Система brake assist

Как на практике ведет себя система автоматического экстренного торможения

Наличие системы автоматического торможения, разумеется, не является гарантией того, что вы сможете избежать дорожно-транспортных происшествий

Более того, она не обладает скоростью человеческой реакции и не может принять во внимание все факторы, которые может учесть водитель. Так насколько же надежны автоматические системы торможения?

Начнем с того, что первые автоматические системы были установлены на автомобили компании Volvo. Еще 10 лет назад их машины могли автоматически тормозить перед препятствиями, а также могли отличить транспорт от пешехода.

Практически в то же время функция круиз-контроля трансформировалась в настоящий автопилот, наличие которого позволяет не держать руки на руле и просто наслаждаться поездкой. Однако стоит отметить, что полноценная работа данной функции возможна только при соблюдении ряда условий.

Так, дорожная разметка должна быть четко прорисованной, знаки должны быть хорошо видны, а все дорожное пространство должно быть обустроено по международным нормам и правилам. В противном случае машина просто не поймет, в каком направлении ей нужно двигаться. С учетом того, что большинство дорог в нашей стране не отвечает вышеперечисленным критериям, владельцы дорогих автомобилей практически не пользуются автопилотными функциями по назначению.

Однако в контексте данной статьи мы разбираем не автопилот в целом, а только говорим о функции автоматического торможения. Основной целью создания подобных систем было повышение безопасности. Всем известно, что самыми частыми причинами возникновения аварийных ситуаций являются невнимательность участников дорожного движения и отсутствие своевременной реакции водителя.

В теории, наличие системы автоматического торможения должно позволить хотя бы частично ослабить контроль над происходящим на дороге. Но это не совсем так.

Практика показывает, что технологии, осуществляющие автоматическое торможение, не отличаются высокой надежностью. Не в любой ситуации система может затормозить так, чтобы сохранить целостность автомобиля. Предлагаем подробнее остановиться на специфике работы, достоинствах и недостатках современных устройств автоматического торможения.

Видео о том, как работает AEB на автомобиле Volvo XC90:

Устройство и принцип работы системы ESS

Система предупреждения об экстренном торможении ESS – это специальная система, которая информирует водителей об экстренном торможении впереди идущей машины. Оповещение о резком замедлении автомобиля помогает автолюбителям избежать аварии, а в некоторых случаях может спасти жизнь участникам дорожного движения. Рассмотрим принцип действия системы ESS (Emergency Stop Signal System), ее главные преимущества, а также выясним, какие производители интегрируют данную опцию в свои автомобили.

Принцип работы

Слева — аварийные огни включаются вручную, справа — аварийные огни включаются системой ESS Система предупреждения водителя сзади идущего автомобиля при экстренном торможении имеет следующий принцип действия. Датчик экстренного торможения при каждом замедлении автомобиля сравнивает силу, с которой автолюбитель нажимает на педаль тормоза, с пороговым значением, заданным по умолчанию. Превышение обозначенного предела активирует во время торможения не только стоп-сигналы, но и аварийные огни, которые начинают часто мигать. Таким образом, водители, следующие за резко останавливающимся автомобилем, заранее узнают, что тормозить нужно незамедлительно, иначе они рискуют попасть в ДТП.

Отключается дополнительная индикация аварийными сигналами после отпускания водителем педали тормоза. Оповещение об экстренном торможении происходит полностью автоматически, водитель никаких действий не предпринимает.

Устройство и основные компоненты

Система предупреждения об экстренном торможении автомобиля ess состоит из следующих компонентов:

• Датчик экстренного торможения. Каждое замедление машины отслеживается датчиком экстренного торможения. При превышении установленного предела (если автомобиль тормозит слишком резко) отправляется сигнал на исполнительные устройства.
• Тормозная система. Резко нажатая педаль тормоза, по сути, является инициатором управляющего сигнала для исполнительных устройств. При этом аварийная сигнализация перестанет работать только после того, как водитель отпустит педаль тормоза.
• Исполнительные устройства (аварийная сигнализация). В качестве исполнительных устройств в системе ESS используются аварийные огни или стоп-сигналы, реже — противотуманные фары.

