Уровень безопасности автомобильного транспорта продолжает расти, и этому во многом способствуют инженеры, работающие над улучшением как пассивных, так и активных систем безопасности транспортных средств. В этой статье мы рассмотрим, в чем заключается различие между активными и пассивными системами безопасности, а также подробным образом обсудим ключевые их компоненты.
- Подголовники: Первичная защита от травм шеи при столкновениях.
- Ремни безопасности: Эффективные устройства для удержания пассажиров в креслах.
- airbags: Подушки безопасности, уменьшающие риск травм при авариях.
- Системы курсовой устойчивости: Автоматическая коррекция курса автомобиля для предотвращения заносов.
- Поднятие кузова: Технологии, улучшающие защищенность в случае боковых ударов.
Пассивная и активная безопасность – это
Общая безопасность использования автомобиля формируется благодаря сочетанию систем активной и пассивной безопасности.
Активная безопасность автомобиля включает в себя ряд конструктивных характеристик, которые позволяют предотвратить дорожно-транспортные происшествия. Это значит, что такие системы работают на опережение, предотвращая возникновение аварий.
В то время как пассивная безопасность подразумевает характеристики, которые помогают смягчить последствия произошедшего ДТП.
Примером активной безопасности является антиблокировочная тормозная система (ABS), которая предотвращает блокировку колес при торможении на скользких дорогах, поддерживая курсовую устойчивость и позволяя водителю больше маневрировать. Таким образом, эта система способствует предотвращению аварийных ситуаций.
В то время как подушки безопасности (как фронтальные, так и боковые) относятся к пассивной безопасности, они срабатывают в случае серьезного ДТП и могут спасти жизни водителя и пассажиров.
Основные системы активной безопасности
Активные системы безопасности начали развиваться с появлением первых серийных автомобилей с двигателями внутреннего сгорания в конце XIX века. С тех пор их перечень существенно расширился. Далее мы обсудим наиболее распространенные активные системы безопасности, которые применяются в современных автомобилях.
Свет
Фары и другие световые устройства на автомобиле служат не только для улучшения видимости в темноте, но и являются одними из первых средств активной безопасности. Такие фонари информируют водителей и пешеходов о присутствии автомобиля на дороге, что препятствует столкновениям в условиях плохой видимости.
АБС
Антиблокировочная система (ABS) — это технология, которая предотвращает блокировку колес при торможении, позволяя автомобилю сохранять управляемость на скользкой поверхности в условиях экстренного торможения.
Блокировка тормозов происходит, когда одно или несколько колес останавливается и начинают скользить. В старых автомобилях, которые не имели данной системы, рекомендуется было несколько раз нажимать на тормоза, чтобы сохранить контроль над автомобилем и избежать неконтролируемого заноса. То есть, водитель применял метод: нажал, отпустил, снова нажал, и так далее до полной остановки.
В противоположность этому, система ABS позволяет водителю просто «нажать в пол» на тормоза, так как она сама оптимизирует давление в тормозной системе, чтобы сохранить управляемость автомобиля.
Антибукс
Эта система, как правило, работает в тандеме с АБС, обеспечивая возможность движению автомобиля по скользкой поверхности без пробуксовки колес.
Принцип работы данной системы заключается в следующем:
- Датчики отслеживают данные о колёсах.
- Система оптимизирует распределение крутящего момента, чтобы облегчить старт автомобиля.
Эта система не имеет такого авторитета среди водителей, как АБС. Опытный автолюбитель может обойтись и без неё, хотя антипробуксовочная система иногда может мешать при движении на более высоких скоростях.
Курсовая устойчивость
Система курсовой устойчивости (СКУ или ESP) — это важная активная система безопасности, которая не устанавливается на все модели автомобилей. Например, на бюджетных моделях марки Lada её обычно не бывает. Но в США и Европе установка этой системы обязательна по закону.
