Системы безопасности транспорта

Системы безопасности

Практически с момента  создания автомобили стали предоставлять  потенциальную опасность для  окружающих и участников движения.  
 
Поскольку полностью избежать дорожно-транспортных проишествий пока не представляется возможным, автомобиль совершенствуется в направлении снижения вероятности аварии и минимизации ее последстий.  
В связи с этим все ситемы автомобиля разделяются на две части - активную и пассивную безопасность.

Активная безопасность

Активная безопасность автомобиля - комплекс его свойств, снижающих возможность возникновения  дорожно-транспортных проишествий. Ее уровень определяется множеством параметром, основные из которых перечислены ниже.

1. Безотказность

Безотказность узлов, агрегатов и систем автомобиля является определяющим фактором активной беззопасности. Особенно высокие требования предъявляются к надежности элементов, связанных с осуществлением маневра - тормозной системе, рулевому управлению, подвеске, двигателю, трансмиссии и так далее. Повышение безотказности достигается совершенствованием конструкции, применением новых технологий и материалов.

2. Компоновка  автомобиля

Компоновка автомобилей  бывает трех видов:

1. Переднемоторная - компоновка автомобиля, при которой двигатель расположен перед пассажирским салоном. Является самым распространенной и имеет два варианта: заднеприводную (класическую) и переднеприводную. Последний вид компановки - переднемоторная переднеприводная - получил в настоящее время широкое распространение благодаря ряду преимуществ перед приводом на задние колеса:
• лучшая устойчивость и управляемость при движении на большой скорости, особенно по мокрой и скользкой дороге;
• обеспечение неоходимой весовой нагрузки на ведущие колеса; 
• меньшему уровню шума, чему способствует отсутствие карданного вала.

 

    В тоже время переднеприводные автомобили обладают и рядом недостатков:

• при полной нагрузке уходшается разгон на подъеме и мокрой дороге;
• в момент торможения слишком неравномерное распределение веса между осями (на колеса передней оси приходится 70%-75% веса автомобиля) и соответственно тормозных сил (см. Тормозные свойства);
• шины передних ведущих управляемых колес нагружены больше соответственно больше подвержены износу;
• привод на предние колеса требует применение сложных узков - шарниров равных угловых скоростей (ШРУСов);
• объединение силового агрегата (двигатель и КПП) с главной передачей усложняет доступ к отдельным элементам. 

2. Компоновка с центральным расположением двигателя - двигатель находится между передней и задней осями, для легковых автомобилей является достаточно редкой. Она позволяет получить наиболее вместительный салон при заданных габаритах и хорошее распределение по осям. 

3. Заднемоторная - двигатель расположен за пассажирским салоном. Такая компоновка была распространена на малолитражных автомобилях. При передаче крутящего момента на задние колеса она позволяла получить недорогой силовой агрегат и распределение такой нагрузки по осям, при которой на задние колеса приходилось около 60% веса. Это положительно сказывалось на проходимости автомобиля, но отрицательно на его устойчивости и управляемости, особенно на больших скоростях. Автомобили с этой компоновкой, в настоящее время, практически не выпускаются.

3. Тормозные  свойства

Возможность предотвращения ДТП чаще всего связана с интенсивным  торможением, поэтому необходимо, чтобы  тормозные свойства автомобиля обеспечивали его эффективное замедление в  любых дорожных ситуациях. 
 
Для выполненния этого условия сила, развиваемая тормозным механизмом, не должна превышать силы сцепления с дорогой, зависящей от весовой нагрузки на колесо и состояния дорожного покрытия. Иначе колесо заблокируется (перестанет вращаться) и начнет скользить, что может привести (особенно при блокировке нескольких колес) к заносу автомобиля и значительном увеличении тормозного пути. Чтобы предотвратить блокировку, силы, развиваемые тормозными механизмами, должны быть пропорциональны весовой нагрузки на колесо. Реализуется это с помощью применения более эффективных дисковых тормозов.  
 
На современных автомобилях используется антиблокировочная система (АБС), корректирующая силу торможения каждого колеса и предотвращающая их скольжение.  
 
Зимой и летом состояние дорожного покрытия разное, поэтому для наилучшей реализации тормозных свойств необходимо применять шины, соответствующие сезону.

4. Тяговые  свойства

Тяговые свойства (тяговая  динамика) автомобиля определяют его  способность интенсивно увеличевать скорость движения. От этих свойств во многом зависит увереность водитель при обгоне, проезде пререкрестов. Особенно важное значение тяговая динамика имеет для выхода из аварийных ситуаций, когда тормозить уже поздно, маневрировать не позволяют сложные условия, а избежать ДТП можно, только опередив события.  
 
Так же как и в случае с тормозными силами, сила тяги на колесе не должна быть больше силы сцепления с дорогой, в противном случае оно начнет пробуксовывать. Предотвращает это противобуксовочная система (ПБС). При разгоне автомобиля она притормаживает колесо, скорость вращения которого больше, чем у остальных, а при необходимости уменьшает мощность, развиваемую двигателем.

5. Устойчивость  автомобиля

Устойчивость - способность автомобиля сохранять движение по заданной траектории, противодействуя силам, вызывоющих его занос и опрокидывание в различных дорожных условиях при высоких скоростях.  
 