Принцип действия и конструкция EBD

Величина тормозного пути с EBD и без нее

При экстренном торможении центр тяжести автомобиля смещается в переднюю часть, уменьшая нагрузку на заднюю ось. Если в этот момент тормозные усилия на все колеса будут одинаковыми (что происходит в автомобилях, на которых не используются системы, регулирующие тормозное усилие), задние колеса могут быть полностью заблокированы. Это приводит к потере под воздействием боковых сил, а также к заносам и потере управляемости. Также регулировка тормозных сил необходима при загрузке автомобиля пассажирами или багажом. В случае, когда торможение выполняется в повороте (при этом центр тяжести переносится на колеса, идущие по внешнему радиусу) или произвольные колеса попадают на поверхности с различным сцеплением (например, на лед), действия одной системы ABS может быть недостаточно. Решить эту проблему позволяет система распределения тормозных усилий, которая взаимодействует с каждым колесом в отдельности. На практике это включает следующие задачи:

• Определение степени проскальзывания на дорожном покрытии для каждого колеса.
• Изменение давления рабочей жидкости в и распределение тормозных усилий в зависимости от сцепления колес с дорогой.
• Сохранение курсовой устойчивости при воздействии боковых сил.
• Снижение вероятности заноса автомобиля в процессе торможения и поворота.

Основные элементы системы

Схема расположения элементов EBD (АВS) в конструкции автомобиля

Конструктивно система распределения тормозных усилий реализована на базе системы ABS и состоит из трех элементов:

• Датчики. Они фиксируют данные о текущей частоте вращения каждого колеса. При этом EBD использует датчики ABS.
• Электронный блок управления (общий для обеих систем управляющий модуль). Получает и обрабатывает информацию о скорости, анализирует условия торможения и приводит в действие соответствующие клапаны тормозной системы.
• Гидравлический блок системы ABS. Выполняет регулировку давления в системе, изменяя тормозные усилия на всех колесах в соответствии с сигналами, подаваемыми блоком управления.

Процесс распределения тормозных усилий

Распределение тормозных усилий по осям автомобиля

На практике работа электронной системы распределения тормозных усилий EBD представляет собой цикл, схожий с работой системы АБС и состоящий из следующих этапов:

• Анализ и сравнение тормозных усилий. Выполняется блоком управления ABS для задних и передних колес. В случае превышения заданной величины в работу включается алгоритм действий, предустановленный в памяти блока управления ЕБД.
• Закрытие клапанов для удержания заданной величины давления в контуре колеса. Система определяет момент начала блокировки колеса и фиксирует давление на текущем уровне.
• Открытие выпускных клапанов и уменьшение давления. Если риск блокировки колес сохраняется, блок управления открывает клапан и уменьшает давление в контурах рабочих тормозных цилиндров.
• Повышение давления. Когда угловая скорость колеса не превышает пороговое значение блокировки, программа открывает впускные клапана и таким образом повышает давление в контуре, создаваемое водителем при нажатии на педаль тормоза.
• В момент начала блокировки передних колес система распределения тормозных усилий выключается, и в работу включается ABS.

Таким образом, система непрерывно контролирует и наиболее эффективно распределяет тормозные усилия на каждом колесе. При этом если в автомобиле перевозится багаж или пассажиры на задних сидениях, распределение усилий будет осуществляться более равномерно, нежели при сильном смещении центра тяжести в переднюю часть автомобиля.

Порядок работы автоматического ассистента

Данная система является наиболее современной и необычной. Ее суть состоит в том, чтобы успеть предотвратить возможное столкновение автомобиля с другим транспортным средством еще до того, как водитель отреагирует на опасную обстановку на дороге. Благодаря своему довольно сложному устройству, данная система способна распознать приближение впереди идущего автомобиля либо иного препятствия. Кроме того, система самостоятельно способна рассчитать расстояние между машинами и активировать экстренное торможение в случае необходимости. Дополнительно, автоматический ассистент обладает целым рядом вспомогательных возможностей. В частности, он способен предупредить водителя о том, что на дороге возникла непредвиденная ситуация, путем подачи дополнительного звукового сигнала.