СКУ — это программный компонент центрального компьютера автомобиля, который служит «материнской» системой для других активных защитных механизмов. Основная функция этой системы заключается в обеспечении устойчивости автомобиля на различных дорогах и в любых погодных условиях, а также в предотвращении неправильных действий со стороны водителя. Для этого она собирает данные с множества датчиков (например, о вращении колес, ускорении, угле наклона и т.д.) и, анализируя их, корректирует работу других систем, чтобы избежать заносов и ДТП.
Снижение вероятности ДТП:
| Показатель | Легковой авто | Кроссовер |
|---|---|---|
| Общий риск попадания в ДТП (%) | 15 | 30 |
| Занос (%) | 35 | 60 |
| Переворот (%) | 70 | 85 |
Какова степень снижения риска гибели в аварии:
| Показатель | Подушки безопасности | ESC |
|---|---|---|
| Легковой авто | 8 % | 15 % |
| Кроссовер | 8 % | 30 % |
Если упростить, то АБС помогает сохранить управление во время торможения, антипробуксовочная система — при начале движения, а ESP — в поворотах.
Функциональность СКУ может различаться в зависимости от марки и модели автомобиля. Она может изменять угол наклона колес, подтормаживать, корректировать скорость вращения двигателя и блокировать дифференциал. Основные функции системы включают в себя:
- Анализ ситуации на дороге для обнаружения опасных боковых перегрузок.
- Контроль действий водителя.
- Мониторинг траектории движения.
- Коррекция критических ошибок управления со стороны водителя.
Несмотря на то что электронная СКУ значительно облегчает выход из сложных ситуаций, она не является универсальным решением — основная ответственность за курсовую устойчивость по-прежнему лежит на водителе.
Распределение тормозного усилия
Система EBD расширяет возможности АБС, позволяя более эффективно сокращать тормозной путь. Учитывая, что передняя ось автомобиля перегружена больше, чем задняя, при торможении может происходить смещение задней оси относительно траектории движения. EBD направлена на устранение этой проблемы путем регулировки давления в тормозной системе задней оси.
EBD работает совместно с ABS и не является независимой системой безопасности.
Экстренное торможение
BAS – это система, обеспечивающая автоматическое экстренное торможение. Она может срабатывать различными способами, обычно при резком нажатии на тормоза «в пол». Система увеличивает эффективность торможения на 20% за счет установки специального электромагнитного привода на усилитель тормозов.
Электронная блокировка дифференциала
Дифференциал в механике представляет собой устройство, позволяющее умножить два крутящих момента без потерь в энергии и КПД, даже если они вращаются на разных угловых скоростях. Обычно это планетарный механизм, который устанавливается на ведущей оси.
Дифференциал активируется в ситуациях, когда необходимо увеличить крутящий момент для лучшего сцепления с дорогой или для выхода из заноса на скользкой поверхности. Автоматическая система может перераспределять крутящий момент между колесами, тем самым стабилизируя движение автомобиля.
Новейшие системы активной безопасности
Современные системы безопасности автомобилей стали неотъемлемой частью их конструкции и разработки. На уровне подголовников мы уже видим значительные улучшения: активные подголовники, которые при ударе автоматически поднимаются, помогают уменьшить вероятность травм шеи. Это простое, но эффективное решение становится стандартом в большинстве новых моделей, показав свои несомненные преимущества в тестах на безопасность.
Кроме того, системы активной и пассивной безопасности включают в себя множество других технологий, таких как подушки безопасности, сенсоры столкновений и системы стабилизации курсовой устойчивости. Эти элементы работают в комплексе, мгновенно реагируя на изменения дорожной ситуации. Например, датчики обнаруживают резкое торможение или уход с пути, активируя защитные механизмы, что значительно снижает риск серьезных травм при ДТП.
