В России, в отличие от Европы и США, никакие электронные системы активной безопасности до сих пор не являются обязательным оборудованием для автомобилей. Но за последние годы «пустые» модификации машин успели покинуть рынок почти в полном составе. Прошлой осенью даже одна из самых консервативных моделей на рынке — УАЗ Патриот — обзавелась АБС. Тем временем иностранные концерны постоянно расширяют список доступного оборудования, помогающего предотвратить аварию. Например, Mercedes и Volvo начали поставлять к нам модели, имеющие режим автопилотирования. Ситуация в этой области меняется быстро, и наши представления о том, что из подобного оборудования действительно необходимо и как оно работает, нуждаются в регулярном апдейте. В этой статье Дром рассказывает об истории электронных помощников водителя и о новшествах в этой сфере.

Мы уже говорили о средствах пассивной безопасности автомобилей, то есть о тех решениях, которые срабатывают непосредственно в момент ДТП. Задача систем активной безопасности — «почувствовать» рискованную ситуацию, и предотвратить столкновение или как минимум погасить скорость. Если в прежние годы организации, испытывающие автомобили на безопасность, брали в расчет только результаты краш-тестов, то теперь они в своей оценке учитывают и работу электроники. Причем «вес» активной безопасности в итоговой оценке с годами стал расти.

Безусловная польза электронных ассистентов доказана мировой статистикой аварийности. На Западе АБС входит в базовые комплектации всех автомобилей с 2004 года, а с 2011 года Евросоюз, США и Австралия ввели требование оснащать все новые машины системами курсовой устойчивости (ESP). Уже известно, что системы экстренного автоторможения также станут обязательными в ближайшие годы.

Список «факультативной» электроники тоже постоянно расширяется, и системы обзаводятся новыми функциями. Не только на дорогих флагманских моделях, но и на вполне массовых машинах появляются активный круиз-контроль, система удержания автомобиля в полосе, автоматический парковщик и тому подобные устройства. Все постепенно движется к тому, что водитель сам выбирает степень своего участия в управлении автомобилем — от «ручного» режима до полного автопилота. В этом материале мы пойдем от простого к сложному — от распространенных и самых важных систем к более «хитрому» дополнительному оборудованию.
АБС — основа всего

На фоне новейших автопилотов антиблокировочная система тормозов уже может показаться примитивным устройством, которое мало от чего защищает, но это не так. Именно датчики и «мозги» АБС по сей день остаются основой всех электронных ассистентов. Просто с годами антиблокировочная система обросла множеством дополнительных модулей. Можно сказать, что ESP, системы контроля скорости при спуске, системы экстренного торможения и тому подобное являются в некотором роде надстройкой, а начинается активная безопасность именно c АБС.

Бороться с блокировкой колес при торможении начали более 100 лет назад, причем сначала эту проблему заметили на железной дороге (вагоны с заблокированными колесами чаще сходили с рельсов). В середине XX века системы, предотвращающие юз колес, получили распространение в авиации. Ну а первым серийным автомобилем с электронной АБС стал Mercedes S-класса (W116) в 1978 году.

Принцип работы и устройство АБС
1 — Гидравлический блок управления
2 — Датчики скорости вращения колес

Когда при интенсивном торможении колеса перестают вращаться, автомобиль начинает скользить и не слушается руля, а тормозной путь при этом может значительно вырасти (на некоторых видах покрытия). Дело в том, что пока колесо катится, в пятне контакта протектора с дорогой создается трение сцепления (оно же — трение покоя), и его сила больше, чем сила трения скольжения, возникающая при блокировке. Без трения сцепления колеса не способны воспринимать боковые усилия, поэтому автомобиль просто продолжает скользить по инерции: объехать препятствие или вписаться в поворот не получится.

АБС позволяет не допустить такой ситуации: датчики на колесах отслеживают скорость вращения десятки раз в секунду, и когда электроника фиксирует блокировку колес, гидромодуль снижает давление в одной или нескольких тормозных магистралях, чтобы колеса вновь смогли вращаться.

Все современные антиблокировочные системы являются четырехканальными (то есть электроника управляет каждым колесом в отдельности) и имеют очень важную «надстройку» — EBD (Electronic Brakeforce Distribution). Это система распределения тормозных усилий, которая автоматически подстраивает давление в каждом контуре таким образом, чтобы обеспечить максимально эффективное торможение.

Вплоть до конца XX века антиблокировочные системы на многих автомобилях работали плоховато: электроника срабатывала грубо и не могла достаточно точно дозировать тормозное усилие на каждом из колес в отдельности. Инструкторы по контраварийной подготовке рекомендовали вообще не полагаться на АБС и учили водителей по старинке тормозить на грани блокировки колес либо использовать прерывистое торможение (это гоночный прием, имитирующий работу АБС). Но по мере эволюции электронных систем все поменялось.