Стадии развития систем экстренного торможения

«Предсказывающие» системы предупрежде­ния о столкновении

Функция «предсказывающей» системы предупреждения о столкновении (PCW) дает водителю предупреждение о столкновении визуальными, акустическими и кинестети­ческими средствами. Она позволяет и вни­мательному, и невнимательному водителю заранее осознать опасность.

Помощь в экстренном торможении

Функция помощи в экстренном торможении (ЕВА) включает в себя функцию «предска­зывающего» предупреждения о столкно­вении. Эта функция усиливает частичное применение тормозов (вызванное непра­вильной оценкой со стороны водителя или его неопытностью) в критических ситуациях до полного применения тормозов, если это диктуется опасной ситуацией, выявленной радарным датчиком.

На рис. «Модель отклика тормозной системы для функции помощи при экстренном торможении и автоматического экстренного торможения для невнимательного водителя»  (средняя часть) показана модель отклика системы на примере столкновения сзади. Когда радар выявляет риск столкнове­ния сзади, тормоза приводятся в готовность, и водителю подается предупреждение сперва звуковым сигналом, а затем кратковремен­ным задействованием тормозов так, чтобы до аварии остался достаточный для реагиро­вания промежуток времени, составляющий обычно приблизительно 1,5 с, и водитель мог среагировать самостоятельно. Как только водитель начинает торможение, усилие на тормозе автоматически увеличивается так, чтобы избежать столкновения с обнаружен­ным объектом.

Автоматическое экстренное торможение

Функция автоматического экстренного тор­можения (АЕВ) включает в себя две опи­санные выше функции и самостоятельно проводит дополнительное торможение, если водитель не реагирует на предупреждение, и столкновение становится неизбежным.

При автоматическом экстренном тор­можении вмешательство происходит по нарастающей (рис. 1, внизу). Вслед за крат­ковременным задействованием тормозов применяется автоматическое частичное тор­можение с замедлением 3 м/с2, чтобы дать водителю больше времени на реакцию. Если водитель начинает торможение, функция по­мощи в экстренном торможении нарастает постепенно.

Если реакция водителя ограничивается снятием ноги с педали акселератора, ча­стичное торможение нарастает до величины 6 м/с2. И, наконец, если водитель все еще не реагирует (и столкновение становится неиз­бежным), автоматически применяется пол­ное торможение, чтобы свести к минимуму последствия столкновения.

Автоматическое управление этой функ­цией транспортного средства требует высо­кой степени надежности в идентификации объектов и оценке риска аварии. Для еще бо­лее надежной оценки неизбежности столкно­вения можно использовать дополнительные измерительные системы, использующие ра­дарные системы (сочетание данных от радара и видеокамеры).

Преимущества систем экстренного торможения

Все эти функции не только улучшают сред­ние показатели замедления автомобиля, но и заранее повышают давление в тормозной си­стеме, поэтому тормоза срабатывают быстрее. В дополнение к этому, давление в тормозной системе распределяется оптимально в течение всего цикла экстренного торможения. Таким об­разом, транспортное средство тормозится мак­симально эффективно до полной остановки.

С введением этих мер становится воз­можно значительно уменьшить тормозной путь и уменьшить скорость в момент стол­кновения, что, в свою очередь, может значи­тельно уменьшить опасность травм.

Законодательные и нормативные акты

До настоящего времени были одобрены для установки на легковых автомобилях только такие системы автоматического экстренного торможения, которые срабатывают, когда ава­рия неизбежна, т.е. только системы, уменьша­ющие тяжесть последствий аварии. Во многих ситуациях, однако, в качестве альтернативы полному торможению водитель легкового ав­томобиля может инициировать занос. Таким образом, функция полного торможения си­стемы экстренного торможения может проти­воречить намерениям водителя. Однако, такое вмешательство системы запрещено Между­народной Венской конференцией. Поэтому следует дополнительно прояснить требования законодательства в отношении применения систем, имеющих такую функцию, на дорогах общего пользования.

