Embed Size (px)
Citation preview
BEZPIECZEŃSTWO CZYNNE
W POJAZDACH
Foto:Bosch
Przygotował:
mgr inż. Tomasz Widerski
Plan prezentacji:
Układy bezpieczeństwa czynnego
wstęp
układ wspomagania hamowania
układ przeciwblokujący (ABS)
układ antypoślizgowy (ASR)
układ stabilizacji toru jazdy (ESP)
układ adaptacyjnej regulacji prędkości (ACC)
Układy ułatwiające parkowanie
Foto: Porsche
Bezpieczeństwo ruchu drogowego
Statystyki
Liczby:
1,3 mln wypadków rocznie (UE)
Zgon ok. 43 tyś osób
Obrażenia u ok. 1,7 mln osób
Przyczyny:
rozwijanie nadmiernej prędkości,
jazda pod wpływem alkoholu lub narkotyków,
zmęczenie, rozproszenie uwagi
niezapinanie pasów bezpieczeństwa,
jazda bez kasku, itp..
Bezpieczeństwo ruchu drogowego
Bezpieczeństwo ruchu drogowego
Otoczenie Pojazd Człowiek
Bezpieczeństwo czynne
Bezpieczeństwo bierne
Bezpieczeństwo w pojazdach
Czynnik ludzki:
brak umiejętności kierowania pojazdem w trudnych sytuacjach
rozproszenie uwagi
Makijaż,
poprawianie
włosów
17%
Kłótnie,
karmienie
dziecka, seks,
itp.
2%Czytanie gazet,
robienie notatek
32%
Rozmowy
telefoniczne
29%
Ustawianie
radiootwarzacza
20%
Czynności wykonywane podczas prowadzenia pojazdu (statystyka BMW z 1999)
Bezpieczeństwo w pojazdach
Czynnik techniczny:
warunki jazdy
stan nawierzchni
stan techniczny samochodu
wyposażenie samochodu
Foto: Volvo, Daimler-Chrysler, Bosch
Bezpieczeństwo ruchu drogowego
Przyczyny kolizji drogowych – udział procentowy (Jerzy Wicher „Bezpieczeństwo samochodów i ruchu drogowego” WKiŁ 2002)
Wyłącznie czynnik ludzki 65%
Czynnik ludzki i otoczenie (droga) 24%
Czynnik ludzki i pojazd 4,5%
Czynnik ludzki, pojazd i otoczenie (droga) 1,25%
Wyłącznie otoczenie (droga) 2,5%
Otoczenie (droga) i pojazd 0,25%
Wyłącznie pojazd 2,5%
Układy bezpieczeństwa czynnego
Zbiór rozwiązań technicznych i urządzeń, które pozwalają
prowadzącemu na uniknięcie niebezpiecznych sytuacji.
Foto: Bosch
Układy bezpieczeństwa biernego
Rozwiązania techniczne zapewniające w przypadku
zderzenia, maksymalną ochronę kierującemu i pasażerom.
Foto:DEKRA
Typowa sytuacja drogowa Próba gwałtownego zmniejszenia prędkości i zmiany kierunku jazdy.
Foto: Bosch
Hamowanie
Najważniejszym czynnikiem jest prędkość pojazdu.
40 do 50% kierowców przekracza prędkość
10 do 20% przekracza ograniczenie o przeszło 10 km/h.
Hamowanie
Droga hamowania zależy od wielu czynników (stan techniczny
pojazdu, reakcja kierowcy, stan nawierzchni).
337,5m Lód
129,1m Błoto pośniegowe
87,5m Mokra
66,6m Sucha
Droga hamowania przy
prędkości 90km/h Nawierzchnia asfaltowa
Szybkość bezpieczna
Szybkość bezpieczna jest szybkością względną ustalaną przez
kierowcę, po uwzględnieniu:
Własnych umiejętności
Stanu technicznego pojazdu
Sytuacji na drodze
Szybkość bezpieczna
Czy stan techniczny pojazdu i klasa może wpływać
na ustalenie prędkości bezpiecznej?
