Статистика ДТП в США рассказывает историю радикального улучшения ситуации с середины XX века. Речь идет не о незначительных улучшениях. Мы наблюдаем массовое снижение числа погибших и пострадавших. Этот сдвиг не произошел случайно. Его обеспечила череда национальных и региональных законов о безопасности.
Сначала прогресс был медленным. Возьмем пример ремней безопасности. Появившись в 1950-х годах, они годами стояли в автосалонах и гаражах, не меняя поведения водителей. Уровень их использования колебался на жалких 10–15%. Данные того времени были мрачными. В 1965 году на каждые 100 миллионов миль пробега приходилось почти шесть погибших. Это ужасающе высокий показатель.
Ситуация изменилась, когда усилился контроль. Начиная с 1984 года, законы и кампании, такие как «Пристегнись или получи штраф», вынудили изменить поведение. Использование ремней безопасности неуклонно росло. К началу 2000-х годов уровень смертности снизился до менее чем двух погибших на 100 миллионов миль пробега.
Сегодня давление сместилось с законодательства на технологии. Водители хотят лучших рейтингов безопасности при столкновениях. Они требуют более умных автомобилей. Автопроизводители прислушиваются. Новым фронтом в спасении жизней становится система предотвращения столкновений. Эти системы предназначены для предотвращения аварий до их возникновения или, по крайней мере, для смягчения последствий.
Сложность автоматического торможения
Система предотвращения столкновений (PCS) — это не просто датчик. Это сложная сеть алгоритмов и аппаратного обеспечения. Она постоянно сканирует дорогу. Она отслеживает положение автомобиля. Она следит за препятствиями. Если столкновение кажется неизбежным, система вмешивается.
Тестирование этой технологии notoriously сложно. Аварии непредсказуемы. Систему необходимо точно настроить, чтобы она не срабатывала ложно. Никто не хочет, чтобы тормоза резко срабатывали без причины во время движения по открытой трассе. Ложные срабатывания так же опасны, как и пропуски реальных угроз. Они подрывают доверие. Они вызывают столкновения сзади.
Как радар обеспечивает работу систем предотвращения столкновений
Итак, как автомобиль узнает, что приближается? Как он отличает машину, меняющую полосу движения, от тени на обочине? Ответ кроется в радарах.
Радарные датчики излучают радиоволны. Эти волны отражаются от объектов и возвращаются к автомобилю. Измеряя время, необходимое волнам для возвращения, и изменение частоты (эффект Доплера), автомобиль вычисляет расстояние и скорость. Эти данные поступают в алгоритм PCS. Если математика говорит о том, что вы слишком близко и слишком быстро, система предупреждает водителя. Если водитель игнорирует предупреждение, включаются тормоза.
Эта технология переходит из категории опциональных роскошных функций в стандартное оборудование. Она представляет собой фундаментальное изменение в том, как мы воспринимаем безопасность транспортных средств. Мы переходим от пассивной защиты к активному предотвращению. Вопрос теперь не в том, будут ли работать эти системы, а в том, насколько хорошо они адаптируются к хаотичной реальности дороги.
Пассивные системы безопасности — это тихие защитники салона. Они ничего не делают до самого момента удара. Ремень безопасности — классический пример. Вы застегиваете его, и он остается свободным, пока физика аварии не заставит его заблокироваться. Подушки безопасности находятся на панели приборов, неактивные и бесполезные, пока датчики не зафиксируют катастрофическое замедление. Но грань между пассивной и активной безопасностью не всегда является четкой стеной. Подушки безопасности полагаются на датчики удара, которые измеряют силу столкновения, чтобы решить, насколько быстро их нужно надувать и как долго они должны оставаться в надутом состоянии. Эта обработка данных в реальном времени приближает их к категории активных систем.
Активные системы безопасности не ждут проблем. Они ищут их. Системы предотвращения столкновений постоянно сканируют дорогу впереди, анализируя состояние автомобиля в реальном времени. Они не просто находятся в режиме ожидания. Они предупреждают водителя. Они рулят. Они тормозят. Они работают на потоке сигналов, выискивая опасность до того, как она станет заголовком новости.
Ранние попытки обнаружения столкновений пробовали всё. Инфракрасные волны. Ультразвуковые импульсы. Большая часть этого была ненадежной. Сегодня отраслевым стандартом является радар. Представьте себе крик в каньон. Вы слышите, как ваш голос отражается обратно. Это эхо. Радар делает то же самое, но использует радиоволны вместо звука. Эти невидимые волны распространяются быстрее и дальше. Они пробивают туман и темноту.
