Układy bezpieczeństwa w pojazdachissuu

Układy bezpieczeństwa w pojazdach

Spis treści

Dodatek techniczny

Dział szkoleń technicznych Inter Cars SA

Wstęp........................................................................................................................................................................................................................................ 2 Układy bezpieczeństwa biernego....................................................................................................................................... 3 Układy bezpieczeństwa czynnego.................................................................................................................................11 Podsumowanie...................................................................................................................................................................................................16

Układy bezpieczeństwa w pojazdach

Wstęp Początkiem opracowywania rozwiązań związanych z układami bezpieczeństwa w samochodach były zatrważające statystyki liczby ofiar wypadków samochodowych. Problem zaczął być bardzo widoczny i jednocześnie istotny w trakcie największego rozwoju motoryzacji połowie XX wieku. Lata pięćdziesiąte i sześćdziesiąte przyniosły pierwsze rozwiązania w dziedzinie bezpieczeństwa, które następnie były dopracowywane, wdrażane i rozwijane w kolejnych latach i dekadach. Przykładem takich rozwiązań są poduszki powietrzne lub pasy bezpieczeństwa. Pierwsze patenty związane z poduszkami powietrznymi zostały zgłoszone w 1952 r. w USA i 1953 r. w Niemczech. Trzypunktowe pasy bezpieczeństwa zostały wprowadzone w 1959 r. przez Volvo.

Dalszy rozwój systemów bezpieczeństwa nastąpił w latach osiemdziesiątych i dziewięćdziesiątych dzięki powszechnemu wykorzystaniu elektroniki i komputerów – przykładem jest wprowadzenie układu ABS. Ostatnim elementem – motorem rozwoju w dziedzinie bezpieczeństwa samochodów było utworzenie w 1997 r. Euro NCAP – European Enhanced Vehicle Safety Commitee (Europejski Komitet Poprawy Bezpieczeństwa Pojazdów).

Rozwijając pierwszy element naszych rozważań, czyli liczbę ofiar śmiertelnych wypadków samochodowych, należy pokazać, jak ta sytuacja kształtowała się na przestrzeni ostatnich ponad 30 lat w Europie. Obrazuje to wykres przedstawiony na rysunku 1.

Rysunek 1. Źródło: www.eurorap.pl

2

Dodatek techniczny

Oczywiście nie wszystkie ofiary były wynikiem niskiego poziomu bezpieczeństwa, ale chodzi o zaobserwowanie pewnego trendu. Widać wyraźnie, że od początku lat osiemdziesiątych, kiedy zaczęto zwracać uwagę na bezpieczeństwo pojazdów, liczba ofiar sukcesywnie spada. W tym czasie Niemcy, Francja zmniejszyły liczbę ofiar śmiertelnych wypadków czterokrotnie, Włochy, Hiszpania, Wielka Brytania i Polska dwukrotnie. Przypadek Polski ze względu na zmiany ustrojowe na przełomie lat osiemdziesiątych i dziewięćdziesiątych, dzięki któremu pojawił się powszechny dostęp do motoryzacji, należy rozpatrywać w krótszej perspektywie.

W perspektywie od początku lat dziewięćdziesiątych do dzisiaj. Na przykładzie statystyk widać, jak wyraźnie spada liczba ofiar wypadków dzięki stosowaniu rozwiązań zwiększających bezpieczeństwo. Musimy pamiętać, że przytoczone statystyki nie uwzględniają osób ciężko rannych i rannych, które często nie powróciły do pełnej sprawności po przebytym wypadku. Tak jak pisałem wcześniej, zatrważające statystyki wymusiły prace nad rozwiązaniami mającymi na celu zwiększenie bezpieczeństwa pojazdów, co za tym idzie zmniejszenie liczby ofiar śmiertelnych wypadków. Systemy bezpieczeństwa w pojazdach możemy podzielić na systemy czynne i bierne, nazywane również pasywnymi i aktywnymi.

O klasyfikacji poszczególnych rozwiązań szerzej w dalszej części artykułu. W poniższym artykule w miarę możliwości opiszemy zasadę działania tych systemów i ewentualnej diagnozy. Jak wiemy, większość z tych systemów jest produktem własnym firmy. Często zasada działania nadal jest dopracowywana. W związku z powyższym szczegółowe algorytmy działania i precyzyjne informacje na temat parametrów poszczególnych podzespołów w tych systemach są pilnie strzeżoną tajemnicą.

Układy bezpieczeństwa w pojazdach

Ponadto są opatentowane i stanowią własność intelektualną ich konstruktora lub producenta. Należy pamiętać, że systemy bezpieczeństwa stały się obecnie integralną częścią pojazdów. W związku z coraz większą liczbą różnego rodzaju systemów i ich bardzo dynamicznym rozwojem technologicznym zapraszam do zapoznania się z informacjami zawartymi w tym artykule. Poruszymy kwestie związane z budową, zasadą działania oraz diagnostyką współczesnych systemów bezpieczeństwa w pojazdach.

Układy bezpieczeństwa biernego Układy bezpieczeństwa biernego nazywane również pasywnymi są to wszystkie układy – systemy, działania mające na celu maksymalne zminimalizowanie skutków już zaistniałego zdarzenia. Krótko mówiąc, są to systemy działające już po fakcie, przeciwdziałają skutkom. Do tej grupy zaliczamy bardzo dużo układów, których szczegółowy opis zamieszczam poniżej. Kolejność zamieszczania opisów jest przypadkowa.

Trzypunktowe pasy bezpieczeństwa obecnie są praktycznie normą we wszystkich państwach świata jako podstawowy układ bezpieczeństwa. W historii zdarzały się bardzo rzadkie przypadki, gdy pasy nie ratowały kierowców lub pasażerów, ale są to wyjątki, gdzie śmierć następowała z powodu nieprawidłowego wykorzystania pasa. Pasy bezpieczeństwa są szczególnie efektywne przy niższych prędkościach.

W latach siedemdziesiątych XX wieku przyjmowano, że pasy bezpieczeństwa gwarantuje uratowanie życia kierowcy przy zderzeniach czołowych z prędkością do 50 km/h. Obecnie ze względu na rozwój konstrukcji pojazdów oraz pozostałe systemy bezpieczeństwa przyjmuje się, że pasy gwarantują przeżycie przy zderzeniach czołowych do 65 km/h. Sama idea pasów bezpieczeństwa jest dość stara. Pierwszy patenty na podobne rozwiązania były zgłaszane w USA około 1885 roku, a w Europie 1909. W latach dwudziestych pasy bezpieczeństwa pojawiły się w samochodach wyścigowych.

Pod koniec latach pięćdziesiątych XX wieku pojawiły się pierwsze samochody seryjnie wyposażone w pasy bezpieczeństwa. Pionierem w tej dziedzinie była firma Volvo, a ich konstruktorem był szwedzki inżynier Nils Bohlin. Konstruktor i jego wynalazek na rysunku 2.