Stan techniczny pojazdu:
Geometria zgodna z instrukcją
Ogumienie
Amortyzatory
Hamulce
Szybkość bezpieczna
Czy stan techniczny pojazdu i klasa może wpływać
na ustalenie prędkości bezpiecznej?
Klasa pojazdu:
Renoma marki
Wyposażenie
Cena pojazdu
Fiat 126p – 80km/h
Mercedes C-klasse – 130Km/h
Citroen C1 – fabrycznie nowy
BMW seria 3 II-ga generacja – używany/sprowadzony
Szybkość bezpieczna
Jazda zbyt wolna
Zachowana ostrożność
Zadowolenie kierowcy
Samouspokojenie
Nagłe zdarzenie
Panika
Wg: Sobiesław Zasada „Szybkość bezpieczna”
Szybkość bezpieczna
Ograniczenie prędkości:
Poniżej 100km/h – nie zmniejsza drastycznie ilości
wypadków (DLACZEGO???)
Powyżej 100km/h – znaczne ograniczenie ilości ofiar i
poszkodowanych
Powyżej 200km/h – znacząca redukcja wypadków
Wg: Sobiesław Zasada „Szybkość bezpieczna”
Szybkość bezpieczna
Zadanie: przejazd z Krakowa do Warszawy
(293km przez Kielce, 359km – „gierkówką”)
Prędkość do 180km/h
Prędkość do 120km/h
Efekt: różnica w czasie przejazdu 11-17min
Wg: Sobiesław Zasada „Szybkość bezpieczna”
Szybkość bezpieczna
Wypadki drogowe w krajach OECD w 2006 r.
Źródło: IRTAD-International Road Traffic and Accident Database, ITS
Szybkość bezpieczna
Liczba samochodów osobowych na 1000 mieszkańców, w krajach OECD w 2006 r.
Źródło: IRTAD, ITS
Szybkość bezpieczna
Liczba zabitych na 100 wypadków drogowych , w krajach OECD w 2006 r.
Źródło: IRTAD, ITS
System BAS (Brake Assistant)
System BAS zwiększa siłę hamowania w sytuacjach awaryjnych niezależnie od nacisku kierowcy na pedał hamulca
Działanie:
- Pomiar prędkości naciśnięcia pedału hamulca,
- Zwiększenie ciśnienia w przewodach przy pomocy pompy hamulcowej,
System BAS po raz pierwszy zastosowano w 1996 r. (Mercedes S-klasse)
Rys:www.sicurauto.it
Foto: Bosch
BAS wyłącz.
BAS włącz.
Układ hamulcowy elektrohydrauliczny
EHB/SBC
Rys: Bosch
System EHB zastępuje połączenie hydrauliczne pedału hamulca z
układem hamulcowym przez układy elektroniczne.
Umożliwia także wytwarzanie w każdym kole innej siły hamowania.
Stanowi podstawę dla innych systemów bezpieczeństwa czynnego (ABS, ASR,
ESP, ACC) .
Połączenie częściowo spełnia kryteria systemu „x-by-wire”.
Układ hamulcowy elektromechaniczny
EMB
Rys: Bosch
Siłownik hamulca
elektromechanicznego 50kN
(silnik z przekładniami)
Wymagania:
instalacja 42V
montaż małych, odpornych na wstrząsy,
zanieczyszczenia i temperaturę silników
elektrycznych przy piastach kół
czas zmiany kierunku obrotu - ms
Zalety: Całkowita eliminacja układu hydraulicznego, szybsze i bardziej
precyzyjne działanie.
Problem: Bezpieczne zatrzymanie pojazdu w przypadku awarii układu
elektrycznego ???
Układ przeciwblokujący ABS
Patent – Robert Bosch GmbH 1936
Pierwszy samochód z seryjnym układem ABS – 1978
(Mercedes Benz 350 SE, BMW 733i)
Foto: materiały własne
Foto: Bosch
Układ przeciwblokujący ABS
zachowuje kierowalność pojazdu
zapewnia przyczepność kół do podłoża,
zmniejszając groźbę poślizgu
nie skraca drogi hamowania (!!!)