Внутри решетки радиатора, обычно спрятанная за пластиковым обтекателем, находится небольшой радарный датчик. Он не прекращает посылать высокочастотные импульсы. Он пульсирует непрерывно. Когда волна попадает на автомобиль впереди, она отражается обратно. Датчик улавливает возвращающийся сигнал. Отдельный блок управления вычисляет точное время, которое потребовалось сигналу, чтобы покинуть датчик и вернуться обратно.
Этот расчет происходит за миллисекунды.
Система мгновенно узнает положение автомобиля впереди. Она знает расстояние. Она вычисляет скорость и относительную скорость. Если математика указывает на неизбежность аварии, система не просто наблюдает. Она вмешивается. Она предоставляет информацию водителю или помогает полностью избежать аварии.
Но что происходит, когда компьютер решает, что столкновение неизбежно? Как аппаратное обеспечение преобразует данные в действие?
Что на самом деле делают системы предотвращения столкновений
Цель — не просто предупредить вас. Цель — смягчить ущерб или полностью предотвратить аварию. Когда обнаруживается потенциальное столкновение, система повышает уровень тревоги. У нее нет единой реакции. У нее есть иерархия вмешательств, предназначенных для обеспечения вашей безопасности.
1. Фаза предупреждения
Первый шаг — коммуникация. Автомобиль сообщает вам, что что-то не так. На приборной панели мигают визуальные предупреждения. Звуковые сигналы издают писки или звонки. Некоторые системы используют тактильную обратную связь, вибрируя рулевым колесом или сиденьем, чтобы привлечь ваше внимание. Это дает водителю долю секунды для реакции. Часто этой доли секунды достаточно. Вы отпускаете педаль газа. Вы нажимаете на тормоз. Опасность миновала.
2. Фаза предварительного наполнения
Если водитель не реагирует, система подготавливает тормоза. Она создает давление в тормозных магистралях. Это известно как предварительное наполнение. Зачем? Потому что гидравлическим тормозам требуется время для набора давления. Предварительно создавая давление в системе, автомобиль устраняет задержку между нажатием вами педали и прижатием колодок к роторам. Когда вы наконец нажимаете на тормоз, вы мгновенно получаете максимальную тормозную силу.
3. Автоматическое экстренное торможение (AEB)
Если угроза сохраняется, а водитель по-прежнему ничего не делает, система берет управление на себя. Она автоматически применяет тормоза. Это не легкий тап. Это уверенное, контролируемое замедление. Цель здесь варьируется. В некоторых системах цель состоит в том, чтобы полностью остановить автомобиль до удара. В других цель заключается в значительном снижении скорости. Даже если авария все же происходит, более низкая скорость удара означает меньшие структурные повреждения и меньше травм.
4. Торможение после столкновения
Некоторые продвинутые системы продолжают тормозить после первоначального удара. Если автомобиль врезается в барьер и отскакивает обратно на путь другого транспортного средства, система продолжает удерживать тормоза. Это предотвращает вторичные столкновения. Это тонкая, но критически важная функция. Вы не замечаете ее, пока не прочтете о ней в отчете об аварии.
Технология, стоящая за датчиком
Радар — не единственный инструмент в арсенале. Многие современные автомобили используют комбинацию датчиков. Камеры часто сочетаются с радаром. Камера видит то, что не видит радар. Радар с высокой точностью определяет расстояние и скорость. Камера
Не вся система безопасности просто издает звуковой сигнал. Некоторые системы фактически захватывают руль или нажимают на тормоза. Существуют пассивные сигнализации, которые лишь предупреждают о надвигающемся столкновении, давая вам долю секунды на реакцию. Затем есть активные вмешательства.
Возьмем систему предударного торможения. Система создает дополнительное гидравлическое давление в главном тормозном цилиндре. Это помогает водителю остановиться быстрее. Это не полная автономная остановка, но она снижает скорость удара. Это имеет значение. Меньшая скорость означает меньшие повреждения.
Некоторые из этих систем взаимодействуют с преднатяжителями ремней безопасности. Это механизмы, которые натягивают ваши ремни перед ударом. Они оттягивают вас обратно в сиденье. Логика проста. Свободный пассажир — это снаряд. Пристегнутый пассажир выживает.
Но вот в чем загвоздка. Эти системы должны быть точными. Если они срабатывают ложно, они отвлекают водителя. Отвлеченный водитель становится причиной аварий. Поэтому производители тестируют эти системы до седьмого пота. Ложные срабатывания недопустимы.