W 1957 roku w Szwecji jako pierwszym kraju na świecie przyjęto regulacje dotyczące stosowania pasów bezpieczeństwa. We Francji obowiązek stosowania pasów bezpieczeństwa na przednich siedzeniach obowiązuje od 1 kwietnia 1970 r. W Polsce każde auto wyprodukowane po 1971 roku musiało być wyposażone w przednie pasy bezpieczeństwa. W ramach ciekawostki pamiętamy, że obowiązek wyposażania pojazdu w tylne pasy bezpieczeństwa został wprowadzony w Polsce dopiero po 30 czerwca 1993 r. Co do zasadności stosowania pasów bezpieczeństwa przytoczę statystyki. Zgodnie ze statystyką prawdopodobieństwo śmierci kierowcy podczas czołowego zderzenia przy stosowaniu pasów bezpieczeństwa maleje ponad dwukrotnie.

Podczas bocznego zderzenia maleje blisko dwukrotnie, a w przypadku dachowania prawdopodobieństwo śmierci maleje pięciokrotnie.

Jeżeli chodzi o prawdopodobieństwo poniesienia śmierci przez pasażerów w przypadku zderzenia czołowego w przypadku korzystania z pasów bezpieczeństwa, maleje prawie dziesięciokrotnie. Również w kwestii odniesienia obrażeń przy stosowaniu pasów bezpieczeństwa ilość obrażeń zmniejsza się o około 70% zgodnie z badaniami przeprowadzonymi przez naukowców z Niemiec. Przeciwnicy pasów bezpieczeństwa podawali przykłady, gdzie wypadnięcie osób z samochodu uratowało im życie. Pojawiały się również argumenty, że pasy są zamachem na wolności i prawa człowieka. Badania laboratorium fizjologii i biomechaniki Peugeot i Renault udowodniły, że procent śmiertelności wśród kierowców wyrzuconych z samochodu jest 10 razy wyższy niż korzystających z pasów.

Rysunek 2. Źródło: www.autoplusdigital.com

Dodatek techniczny

3

Układy bezpieczeństwa w pojazdach

Obecnie trzypunktowe pasy bezpieczeństwa są standardowym wyposażeniem wszystkich pasażerów w pojazdach.

Zasada działania trzypunktowych pasów bezpieczeństwa nie zmieniła się od początku ich wynalezienia. Konstrukcja ewaluowała na przestrzeni lat. Dzisiaj nie spotyka się już pasów ręcznie regulowanych. Ze względu na konieczność ręcznej regulacji miały one dwie istotne wady. Dobrze wyregulowane pasy – przylegające do ciała dość znacząco ograniczały swobodę ruchów, z kolei źle wyregulowane nie ograniczały swobody ruchów, ale wtedy nie spełniały swojego zadania.

Dość szybko okazało się, że pasy bezpieczeństwa, aby dobrze spełniły swoje zadanie, muszą ściśle przylegać do ciała człowieka. Bardzo ważny jest również sposób zapięcie pasów – przebieg po ciele zapiętych pasów. Nils Bohlin wynalazca trzypunkowych pasów bezpieczeństwa zaproponował, by oprzeć biodrową część pasów bezpieczeństwa poniżej kolców biodrowych przednich górnych. Pas bezpieczeństwa ułożony w taki sposób nie będzie przesuwał się w stronę brzucha i ochroni narządy wewnętrzne jamy brzusznej. Pas bezpieczeństwa zostanie zatrzymany na miednicy, która jest najtwardszą kością w całym szkielecie człowieka. Prawidłowe ułożenia pasa bezpieczeństwa przedstawiono na rysunku 3.

Kobieta na rysunku trzyma palce wskazujące na górnych kolcach biodrowych. Takie ułożenia pasa zapobiega również nurkowaniu ciała w dół fotela. W odpowiedzi na pogodzenie dwóch sprzecznych postulatów, czyli ścisłego przylegania

pasa do ciała oraz zapewnienia swobody ruchów powstał mechanizm bezwładnościowy pasów bezpieczeństwa.

Obecnie w pojazdach „królują” tak zwane pasy bezwładnościowe, dające pełną swobodę ruchów w trakcie normalnej jazdy i samoczynnie blokujące się w trakcie kolizji. Mechanizm bezwładnościowy, jak sama nazwa wskazuje, działa pod wpływem bezwładności. Wewnątrz znajduje się mechanizm zapadkowy z kulką, która blokuje mechanizm zapadkowy w przypadku zadziałania na nią sił bezwładności.

Mechanizm jest blokowany zarówno w przypadku wystąpienia przeciążeń – hamowanie, przechylenie, jak również przy próbach szybkiego rozwinięcia pasa. Blokada „trzyma” pas bezpieczeństwa do momentu poluzowania pasa, nawet jeżeli przeciążenia przestało działać na mechanizm bezwładnościowy. Sam mechanizm jest elementem rozbieralnym, jednak ze względów bezpieczeństwa nie praktykuje się jego naprawiania. W przypadku awarii, jak również w przypadku uczestnictwa w wypadku pasy bezpieczeństwa powinny być wymienione na nowe. W tym miejscu należy również wspomnieć o samym pasie.

Jak wszyscy wiemy, pasy bezpieczeństwa mają charakterystyczny splot. Cechą charakterystyczną tego splotu jest stałość wymiarów niezależnie od obciążenia, brak możliwości rozerwania nawet przy częściowym przecięciu oraz bardzo małą wrażliwość na wnikanie brudu i zanieczyszczeń pomiędzy włókna. Niejako rozwinięciem koncepcji pas bezpieczeństwa, a raczej jego właściwego ułożenia w momencie wypadku są napinacze pasów bezpieczeństwa. Pirotechniczne napinacze pasów bezpieczeństwa stanowią kolejny element bezpieczeństwa biernego pojazdów.

Konieczność stosowania napinaczy pojawiła się ze względu na pewną zwłokę czasową występująca w sposób naturalny w działaniu mechanizmu bezwładnościowego pasów bezpieczeństwa. Ta zwłoka czasowa powodowała powstanie niebezpiecznego zbędnego luzu pomiędzy ciałem pasażerów a pasem bezpieczeństwa. Za zniwelowanie tego luzu odpowiada właśnie napinacz pasów bezpieczeństwa.

Działanie układu pirotechnicznego polega na „skróceniu” pasa o kilka centymetrów, tak żeby zniwelować luz pomiędzy pasem a ciałem i dodatkowo docisnąć ciało do fotela.

Zazwyczaj napinacze pasów są montowane w elemencie mocującym zamek pasów bezpieczeństwa. Drugim rzadziej spotykanym rozwiązaniem jest umieszczenie napinacza w zwijaczu pasów bezpieczeństwa. Niezależnie od zastosowanego rozwiązania działanie napinacza inicjowane jest w momencie wypadku. Napinacz umieszczany przy zamku pasów bezpieczeństwa składa się z cylindra z ładunkiem pirotechnicznym. Schemat przykładowego napinacza pirotechnicznego wraz z opisem przedstawiony jest na rysunku 4. Dzięki zastosowaniu napinacza w zamku pasów bezpieczeństwa oba odcinki pasa – klatka piersiowa i biodra są napinane w miarę równomiernie.

Rysunek 3. Źródło: fotelik-pod-lupa.pl

4

Dodatek techniczny

Układy bezpieczeństwa w pojazdach

Rysunek 4. Źródło: www.autokult.pl

Zasada działania napinacza jest bardzo prosta, eksplozja ładunku wybuchowego powoduje powstanie gazów wybuchowych, które powodują przesunięcie tłoka w cylindrze napinacza. Tłok jest na stale związany linką z zamkiem pasa.