Поднятие кузова автомобиля для повышения его устойчивости – это еще одна интересная тенденция. Некоторые модели предлагают системы, которые могут изменять клиренс в зависимости от условий дороги или стиля вождения, что позволяет повысить управляемость и минимизировать риск переворота. Технологии адаптации под любые условия дорожного покрытия делают вождение безопаснее, особенно на сложных участках. Таким образом, системы безопасности автомобиля продолжают развиваться, предлагая все более продвинутые решения для защиты водителей и пассажиров.
Мы обсудили основные системы, которые были разработаны давно и сегодня встречаются даже в бюджетных автомобилях. Однако существуют и более современные активные системы безопасности, которые появились в последнее время и чаще всего предлагают в качестве дополнительных опций.
Анализ пространства перед авто
Система контроля пространства перед автомобилем (PDS) использует данные, полученные от специализированных передних радаров и камер. Она автоматически замедляет скорость автомобиля, когда в непосредственной близости к переднему бамперу обнаруживается пешеход или другое препятствие. PDS обычно работает в тандеме с системой BAS (автоматического экстренного торможения).
Удержание в полосе
Эта система относительно новая и доступна лишь на ограниченном числе автомобилей, в некоторых случаях только в более дорогих комплектациях. Она использует фронтальную камеру для автоматического поддержания оптимального расстояния при движении в пределах разметки, учитывая как линии разметки, так и расстояние до впереди идущего автомобиля.
Контроль движения задним ходом
Система контроля выезда задним ходом предназначена для безопасного выезда с парковочного места в условиях ограниченной видимости. Боковые датчики уведомят водителя о движении по бокам от задней части автомобиля, предупреждая его звуковым сигналом. Также система сможет автоматически остановить автомобиль в случае появления препятствий во избежание столкновения.
Слежение за моментом выхода
Данная система гарантирует, что водитель и пассажиры не смогут покинуть салон автомобиля, если с боку в задней полусфере будет зафиксировано движение другого автомобиля. Блокировка дверей произойдёт автоматически на основании данных датчиков, причем это сработает даже если водитель отключит функцию «детского замка» для задних дверей.
Слежение за состоянием водителя
Эта активная система безопасности разрабатывается с целью предотвращения потенциально опасных ситуаций на дороге, связанных с физической усталостью водителя. Ее конкретные функции зависят от модели. Обычно она начинает издавать громкие звуковые сигналы, но более современные версии могут также автоматически остановить автомобиль и включить аварийные огни.
Работа системы основывается на двух группах датчиков. Первая группа отслеживает местоположение автомобиля на дороге и начинает сигнализировать, если зафиксированы частые нарушения скоростного режима или выезд за пределы разметки.
Вторая группа контролирует состояние водителя, оповещая о долгом закрытии глаз, наклоне головы вперед или других признаках усталости.
Системы-помощники
Современные автомобили часто оснащаются множеством вспомогательных технологий, облегчающих их управление. К ним относятся:
- Ночные системы видения, облегчая обнаружение объектов в темноте.
- Системы распознавания дорожных знаков.
- Адаптивный круиз-контроль, который поддерживает заданную скорость, учитывая движущийся впереди транспорт.
- Системы помощи при смене полосы движения, которые сигнализируют о наличии препятствий.
- 360-градусный обзор, минимизирующий «мертвые зоны».
Основные элементы пассивной безопасности
Не менее важным аспектом является пассивная безопасность, отвечающая за минимизацию последствий для водителя и пассажиров в ситуациях, когда дорожно-транспортное происшествие уже произошло.
Ремни безопасности
Ремни безопасности служат обязательным элементом любого автомобиля. Эта технология пришла из авиации и по сути своей осталась неизменной — устройства, которые при аварии призваны замедлить движение водителя или пассажира, чтобы предотвратить их удар о препятствие.
Первоначально ремни были двухточечными (грудными или поясными). Поясные ремни до сих пор широко используются, например, в автобусах, в то время как трёхточечные ремни находятся в большинстве современных автомобилей, так как они более эффективно распределяют нагрузки, уменьшая риск тяжелых травм позвоночника и внутренних органов.