Ранние дни: обнаружение поведения, а не объектов
Mercedes-Benz возглавил эту гонку. В S-классе 2003 года была представлена система Pre-Safe. Они назвали её первой в мире серийной машиной с таким типом рефлексов.
Она не смотрела на дорогу впереди. Она смотрела на то, как вы управляете автомобилем. Датчики контролировали угол поворота руля и ускорение. Если вы резко дернули руль или резко затормозили, система предполагала, что вы избегаете столкновения.
Что она делала? Она натягивала ремни безопасности. Она закрывала люк. Она поднимала откинутые сиденья. Всё было направлено на подготовку салона к удару, а не на его предотвращение. Это была реактивная, а не предиктивная система.
Радар и миллиметровые волны
На сцену выходит радар. В 2000-х годах произошел переход к обнаружению окружающей среды, а не только поведения автомобиля. Toyota представила свою систему Pre-Collision System (PCS) в 2003 году на модели Harrier в Японии. К 2010 году она появилась на Prius.
Система Toyota использует радар миллиметрового диапазона. Эта технология может обнаруживать объекты и вычислять расстояние и относительную скорость. Она определяет, нужна ли помощь в торможении. Она также активирует преднатяжители ремней безопасности.
Она также следит за задними пассажирами. Если столкновение неизбежно, система переводит задние сиденья в вертикальное положение. Откинутые сиденья опасны при столкновении. Позвоночник испытывает сильную нагрузку. Вертикальные сиденья распределяют силу по более прочным частям тела.
Конкурентная среда
Ford не сидит сложа руки. Они анонсировали систему «Предупреждение о столкновении с поддержкой торможения» (Collision Warning with Brake Support) для моделей Taurus, Lincoln MKS и MKT. Это их версия безопасности на основе радара.
Honda и Nissan предлагают системы предотвращения съезда с полосы движения и предотвращения фронтальных столкновений на многих своих моделях. Технология распространяется. Это больше не роскошь. Она становится стандартом.
Цель у всех брендов одинаковая. Снижение тяжести аварий. Спасение жизней. Разница заключается в исполнении. Некоторые системы отдают приоритет торможению. Другие — удержанию. Все они полагаются на точные датчики для выполнения своей работы, не раздражая водителя.
Куда двигаться дальше
Чтобы узнать больше о технологиях, которые сохраняют вам жизнь на шоссе, перейдите по ссылкам ниже.
Больше информации
Статьи HowStuffWorks по теме
-
5 способов улучшения аккумуляторов гибридных автомобилей
-
Как работает система помощи при торможении
-
Как проводятся краш-тесты
-
Использовались ли когда-либо люди в качестве подопытных при краш-тестах?
Источники
-
Automotive Industries. «Безопасность имеет значение: передовые технологии предотвращения аварий находят путь в серийные автомобили в Японии». 2004, август. (13 апреля 2009) http://findarticles.com/p/articles/mi_m3012/is_8_184/ai_n6173980/
-
DENSO Corporation. «Система безопасности перед столкновением». 22 октября 2003 г. (6 апреля 2009) http://www.globaldenso.com/en/technology/product/electronics/files/pdf12_e.pdf
-
Ford.com. «Новейшее достижение Ford в области безопасности — Предупреждение о столкновении с поддержкой торможения — появится в 2009 году». 6 апреля 2009 г. (6 апреля 2009) http://media.ford.com/article_display.cfm?article_id=29188
-
Леммен, Пол и др. «Разработка системы предударной безопасности с использованием испытательного стенда VEHIL». Национальное управление безопасности дорожного движения. 8 марта 2005 г. (6 апреля 2009) http://www-nrd.nhtsa.dot.gov/pdf/esv/esv19/05-0322-O.pdf
-
Mercedes-Benz Canada. «Mercedes-Benz представляет первый в мире автомобиль с «рефлексами»». 15 октября 2002 г. (6 апреля 2009) http://www.mercedes-benz.ca/index.cfm?NewsID=121&id=2959
-
Меркельбах, Беттина. «Toyota добавляет систему предударной безопасности спереди и сбоку и системы фиксации спинки сидений к технологиям безопасности». ATZ online. 2 марта 2009 г. (6 апреля 2009) http://www.atzonline.com/index.php%3Bdo=show/site=a4e/sid=65255547349e36722b41f2291479446/alloc=1/id=9270