Zamek cofa się o około 6 cm, co przekłada się na „skrócenie” pasa o około 12 cm. Czas działania napinacza wynosi około 15 ms. Zdjęcie przekroju napinacza pirotechnicznego przedstawiona na rysunku 5.

Rysunek 5. Źródło: TRW

Na zasadzie eksplozji materiału wybuchowego działają również napinacze umieszczony w zwijaczach pasów bezpieczeństwa. Możemy tu spotkać dwa rozwiązania. W pierwszym gazy będące wynikiem eksplozji wprawiają w ruch obrotowy bęben, na który nawijają się pasy bezpieczeństwa.

Mechanizm posiada trzy ładunki wybuchowe, które eksplodują po kolei. Rozprężający się gaz po pierwszej eksplozji wprawia tłok w ruch obrotowy. Po osiągnięciu pierwszego kanału przelotowego i wylotowego, inicjuje on pod wpływem wytworzonego ciśnienia pracę drugiego ładunki, tłok ponownie jest obracany i inicjowany jest trzeci ładunek

Dodatek techniczny

5

Układy bezpieczeństwa w pojazdach

zapłon pierwszego generatora pasa

mechaniczny czujnik wyzwalający pierwszy generator gazu

kanał przelotowy

automat zwijania pasa

kanał wylotowy

trzeci generator gazu

tłok

kanał przelotowy

tłok

drugi generator gazu

Rysunek 6. Źródło: autokult.pl

ponownie obracając tłok. Dzięki temu rozwiązaniu można uzyskać skrócenie pasa o około 10 cm. Schemat działania przedstawiony jest na rysunku 6.

6

W drugim rozwiązaniu gazy będące wynikiem eksplozji wprawiają w ruch listwę zębata, która jest zazębiona z bębnem, na który są nawinięte pasy bezpieczeństwa. Ruch wzdłużny tłoka sprzężonego z listwa zębatą powoduje obrót bębna powodujący nawinięcie pasów. Przykład takiego rozwiązania przedstawiony jest na rysunku 7.

Podobnie jak w przypadku pasów bezpieczeństwa, pirotechniczne pasy bezpieczeństwa są elementami nienaprawialnymi i po „użyciu” należy wymienić je na nowe. Dodatkowo należy pamiętać, że przed przystąpieniem do jakichkolwiek prac związanych z rozłączaniem układów elektrycznych pirotechnicznych napinaczy należy sprawdzić, czy mamy wyłączony zapłon. Następnym elementem którego konieczność powstania została wywołana przez pirotechniczne napinacze pasów bezpieczeństwa są ograniczniki siły napięcia pasów bezpieczeństwa.

Rysunek 7. Źródło: TRW

Ograniczniki siły napięcia pasów bezpieczeństwa jest to element mechanizmu pasów bezpieczeństwa mający za zadanie zapobiegać nadmiernemu obciążeniu klatki piersiowej przez pasy bezpieczeństwa i działające pirotechniczne napinacze pasów. Rolą pirotechnicznego napinacza pasów bezpieczeństwa jest zniwelowanie luzu pasa bezpieczeństwa i dociśniecie ciała do fotela. Jednak ze względu na różne czynniki luz pasa może być większy lub mniejszy, zależy to między innymi od ubioru, w jakim jest pasażer, od sposobu zapięcia pasa itp. W czasie kolizji jest uruchamiany pirotechniczny napinacz pasów, który działa w sposób stały – skraca pas o określoną długość. Aby zapobiec nadmiernemu obciążeniu klatki piersiowej, na przykład kiedy pasażer jest ubrany tylko w koszulę i ściśle zapiął pasy, stosujemy ograniczniki siły napięcia pasa. Działanie ogranicznika siły napięcia pasów bezpieczeństwa polega na pewnym poluzowaniu pasa po przekroczeniu granicznej wartości obciążenia.

Budowa ograniczników jest prosta i polega na mechaniczny odkształceniu pewnych elementów. Obecnie najczęściej spotykanym rozwiązaniem jako ogranicznik siły napięcia pasów jest wałek skrętny umieszczony wewnątrz bębna mechanizmu pasów bezpieczeństwa. Ograniczenie siły napięcia pasów uzyskiwane jest poprzez skręcenie wałka. Przykład takiego rozwiązania przedstawiony jest na rysunku 8.

Dodatek techniczny

Układy bezpieczeństwa w pojazdach

Rysunek 8. Źródło: TRW

Rysunek 10. Źródło: dacota-investigation-manual.eu

Wcześniejsze rozwiązania w dziedzinie ograniczników obecnie rzadziej spotykane opierały się na odkształcaniu metalowych elementów – wyginanie ząbków lub „rozrywanie” taśmy metalowej. Przykład opisywanego rozwiązania na przedstawiony jest na rysunku 9 i 10.

Pierwotnie poduszki miały być napełniane ze zbiorników ze sprężonym powietrzem. Jednak podczas prób wprowadzenia wynalazków do seryjnej produkcji pojawiło się kilka tematów wymagających rozwiązania. Pierwszym tematem był problem uruchamiania poduszek we właściwym momencie, czyli w chwili zderzenia.

Podobnie jak w przypadku poprzednich elementów układów bezpieczeństwa biernego, również ograniczniki siły napięcia pasów bezpieczeństwa nie podlegają naprawie.

Po wykonaniu swojego zadania powinny zostać wymienione na nowe. Poprzez pojawienie się tematu napinaczy pirotechnicznych niejako przy okazji został wywołany do „tablicy” kolejny element pirotechniczny bezpieczeństwa biernego, czyli poduszki powietrzne.

Poduszki powietrzne na początku stanowiły luksusowe wyposażenie dodatkowe obecnie stanowią już standardowe wyposażenie. Zacznijmy jednak od początku. Pierwsze patenty na urządzenia będące protoplastami dzisiejszych poduszek powietrznych były zgłaszane w latach pięćdziesiątych XX wieku. W USA 1953 roku patent zgłosił John W. Hetrick, a w Niemczech Walter Linderer.

Rysunek 9. Źródło: carsp.ca.vs4.korax.net

Drugim tematem był czas napełniania się poduszki. W trakcie testów okazało się, że napełnianie z butli sprężonego powietrza trwa zbyt długo. Osobną grupę tematów stanowiły zagadnienia związane z bezpiecznym użytkowaniem, serwisem obsługą samochodów wyposażonych w poduszki powietrzne. W 1960 roku w wyniku wielu testów i badań Allen K. Breed doszedł do wniosku, że poduszki powietrzne muszą być napełniane gazami będącymi produktem eksplozji oraz zbudował system elektromechaniczny uruchamiający poduszki powietrzne z użyciem czujników zderzeń. Poduszki powietrzne jego konstrukcji były wykonane z cienkiego materiału z otworami umożliwiającymi ucieczkę powietrza z poduszki po napełnieniu.

W USA wiązano duże nadzieje z poduszkami powietrznymi jako elementem zastępującym pasy bezpieczeństwa.

W USA pierwsze pojazdy wyposażone w poduszki powietrzne pojawiły się na rynku na początku lat siedemdziesiątych.

