Автомобиль можно научить предупреждать аварии
МАСТЕР
Еще один способ повышения активной безопасности
Проблема безопасности автомобильного движения затрагивает интересы практически всех членов современного общества и в обозримом будущем сохранит свою значимость. Рассматриваемая в этой статье система активной безопасности позволяет хотя бы немного помочь в решении данной проблемы.
Только в России с ее весьма скромным по мировым меркам автопарком (около 25 млн автомобилей) в ДТП ежегодно погибают более 35 тыс. человек, более 200 тыс. получают ранения, а ущерб от ДТП достигает астрономических сумм.
По существу, решение проблемы безопасности дорожного движения сводится к решению двух независимых друг от друга задач:
- предотвращение столкновений;
- снижение тяжести последствий столкновения, если предотвратить его не удалось.
Вторая задача решается исключительно с помощью средств пассивной безопасности, таких как ремни и подушки безопасности (фронтальные и боковые), дуги безопасности, устанавливаемые в салоне автомобиля, и за счет применения в конструкции кузовов зон программируемой деформации.
В качестве решения первой задачи создание систем активной безопасности и оснащение ими автомобилей является одним из наиболее перспективных направлений. Это объясняется тем, что их применение позволяет предотвратить более 70 типовых столкновений из 100, в то время как строительство дорог магистрального типа позволяет предотвратить лишь 60 типовых столкновений.
Учитывая, что стоимость аппаратных средств, включая датчики и исполнительные устройства, наиболее распространенных зарубежных систем стабилизации движения (ABS, ESP и тому подобных) превышает тысячу долларов, оснастить ими большинство автомобилей весьма проблематично.
Однако уже сегодня разработаны недорогие отечественные многофункциональные системы активной безопасности, информирующие водителя о приближении к границам опасных режимов, а управление автомобилем осуществляется самим водителем.
Цены на такие системы сегодня не превышают $150-250 в зависимости от объема функций, а их установка не вызывает затруднений, что особенно актуально для владельцев автомобилей низшей ценовой категории.
В качестве примера интеллектуальной системы активной безопасности рассмотрим отечественную компьютерную систему "ИНКА-плюс".
К числу основных функций ИНКА-системы относятся:
измерение разности давления в парах шин и индикация его отклонения от номинального;
индикация скорости вращения колес и индикация блокировок и пробуксовок колес;
измерение и индикация дополнительных углов развала колес.
В состав ИНКА-системы входят:
блок обработки и индикации информации, устанавливаемый на приборной панели (фото 1) в удобном для водителя месте;
датчики первичной информации индукционного типа, измеряющие приращения углов поворота колес (фото 2);
кабели, связывающие датчики с блоком обработки и индикации информации;
соединитель питания блока "ИНКА-плюс", подключенного в штатное гнездо прикуривателя.
Датчики ИНКА-системы состоят из двух диаметрально расположенных постоянных магнитов, наклеиваемых внутри обода, и индукционной катушки, устанавливаемой на тормозном щите с помощью кронштейна. Они не подвержены влиянию температур в диапазоне от - 40 до +120оС, загрязнений, вибрации, влаги и других факторов. Срок их службы практически не ограничен, а установка не требует внесения изменений в конструкцию агрегатов автомобиля.
Кроме того, датчики ИНКА-системы подключены к блоку обработки и индикации информации по токовой схеме, что позволяет полностью подавить электромагнитные помехи от распределителя зажигания и других источников помех, а также не требуют подключения к источнику питания и не нуждаются в повторных настройках, регулировках и техническом обслуживании в процессе эксплуатации.
На лицевую панель блока "ИНКА-плюс" выведены четыре группы светодиодов - по три в каждой, а расположение групп светодиодов соответствует расположению колес автомобиля.
Верхний светодиод зеленого цвета служит для индикации нормального уровня давления в шине. При отклонении от номинала на 0,25-0,35 бара верхний светодиод мигает с частотой один герц.
Средний светодиод красного цвета служит для индикации отклонения давления от номинального. При отклонении в диапазоне 0,35-0,45 бар происходит мигание с частотой один герц, а при отклонении более 0,45 бар - постоянное свечение красного светодиода.
Нижний светодиод зеленого цвета предназначен для отображения сигналов с датчиков первичной информации.
Кнопка настройки расположена на торцевой поверхности блока "ИНКА-плюс" и предназначена для активации режима настройки косвенных измерений давления.
Необходимость настройки системы может возникнуть в следующих случаях:
при замене или перестановке колес;
при изменении номинала давления;
при индикации ненулевых отклонений от номинала в результате различного износа шин в парах колес.
Режим настройки активируется нажатием кнопки при включенном питании и выполняется полностью автоматически. Завершение цикла настройки отображается на красном индикаторе правого заднего колеса при его включении в течение одной секунды.
Принцип действия ИНКА-системы основан на прецизионном измерении разности частоты вращения колес автомобиля, возникающей при снижении давления в одном из колес пары и соответствующем изменении статического радиуса этого колеса.
Экспериментально установлено, что для шин со статическим радиусом около 280-320 мм изменение давления на один бар сопровождается изменением статического радиуса примерно на один миллиметр.
Точность измерения разности давления в парах колес не зависит от скорости движения автомобиля и состояния дорожного покрытия.
Возможные искажения, возникающие при скольжении колес и при движении на виражах, обнаруживаются алгоритмически и не влияют на результаты измерений.
Номинальные значения давления в шинах устанавливаются водителем на холодных шинах обычным образом. Индикация блокировок и пробуксовок колес выполняется с помощью светодиодов состояния датчиков колес: блокировка колеса сопровождается пропаданием свечения на соответствующем светодиоде, а пробуксовка колеса на скоростях менее 20 км/ч сопровождается появлением свечения на светодиоде буксующего колеса.
Увеличение несоосности датчика и магнитов, соответствующее увеличению углов дополнительного развала колес, сопровождается возрастанием скорости, на которой возникает свечение светодиода состояния датчика колеса.
В таблице приведены технические характеристики системы "ИНКА-плюс".
Диапазон измерения давления/0-2,5 бар
Относительная погрешность/Менее 5%
Диапазон скоростей автомобиля/От 4 до 410 км/ч
Потребляемая мощность от сети/Менее 1 Вт
Напряжение бортовой сети/От 9 до 15 B
Масса комплекта/Менее 0,5 кг
Применение беспроводной схемы передачи данных по радиоканалу в иностранных системах подобного типа ограничивает их применение шинами без металлокорда, являющегося экраном для радиоволн, а конструкция датчика давления, размещенного на ободе внутри шины, ограничивает применение этих систем камерными шинами. Величина перегрузок, действующих на элементы конструкции датчика и элементы питания при вращении колеса, превосходит 250 g на скорости более 144 км/ч. Масса датчиков давления этих систем составляет 20-40 граммов, что требует дополнительной балансировки колес, а для их установки внутри обода необходим демонтаж колеса. К этому следует добавить ограниченный ресурс источников питания датчиков, который значительно снижается при низких и высоких температурах.
Для отечественных же ИНКА-систем ограничения по типам шин и сроку эксплуатации отсутствуют, отпадает необходимость демонтажа и дополнительной балансировки колес, что определяется использованием датчиков индукционного типа, проводной линии связи и схемы расположения магнитов на ободе колеса.
А относительно низкая стоимость комплекта ИНКА-системы (около $150) и отсутствие ограничений по установке датчиков позволяют оснащать ими все модели автомобилей, в том числе низших ценовых категорий.