Układ ten jest związany ze
zjawiskiem utraty przyczepności
lub zablokowania kół pojazdu
podczas gwałtownego
hamowania.
Rys: Bosch
Efekt działania ABS-u
Hamowanie bez układu ABS Hamowanie z układem ABS
Foto: Bosch
Samochód z pełnym obciążeniem (4os + bagaż) po ostrym
hamowaniu zostawia 20m śladu na asfalcie – bieżnik ściera się
o 2-3mm (w jednym miejscu!!!)
Budowa układu ABS
P
P
pamięci,
zasilanie,
regulator
ukła
dy w
ejś
cio
we
układy
wyjściowe
za
wo
ry r
eg
ula
cji
ciś
nie
nia
mo
du
lato
r, r
ozd
zie
lacz
siły
ha
mo
wa
nia
kontrolka pompa
hamulcowa
akumulator
gniazdo
diagnostyczne
czu
jnik
i p
ręd
ko
ści
ob
roto
we
jhamulec
Schemat blokowy czterokanałowego układu ABS
Czujnik prędkości obrotowej kół
Zasada działania czujnika prędkości obrotowej kół.
Foto: Bosch
Układ przeciwpoślizgowy ASR
przeciwdziała poślizgowi kół napędowych
zachowuje stabilność pojazdu
zapewnia przyczepność kół podczas ruszania
Foto: BMW
Układ ten jest związany ze zjawiskiem
gwałtownej zmiany przyspieszenia pojazdu
(zwiększenia lub zmniejszenie prędkości
obrotowej silnika, ew. redukcja biegów).
Układ ASR zazwyczaj jest łączony z układem ABS.
Istnieje możliwość wyłączenia układu ASR.
Działanie ASR-u
utraty przyczepności opon do podłoża
pojawienia się warstwy wody pomiędzy oponą
a podłożem
ruchu opony na materiale nie związanym z
podłożem (piasek, żwir)
Foto: Bosch
ASR działa
w momentach:
ASR powoduje:
automatyczne przyhamowanie kół
(małe i duże prędkości)
dostosowanie (ograniczenie)
chwilowego momentu obrotowego
silnika do zaistniałych warunków
(duże prędkości)
Budowa układu ASR
3
6 5
4
1
1 1
1
2
22
2
78
1 – czujniki prędkości kół
2 – szczęki hamulcowe
3 – modulator ABS i ASR
4 – pedał hamulca
5 – sterownik ABS i ASR
6 – sterownik MOTRONIC
7 – pedał gazu
8 – układ wtryskowy, przepustnica
Elektroniczny pedał
przyspieszenia E-GAS
ABS/ASR
2
4
1
3
5
6
prę
dko
ść o
bro
tow
a k
oła
prę
dko
ść o
bro
tow
a
siln
ika
, te
mp
era
tura
1 – sterownik ABS/ASR
2 – sterownik MOTRONIC z
funkcją EGAS
3 – czujnik położenia pedału
przyspieszenia
4 – nastawnik przepustnicy
5 – silnik
6 – czujnik prędkości
obrotowej
Foto: Hella
Układ stabilizacji toru jazdy ESP
Pierwsze prace – 1988
(Daimler-Benz; brak procesorów o odpowiedniej mocy
obliczeniowej).
Pierwszy publiczny pokaz pojazdu z ESP – 1995
(Daimler-Benz)
Pierwszy seryjny samochód z ESP – 1995
(Mercedes-Benz Coupe S 600)
Foto: Bosch
Foto: Daimler-Benz
Układ stabilizacji toru jazdy ESP
Pierwsze próby – 1994 r.
Testy wirtualne: 4 oblodzone zakręty, współczynnik
przyczepności zmniejszony o 70%
z ESP wszystkie przejazdy bez kolizji
bez ESP 78% przejazdów brak opanowania samochodu.
