem. Kamera widzi to, czego nie widzi radar. Radar określa odległość i prędkość z dużą dokładnością. Kamera
Nie wszystkie systemy bezpieczeństwa po prostu piszczą. Niektóre systemy faktycznie chwytają kierownicę lub uruchamiają hamulce. Istnieją alarmy pasywne, które jedynie ostrzegają o zbliżającej się kolizji, dając ułamek sekundy na reakcję. Potem są aktywne interwencje.
Weźmy układ hamulcowy przed zderzeniem. System wytwarza dodatkowe ciśnienie hydrauliczne w głównym cylindrze hamulcowym. Pomaga to kierowcy szybciej się zatrzymać. Nie jest to całkowicie autonomiczne zatrzymanie, ale zmniejsza prędkość uderzenia. To ma znaczenie. Mniejsza prędkość oznacza mniejsze obrażenia.
Niektóre z tych systemów współdziałają z napinaczami pasów bezpieczeństwa. Są to mechanizmy, które napinają pasy przed uderzeniem. Wciągają cię z powrotem na miejsce. Logika jest prosta. Wolny pasażer to pocisk. Pasażer zapięty pasem przeżył.
Ale tu jest problem. Systemy te muszą być dokładne. Jeśli odpalą fałszywie, odwrócą uwagę kierowcy. Rozkojarzony kierowca powoduje wypadki. Dlatego producenci testują te systemy aż się pocą. Fałszywe pozytywne wyniki są niedopuszczalne.
Początki: wykrywanie zachowań, a nie obiektów
Mercedes-Benz prowadził w tym wyścigu. W klasie S z 2003 roku wprowadzono system Pre-Safe. Nazwali go pierwszym na świecie samochodem produkcyjnym z tego typu refleksami.
Nie patrzyła na drogę przed sobą. Patrzyła, jak prowadzisz samochód. Czujniki monitorowały kąt skrętu i przyspieszenie. Jeśli szarpniesz kierownicą lub naciśniesz hamulce, system zakłada, że unikasz kolizji.
Co ona robiła? Zapinała pasy bezpieczeństwa. Zamknęła właz. Podniosła odchylone siedzenia. Wszystko miało na celu przygotowanie wnętrza na uderzenie, a nie zapobieganie mu. Był to raczej system reaktywny niż predykcyjny.
Fale radarowe i milimetrowe
Radar pojawia się na zdjęciu. W pierwszej dekadzie XXI wieku nastąpił zwrot w kierunku wykrywania otoczenia, a nie tylko zachowania pojazdów. Toyota wprowadziła swój system przedkolizyjny (PCS) w 2003 roku w Harrierze w Japonii. Do 2010 roku pojawił się w Priusie.
System Toyoty wykorzystuje radar pracujący na falach milimetrowych. Technologia ta może wykrywać obiekty oraz obliczać odległość i prędkość względną. Określa, czy potrzebne jest wspomaganie hamowania. Aktywuje także napinacze pasów bezpieczeństwa.
Ma także oko na pasażerów z tyłu. Jeżeli kolizja jest nieuchronna, system ustawia tylne siedzenia w pozycji pionowej. Odchylone siedzenia są niebezpieczne podczas kolizji. Kręgosłup jest poddawany dużym obciążeniom. Pionowe siedzenia rozkładają siłę na silniejsze części ciała.
Konkurencyjne środowisko
Ford nie siedzi bezczynnie. Ogłosili ostrzeganie przed kolizją ze wspomaganiem hamulców dla modeli Taurus, Lincoln MKS i MKT. To jest ich wersja bezpieczeństwa opartego na radarach.
Honda i Nissan oferują w wielu swoich modelach systemy ostrzegania o niezamierzonej zmianie pasa ruchu i łagodzenia skutków kolizji z przodu. Technologia się rozprzestrzenia. To już nie jest luksus. Staje się standardem.
Wszystkie marki mają ten sam cel. Zmniejszanie ciężkości wypadków. Ratowanie życia. Różnica polega na wykonaniu. Niektóre systemy dają pierwszeństwo hamowaniu. Inne – wstrzymanie. Wszystkie polegają na precyzyjnych czujnikach, które wykonują swoją pracę bez irytowania kierowcy.
Gdzie dalej
Aby dowiedzieć się więcej o technologiach, które utrzymują Cię przy życiu na autostradzie, sprawdź poniższe linki.
Więcej informacji
Powiązane artykuły z HowStuffWorks
-
5 sposobów na ulepszenie akumulatorów do samochodów hybrydowych
-
Jak działa asystent hamowania?
-
Jak przeprowadzane są testy zderzeniowe
-
Czy kiedykolwiek wykorzystywano ludzi jako obiekty testów zderzeniowych?
Źródła
-
Branża motoryzacyjna. „Kwestie bezpieczeństwa: zaawansowana technologia zapobiegania wypadkom trafia do samochodów produkcyjnych w Japonii”. 2004, sierpień. (13 kwietnia 2009) http://findarticles.com/p/articles/mi_m3012/is_8_184/ai_n6173980/
-
Firma DENSO. „System bezpieczeństwa przedkolizyjnego”. 22 października 2003 (6 kwietnia 2009) http://www.globaldenso.com/en/technology/product/electronics/files/pdf12_e.pdf
-Ford.com. „Najnowsze rozwiązanie Forda w zakresie bezpieczeństwa, ostrzeganie przed kolizją czołową z asystentem hamowania, pojawi się w 2009 roku”. 6 kwietnia 2009 (6 kwietnia 2009) http://media.ford.com/article_display.cfm?article_id=29188
-
Lemmen, Paul i in. „Opracowanie systemu bezpieczeństwa przed zderzeniem z wykorzystaniem obiektu testowego VEHIL”. Krajowa Administracja Bezpieczeństwa Ruchu Drogowego. 8 marca 2005 (6 kwietnia 2009) http://www-nrd.nhtsa.dot.gov/pdf/esv/esv19/05-0322-O.pdf
-
Mercedes-Benz Kanada. „Mercedes-Benz przedstawia pierwszy na świecie samochód z„ refleksem ”. 15 października 2002 (6 kwietnia 2009) http://www.mercedes-benz.ca/index.cfm?NewsID=121&id=2959
-
Merkelbach, Bettina. „Toyota dodaje do swoich technologii bezpieczeństwa przednie i boczne systemy bezpieczeństwa przedzderzeniowego oraz systemy mocowania oparć siedzeń”. ATZ w Internecie. 2 marca 2009 (6 kwietnia 2009) http://www.atzonline.com/index.php%3Bdo=show/site=a4e/sid=65255547349e36722b41f2291479446/alloc=1/id=9270
