Система пассивной безопасности автомобиля: устройство и задачи

Введение

Если верить исследованиям, от 80 до 85% транспортных аварий и катастроф приходится на автомобили

Производители авто понимают, что безопасность транспортного средства – важное преимущество над соперниками на рынке, а так же то, что от безопасности одного автомобиля зависит безопасность движения на дороге в целом. Причины аварий могут различными – это и человеческий фактор, и состояние дороги, и метеорологические условия, и конструкторам приходится учитывать весь спектр угроз

Поэтому современные системы безопасности обеспечивают и активную, и пассивную защиту автомобиля, и состоят из сложного комплекса различных устройств и приспособлений, от антиблокировочной системы колёс (далее – АБС) и противозаносных систем до подушек безопасности.

Необходимость применения ремней безопасности

О необходимости применять удерживающий ремень при поездке в машине говорят и пишут постоянно. В мировом масштабе его стали вводить в ПДД с середины XX века, а Советский Союз ввел повсеместное использование ремня безопасности в конце 1970-х гг. Несмотря на столь продолжительное использование, различные штрафы, до сих пор еще не у всех появился «пристегивательный» навык.

Итоги исследования, которое осуществил ВЦИОМ в 2017 году, показывают, что 76 % водителей применяют ремень безопасности (в 2007 году их было 32 %), 5 % – пренебрегают совсем, остальные пользуются им иногда, непостоянно. Пассажиры, которые располагаются рядом с водителем: 60 % всегда соблюдают правила, 26 % – иногда, 14 % – никогда. Те, кто сидит в машине на заднем сидении: 20 % пристегиваются постоянно, 32 % – изредка, 48 % – совсем не используют защитное приспособление.

Приведем несколько реальных данных, которые показывают пользу данного приспособления.

Человек весит 1 000 кг во время столкновения даже на скорости 10 км/ч.

На скорости 60 км/ч – удар будет соизмерим с тем, как будто человек прыгнул с 6 этажа. При 80 км/ч – соответственно с 9 этажа, при 110 км/ч – с 16 этажа.

Согласно данным, 80 % автокатастроф, где ремень не применяют по назначению, происходят в городе.

Пристегнутый человек увеличивает возможность сохранить свою жизнь в 2,4 раза (70 %):

• во время лобового столкновения – в 2,3 раза;
• во время бокового удара – в 1,8 раз;
• во время переворота или опрокидывания – в 5 раз.

Пренебрежение защитным средством – один из важных факторов, который приводит к трагическому результату. Свыше 90 % водителей, которые погибли, превысили скорость и были не пристегнуты. Для тех, кто сомневается в пользе ремней безопасности, в Швеции было проведено исследование 28 780 ДТП, в которых участвовали машины, укомплектованные ремнями безопасности, и авто без них:

Вид потерпевших	Заработали травмы, %
Всего	Исход
Летальный	Тяжелый	Легкий
Водитель	Пристегнут	16,8	0,9	22,3	76,8
Не пристегнут	83,2	3,3	23,3	73,4
Пассажир на переднем сиденье	Пристегнут	17,1	0,8	17,2	82
Не пристегнут	82,9	3,4	25,7	70,9

Учитывая важность защитного приспособления, которое является одной из основных причин сохранности жизни людей в автомобиле, производители технических средств регулярно обновляют его конструкцию, а властные структуры периодически изменяют и повышают требования. Разберем важные положения, касающиеся использования ремней безопасности, которые действуют в России.

Особенности конструкции

Как уже говорилось, автомобиль и сам по себе должен быть сконструирован так, чтобы обеспечивать максимальную безопасность людям. И достигается это не только эргономикой. Не последнее значение имеет прочность различных элементов конструкции. У одних элементов она должна быть повышена, а у других – напротив.

Так, чтобы обеспечить надёжную пассивную безопасность пассажиров и водителя, средняя часть кузова или рамы должна обладать повышенной прочностью, а передняя и задняя части – напротив. Тогда, при сминании передней и задней частей конструкции часть энергии удара тратится на деформацию, а более прочная средняя часть легко выдерживает столкновение, не деформируется и не ломается. Те части, которые должны быть смяты при ударе, делают из хрупких материалов.