W Europie poduszki były traktowane jako uzupełnienie pasów bezpieczeństwa i pierwsze modele z poduszkami pojawiły się na początku lat osiemdziesiątych. W kolejnych latach poduszki powietrzne dzięki swoim niezaprzeczalnym zaletą zyskiwały coraz szersze grono zwolenników oraz pojawiały się kolejne zastosowania – rodzaje poduszek powietrznych.

W 1995 roku Volvo zaprezentowało boczne poduszki powietrzne. Niezależnie od rodzaju i umiejscowienia poduszki powietrznej zasada działania i budowa jest podobna. Podstawowy elementem każdej poduszki jest generatory. Generator jest to elementy wytwarzający gaz, którym jest napełniana poduszka powietrzna. Gaz jest wynikiem eksplozji materiału pirotechnicznego.

Dodatek techniczny

7

Układy bezpieczeństwa w pojazdach

8

Rysunek 11. Źródło: TRW

Rysunek 13. Źródło: Opel

Generator jest wypełniony kilkudziesięcioma gramami materiału wybuchowego, przeważnie jest to azydek sodowy, w wyniku którego powstaje 99% azotu. Eksplozja i napełnienie poduszki odbywa się w ciągu około 0,025 s. Sama poduszka jest uszyta z tkaniny nylonowej i posiada otwory umożliwiające jej szybkie opróżnienie. W najnowszych generacjach układów poduszek powietrznych stosuje się poduszki o zmiennej pojemności. W zależności od okoliczności zderzenia poduszka napełniana jest w większym lub mniejszym stopniu. Przykład takiego rozwiązania jest przedstawiony na rysunku 11.

teli rzadziej w drzwiach czy słupkach bocznych. Poduszki te występują dla wszystkich rzędów. Boczne kurtyny powietrzne, których zadaniem jest kompleksowa ochrona górnej części ciała od barku w górę. Kurtyny powietrzne chronią również przed zranieniem przez odłamki szyb i ostre krawędzie powstające w trakcie uderzenia bocznego. Kurtyny montowane są najczęściej w górnej krawędzi dachu. Na rysunku 12 przedstawione są powyżej omawiane poduszki.

Jako pierwsze powszechnie były instalowane poduszki powietrzne dla kierowcy. Jako kolejne pojawiły się poduszki powietrzne dla pasażerów przednich siedzeń. Następnie na przestrzeni lat pojawiały się kolejne rozwiązania wykorzystujące poduszki powietrzne. Tak jak wspominałem, zasady działania wszystkich poduszek powietrznych są identyczne.

Kolejno możemy wymienić boczne poduszki powietrzne, których zadaniem jest ochrona barku oraz ramienia. Zdarzą się na tyle duże poduszki boczne że chronią również głowę.

Boczne poduszki montowane są najczęściej w oparciach fo-

Występują również poduszki powietrzne w siedzisku fotela, które mają za zadanie zapobiegać przesuwania się ciała pod pasami bezpieczeństwa. Poduszki te są umieszczone są w części podkolanowej siedziska. Cechą charakterystyczna tych poduszek jest to, że wyjątkowo one maja utrzymać swój kształt po napełnieniu, aby stabilizować ciało cały czas aż do opuszczenia fotela po wypadku. Z tego względu zamiast z nylonu są wykonane z blachy stopu aluminium, zasada działania pozostaje bez zmian. Kolejny rodzaj to poduszki powietrzne chroniące kolana. Umieszczone są pod kolumna kierowniczą i maja zapobiegać uderzeniu kolanami o dolne części deski rozdzielczej. Przykład takiej poduszki przedstawiony na rysunku 13.

Rysunek 12. Źródło: hotnews.pl

Rysunek 14. Źródło: media.gm.com

Dodatek techniczny

Układy bezpieczeństwa w pojazdach

Rysunek 15. Źródło: motofakty.pl

Rysunek 16. Źródło: program.ratowniczy.pl

Kolejnym zastosowaniem poduszek powietrznych są centralne poduszki powietrzne. Umieszczane pomiędzy pasażerami przednich lub tylnych foteli. Ich zadaniem jest zapobieganie obrażeniom wynikającym z uderzeń ciał pasażerów o siebie wzajemnie w przypadku kolizji bocznych. Poduszki te umieszczone są w oparciach foteli. Przykładowe rozwiązanie na rysunku 14.

W ostatnich latach poduszki powietrzne znajdują coraz szersze zastosowanie na zewnątrz pojazdu. Są wykorzystywane głównie do ochrony pieszych. Poduszki te są umieszczane o obszarze przedniego pasa i dolnej krawędzi przedniej szyby, ponieważ są to obszary, z którymi ma kontakt ciało i głowa pieszego potrąconego przez samochód. Ich rolą jest zminimalizowanie obrażeń u pieszego czyli zapewnienie maksymalnie miękkiego „lądowania” na masce. Tego typu poduszki współgrają z mechanizmem unoszącym krawędź maski, umożliwiając wgniatanie maski bez kolizji z silnikiem i jego elementami. Przykład opisywanego rozwiązania zaprezentowany jest na rysunku 17.

Należy również wspomnieć o poduszkach powietrznych montowanych w pasach bezpieczeństwa. Takie poduszki umieszczone mogą być w części biodrowej lub barkowej basa bezpieczeństwa. Tego typu poduszki napełniają się 2 razy wolniej niż standardowe. Ich zadaniem jest zwiększenie powierzchni pasa i zmniejszeniu nacisków na klatkę piersiową. Przykład na rysunku – 15 Ostatnia poduszka powietrzna, z którą możemy się spotkać wewnątrz pojazdu, jest poduszka powietrzna tylnej szyby. Tego typu poduszki są mocowane w górnej krawędzi tylnej szyby i jej zadaniem jest ochrona podczas najechania przez inny pojazd. W połączeniu z zagłówkami występująca dla tylnego fotela niwelują praktycznie do zera ryzyko obrażeń i uszkodzeń głowy. Na rysunku 16 przedstawiona jest taka poduszka.

Rysunek 17. Źródło: Volvo

Oczywiście w dziedzinie poduszek powietrznych prace badawcze nadal trwają i cały czas pojawiają się nowe zastosowania i nowe obszary, w których może być wykorzystany pirotechniczny mechanizm poduszki powietrznej. Przykładem takiego nowatorskiego zastosowania jest poduszka pod podwoziem. Poduszka ta jest aktywowana na chwilę przed zderzeniem i jej zadaniem jest uniesienie przodu pojazdu, tak żeby nie było zjawiska nurkowania i wbijania się pojazdu klinem pod przeszkodę, w którą uderza.

Rysunek 18. Źródło: Mercedes-Benz / blogcdn.com

Dodatek techniczny

9

Układy bezpieczeństwa w pojazdach

Drugim elementem, który zawiera moduł sterujący jest zasilanie awaryjne dająca rezerwę energii w przypadku zaniku zasilania. Trzecim elementem jest urządzenie inicjujące, którego zadaniem jest zapłon ładunku pirotechnicznego.

Czwartym ostatnim podzespołem są układu autodiagnostyki. Polecenia zapłon ładunku pirotechnicznego jest potwierdzony przez zapalenie kontrolki na tablicy wskaźników.

Podobnie jak pozostałe elementy układu bezpieczeństwa biernego moduł sterujący należy do elementów nienaprawialnych.