Foto: Bosch
Układ stabilizacji toru jazdy ESP
Największa porażka/sukces Mercedesa A-klasse (W-168)
Foto: Daimler- Chrysler
Rys: Bosch
Układ stabilizacji toru jazdy ESP
Największa porażka/sukces Mercedesa A-klasse ( http://www.youtube.com/watch?v=Um-XlKerWvA )
Rys: Bosch
utrzymuje pojazd na zadanym torze jazdy
zmniejsza ryzyko wypadnięcia pojazdu z toru jazdy
zapewnia stateczność jazdy w stanach krytycznych
(gwałtowne manewry omijania, zmiana stanu
nawierzchni)
Układ stabilizacji toru jazdy ESP
Układ ten jest związany ze
zjawiskiem niepożądanych
zmian położenia i toru ruchu
pojazdu .
Układ ESP wymaga współpracy z układem ABS.
Foto: WV
Zastosowanie systemu ESP
przyspieszaniu lub hamowaniu na zakręcie
przeciwnych skrętach kół szybko powtarzających się po sobie
zmianie pasa ruchu z ostrym hamowaniem
kilku następujących po sobie zakrętach,
wzrastającym kącie skrętu kół
Foto: Bosch
Budowa układu ESP
Modulator hydrauliczny; sterownik ABS/ASR/ESP
Sterownik ECU „Motronic” (przepustnica, układ wtryskowy)
Czujnik prędkości obrotowej kół
Czujnik kąta skrętu kierownicy
Czujnik prędkości kątowej i przyspieszenia poprzecznego
Kontrola przestrzeni wokół pojazdu
Rys: Bosch
Prędkość, a czas reakcji
Rys: Bosch
Prędkość pojazdu – 72km/h (20m/s)
Czas reakcji kierowcy – 0,7-0,8s
Odległość jaką przebywa pojazd przed hamowaniem – 14-16m
80% kolizji na autostradach jest wynikiem niezachowania odległości!!!!!!
Liczbę kolizji można zredukować o 60%, jeżeli czas reakcji zmniejszy się o 0,5s
System adaptacyjnej regulacji
prędkości jazdy ACC
zachowuje odpowiedni dystans pomiędzy pojazdami
automatycznie dostosowuje prędkość pojazdu do
warunków ruchu pojazdu poprzedzającego
(przyhamowanie, zmiana prędkości obrotowej silnika)
System ACC utrzymuje stałą
prędkość jazdy z uwzględnieniem
zachowania stałej odległości
pomiędzy pojazdami.
Pierwszy montaż – 1999
(Mercedes S-klasse; Distronic).
Zasada działania systemu ACC
Rys: Bosch
Ograniczone działanie na zakrętach
Pokrycie całego pasa wiązką fal od 40m przed pojazdem
Zakres działania 40-160km/h
Mały wpływ mgły i deszczu na działanie radaru
Schemat blokowy układu ACC
Rys: Bosch
Zespół czujników Sterowniki
Hamulec
Skrzynia
biegów
Silnik Czujnik
radaru
Czujnik obrotu
pojazdu,
przyspieszenia
poprzecznego,
kata skręcenia
kierownicy,
prędkości
obrotowej kół, itd. Regulator
odległości Wybór
sygnału
Ruch
pojazdu
Rozpoznanie
obiektu
Skrzynia
biegów
ABS,
ASR,ESP
Motronic
Częstotliwość pracy radaru 76-77GHz
brak zakłócania innych układów ACC
brak zakłócania radarów policyjnych (35GHz, komórki fotoelektryczne, laser)
System utrzymania zadanego toru ruchu
(Lane Departure Warning)
Rys: Citroen
Detekcja znaków poziomych (linii rozdzielających pasy ruchu)
Wyznaczenie prawdopodobnego toru jazdy na podstawie istniejących linii
System utrzymania zadanego toru ruchu
(Lane Departure Warning)
Źródło: Hella
http://www.youtube.com/watch?v=zGBvv1wmOkM
DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ
