Systemy bezpieczeństwa czynnego – pojęcia ogólne

W poprzednim odcinku dotyczącym techniki jazdy omówione zostały pojęcia związane z utratą przyczepności, poślizgiem podsterownym, nadsterownym, aquaplaningiem itd.

Ten artykuł powinien uświadomić każdemu, że poruszamy się coraz nowocześniejszymi pojazdami, wyposażonymi w wiele systemów mających na celu naprawiać błędy kierowcy, korygować tor ruchu pojazdu i przede wszystkim zapobiegać kolizjom i wypadkom.

Z całą pewnością warto zacząć od przedstawienia następującego faktu: gdyby kierowcy byli doskonali, nadzwyczajnie dobrze prowadziliby pojazdy i potrafili unikać wszelkich sytuacji niebezpiecznych oraz przewidywać wszystko, co może się przydarzyć na drodze, z pewnością wszelkie systemy bezpieczeństwa czynnego – czyli te, które mają zapobiegać wypadkom – nie byłyby potrzebne. Jak wszyscy wiemy, tak jednak nie jest. Każdy kierowca ma chwile słabości, wielu kierujących na skutek złego wyszkolenia nie ma świadomości tego, co może wydarzyć się z pojazdem np. na śliskiej nawierzchni, aż wreszcie wielu ponosi ułańska fantazja i trzeba ostudzić ich emocje po to, aby na drodze było bezpieczniej. Aby zminimalizować wpływ nieprawidłowych zachowań kierowcy na to, co dzieje się w ruchu drogowym, producenci pojazdów prześcigają się w instalowaniu w pojazdach coraz bardziej rozwiniętych systemów wspomagających procesy hamowania i przyspieszania oraz monitorujących tor jazdy. Czy wiemy jak one działają i jak należy prawidłowo ich używać? Poniżej postaram się wyjaśnić to, o czym często zapominamy lub czego kierowcy nie są świadomi.

ABS (Anti-Lock Braking System)

Zapewne każdy wie, że jego zadaniem jest zapobieganie blokowaniu kół w czasie hamowania. Mając na uwadze takie pojęcie jak „poślizg koła”, należy pamiętać o tym, że jeżeli koło samochodu obraca się w czasie jazdy swobodnie, wówczas współczynnik poślizgu koła wynosi 0 proc. Jeżeli koło zostaje całkowicie zablokowane, wówczas współczynnik poślizgu wynosi 100 proc. Systemy ABS pracują tak, aby poślizg koła w czasie np. awaryjnego hamowania zawierał się w przedziale od 15 do 35 proc. Pozwala to na sterowanie pojazdem nawet w czasie awaryjnego hamowania na śliskiej nawierzchni. Należy jednak zawsze pamiętać o tym, że jeśli hamujemy z wykorzystaniem ABS, to aby pojazd skręcił w wybranym przez nas kierunku, odpowiednio wcześniej zadajemy niewielki skręt kierownicą. Koła pojazdu skręcone zbyt mocno stracą przyczepność do nawierzchni i pomimo zastosowania systemu zachowanie pojazdu nie będzie szło w parze z celem, jaki obiera kierowca. Opóźnienie reakcji pojazdu w stosunku do zadanego skrętu kierownicą przy hamowaniu z ABS nazywa się podsterownością ABS. Istotne jest również, aby zawsze, hamując z wykorzystaniem ABS, hamować do pełnego zatrzymania. Odpuszczenie hamulca w czasie kiedy ABS jest uruchomiony a koła pojazdu skręcone może doprowadzić do nadsterownego zachowania pojazdu, czyli utraty przyczepności tylnej osi.

Mówi się, że system ABS ma jedną zaletę i same wady. Coś w tym jest! Zaletą bez wątpienia jest możliwość kierowania pojazdem w czasie hamowania awaryjnego. Wady to m.in. wrażliwość na rodzaj nawierzchni oraz konieczność nauki hamowania z ABS. Tak, właśnie ta ostatnia wada jest chyba największą! Większość kierowców nigdy nie sprawdza w bezpiecznych warunkach jak naprawdę hamuje ich pojazd wyposażony w ABS. Później gdy dochodzi do sytuacji ekstremalnej często odpuszczają hamulec w momencie kiedy pedał zaczyna pulsować na skutek uruchomienia układu ABS. Z całą pewnością warto ćwiczyć hamowane z ABS po to, aby wyrobić w sobie właściwe odruchy. Co ćwiczyć? Przede wszystkim umiejętność szybkiego i jednoczesnego KOPNIĘCIA w pedał hamulca i sprzęgła – w sytuacji kiedy zamierzamy hamować awaryjnie. Dlaczego KOPAĆ w hamulec?

Powyższy wykres prezentuje dwie sytuacje. Uruchamianie układu hamulcowego przy wciskaniu hamulca oraz przy kopnięciu w hamulec. Widać wyraźnie, że przy kopnięciu w hamulec szybciej dochodzimy do pełnego hamowania, czyli np. momentu w którym uruchamia się ABS. Zatem jeśli uda nam się w ten sposób przyspieszyć uruchomieniu układu hamulcowego np. o 0,2 sekundy wówczas jadąc z prędkością początkową 100 km/h (= 27,7 m/s) możemy skrócić drogę zatrzymania pojazdu o około 5 metrów. Czy to dużo? Wydaje się, że w niektórych sytuacjach wystarczy aby całkowicie uniknąć zderzenia, a nawet jeżeli będzie miało dojść do zderzenia to pojazd będzie miał zdecydowanie mniejszą prędkość czyli możemy spodziewać się, że również konsekwencje będą zdecydowanie mniejsze.