Rysunek 19. Źródło: bluesbreaker.w.interia.pl

Drugą zaleta tej poduszki jest dodatkowa siła hamująca wynikająca z siły tarcia poduszki o asfalt. Konstrukcja poduszki jest zbliżona do poduszek w siedziskach foteli, czyli jest zbudowana z blachy, która po eksplozji zachowuje kształt, ponadto poduszka wypełnia się „tworzywem”, które stanowi tajemnicę producentów. Opisywane rozwiązanie jest przedstawione na rysunku 18.

Podsumowując, zagadnienia związane z pirotechnicznymi układami bezpieczeństwa czynnego takimi jak poduszki powietrzne i pirotechniczne napinacze pasów bezpieczeństwa nie sposób nie wspomnieć o module (komputerze) zarządzającym odpalaniem poszczególnych elementów.

Powszechnie przyjętym rozwiązaniem jest stosowanie jednego modułu sterującego dla wszystkich układów pirotechnicznych w samochodzie. Podstawowe założenia budowy modułu sterującego są niezmienne ewentualne różnice mogą wynikać z ilości obsługiwanych „ładunków” pirotechnicznych. Moduł sterujący zawiera przede wszystkim czujniki przyspieszeń – tzw. akcelerometry. Czujnik przyspieszenia mierzą opóźnienia, czyli przyspieszenia ujemne. Akcelerometr zawiera elementem piezorezystancyjnym zasilanym napięciem o wartości 5 V i generuje napięcie w przypadku występowania przyspieszeń. Budowa czujnika wygląda następująco: na cienkiej płytce umieszczone są cztery piezo oporniki tworzące mostek Wheastone’a. Przykład na rysunku numer 19.

Zgodnie z przyjętymi zasadami bezpieczeństwa w przypadku konieczności wykonania jakikolwiek prac związanych z rozłączeniem obwodów zapalników ładunków pirotechnicznych należy odłączyć akumulator. W kwestii bezpieczeństwa biernego równie przełomowym wydarzeniem co wprowadzenie pasów bezpieczeństwa i poduszek powietrznych było utworzenie w 1997 roku Euro NCAP – European Enhanced Vehicle Safety Commitee (Europejski Komitet Poprawy Bezpieczeństwa Pojazdów). Komitet jest instytucja całkowicie niezależną miedzy innymi przeprowadzająca testy zderzeniowe. W wyniku działań komitetu zostało wprowadzone bardzo wiele zmian w konstrukcji pojazdów. Wśród najważniejszych zmian należy wymienić wprowadzenie zmian w strukturze nadwozia. Sztandarowe pojęcie które zna większość użytkowników to strefa zgniotu.

Mówiąc najprościej, chodzi o filozofię, w której przedział pasażerski jest nienaruszalną strefa przeżycia pasażerów.

A wszystko co jest wokół, ma za zadanie chronić ten przedział poprzez uleganie odkształceniu. Im większy jest pojazd, tym większe strefy zgniotu posiada. Mówiąc wprost, przeszkoda może wniknąć głębiej bez naruszenia przedziału pasażerskiego. Strefa zgniotu rozpoczyna się od zderzaka, a kończy na strefie bezpieczeństwa pasażerów. W ramach ochrony i nienaruszalności przedziału pasażerskiego wprowadzone zostały również wzmocnienia boczne w drzwiach oraz w ścianach bocznych. Wzmocnienie strefy pasażerskiej uzyskiwane jest poprzez przestrzenną strukturę blach oraz dodanie profili. Na rysunku 20 przedstawiona jest przykładowa struktura nadwozia WV Golfa.

Wartości rezystancji dają informację o naprężeniach. Akcelerometry mierzą przeciążenia jakie działają na pojazd, moduł mierzy również czas, w którym działa to określone przeciążenie. Dopiero po spełnieniu określonych warunków przeciążenia i czasu działania przeciążenia następuje aktywacja systemów bezpieczeństwa. W układzie może występować kilka czujników akcelerometry montowane w module, ponadto możemy spotkać dodatkowe czujniki w strefach zgniotu pojazdu.

Rysunek 20. Źródło: VW / forumsamochodowe.pl

10

Dodatek techniczny

Układy bezpieczeństwa w pojazdach

Szyby hartowane natomiast pękają na bardzo małe elementy o tępych krawędziach. Kolejna zmianą, było stosowanie materiałów niepalnych i nietoksycznych we wnętrzach pojazdów. Chodzi o uniknięcie sytuacji, w wyniku której podczas zapalenia się pojazdu wydzielają się toksyczne substancje mogące zatruć pasażerów. Jednocześnie we wnętrzu pojazdu stosowane są materiały „miękkie” o łagodnych krawędziach, tak żeby nie powodować niepotrzebnych obrażeń wtórnych wynikających z kontaktu pasażerów z elementami wnętrza w trakcie kolizji. W wyniku testów zderzeniowych uległa zmianie lokalizacja niektórych podzespołów, takich jak na przykład zbiornik paliwa.

Rysunek 21. Źródło: Autokult.pl

W wyniku przeprowadzania testów zderzeniowych wprowadzone zostały również zagłówki o regulowanej wysokości. Dające możliwość dostosowania wysokości zagłówka do wysokości pasażera. Kolejnym elementem, który uległ zmianie, jest łamana/dzielona kolumna kierownicza. Jej wprowadzenie było wynikiem obrażeń, jakie odnosił kierowca w trakcie testów zderzeniowych z jednolita kolumna kierowniczą. Dzielona kolumna kierowniczej posiada przegub, który w trakcie wypadku umożliwia przegięcie kolumny kierowniczej w sposób uniemożliwiający uszkodzenia kierowcy. W najnowszych rozwiązaniach jest również element teleskopowy, który powoduje skrócenie kolumny. Przykładowe rozwiązanie na rysunku 21.

Podobnie stosowanie szyb klejonych i hartowanych wiąże się z przeprowadzaniem testów zderzeniowych. Dzięki zastosowaniu szyb klejonych i hartowanych udało się ograniczyć obrażenia wynikające z okaleczenia przez odłamki szkła. Szyba klejone pomimo uszkodzenia pozostają w „jednym” kawałku.

Zbiorniki paliwa są obecnie umieszczane poza strefami zgniotu oraz posiadają układy uniemożliwiające wycieki paliwa w przypadku przewrócenia się pojazdu. W związku z uzyskaniem wysokiego poziomu bezpieczeństwa pasażerów we wnętrzu pojazdu, obecnie największy nacisk jest kładziony na bezpieczeństwo pieszych. Chodzi o złagodzenie skutków potrącenia pieszych przez pojazdy. W tym celu stosuje się mechanizmy podnoszenia maski oraz poduszki powietrzne, o których już pisałem w tym artykule. Oprócz powyższych dodatkowym działaniem mającym na celu ochronę pieszych jest stosowanie maksymalnie zaokrąglonych części poszycia nadwozia oraz całkowity brak wystających elementów zewnętrzny. Z tego względu „zniknęły” z maski znaczki Mercedesa, Jaguara, Rolls-Royce. Podobnie wycieraczki przedniej szyby chowane są pod krawędzią maski czy lusterka wsteczne boczne składają się i posiadają obłe kształty.