С другой стороны, грузовые автомобили обычно не могут производить маневр заноса, поскольку это может вызывать их опроки­дывание. В этом случае применение полного торможения — это единственный способ предотвратить аварию. Поэтому Германское Федеральное агентство по регистрации транс­портных средств (КВА) одобрило применение таких систем на грузовых автомобилях.

Автоматическое наполнение гидросистемы

Эта функция уменьшает общий тормозной путь в экстренных ситуациях, при этом води­тель нажимает на педаль тормоза сразу по­сле отпускания педали газа. Это достигается путем заполнения гидравлического контура тормозной системы после отпускания педали газа, что означает значительно более дина­мичное нагнетание давления при последую­щем торможении. Соответственно, сильное замедление автомобиля начинается раньше.

Заполнение гидравлического контура тор­мозной системы регулируется возвратным насосом гидравлического модулятора ESP. При этом тормозные колодки плотно приле­гают к тормозным дискам. Если сразу после резкого отпускания педали газа не будет на­жата педаль тормоза, то давление в тормоз­ной системе снова упадет. Это не ухудшает общую управляемость автомобиля.

Процесс распределения тормозных усилий

Работа всей электронной системы распределения тормозных сил происходит в цикле, примерно аналогичном работе ABS. Выполняет сравнение прочности дисковых тормозов и анализ сцепления. Передние и задние колеса управляются вторым регулятором. Если система не справляется с поставленными задачами или превышает скорость отключения, то подключается система памяти EBD. Створки также могут закрываться, если они поддерживают определенное давление в ободах. Когда колеса заблокированы, система может обнаружить индикаторы и заблокировать их на желаемом или подходящем уровне. Следующая функция — снижение давления при открытии клапанов. В целом системе может полностью контролировать давление. Если эти манипуляции не помогли и оказались неэффективными, то на рабочих тормозных цилиндрах изменяется давление. Если колесо не превышает угловую скорость при повороте и соблюдает пределе, то система должна увеличивать давление на цепи из-за открытых впускных клапанов системы. Эти действия выполняются только тогда, когда водитель нажимает на тормоз. В этом случае тормозные силы постоянно контролируются, и их эффективность увеличивается на каждом отдельном колесе. Если в салоне находится груз или пассажиры, силы будут действовать равномерно, без сильного смещения центра сил и тяжести.

Что такое EBD

Дальнейшее развитие ABS привело к появлению на современных автомобилях системы электронного распределения тормозных усилий EBD (Electronic Brake Force Distribution). Система распределения тормозных усилий представляет собой программное расширение антиблокировочной системы тормозов. Эти системы всегда работают в паре, поэтому чаще всего в каталогах можно увидеть аббревиатуру ABS+EBD. Идея EBD выросла из того факта, что при резком торможении на неоднородном покрытии автомобиль начинает разворачивать. Это происходит оттого, что степень сцепления колес с дорогой разная, а тормозное усилие, передаваемое на колеса, одинаковое. Система EBD, используя датчики ABS, анализирует положение каждого колеса при торможении и строго индивидуально дозирует тормозное усилие на нем. Система EBD позволяет эффективно тормозить в разных дорожных условиях, учитывая участки дороги с разнородным покрытием, загруженность автомобиля и техническое состояние покрышек. EBD распределяет тормозные усилия на каждое колесо в отдельности, чтобы обеспечить оптимальное сцепление с дорогой. Особенно заметна польза EBD при торможении в повороте. Думаю, многие из водителей не раз сталкивались с ситуацией, когда в закрытом повороте перед ними оказывался автомобиль очередного нерадивого автолюбителя, вздумавшего отдохнуть на обочине. Именно EBD позволяет в такой ситуации тормозить, не теряя контроля над автомобилем. Без этой системы торможение в лучшем случае закончится сносом с траектории. В худшем случае все может закончиться довольно плачевно. Принципиально отличие EBD и других систем от базовой ABS в том, что они помогают водителю управлять автомобилем постоянно, а не только при экстренном торможении.

Принцип работы системы распределения тормозных усилийРабота системы EBD, также как и система ABS, носит цикличный характер. Цикл работы включает три фазы:удержание давлениясброс давленияувеличение давленияПо данным датчиков угловой скорости колес блок управления ABS сравнивает тормозные усилия передних и задних колёс. Когда разница между ними превышает заданную величину, включается алгоритм системы распределения тормозных усилий.На основании разности сигналов датчиков блок управления определяет начало блокирования задних колес. Он закрывает впускные клапаны в контурах тормозных цилиндров задних колес. Давление в контуре задних колес удерживается на текущем уровне. Впускные клапаны передних колёс остаются открытыми. Давление в контурах тормозных цилиндров передних колес продолжает увеличиваться до начала блокирования передних колес. Если колеса задней оси продолжают блокироваться, открываются соответствующие выпускные клапаны и давление в контурах тормозных цилиндров задних колес уменьшается. При превышении угловой скорости задних колес заданного значения, давление в контурах увеличивается. Происходит торможение задних колес.Работа системы распределения тормозных усилий заканчивается с началом блокирования передних (ведущих) колес. При этом в работу включается система ABS.

Еще работа EBD поможет распределить тормозную силу в случае резкого торможения в повороте противостояв заносу и сносу автомобиля, потери траектории пути. При поворотах сильнее нагружаются внешние колеса относительно поворота, а нагрузка на внутренние колеса уменьшена, тем самым автомобиль подвержен риску заноса или потери траектории и вылета с поворота. В этом случае EBD уменьшит тормозное усилие на внешние колеса тем самым не дав им заблокироваться. Автомобиль становится управляемым, значительно повышается уровень безопасности движения. С системой EBD можно смело тормозить в повороте и на смешанном покрытии. Электроника по разности частот вращения «поймет», что колеса попали на участки с разнородным покрытием, и уменьшит тормозные силы на колесах, которые имеют лучшее сцепление с дорогой. Кстати, интенсивность замедления в этом случае снизится и будет определяться силой трения колеса (колес), имеющего наихудшее сцепление с дорогой.Также система EBD при торможении учитывает загрузку автомобиля.

Система EBD (Electronic brake distribution) является закономерным продолжением антиблокировочной системы тормозов, увеличивающей диапазон коррекции торможения и корректирующей недостатки более архаичной ABS.

Разработка системы велась еще в 80-х годах прошлого века, однако массовое распространение механизм получил только в наши дни. Чтобы понять, что такое EBD, необходимо вспомнить об основах работы антиблокировочной системы.

Критика системы автоматического торможения

Эксперты считают, что автоматические системы торможения в современных авто нельзя назвать надежными. Дело в том, что стабильность работы датчиков зависит от нескольких факторов. Казалось бы, дорогое авто оснащено суперсовременной технологией, которая должна помочь избежать столкновения. Но, как показывает практика, автоматизированная система может подвести в любой момент хотя бы из-за того, что работа всей технологии основана на электрических соединениях.

Недостатков и недоработок у систем автоматического торможения достаточно много, но мы перечислим лишь основные из них:

• по результатам испытаний было установлено, что даже самые прогрессивные системы автоматического торможения на автомобилях Volvo срабатывают лишь в 70 % случаев;
• результаты тестов, проводимых при участии автомобилей Land Rover еще хуже, чем в предыдущем случае, и, кроме того, машины этой марки слишком тяжелые для безопасного торможения на большой скорости;
• работа системы будет эффективной только в том случае, если скорость движущегося автомобиля не превышает 30 км/ч;
• наибольшую пользу из применения данной технологии можно извлечь находясь в пробке, поскольку автомобиль с такой системой может легко снять с водителя обязанность постоянно нажимать на педали газа и тормоза;
• в условиях стандартной эксплуатации автомобиля эффективность системы автоматического торможения оставляет желать лучшего, поскольку более точных и дальнобойных датчиков пока, к сожалению, просто не существует.