Pojazdy użytkowe sprzedawane od 1996 roku oraz samochody osobowe sprzedawane po 2004 roku (Europa) i po 01.07.2006 (Polska) muszą być wyposażone w układ zapobiegający blokowaniu kół w czasie hamowania ABS.

System EBS (Electronic Braking System) lub EBD (Electonic Braking Distribution)

System EBS został opracowany i wprowadzony w celu poprawienia funkcjonowania układu hamulcowego nie tylko w przypadku hamowań awaryjnych. O ile ABS działa wówczas gdy dochodzi do nadmiernej utraty przyczepności na skutek blokowania koła hamującego pojazdu, EBS działa praktycznie przy każdym hamowaniu. W przypadku ABS twierdzenie, że skraca drogę hamowania nie będzie prawdziwe. W przypadku układu hamulcowego wyposażonego w EBS możemy liczyć na to, że również droga hamowania zostanie skrócona. Jak to się dzieje? Układ EBS to system, który przy pomocy sygnałów elektrycznych steruje układem hamulcowym. Zatem zamiana konwencjonalnych sygnałów np. pneumatycznych w pojazdach ciężarowych czy autobusach na elektryczne wpływa na zwiększenie szybkości działania układu hamulcowego. Systemy typu EBS / EBD mają również zdolność dostosowywania siły hamowania do każdego z kół pojazdu w zależności od jego indywidualnej przyczepności. W przypadku samochodów ciężarowych oraz zestawów typu ciągnik siodłowy + naczepa lub samochód + przyczepa system EBS monitoruje również dociążenie poszczególnych osi i największą siłę hamowania przykłada tam, gdzie obciążenie jest największe.

Asystent hamowania (Brake Assist)

Wprowadzenie ABS miało na celu utrzymanie sterowności pojazdu w czasie hamowania. Zastosowanie EBS miało wpłynąć korzystnie na skrócenie drogi hamowania i lepsze wykorzystanie przyczepności nawierzchni. Okazało się jednak, że kierowcy nie zawsze wykorzystują w pełni możliwości układu hamulcowego w ich pojeździe. Odpowiadając na ten problem producenci pojazdu wprowadzają systemy wspomagające kierowcę po rozpoznaniu hamowania awaryjnego. Jeżeli dochodzi do sytuacji niebezpiecznej, w której kierowca reaguje impulsywnie i szybko wciska lub prawidłowo kopie pedał hamulca, systemy typu BRAKE ASSIST reagują i zaczynają utrzymywać w układzie hamulcowym jak najwyższe ciśnienie celem zapewnienia jak najlepszego przebiegu procesu hamowania. Kierowca jest w ten sposób wspomagany i hamowanie pojazdu którym kieruje jest jeszcze bardziej efektywne. Coraz częściej systemy te ostrzegają również kierujących jadących za hamującym awaryjnie pojazdem poprzez automatyczne włączenie świateł awaryjnych (np. samochody produkcji francuskiej) lub szybkie pulsowanie świateł STOP (np. Opel Astra).

System ASR (TCS)

Obecnie w pojazdach stosuje się bardzo popularne systemy bezpośrednio oparte o elementy wchodzące w skład ABS i EBS. Są to systemy przeciwpoślizgowe, tzw. systemy kontroli trakcji, oznaczane skrótami ASR lub TSC lub inaczej w zależności od producenta pojazdu. Zadaniem systemy kontroli trakcji jest opanowanie poślizgu pojawiającego się przy ruszaniu pojazdem. Systemy w większości przypadków mają możliwość przyhamowania poszczególnych kół oraz mogą również wpływać na pracę jednostki sterującej pracą silnika. Informacje o poślizgu któregoś z kół przy ruszaniu są odczytywane przez czujniki indukcyjne wykorzystywane m.in. przez system ABS do kontroli różnicy między prędkościami obrotowymi kół pojazdu.

System ESP

Bardzo ważną rolą ESP jest utrzymanie kierowalności samochodu i zapobieganie niekontrolowanym poślizgom w czasie jazdy po śliskich nawierzchniach.

Przez przyhamowanie odpowiednich kół wytwarzany jest moment obrotowy przeciwny do tego, który stara się obrócić pojazd. W przypadku samochodów ciągnących przyczepę lub naczepę, jeżeli jest ona wyposażona również w ESP, system funkcjonuje tak, że przyhamowuje koła w taki sposób aby wywołać moment obrotowy przeciwny do obracającego zespół pojazdów / pojazd członowy i jednocześnie stara się „wyprostować” zestaw.

W czasie kiedy pojazd porusza się system ESP ciągle monitoruje stan ruchu pojazdu i zbiera sygnały m.in. z czujników przy kołach pojazdu (prędkość obrotowa), czujnika położenia koła kierownicy oraz czujników przyspieszenia podłużnego i poprzecznego. Jego działanie jest oparte o algorytmy, które wyznaczają kierunek powstającego poślizgu i poprzez elementy wykonawcze takie jak hamulce i układ napędowy eliminują niebezpieczeństwo często zanim kierowca wyczuje powstające zagrożenie. System wyznacza tzw. „kąt znoszenia” który jest swego rodzaju wyznacznikiem stopnia odchylenia toru jazdy od toru który chciał obrać kierowca.

Bardzo ważne jest aby w czasie kiedy ESP podejmuje interwencję „zdać się” na jego działanie i zadawać skręt kierownicą w tym kierunku, w którym kierowca zamierzał pojechać. Przy funkcjonującym systemie ESP kontry kierownicą z reguły tylko utrudniają opanowanie pojazdu przez system.

Marcin Kukawka