В советских автомобилях ремни приходилось самостоятельно регулировать под свои параметры. Теперь современные инерционные устройства автоматически подстраивают ремни под размеры водителя и пассажиров.
Преднатяжитель ремня безопасности подтягивает ремень в момент аварии, обеспечивая надежную фиксацию водителя или пассажира в кресле.
Подголовники
Подголовники — еще один важный элемент пассивной безопасности. Они помогают избежать травм шеи при ударе сзади, так как в момент столкновения голова, не поддерживаемая подголовником, резко откидывается назад. Подголовник должен «поймать» голову, чтобы предотвратить её сильное запрокидывание. Активные подголовники могут немного выдвигаться вперед в момент аварии.
Элементы кузова
Пассивная безопасность предъявляет к автомобилям противоречивые требования: кузов должен деформироваться при ударе, чтобы погасить энергию, но в то же время он не должен изменять свою форму так, чтобы сохранить «жизненное пространство» для людей внутри. Современные дизайнеры нашли решение в комбинировании модулей с различной прочностью.
Силовой каркас кузова окружает зону салона. Элементы, такие как рёбра жёсткости, днище и пороги, разработаны как самые прочные и силовые, чтобы сохранить пространство внутри автомобиля в неизменном виде во время аварии.
При этом моторный и багажный отсек спроектированы так, чтобы поглощать кинетическую энергию удара через деформацию. Это сочетание часто спасает жизни как водителей, так и пассажиров, становясь частью систем пассивной безопасности автомобиля.
Продуманное движение мотора
При лобовом столкновении основной угрозой для салона является двигатель. Ввиду своей массы он при ударе может проникнуть в салон. Поэтому конструкция, отделяющая пространство для людей от моторного отсека, должна иметь высокую прочность. Место установки двигателя также тщательно продумывается, чтобы в случае аварии его движение было направлено вниз, к днищу автомобиля.
Подушки безопасности
Подушки безопасности также являются ключевым элементом пассивной защиты. Это надувные устройства, находящиеся в панелях, которые раскрываются при ударе. Принцип их работы основан на пиропатроне, срабатывающем для быстрого надува подушки до необходимого размера. Современные модификации используют азид натрия, который при температуре 330 градусов разлагается на азот и натрий, производя значительное количество газа. Нагрев пиропатрона осуществляется электрическим током.
Идея о применении подушек безопасности появилась у инженеров ещё в 1919 году, однако из-за технических сложностей реализация заняла много времени. Ранее подушки, надуваемые с помощью баллонов, развивались очень медленно и почти не улучшали общее состояние пассивной безопасности.
Только в 1964 году японский инженер Ясудзабуру Кобори предложил использовать пиротехнический метод надува, запатентовав своё изобретение, но не дождавшись его массового применения, так как он скончался в 1975 году.
Лишь во второй половине 1970-х годов в США начали массово устанавливать подушки безопасности в новые автомобили, первопроходцем стал концерн General Motors. Прошло ещё много времени, прежде чем подушки получили современный облик.
Сработка подушек безопасности порой приводит к легким травмам, так как они раскрываются с большой скоростью в ограниченном пространстве (что приводит к пневмоудару). В будущих моделях планируется, что подушки будут срабатывать не в момент удара, а за несколько миль до него, используя данные датчиков.
Также активно разрабатываются подушки безопасности внешнего применения, относящиеся к пассивной безопасности. Они срабатывают за мгновение до столкновения с пешеходом, предотвращая аварии. На данный момент эта технология применяется ограниченно, первыми ее протестировали шведские производители на одной из версий Volvo V40.
Дополнительно были разработаны подушки безопасности для мотоциклистов. В отличие от автомобилестроения, они не встроены в мотоцикл, а интегрируются в специальные куртки. Это связано с тем, что мотоциклисты получают основные травмы не во время столкновения, а при падении. Когда мотоциклист летит с мотоцикла, система срабатывает, и куртка наполняется воздухом. Впервые эта идея была внедрена на венгерских мотоциклах в 1976 году инженером Штраубом Тамашем.