Если при опасности вы жмете тормоз «в пол», то раньше вас назвали бы «чайником», а теперь именно так и учат делать. «Давите изо всех сил, почувствовали боль в ноге — значит, все сделали правильно», — так, например, говорит ведущий инструктор московской школы Jaguar Experience Егор Васильев, призер чемпионата России по ралли. Логика проста: в каждое отдельное мгновение колеса имеют разное сцепление с дорогой, поэтому одно колесо может быть уже заблокированным, а другое следовало бы дополнительно «дотормозить». Но водитель не способен приложить к каждому колесу разные усилия, а вот электроника при торможении «в пол» сама распределит силы между колесами максимально эффективно.

Современные АБС имеют важное дополнение — систему помощи при экстренном торможении (не путать с автоматическими системами экстренного торможения). Речь про Brake Assist System (BAS), которая способна фиксировать резкий удар по педали тормоза, и в случае, если усилие на педали недостаточное, электроника сама будет дотормаживать изо всех сил до полной остановки. Именно так, как учат делать инструкторы.

Еще в «нулевые» годы на российском рынке было полно машин без АБС, причем даже производители иномарок стремились специально для нашего рынка делать такие «пустые» комплектации. Скажем, без АБС можно было приобрести Ford Focus и Hyundai Solaris. Но к сегодняшнему дню и вазовские, и китайские модели успели обзавестись антиблокировочной системой в базовой комплектации. Вероятно, единственное исключение на сегодняшний день — УАЗ Хантер.
ESP, HDC, EDL, EDTC и их родственники

К 90-м годам прошлого века электроника поумнела настолько, что автопроизводители стали доверять ей более сложные задачи. Инженеры взялись за борьбу с боковыми скольжениями и с пробуксовкой ведущих колес. Так появились система динамической стабилизации ESP(Electronic Stability Program) и противобуксовочная система Traction Control, которые добавились к АБС. В сущности, это даже не отдельные системы, а функции, реализованные в едином блоке управления.

Вновь всех опередил Mercedes — первым серийным автомобилем с ESP в 1995 году стал знаменитый «шестисотый». Вскоре системы курсовой устойчивости превратились в обязательный атрибут всех дорогих машин, ну а в XXI веке началось массовое распространение этих разработок.

Принцип работы и устройство ESP
1 — Электрогидравлический модуль
2 — Датчики ABS
3 — Датчик поворота руля
4 — Датчик вращения вокруг вертикальной оси
5 — Блок управления

В своей работе система стабилизации руководствуется информацией от массы датчиков, оценивающих поведение автомобиля. Кроме данных от сенсоров вращения колес и давления в тормозной системе, электроника ESP также анализирует боковые и продольные ускорения, положение педали акселератора и угол поворота руля. Также системы научились работать газом (уменьшать подачу топлива, тормозить двигателем и т.п.) и работать в связке с «мозгами» «автомата».

Когда электроника фиксирует, что автомобиль начинает соскальзывать с намеченной траектории или возник риск неконтролируемого вращения, система выборочно подтормаживает одно или несколько колес и уменьшает подачу топлива. Таким образом удается «отловить» автомобиль и быстро погасить скорость.

ESP ранних поколений были довольно несовершенны по сегодняшним меркам: поведение автомобиля с такой электроникой понравилось далеко не всем. Особенно страдали владельцы мощных машин: электроника слишком активно «душила» двигатель. Это убивало весь кайф от быстрых виражей, ну а зимой езда превращалась в пытку. Если под колесами лед, вазовская «классика» могла обогнать какую-нибудь «пятерку» BMW при старте со светофора. Поэтому истинные ценители скоростных машин предпочитали ездить с отключенной ESP. В наши дни ситуация заметно улучшилась. Электроника стала гораздо деликатнее вмешиваться в процесс управления автомобилем, и, что самое главное, система теперь может допускать некоторое «лихачество» за рулем, если «видит», что водитель сам совершает правильные действия, «отлавливая» автомобиль в скольжениях. Это, как правило, относится к моделям со спортивным характером: на них ESP настраивают так, чтобы позволить развитие управляемого заноса до той стадии, пока водитель совершает корректные действия.

По мере развития технологий ESP получила множество «надстроек». Например, у внедорожников и кроссоверов появилась система контролируемого движения на спуске. Возникновение скольжения на крутом уклоне особенно опасно, так как потерявший управление автомобиль во многих ситуациях «поймать» будет уже невозможно — подчиняясь силе гравитации, машина будет бесконтрольно скользить до ближайшего препятствия. Поэтому электроника уже в начале спуска повышает давление в тормозных магистралях таким образом, чтобы автомобиль двигался со скоростью не выше 5–12 км/ч и при этом ни одно из колес не блокировалось.
Продолжение следует...