Ostatnim obszarem, który wymagał poprawy bezpieczeństwa, były pojazdy z otwartym nadwoziem – kabriolety i terenowe. W celu zabezpieczenia pasażerów przed obrażeniami wynikającymi z dachowania pojazdu stosuje się pałąki bezpieczeństwa. Pierwszy pałąk bezpieczeństwa stanowi rama przedniej szyby, drugi pałąk bezpieczeństwa montowany jest za przedziałem pasażerskim. Pałąk może mieć charakter stały lub wysuwany w momencie wypadku. Przykład zabezpieczenia prezentowany na rysunku 22.

Układy bezpieczeństwa czynnego Rysunek 22. Źródło: eurocarnews.com

Systemy bezpieczeństwa czynnego mają zapobiegać wystąpieniu wypadku, czyli działają chwilę przed. Oczywiście nadal kierowca prowadzący pojazd jest odpowiedzialny za to wszystko, co się z dzieje z pojazdem.

Dodatek techniczny

11

Układy bezpieczeństwa w pojazdach

Rysunek 23. Źródło: bosch-presse.de

Niestety, jak pokazują statystyki, cześć kierowców zapomina o tym i daje się ponieść zapewnieniom reklamowym. Tak jak wspomniałem, systemy bezpieczeństwa czynnego mają zapobiegać w związku z tym ich działanie składa się z kilku etapów. W skrócie działanie tego typu systemów możemy opisać w kilku krokach. Pierwszym krokiem jest zbieranie informacji. Drugim krokiem działania systemów bezpieczeństwa jest analiza zebranych informacji. W wyniku analizy jest podejmowana decyzja o tym, „co robić dalej”.

Ostatnim krokiem jest podjęcie działania. Jako działanie rozumiemy fizyczne uruchomieniu jakiegoś układu, np.: układu hamulcowego. Pierwszym systemem bezpieczeństwa czynnego, jaki pojawił się w samochodach był ABS, czyli system zapobiegający blokowaniu kół podczas hamowania.

ABS pojawił się pod koniec lat 70 i jego rola zgodnie z nazwą polega na przeciwdziałaniu zablokowaniu kół w trakcie hamowania. ABS ma za zadanie utrzymywać poślizg w granicach kilkunastu procent ponieważ wtedy hamowanie jest najefektywniejsze. Ponadto zapobieganie poślizgowi kół ma dwie zalety. Pierwsza to zachowanie kierowalności pojazdu, czyli auto nadal „słucha” poleceń wydawanych za pomocą kierownicy, druga zaleta to skrócenie drogi hamowania na śliskich nawierzchniach.

Rysunek 24. Źródło: bosch-presse.de

12

Dodatek techniczny

Powyższe zalety są dobrze zobrazowane na zdjęciu, które nieodzownie wiąże się z prezentacją układu ABS przez Mercedesa w swoim flagowym modelu – rysunek 23. ABS posiada jedną wadę czy cechę charakterystyczną, ze względu na sposób działania wydłuża drogę hamowania na kopnych nawierzchniach. Wynika to z faktu, że podczas hamownia z zablokowanymi kołami tworzy się naturalny wał przed kołem powodujący zwiększenie oporu dla koła. Razem z pojawieniem się systemu ABS w pojazdach musiały zostać zainstalowane dodatkowe części, takie jak czujniki obrotu kół pojazdu, zestaw elektrozaworów oraz moduł sterujący – komputer. Ze względu na fakt, że rola i sposób działania poszczególnych podzespołów układu ABS został szczegółowo opisany w dodatku technicznym „Systemy wspomagające – na co może liczyć kierowca?” pozwolę sobie tutaj skrótowo przypomnieć najważniejsze zagadnienia z tego zakresu. A w przypadku chęci zgłębienia problemu zapraszam do lektury wspomnianego dodatku.

Układ elektronicznego rozdziału siły hamowania nazywany najczęściej EBD. Zadaniem systemu EBD jest taki rozdział siły hamowania, aby każde koło niezależnie „hamowało” na granicy poślizgu, wykorzystując w ten sposób maksymalnie przyczepność, którą dysponuje. Układ ten w sposób elektroniczny zastąpił między innymi mechaniczne korektory siły hamowania osi tylnej. Kolejnym rozwinięciem układu ABS jest asystent awaryjnego hamowania skrótowo określany między innymi jako BAS. Zadaniem tego układu jest zapewnienie hamowania z maksymalną siłą. System w przypadku stwierdzenia awaryjnego hamowania na podstawie informacji z układu hamulcowego podnosi ciśnienie w układzie do maksymalnego z pomocą pompy ABS. Źródłem do stworzenia tego systemu były badania, które wykazały, że większość kierowców w sytuacjach awaryjnych nie wykorzystuje maksymalnych możliwości układu hamulcowego. Kolejnym asystentem korzystającym z układu ABS jest asystent ruszania pod górę, skrótowo określany HHC, czyli Hill Hold Control. Celem systemu jest zapobieganie niekontrolowanemu stoczeniu się na pojazdy stojące za naszym.

Działanie HHC polega na utrzymaniu ciśnienia w układzie hamulcowym przez określony czas po puszczeniu pedału hamulca przeważnie 1-3 sekund. Aktywacja systemu polega na maksymalnym wciśnięciu pedału hamulca przy zerowej prędkości, co jest informacją dla układu. Układ za pomocą elektrozaworów i pompy ABS podtrzymuje ciśnienie w układzie hamulcowym po puszczeniu pedału hamulca. W niektórych rozwiązaniach wykorzystuje się dodatkowe czujniki położenia pedału sprzęgła i hamulca w celu dostarczenia dodatkowej informacji o momencie, w którym powinno nastąpić zwolnienie hamulców. Moduł układu ABS, pomimo realizacji dodatkowych funkcji, w ciągu lat ulegał zmniejszeniu. Porównanie modułu z początku produkcji oraz obecnie produkowanych na rysunku 24.

Układy bezpieczeństwa w pojazdach

Rysunek 25. Źródło: bosch-presse.de

Drugim krokiem milowym było wprowadzenie elektronicznego systemu stabilizacji toru jazdy, powszechnie określany skrótem ESP. Mówiąc w skrócie, zadaniem układu jest utrzymywanie toru jazdy, czyli utrzymanie pojazdu na drodze.

Oczywiście system nie jest w stanie oszukać praw fizyki. Na rysunku 25 mamy przedstawione tory jazdy pojazdu z i bez układu ESP w przypadku konieczności nagłego ominięcia przeszkody. Tor jazdy pojazdu wyposażonego w układ ESP zobrazowany jest za pomocą czarnego pojazdu. Tor jazdy pojazdu bez układu ESP jest przedstawiony za pomocą żółtego pojazdu.