Рулевое колесо должно выдержать удар, но не сломать водителю грудину и рёбра.

Поэтому ступицы руля изготавливают большого диаметра и покрывают упругими амортизирующими материалами.

Стёкла в автомобилях тоже служит целям пассивной безопасности: в отличие от обычного оконного стекла, оно не разбивается на большие куски с острыми кромками, а крошится на мелкие кубики, которые не могут нанести порезы ни водителю, ни пассажирам.

Воспроизведение

Недостаточная надежность CAN шины в сочетании с высококлассными хакерскими атаками поставили автопроизводителей в положение, в котором они должны «догонять прогресс». С растущей базой кода растет и уязвимость подключенных автомобилей. Это создает больше возможностей для удачных программных атак. Проще говоря – взломать современный подключенный автомобиль теперь можно значительно большим количеством способов:

Индустрия должна быстро найти способ криптографической защиты существующих шин с низкой пропускной способностью, таких как CAN, через которые соединяются блоки управления. Шины с более высокой пропускной способностью, такие как Ethernet, поступают на автомобильные платформы, чтобы удовлетворить потребность в более быстром и большем объеме передачи информации. Эти системы имеют более высокий уровень надежности, но они не избавят производителей от необходимости модернизации существующей шины CAN. Данный процесс несет в себе существенные проблемы, связанные с ресурсами, стоимостью, реализацией и управлением (особенно ключами безопасности).

Виды торможения

Сначала рассмотрим способы:

• газ-тормоз;
• ступенчатый, с понижением усилия;
• ступенчатый, с повышением усилия;
• прерывистый;
• силовое торможение мотором;
• торможение силовым агрегатом.

А теперь рассмотрим виды:

1. Аварийное. Аварийное торможение используется тогда, когда обычные способы не приносят необходимых результатов.
2. Стояночное. Для торможения применяется ручной тормоз. Стояночное торможение применяется для фиксации транспортного средства в состоянии покоя.
3. Экстренное. Такой способ используется при возникновении экстренной ситуации. Такой способ позволяет максимально быстро замедлить машину.
4. Служебное. Это стандартный способ. Существует два варианта:

• до полной остановки машины — применяется для полной остановки машины;
• частичное — этот способ используется для снижения скорости.

Общие правила безопасности в автомобиле для водителя

Не употребляйте за рулем или перед поездкой алкогольные напитки. Дело даже не в лишении прав и штрафе за такое правонарушение. Алкоголь снижает бдительность, внимательность и может стать причиной тяжкой травмы или даже смерти.

Пристегнитесь ремнями безопасности, даже если ехать Вам недалеко или двигаетесь Вы не быстро.

Отдохните и выспитесь, ведь плохое самочувствие также плохо сказывается на внимательности.

Тяжелые предметы не должны помещаться на полки автомобиля без крепления, чтобы в момент аварии не покалечить никого внутри.

Не отвлекайтесь при управлении ТС, в т.ч. на телефоны. На кону Ваша жизнь, зачем так рисковать? Если так необходимо поговорить по телефону, всегда можно припарковаться на обочине.

Выберите правильно скоростной режим: двигайтесь не очень быстро и не слишком медленно, чтобы не создавать препятствий. Учитывайте скоростной режим поездки, способности автомобиля быстро набирать/сбрасывать скорость, маневрировать.

Внутренняя пассивная безопасность

Все элементы пассивной безопасности входящие в этот список призваны обезопасить всех находящихся в салоне автомобиля, который попал в аварию

Именно поэтому, очень важно помимо оснащения автомобиля специальным оборудованием (исправного вида), его необходимо использовать всеми участниками езды по назначению. Только соблюдение всех правил позволит получить наивысшую защиту

Далее мы рассмотрим самые основные пункты, которые входят в перечень внутренней пассивной безопасности.

1. Кузов – основа всей системы безопасности. Прочность автомобиля и возможные деформации его частей напрямую зависят от материала, состояния, а также конструктивных особенностей кузова автомобиля. Чтобы обезопасить пассажиров от попадания подкапотного содержимого в салон, конструкторы специально используют «решетку безопасности» — прочный пласт, который не позволяет нарушить салонную основу.
2. Безопасность салона от элементов конструкции – это целый перечень устройств и технологий, которые призваны обезопасить здоровье водителя и пассажиров. Например, многие салоны предусматривают наличие складывающегося руля, который не позволяет нанести дополнительный урон водителю. Кроме того, современные автомобили оснащены травмобезопасным педальным узлом, действие которого предусматривает отсоединение педалей от креплений, снижая нагрузку на нижние конечности.

Чтобы рассчитывать на максимальную безопасность во время использование подголовника, необходимо очень четко установить его положение на определенную высоту, подходящую именно вам.

Ремни безопасности – от принятого стандарта поясных 2-х точечных ремней, которые удерживали пассажира обычной стяжкой через живот или грудь, отказались еще в середине прошлого века. Подобные пассивные средства безопасности требовали улучшений, которые пришли в виде многоточёчных ремней

Повышенная функциональность такого типа устройств позволяла равномерно распределить кинетику по всему телу, не подвергая травматизации отдельных областей тела.
Подушки безопасности – вторая по важности (первую строчку здесь уверенно удерживают пояса безопасности), пассивная система безопасности. Получив признание в конце 70-ых гг

они плотно вошли в состав всех транспортных средств. Современный автопром начали оснащать целым набором из систем подушек безопасности, которые окружают водителя и пассажиров со всех сторон, перекрывая потенциальные зоны повреждений. Резкое раскрывание камеры с хранением подушки активирует стремительное наполнение последней воздушной смесью, которая амортизирует приближающегося по инерции человека.
Сиденья и подголовники – само по себе сиденье не представляет дополнительных функций во время аварии, кроме как выполнение фиксации пассажира на месте. Однако подголовники, напротив, свой функционал раскрывают как раз в момент столкновения, предотвращая запрокидывание головы с последующей травматизацией шейных позвонков.
Другие средства внутренней пассивной безопасности – во многих автомобилях предусмотрено наличие высоконапряженных листов из металла. Такой апгрейд позволяет сделать автомобиль более жестким к ударам, одновременно снижая его массу. Во многих автомобилях также используется активная система областей разрушения, которые при столкновении гасят возникающую кинетику, а сами при этом разрушаются (повышенные деструкции автомобиля ничто в сравнении с жизнью и здоровьем человека).

На примере каркаса небольшого кузова Smart автомобиля, можно убедиться, как пассивная безопасность играет основополагающую роль еще на стадии проектирования будущего автомобиля.

Где начинается безопасность дорожного движения?

Вы прекрасно понимаете, что выражение «чайник» принято в народе для обозначения неопытного, начинающего водителя. И, собственно, для чайников существуют своеобразные основы безопасности дорожного движения, помимо определенных законом. Вот и давайте рассмотрим основные правила безопасности дорожного движения для чайников, помимо тех, которые изложены в ПДД и изучались вами на курсах, а само движение отрабатывалось на автотренажерах.

Да, это не ошибка. Дорожная безопасность начинается не с «чего» или не «откуда», а именно  «где».  Безопасность дорожного движения начинается в голове у каждого, кто принял для себя решение стать водителем и сесть за руль автомобиля. Именно от этого решения, принятого вами, зависит, станет ли автомобиль средством повышенной опасности, или будет долгие годы средством передвижения и перевозки грузов.

Первое – ваша голова.  Вы должны поменять местами в своем понимании: страх перед дорогой и движением и ответственность за совершаемые действия. Побороть страх перед движением в принципе просто. Совершенно не просто сделать приоритетной мысль о том, что, сев за руль, вы теперь несете ответственность не только за себя, но и за здоровье и жизнь окружающих вас людей

Неважно, родных, которые сидят в салоне автомобиля. Или незнакомых, находящихся с вами в одном потоке или переходящих дорогу

Второе – ваша, если хотите, душа. Скорее всего, воспитание, такт и культура поведения. Умейте или научитесь быть сдержанным и вежливым именно на дороге. Это качество на дороге, многие недалёкие водители воспринимают как слабость, и пытаются всяческими способами показать свое «преимущество» перед вами и другими участниками дорожного движения. Такие вещи как лихачество, дорога, рано или поздно, как бы это банально не звучало, не прощает.

Уступите рвущемуся вперед водителю, даже если вы, согласно правилам дорожного движения, правы на 180%. Пропустите пешехода, который переходит в неположенном месте дорогу, не пытайтесь устраивать гонки на дороге с тем, кто по вашему мнению, как-то неправильно отреагировал на ваше присутствие на дороге. То есть вы понимаете,  к чему мы вас призываем.

Третье – ваш гараж.  Даже новая машина, купленная вчера, требует систематического текущего осмотра перед каждой поездкой. Порой, даже больше, чем старая, пока происходит процесс «притирки и приработки» всех новых узлов и механизмов. Не пренебрегайте ежедневной проверкой наличия технических жидкостей: моторное масло, уровень тормозной жидкости, даже наличие жидкости в бачке омывателя проверяйте с сухую погоду.

2) Неэтилированный бензин

Эта марка бензина является наименее вредной, чем использовавшиеся с 1923 года по 1986 год этилированный бензин, который содержал вредный компонент Тетраэтилсвинец (свинец-тяжелый металл).

Напомним, что компания General Motors в 1921 году для увеличения мощности автомобилей на основе бензина с низким октановым числом создала новую марку этилированного бензина, в которую добавляли ядовитый свинец. Этот бензин помимо токсичности имел свойство самопроизвольно детонировать, особенно в случае аварий.

Также на нефтезаводе часто фиксировались смертельные случаи отравлений. Не смотря на это, ядовитая марка топлива получила широкое распространение во всем мире вплоть до 1986 года. Начиная с 1987 года, производство этого вида топлива запрещено практически во всем мире. Взамен этого вида бензина в настоящий момент использоваться неэтилированная марка бензина.

9) Дисковые тормоза

На этой фотографии тормоза  McLaren P1

Обратите внимание на дисковые углеродные тормоза, которые отшлифованы, как зеркало. Эта технология была разработана компанией AKEBONO

Зеркальная поверхность дискового тормоза создана для того, чтобы более эффективно рассеивать тепловую энергию для предотвращения перегрева тормозной системы.

Дисковые тормоза намного лучше по сравнению с барабанной технологией, которая не настолько хорошо рассеивает тепло, что приводит к перегреву тормозов, что сказывается на безопасности автомобиля, особенно при экстренном торможении.

Как не удивительно дисковые тормоза были изобретены еще в 1902 году. Но из-за сильного скрипа при торможении, до недавнего времени, наибольшее распространение получили барабанные тормоза.

Перспективы развития систем безопасности

С каждым годом авто всё больше становится похож на гаджет с множеством функций, отвечающих за безопасное вождение и связь с внешним миром. Благодаря стремительному развитию информационных технологий, инженеры-конструкторы большое значение придают интерактивной составляющей пользовательского интерфейса машины.

Постоянное совершенствование конструкции кузова, ремней безопасности и других конструктивных свойств, упрощает рулевое управление, экономит время и улучшает безопасность транспортного средства. Умная электроника уже умеет отслеживать сигналы, посылаемые человеческим мозгом, реагировать на движение глаз.

Сегодня инженеры-конструкторы внедряют новую модель взаимодействия водителя и транспортного средства на уровне диалога. А в будущем автомобиль окончательно преобразуется в «интеллектуальное» устройство, которое не только предупредит об опасности, но и самостоятельно устранит риск возникновения аварийных ситуаций.

Поэтому современный автомобиль должен быть таким, чтобы, когда пассажиры и водители становятся пассивными участниками аварии и не имеют возможности и времени на активные действия, элементы систем безопасности «взяли ситуацию в свои руки», предотвратили опасность или сделали тяжесть последствий минимальной.

Важно понимать, что какая бы ни была навороченная активная безопасность, без прочного каркаса, грамотного проектирования кузова, наличие подушек безопасности это не спасёт жизнь человека

Видео: Работа систем обнаружения пешеходов

Посмотрите, как проводят испытания автомобилей на предмет обнаружения пешеходов-манекенов.

Сделай репост и информация будет всегда под рукой

Активная безопасность автомобиля

Цель активной безопасности — предотвраще­ние ДТП. Безопасность управления автомо­билем — результат гармоничной конструкции подвески, рулевого управления, тормозов и выбора оптимальных динамических характе­ристик автомобиля.

Условная безопасность вытекает из ми­нимизации физиологических напряжений, которым подвергаются пользователи автомобиля (колебания, шум, климатические условия). Это важный фактор для снижения вероятности неадекватных действий за ру­лем.

Колебания в пределах диапазона ча­стот 1-25 Гц (преодоление неровностей, неустойчивость движения и т.п.), наво­димые колесами, воздействуют на поль­зователей автомобиля непосредственно через кузов, сиденье и рулевое колесо. Эффект этих вибраций более или менее резко выражен, в зависимости от их направ­ления, амплитуды и длительности.

Шум, создаваемый в виде акустических по­мех внутри и вокруг автомобиля, может исхо­дить из внутренних (двигатель, трансмиссия, карданные валы, оси) или внешних (шины на дороге, шум ветра) источников и передается по воздуху или через конструкцию. Уровень звукового давления измеряется в дБ(А).

Меры по уменьшению шума, с одной сто­роны, связаны с разработкой бесшумно работающих компонентов, а с другой — с использованием изолирующих или звукопогло­щающих материалов.

Основными климатическими факторами являются температура воздуха, влажность воздуха, скорость воздушного потока и давление воздуха.

Безопасность движения, связанная с факторами восприятия

Меры, которые повышают уровень безопас­ности движения, связанные с факторами восприятия, в основном, сосредоточены на следующих компонентах:

• Освещение;
• Звуковая сигнализация;
• Прямая и косвенная видимость (обзор во­дителя: угол бинокулярного затемнения (т.е. для обоих глаз водителя), вызываемого передними стойками, не должен пре­вышать 6 градусов).

Безопасность эксплуатации кузова

Низкий уровень стресса у водителя и, таким образом, более высокая степень безопас­ности управления автомобилем требуют обеспечения оптимальных конструктивных особенностей для обстановки вокруг води­теля с точки зрения удобного пользования средствами управления автомобилем.

Факторы, влияющие на активную безопасность

Согласно
классификации, предложенной Е. А.
Чудаковым, к
эксплуатационным свойствам автомобиля
относятся динамичность, топливная
экономичность, устойчивость, управляемость,
проходимость, плавность хода, надежность,
вместимость и др.Измерители
этих свойств долгое время успешно
применялись для оценки конструкции
автомобиля и ее соответствия условиям
эксплуатации, однако в настоящее время
они уже не удовлетворяют в полной мере
требованиям автомобильного транспорта,
поэтому было введено понятие о
конструктивной безопасности автомобиля,
как об особом его эксплуатационном
свойстве.

Конструктивная
безопасность является одним из обобщающих
свойств автомобиля. Для количественной
его характеристики применяют как
показатели других эксплуатационных
свойств (минимальный тормозной путь,
максимальное замедление, критические
скорости по условиям заноса и опрокидывания
и т.п.), так и новые показатели,
специфические только для отдельных
аспектов безопасности. Как и другие
эксплуатационные свойства, безопасность
является функцией общих параметров
автомобиля, выходных характеристик
агрегатов и их технического состояния.