В общем, система подушек безопасности включает следующие компоненты:
- Механические и пиротехнические модули.
- Датчики, фиксирующие удар.
- Электронный блок, подключаемый к центральному компьютеру.
Подушки безопасности – это важная часть общей системы пассивной безопасности. Их эффективность может снижаться до 50%, если они срабатывают, когда ремень безопасности не пристегнут. Эти два компонента безопасности дополняют друг друга, хотя не могут заменять.
Прочие элементы пассивной безопасности
К другим системам относят:
- Рулевая колонка, которая складывается или отсоединяется при аварии.
- Безопасные педали, которые отсоединяются при ударе.
- Выстреливающие дуги безопасности, применяемые в кабриолетах, выстреливают из сидений, формируя жесткий каркас.
- Специальные окна, которые разбиваются на неострые осколки.
- Системы автоматического оповещения экстренных служб, такие как «Эра-ГЛОНАСС».
- Мягкие элементы интерьера, которые способны сжиматься при столкновении.
Новейшая фишка пассивной безопасности — поднятие кузова
Это новый вид системы пассивной безопасности, которая срабатывает только в случае неизбежного столкновения.
Суть ее заключается в том, что при обнаружении угрозы бокового удара подвеска автоматически поднимает одну сторону автомобиля на 80 миллиметров. Это позволяет направить основную нагрузку в силовые элементы конструкции, такие как пороги и днище, которые уменьшают удар и снижают риск травм пассажиров.
Пока эту систему используют только на премиальных моделях от Audi, но она является интересной разработкой, и со временем может появиться на других дорогих автомобилях.
Если информация была вам полезна, не стесняйтесь оставлять комментарий. Если вы нашли ее бесполезной или неточной, также дайте знать.
Вопросы по теме
Как современные технологии управления подголовниками помогают предотвратить травмы при авариях?
Современные подголовники в автомобилях оснащены механизмами, которые могут автоматически регулировать их положение в момент столкновения. Это происходит благодаря сенсорам, которые определяют, происходит ли авария. Если сенсоры фиксируют удар, подголовники поднимаются вперед, уменьшая расстояние между ними и головой пассажира. Это помогает предотвратить травмы шейного отдела, известные как «удар хлыста». Оперативная настройка подголовников позволяет повысить общую безопасность, особенно в легковых автомобилях, где защитные технологии постоянно улучшаются.
Какие инновационные системы подъема кузова автомобиля могут повысить его проходимость на сложных маршрутах?
Некоторые современные внедорожники и кроссоверы оснащены специальными системами подъема кузова, которые позволяют увеличить клиренс автомобиля. Эти системы обычно работают с помощью пневмоподвески или гидравлических механизмов, которые могут регулировать высоту кузова в зависимости от условий дороги. Например, при движении по сложным маршрутам, таких как грязь или крупные камни, автомобиль может быть поднят на несколько сантиметров, что значительно улучшает его проходимость. Пользователь может самостоятельно выбрать нужный уровень поднимания, что делает такие системы особенно полезными для любителей активного отдыха на природе.
В чем преимущества интеграции системы безопасности с другими функциями автомобиля?
Интеграция систем безопасности, таких как подушки безопасности, системы контроля стабильности и системы помощи при экстренном торможении, с современными функциями автомобиля, такими как адаптивный круиз-контроль и система предупреждения о пересечении полосы, создает комплексный подход к безопасности на дороге. Взаимодействие различных систем позволяет не только минимизировать последствия аварий, но и предотвращать их, обеспечивая более высокую степень защиты как водителя, так и пассажиров. Кроме того, такие интегрированные системы помогают создавать более интуитивно понятный интерфейс для водителя, что облегчает управление автомобилем и повышает его безопасность в различных дорожных условиях.