Na bazie ESP powstały dodatkowe systemy bezpieczeństwa czynnego. Jednym z pierwszych był system zapobiegający poślizgowi kół napędowych podczas hamowania silnikiem w skrócie MSR. Chodzi tutaj o sytuacje, w których poprzez redukcję biegów kierowca mógłby doprowadzić do poślizgu kół napędowych. Działanie systemu polega na podniesieniu obrotów silnika w momencie, kiedy zostanie wykryty poślizg kół napędowych. Kolejnym wzbogaceniem układu ESP jest system korygujący kąt skrętu kierownicy, skrótowo DSR. Działanie systemu polega na wykonaniu lekkiej korekty skrętu kół mającej na celu wspomożenie działań układu ESP. Korekta odbywa się za pomocą modułu elektrycz-

nego wspomagania układu kierowniczego. W pojazdach z klasycznym układem kierowniczym korekta ograniczona jest do kilku stopni – maksymalnie 5 stopni ze względu na fakt, że większe korekty dawałyby poczucie kierowcy, że ktoś wyrywa mu kierownicę z rąk. W pojazdach z układem kierowniczym Steer by wire teoretycznie brak jest ograniczeń w korygowaniu ruchów kierownicy. Pierwszą marką z takim układem w seryjnym pojeździe jest Infiniti. System o nazwie „system bezpośredniego sterowania adaptacyjnego” skrót DAS - Direct Adaptive Steering. Takie rozwiązanie układu kierowniczego posiada kilka bardzo dużych zalet. Na kierownicę nie przenoszą się drgania z zawieszenia, można ustawiać przełożenie w zależności od potrzeb lub upodobań kierowcy, można regulować „czułość” kierownicy, tak jak wspomniałem układ może czynnie uczestniczyć w stabilizacji toru jazdy pojazdu. W przypadku połączenia układu z obecnie stosowanych systemami optycznymi auto może samo pilnować pasa ruchu. Taka rozwiązanie bardzo znacząco w sposób czynny zapobiega wypadkom drogowym.

Kolejnym systemem czynnego bezpieczeństwa jest asystent przyczepy bazujący na funkcjonalności ESP, rolą tego układu jest zapobieganie wężykowaniu zestawu. ESP otrzymuje informacje o podłączeniu przyczepy dzięki podłącze-

Dodatek techniczny

13

Układy bezpieczeństwa w pojazdach

Rysunek 26. Źródło: bosch-presse.de

14

niu instalacji przyczepy do gniazda w pojeździe. Po wykryciu wężykowania za pomocą akcelerometrów układu ESP, układ przyhamowuje tylne koła pojazdu w sposób przeciwdziałający wężykowaniu. Przykładowe rozmieszczenie podzespołów układu ESP w pojeździe zostało przedstawione na rysunku 26.

Gdzie odpowiednio numer 1 to moduł hydrauliczny z pompą i elektrozaworami, numer 2 to czujniki prędkości kół, numer 3 to czujnik obrotu koła kierownicy, numer 4 to akcelerometr, numer 5 to moduł sterujący. Rzeczywisty wygląd poszczególnych podzespołów przedstawiono na rysunku 27.

Rysunek 27. Źródło: bosch-presse.de

Kolejnym trzecim krokiem milowym w rozwoju układów bezpieczeństwa czynnego była chęć zapobiegania kolizją wynikającym z „braków” kierowcy. Przy coraz większym zagęszczeniu na parkingach coraz większa liczba kierowców miała problemy z parkowaniem, powodując stłuczki. Odpowiedzią na ten problem są systemy czujników parkowania.

Na początku były to tylko czujniki, obecnie są to systemy parkowania samoczynnego. Zasada działania od początku istnienia systemów czujników parkowania nie zmieniła się.

W olbrzymiej większości przypadków wykorzystują one do działania fale ultradźwiękowe. W pojeździe są umieszczone głowice mające za zadanie wysyłanie stożkowej fali ultradźwiękowej oraz odbiór odbicia tej wysłanej fali. Fale ultradźwiękowe wysyłane przez głowice odbijają się od przeszkód, na które natrafiają – słupki, ściany, ludzie, inne pojazdy itp. i po odbiciu wracają do głowicy w pojeździe, która je odbiera. Szczegółowy opis budowy i działania czujnika znajduje się we wspomnianym wcześniej dodatku.

Dodatek techniczny

Układy bezpieczeństwa w pojazdach

Rysunek 28. Źródło: bosch-presse.de

Oprócz systemów parkowania opierających się na czujnikach ultradźwiękowych można również spotkać systemy opierające się na czujnikach elektromagnetycznych, ale są to zestawy montowane raczej amatorsko. Systemy parkowania rozwijały się z biegiem lat oraz rozwojem techniki.

Obecnie mamy do czynienia z systemami parkowania, które potrafią wyszukać wolne miejsce postojowe potrzebne do zaparkowania pojazdu równolegle lub prostopadle do krawędzi jezdni, podpowiadają kierowcy, w jaki sposób obracać kierownicą oraz w którą stronę jechać, aby zaparkować w wyszukanym przez system miejscu, potrafią nawet samodzielne zaparkować. Kolejnym problemem wpływającym na bezpieczeństwo było właściwego oświetlenia drogi w miejscu, gdzie mamy zamiar jechać. Problem ten dotyczy szczególnie skrzyżowań, krętych dróg górskich. Rozwiązania tego problemu może nastąpić na kilka sposobów. Pierwszym sposobem jest dodatkowe źródła światła do istniejącego odbłyśnika reflektora głównego. Dodatkowa żarówka jest zapalana na podstawie informacji czerpanej z czujnika położenia kola kierownicy.

Drugim sposobem jest montaż dodatkowych reflektorów uruchamianych również na podstawie informacji z czujnika położenia koła kierownicy. Trzecią metodą było zamontowanie siłowników poruszających całym wnętrzem reflektora w poziomie na wzór siłowników poziomujących reflektory ksenonowe. Zasada działania systemu również opiera się na informacji uzyskiwanej od czujnika położenia koła kierownicy. Na podstawie tej informacji siłowniki „skręcają” reflektory w prawo lub w lewo. Obecnie najpopularniejsze są dwa z powyższych rozwiązań. W pojazdach niższych klas stosuje się głównie układ z dodatkowymi reflektorami uruchamianymi podczas skręcania kierownicą, tak zwane światła doświetlające zakręt. Dodatkowe reflektory są zamontowane najczęściej we wspólnej obudowie z światłami przeciwmgielnymi.Uruchamiają się w momencie skręcenia kierownicy.

Dodatkowa funkcjonalność świateł polega na tym, że podczas cofania uruchamiane są oba światła doświetlające zakręt w celu lepszego oświetlenia obszaru wokół pojazdy w czasie manewrowania. Algorytm działania jest taki, że światło włącza się i wyłącza w sposób płynny, tak żeby nie dekoncentrować kierowcy. W pojazdach wyższych klas popularniejszy jest układ z reflektorami o zmiennym kącie świecenia. Zasada działania jest taka, że wiązka światła płynnie podąża za skrętem koła kierownicy. Ostatni przełom w kwestii rozwiązań systemów bezpieczeństwa nastąpił dzięki powszechnemu wejściu do motoryzacji takich technologii jak cyfrowa obróbka obrazu, podczerwień i radary.

Dzięki zastosowaniu wspomnianych technologii stało się możliwe stworzenie kilku systemów bezpieczeństwa czynnego. Pierwszy z tych systemów asystent rozpoznawania znaków drogowych. Z pomocą zamontowanej kamery auto „obserwuje” drogę przed pojazdem i dzięki algorytmom rozpoznaje znaki (dzięki identyfikacji kształtów i kolorów) i informuje kierowcę o zauważonych znakach.

Drugim systemem bezpieczeństwa jest asystent pasa ruchu.

Jest to system, który dzięki algorytmom rozpoznaje znaki poziome na drodze (rozpoznaje białe znaki na czarnym tle).

Zasada działania jest taka, że w momencie, kiedy kierowca zaczyna zjeżdżać ze swojego pasa ruchu bez zasygnalizowania tego faktu kierunkowskazem, system informuje kierowcę poprzez sygnał dźwiękowy, komunikat głosowy lub graficzny, drżenie kierownicy lub drżenie fotela od strony, z której zbacza z kursu. Trzecim systemem wykorzystującym technologię cyfrowej obróbki obrazu jest asystent martwego pola – skrótowo określany jako BLIS. Z pomocą kamer umieszczonych po bokach pojazdu system obserwuje przestrzeń tzw. martwego pola lusterka wstecznego bocznego.

W momencie, kiedy system zaobserwuje auto w tej strefie, zapala lampkę informacyjną. Natomiast kiedy kierowca rozpocząłby zmianę pasa, system będzie sygnalizował zagrożenie w sposób taki sam, jak w przypadku asystenta pasa ruchu – drżenie kierownicy lub fotela.

Czwartym systemem jest asystent jazdy nocnej, który powstał dzięki doposażeniu pojazdu w kamery termowizyjne i noktowizyjne. Dzięki technologii termowizyjnej kamery „widzą” rzeczy niewidzialne dla oka ludzkiego przy braku oświetlenia. Kamera termowizyjna widzi ciepło emitowane przez ludzi samochody, zwierzęta itp. W celu jak najlepszego efektu obrazu z kamery termowizyjnej pojazdy są wyposażone w lampy IR emitujące światło w podczerwieni, które odbija się od przedmiotów przed pojazdem. Dzięki temu zabiegowi nawet elementy nieemitujące własnego ciepła stają się widoczne dla kamery termowizyjnej ze względu na fakt, że każda materia ma różną termoemisyjność. Obraz asystenta jazdy nocnej przekazywany jest kierowcy za pomocą monitora komputera podkładowego ewentualnie na tablicy zegarów. Na rysunku 28 zamieszczono przykład pracującego asystenta jazdy nocą zaznaczającego kierowcy ludzi na

Dodatek techniczny

15

Układy bezpieczeństwa w pojazdach

kwencją lub mocno ograniczając te konsekwencję. System cały czas na bieżąco monitoruje ruch, jaki odbywa się przed pojazdem z pomocą kamer i radaru.

Rysunek 29. Źródło: bosch-presse.de

drodze. Najnowsza generacja asystenta jazdy nocą jest też określana mianem PLUS ma dodatkowa funkcję polegającą na oświetlaniu reflektorem LED zauważonej przeszkody, w taki sposób, aby kierowca zwrócił baczną uwagę na zagrożenie.

Ostatnim systemem łączącymi w sobie funkcjonalność wszystkich dotychczasowych systemów bezpieczeństwa czynnego jest system Adaptive Cruise Control w skrócie ACC nazywany również Inteligent Cruise Control w polskim tłumaczeniu jest to inteligentny tempomat, jednak nazwa ta nie oddaje to wszystkich funkcji jakie posiada ten system.

System faktycznie był tworzony z myślą o aktywnym utrzymywaniu tempa podróży. Jeżeli utrzymanie zadanej prędkości staje się niemożliwe z powodu utrudnień na drodze, system ma za zadanie dostosować prędkość do panujących warunków na drodze poprzez utrzymywanie bezpiecznego odstępu od poprzedzającego auta. Jeżeli auto poprzedzające jedzie wolniej, system zwalnia i utrzymując bezpieczny odstęp, jedzie za „przeszkodą”. Jeżeli przeszkoda zniknie, auto poprzedzające ustąpi drogi system ponownie przyspiesza. Jeżeli warunki tego wymagają, system jest w stanie całkowicie zatrzymać pojazd bez udziału kierowcy. Taka funkcjonalność jest możliwa dzięki zastosowaniu radaru z przodu pojazdu. Przykład zadziałania obrazuje rysunek 29.

Dzięki stworzeniu systemu ACC przed producentami i projektantami otworzyły się nowe możliwości przykładem może być asystent jazdy w korku. Jest to system mający za zadanie utrzymywanie auta w ruchu w czasie jazdy w korku. Asystent wyręcza kierowcę, korzystając z funkcjonalności, jaką daje ACC utrzymuje stałą bezpieczną odległość od poprzedzającego pojazdu zabezpieczając pojazd przed stłuczkami.

Najnowszym trendem w dziedzinie rozwoju systemów bezpieczeństwa czynnego jest budowanie inteligentnego auta.

Inteligentnego w sensie analizującego sytuację za kierowcę i potrafiącego zareagować w sposób zapobiegający konse-

16

Dodatek techniczny

Monitoring obejmuje zarówno ruch wokół pojazdu, jak również pracę kierowcy. Monitoring pracy kierowcy obejmuje przerwy w podróży i długość oraz częstotliwość. System kamer obserwuje oczy kierowcy czy obserwują drogę czy nie zamykają się. Monitorowane są również odruchy kierowcy, czyli posługiwanie się kierownica, pedałami, dźwignią zmiany biegów. Na podstawie tych wszystkich informacji system bezpieczeństwa czynnego może zasugerować konieczności przerwy. Inteligentne auto dostosowuje moment przekazania informacji kierowcy – komunikatu lub rozmowa telefoniczna w zależności od panującej sytuacji na drodze.

W przypadku, kiedy system stwierdza niebezpieczną sytuację, uruchamia hamowanie i przygotowuje pojazd do zderzenia. Przygotowanie pojazdu do zderzenie polega na zamknięciu okien i szyberdachu, ustawieniu oparć foteli w optymalnej pozycji, napięciu pasów bezpieczeństwa.

W momencie, kiedy dojdzie do kolizji, system uruchamia oświetlenie wewnątrz pojazdu oraz światła awaryjnie, ponadto odcina dopływ paliwa do silnika oraz odblokowuje centralny zamek. Jeżeli pojazd posiada wbudowany telefon i GPS, system automatycznie wysyła powiadomienie o wypadku z podaniem dokładnej lokalizacji GPS, liczbą osób w pojeździe oraz numer telefonu zwrotnego.

Dla wielu użytkowników opisane powyżej systemy mogą brzmieć jak fantazja, jednak są to systemy już obecnie montowane w pojazdach. To tylko dwa elementy, które od samego początku są niezmienne. Pierwszy z nich to prawa fizyki, o których musimy pamiętać. Drugi element to kierowca, a właściwie jego organizm, który posiadają określoną odporność na stres i zmęczenia. Należy pamiętać o tym, że zawsze odpowiedzialność za to, co się dzieje z pojazdem, ponosi na końcu jego kierowca.

Podsumowanie Temat systemów bezpieczeństwa biernego i czynnego pojazdów jest bardzo szeroki i rozbudowany. Niniejszy artykuł, pomimo że dość obszerny, stanowi jedynie wstęp do całej problematyki. W opracowaniu zostały wstępnie omówione zagadnienia, które można zgłębić uczestnicząc w szkoleniach tematycznych zarówno teoretycznych, jak i praktycznych organizowanych przez dział szkoleń Inter Cars. Również w przypadku problemów lub pytań związanych z tematyką niniejszego artykułu pojawiającymi się w codziennej pracy warsztatowej zawsze można się zwrócić o pomoc do działu wsparcia technicznego. Zarówno w kwestii szkoleń, jak i codziennej pomocy jesteśmy do Państwa dyspozycji drogą telefoniczną lub mailową.