Активная
безопасность автомобиля зависит от
многих факторов. На нее влияют:

• компоновочные
  параметры автомобиля (габаритные и
  весовые). К
  габаритным параметрам автомобиля
  относятся длина, ширина, высота и база,
  т. е. расстояние между передней и задней
  осями. Транспортные средства с большими
  габаритными размерами затрудняют
  проезд узких участков дороги, движение
  под мостами и путепроводами, ухудшают
  обзорность для других участников
  движения. Чем больше масса автомобиля,
  тем труднее им управлять;

• тяговая
  и тормозная динамичность.
  Эти свойства подробно изучаются в курсе
  “Теория автомобиля”,
  ниже рассмотрены лишь отдельные вопросы,
  необходимые для оценки конструктивной
  безопасности автомобиля;

• устойчивость
  и управляемость;

• информативность,
  под которой понимают свойство автомобиля
  обеспечивать необходимой информацией
  водителя и других участников движения.
  Водитель в зависимости от конструкции
  автомобиля получает информацию об
  окружающей обстановке, характере его
  движения, режиме работы агрегатов и
  систем. Другие участники движения
  благодаря информативности автомобиля
  имеют возможность определить его тип,
  скорость и направление движения и
  прогнозировать на ближайшее будущее
  расположение его на дороге и расстояние
  до других транспортных средств.

• оборудование
  рабочего места водителя, его соответствие
  требованиям эргономики,
  т.к. от этого зависит возможность
  реализации эксплуатационных свойств,
  заложенных в конструкцию автомобиля.

Отличительной
чертой конструктивной безопасности
автомобиля является необходимость
сохранения всех ее показателей на
допустимом уровне в течение всего срока
службы автомобиля. Можно примириться
с некоторым ухудшением топливной
экономичности или комфортабельности
автомобиля в процессе его эксплуатации,
но этого нельзя сделать в отношении
безопасности.

Формула тормозного пути

Рассмотрим две самые популярные формулы:

1) S =V2/2μg.

Описание:

• μ — это показатель сцепления;
• g — 9,81 м/с — это значение ускорения свободного падения;
• V- это скорость транспортного средства в начале торможения (указывается в м/с).

2) S=Кэ*V*V/(254*Фс).

Описание:

• Фс — это коэффициент сцепления транспортного средства с дорожным покрытием;
• V0 — это скорость транспортного средства в начале торможения (указывается в км/ч);
• Кэ — это действительный тормозной коэффициент;
• S — это тормозной путь (указывается в метрах).

Для определения тормозного пути лучше воспользоваться специальным калькулятором скорости. Такие сервисы доступны на профильных сайтах.

6) Подушки безопасности

Есть некоторая доля людей, которые считают, что подушки безопасности это зло. Да периодически фиксируются случаи ошибочного срабатывания подушек, которые повреждали водителя и пассажиров. Но в случае аварии, после ремней безопасности, данная технология, имеет одно из самых важных значений для сохранения жизни и защиты от серьезных травм.

Ведь лучше удариться о подушку безопасности, чем об жесткое рулевое колесо, которое может принести серьезные травмы. Напомним, что подушки безопасности изобрел Американский изобретатель Аллен Брид, которую он представил в 1967 году компании Крайслер. Впервые подушка безопасности появилась в 1971 году на автомобиле Ford Taunus 20M P7B

Правила безопасности в автомобиле для пассажиров

Все пассажиры, взрослые и дети, должны быть пристегнуты ремнями безопасности. И на переднем сидении, и на задних. Правила перевозки детей в легковом автомобиле предусматривают отдельные требования к наличию специальных удерживающих устройств. Они должны быть установлены правильно (!), для чего достаточно внимательно изучить инструкцию или найти способ их установки в Интернете.

Также следует обратить внимание на длительность нахождения ребенка в автокресле: делайте периодически перерывы в зависимости от возраста малыша и длительности пути. Не стоит игнорировать количество пассажиров в автомобиле – правила безопасности в автомобиле не предусматривают возможности перевозки большего количества людей, чем мест для них

Не стоит игнорировать количество пассажиров в автомобиле – правила безопасности в автомобиле не предусматривают возможности перевозки большего количества людей, чем мест для них.

Соблюдайте правила безопасности в автомобиле и будьте всегда здоровы!