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 Liczby: Statystyki 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% Ustawianie radiootwarzacza 20% Rozmowy telefoniczne 29% 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 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% Przyczyny kolizji drogowych udział procentowy (Jerzy Wicher Bezpieczeństwo samochodów i ruchu drogowego WKiŁ 2002)
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). Nawierzchnia asfaltowa Sucha Mokra Błoto pośniegowe Lód Droga hamowania przy prędkości 90km/h 66,6m 87,5m 129,1m 337,5m
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 po raz pierwszy zastosowano w 1996 r. (Mercedes S-klasse) BAS wyłącz. BAS włącz. 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, Rys:www.sicurauto.it Foto: Bosch
Układ hamulcowy elektrohydrauliczny EHB/SBC 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. Rys: Bosch
Układ hamulcowy elektromechaniczny EMB Siłownik hamulca elektromechanicznego 50kN (silnik z przekładniami) Wymagania: instalacja 42V montaż małych, odpornych na wstrząsy, zanieczyszczenia i temperaturę silników elektrycznych przy piastach kół Rys: Bosch 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 Rys: Bosch Układ ten jest związany ze zjawiskiem utraty przyczepności lub zablokowania kół pojazdu podczas gwałtownego hamowania. zachowuje kierowalność pojazdu zapewnia przyczepność kół do podłoża, zmniejszając groźbę poślizgu nie skraca drogi hamowania (!!!)
Efekt działania ABS-u Źródło: Bosch ( www.bosch.co.uk )
Efekt działania ABS-u Hamowanie bez układu ABS Hamowanie z układem ABS Samochód z pełnym obciążeniem (4os + bagaż) po ostrym hamowaniu zostawia 20m śladu na asfalcie bieżnik ściera się o 2-3mm (w jednym miejscu!!!) Foto: Bosch
Budowa układu ABS hamulec regulator czujniki prędkości obrotowej układy wejściowe P P układy wyjściowe zawory regulacji ciśnienia modulator, rozdzielacz siły hamowania gniazdo diagnostyczne pamięci, zasilanie, kontrolka pompa hamulcowa akumulator Schemat blokowy czterokanałowego układu ABS
Czujnik prędkości obrotowej kół Zasada działania czujnika prędkości obrotowej kół. Foto: Bosch
Układ przeciwpoślizgowy ASR Foto: BMW Układ ten jest związany ze zjawiskiem gwałtownej zmiany przyspieszenia pojazdu (zwiększenia lub zmniejszenie prędkości obrotowej silnika, ew. redukcja biegów). przeciwdziała poślizgowi kół napędowych zachowuje stabilność pojazdu zapewnia przyczepność kół podczas ruszania Układ ASR zazwyczaj jest łączony z układem ABS. Istnieje możliwość wyłączenia układu ASR.
Działanie ASR-u ASR powoduje: automatyczne przyhamowanie kół (małe i duże prędkości) dostosowanie (ograniczenie) chwilowego momentu obrotowego silnika do zaistniałych warunków (duże prędkości) Foto: Bosch ASR działa w momentach: utraty przyczepności opon do podłoża pojawienia się warstwy wody pomiędzy oponą a podłożem ruchu opony na materiale nie związanym z podłożem (piasek, żwir)
Efekt działania ASR-u Źródło: Bosch ( www.bosch.co.uk )
Budowa układu ASR 1 2 3 2 1 4 8 1 2 7 6 5 2 1 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
prędkość obrotowa silnika, temperatura prędkość obrotowa koła Elektroniczny pedał przyspieszenia E-GAS 1 sterownik ABS/ASR 1 ABS/ASR 2 sterownik MOTRONIC z funkcją EGAS 3 czujnik położenia pedału 2 3 przyspieszenia 4 nastawnik przepustnicy 5 silnik 4 5 Foto: Hella 6 czujnik prędkości obrotowej 6
Układ stabilizacji toru jazdy ESP Foto: Bosch Pierwsze prace 1988 (Daimler-Benz; brak procesorów o odpowiedniej mocy obliczeniowej). Pierwszy publiczny pokaz pojazdu z ESP 1995 (Daimler-Benz) Foto: Daimler-Benz Pierwszy seryjny samochód z ESP 1995 (Mercedes-Benz Coupe S 600)
Układ stabilizacji toru jazdy ESP Foto: Bosch 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.
Układ stabilizacji toru jazdy ESP Rys: Bosch Foto: Daimler- Chrysler Największa porażka/sukces Mercedesa A-klasse (W-168)
Układ stabilizacji toru jazdy ESP Rys: Bosch Największa porażka/sukces Mercedesa A-klasse ( http://www.youtube.com/watch?v=um-xlkerwva )
Układ stabilizacji toru jazdy ESP Układ ten jest związany ze zjawiskiem niepożądanych zmian położenia i toru ruchu pojazdu. Foto: WV 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 ESP wymaga współpracy z układem ABS.
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 Sterownik ECU Motronic (przepustnica, układ wtryskowy) Czujnik kąta skrętu kierownicy Czujnik prędkości kątowej i przyspieszenia poprzecznego Czujnik prędkości obrotowej kół Modulator hydrauliczny; sterownik ABS/ASR/ESP
Kontrola przestrzeni wokół pojazdu Rys: Bosch
Prędkość, a czas reakcji 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 Rys: Bosch
System adaptacyjnej regulacji prędkości jazdy ACC System ACC utrzymuje stałą prędkość jazdy z uwzględnieniem zachowania stałej odległości pomiędzy pojazdami. Pierwszy montaż 1999 (Mercedes S-klasse; Distronic). zachowuje odpowiedni dystans pomiędzy pojazdami automatycznie dostosowuje prędkość pojazdu do warunków ruchu pojazdu poprzedzającego (przyhamowanie, zmiana prędkości obrotowej silnika)
Zasada działania systemu ACC 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 Rys: Bosch
Zasada działania systemu ACC Źródło: Bosch ( www.bosch.co.uk )
Schemat blokowy układu ACC Zespół czujników Sterowniki Czujnik obrotu pojazdu, przyspieszenia poprzecznego, kata skręcenia kierownicy, prędkości obrotowej kół, itd. Ruch pojazdu Wybór sygnału Regulator odległości Skrzynia biegów ABS, ASR,ESP Motronic Rozpoznanie obiektu Czujnik radaru Hamulec Skrzynia biegów Silnik Częstotliwość pracy radaru 76-77GHz brak zakłócania innych układów ACC brak zakłócania radarów policyjnych (35GHz, komórki fotoelektryczne, laser) Rys: Bosch
System utrzymania zadanego toru ruchu (Lane Departure Warning) Detekcja znaków poziomych (linii rozdzielających pasy ruchu) Wyznaczenie prawdopodobnego toru jazdy na podstawie istniejących linii Rys: Citroen
System utrzymania zadanego toru ruchu (Lane Departure Warning) http://www.youtube.com/watch?v=zgbvv1wmokm Źródło: Hella
DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