Если разработчики смогут создать более точные блоки, которые будут контролировать изменения окружающей обстановки в диапазоне 100 или 200 метров, работа системы будет близка к идеалу. В настоящее время технология является не более, чем приятным бонусом, и ее наличие не дает никаких оснований для ослабления контроля за ситуацией на дороге.

Порядок работы гидравлической системы

Данный вариант предусматривает получение предельно возможного давления тормозной жидкости в системе, за счет чего и происходит сработка ассистента. Конструкция данного ассистента выглядит приблизительно следующим образом:

• устройства фиксации уровня давления, которые установлены в тормозах;
• дополнительные датчики, фиксирующие частоту оборотов колес автомобиля;
• блок управления ассистентом.

Суть работы состоит в следующем: блок управления ассистентом, на основании имеющихся у него показателей, активирует работу гидравлического насоса, который создает избыточное давление в тормозной системе, в результате чего происходит формирование оптимального тормозного усилия для каждого колеса автомобиля.

Как устроена работа пневматического помощника

Ассистент помощи при экстренном торможении работает на основе одного из двух возможных вариантов – задействования пневматического варианта срабатывания системы либо благодаря гидравлическому принципу действия. Обе вариации имеют свои особенности строения и порядок работы.

Вся работа пневматики сводится к тому, чтобы добиться предельного эффекта от использования вакуумного усилителя для тормозов. В состав данной системы входит:

• датчик, установленный внутри усилителя, который необходим для определения скорости работы штока;
• электромагнитный привод штока;
• блок управления системой.

Наиболее часто такой вариант системы можно встретить на автомобилях, которые оснащены ABS.

Принцип работы данной системы состоит в том, что датчик определяет степень усилия и скорость нажатия на педаль тормоза и исходя из определенного значения данного усилия активирует работу штока, который и выполняет дожим педали до упора. Именно таким образом и осуществляется работа экстренного торможения.

Контрольные лампы

Контроллер тормозной системы постоянно следит за собственным состоянием и за состоянием остальных компонентов АБС. При обнаружении какой-либо неисправности, желтая контрольная лампа АБС загорается постоянным светом, предупреждая водителя о возникшей неполадке. Включение контрольной лампы АБС свидетельствует о возникновении неисправности, влияющей на работу АБС. При этом функция торможения в антиблокировочном режиме отключается. Тормозная система будет работать в стандартном режиме. Для восстановления функции АБС необходимо провести техническое обслуживание.

Красная контрольная лампа тормоза загорается при снижении уровня тормозной жидкости в бачке ниже допустимого, при замыкании контактов выключателя стоп-сигнала (педаль тормоза выжата) или при отключении системы электронного распределения тормозных усилий.

Контрольная лампа системы электронного распределения тормозных усилий имеет электрическую связь с лампой стоп-сигнала. Если стоп-сигнал загорелся во время движения автомобиля, следует убедиться, что стояночный тормоз выключен, а уровень тормозной жидкости не ниже нормы. Если неисправности не выявлены, причиной неполадок является система электронного распределения тормозных усилий. Необходимо провести техническое обслуживание системы электронного распределения тормозных усилий.

Порядок работы гидравлической системы

Данный вариант предусматривает получение предельно возможного давления тормозной жидкости в системе, за счет чего и происходит сработка ассистента. Конструкция данного ассистента выглядит приблизительно следующим образом:

• устройства фиксации уровня давления, которые установлены в тормозах;
• дополнительные датчики, фиксирующие частоту оборотов колес автомобиля;
• блок управления ассистентом.

Суть работы состоит в следующем: блок управления ассистентом, на основании имеющихся у него показателей, активирует работу гидравлического насоса, который создает избыточное давление в тормозной системе, в результате чего происходит формирование оптимального тормозного усилия для каждого колеса автомобиля.