Различают следующие виды устойчивости:

1. поперечная при прямолинейном движении (курсовая устойчивость).  
   Ее нарушение проявляется в рыскании (изменении направления движения) автомобиля по дороге и может быть вызвано действием боковой силы ветра, разными величинами тяговых или тормозных сил на колесах левого или правого борта, их буксованием или скольжением. большим люфтом в рулевом управлении, неправильными углами установки колес и т.д.;
2. поперечная при криволинейном движении.  
   Ее нарушение приводит к заносу или опрокидовании под действием центробежной силы. Особенно ухудшает устойчивость повышение положения центра масс автомобиля (например, большая масса груза на съемном багажнике на крыше);
3. продольная.  
   Ее нарушение проявляется в буксовании ведущих колес при преодолении затяжных обледенелых или заснеженных подъемов и сползании автомобиля назад. Особенно это характерно для автопоездов.

6. Управляемость  автомобиля

Управляемость - способность автомобиля двигаться в напрвлении, заданном водителем. 
 
Одной из характеристик управляемости является поворачиваемость - свойство автомобиля изменять направление движения при неподвижном рулевом колесе. В зависимости от изменения радиуса поворота под воздействием боковых сил (центробежной силы на повороте, силы ветра и т.д.) поворачиваемость может быть:

1. недостаточной - автомобиль увеличивает радиус поворота;
2. нейтральной - радиус поворота не изменяется;
3. избыточной - радиус поворота уменьшается. 

Различают шинную и  креновую поворачиваемость.

Шинная  поворачиваемость

Шинная поворачиваемость связана со свойством шин двигаться под углом к заданному направлению при боковом уводе (смещение пятна контакта с дорогой относительно плоскости вращения колеса). При установке шин другой модели поворачиваемость может измениться и автомобиль на поворотах при движении с большой скоростью поведет себя иначе. Кроме того, величина бокового увода зависит от давления в шинах, которое должно соответствовать указанному в инструкции по эксплуатации автомобиля.

Креновая поворачиваемость

Креновая поворачиваемость связана с тем, что при наклоне кузова (крене) колеса изменяют свое положение относительно дороги и автомобиля (в зависимости от типа подвески). Например, если подвеска двухрычажная, колеса наклоняются в стороны крена, увеличивая увод.

7. Информативность

Информативность - свойство автомобиля обеспечивать необходимой информацией водителя и остальных участников движения. Недостаточная информация от других транспортных средст, находящихся на дороге, о состояния дорожного покрытия и т.д. часто становится причиной аварии. Информативность автомобиля подразделяют на внутреннюю, внешнюю и дополнительную.

Внутренняя обеспечивает возможность водителю воспренимать информацию, необходимую для управления автомобилем. 
 
Она зависит от следующих факторов:

1. Обзорность должна позволять водителю своевременно и без помех получать всю необходимую информацию о дорожной обстановке. Неисправные или неэффективно работающие омыватели, система обдува и обогрева стекол, стеклоочистители, отсутствие штатных зеркал заднего вида резко ухудшают обзорность при определенных дорожных условиях.
2. Раположение панели приборов, кнопок и клавиш управления, рычага переключения скоростей и т.д. должно обеспечивать водителю минимальное время для контроляпоказаний, воздействий на переключатели и т.д.

Внешняя информативность - обеспечение других участников движения информацией от автомобиля, которая необходима для правильного взаимодействия с ними. В нее входят система внешней световой сигнализации, звуковой сигнал, размеры, форма и окраска кузова. Информативность легковых автомобилей зависит от контрастности их цвета относительно дорожного покрытия. По статистике автомобили, окрашенные в черный, зеленый, серый и синий цвета, в два раза чаще попадают в аварии из-за трудности их различения в условиях недостаточной видимости и ночью. Неисправные указатели поворотов, стоп-сигналы, габаритные огни не позволят другим участникам дорожного движения вовремя распознать намерения водителя и принять правильное решение.

Дополнительная  информативность - свойство автомобиля, позволяющие эксплуатировать его в условиях ограниченной видимости: ночью, в тумане и т.д. Она зависит от характеристик приборов системы освещения и других устройств (например, противотуманных фар), улучшающих восприятие водителем информации о дорожно-транспортной ситуации.

8. Комфортабельность

Комфортабельность автомобиля определяет время, в течение  которого водитель способен управлять  автомобилем без утомления. Увеличению комфорта способствует использование  АККП, регуляторов скорости (круиз-контроль) и т.д. В настоящее время выпускаются  автомобили, оборудованные адаптивным круиз-контролем. Он не только автоматически поддерживает скорость на заданном уровне, но и при необходимости снижает ее вплоть до полной остановки автомобиля.

Пассивная безопасность

Пассивная безопасность - конструктивные мероприятия, направленные на сведение к минимуму вероятности ранений человека при ДТП. Она подразделяется на внешнюю и внутренюю.  
 
Внешняя достигается исключением на внешней поверхности кузова острых углов, выступающих ручек и т.д. 
 
Для повышения уровня внутренней безопасности используют следующие конструктивные решения:

1. Конструкция кузова, обеспечивающая приемлемые нагрузки на тело человека от резкого замедления при ДТП и сохранение пространства пассажирского салона после деформации кузова. 
2. Ремни безопасности, без использования которых смертельные исходы врезультате аварии возможны уже при скорости 20 км/ч. Примение ремней повышает этот порог до 95 км/ч. 
3. Надувные подушки безопасности (airbag). Они размещаются не только перед водителем, но и перед передним пассажиром, а также с боков (в дверях, стойках кузова и т.д.). Некоторые модели автомобилей имеют их принудительное отключение из-за того, что люди с больным сердцем и дети могут не выдержать их ложного срабатывания. 
4. Сидения с активными подголовниками, выбирающие "зазор" между головой человека и подголовником, если автомобиль получил удар сзади. 
5. Передний бампер, поглощающий часть кинетической энергии при столкновении. 
6. Травмобезопасные детали интерьера пассажирского салона.