Для безопасности автопоездов

Когда заводят речь об огромном количестве дорожно-транспортных происшествий на дорогах нашей страны, в первую очередь, их причинами считают скверное состояние дорожного полотна и низкую дисциплину водителей. Однако трудно предположить, что в условиях, когда сцепление колеса с опорной поверхностью далеко от оптимального (а при нашем климате такое положение можно считать скорее нормой, чем исключением, водители в состоянии ежесекундно контролировать тяжелый автопоезд на всех режимах, включая разгон и торможение. Движение автопоезда по скользкому покрытию требует постоянных безошибочных действий, а малейшая ошибка часто приводит к аварии.

Система АБС/ПБС повышает эффективность эксплуатации и безопасность движения в сложных дорожных условиях

Современный уровень техники позволяет оснастить машины системами, уменьшающими постоянное напряжение водителя при езде по скользкой дороге и облегчающие его работу. Эти системы, работающие в автоматическом режиме, намного, порой на порядок, повышают реальные возможности человека в управлении тяжелым транспортным средством в сложных дорожных условиях, способствуют повышению эффективности перевозок и не требуют трудоемкого обслуживания. Среди них антиблокировочная (АБС) и противобуксовочная (ПБС) системы, разработанные концерном BOSCH для тяжелых автопоездов.

Колеса должны вращаться...

В основе работы АБС лежит принцип оптимального соотношения между коэффициентом сцепления колеса с дорогой и его относительным проскальзыванием. При относительном проскальзывании 15 – 30% сцепление становится максимальным, после чего начинает резко уменьшаться. Именно это значение проскальзывания обеспечивает одновременно и максимальную эффективность, и достаточную безопасность торможения.

Сцепление колес с опорной поверхностью зависит и от состояния дороги и от характеристики шин. Отметим также, что сопротивление колеса боковым силам уменьшается при возникновении проскальзывания. Именно поэтому, автомобиль так легко входит в занос, теряя курсовую устойчивость. Изначальной причиной заноса может стать неровность дороги или легкая асинхронность торможения по правому или левому борту. Применение АБС на автомобиле (автопоезде) позволяет сохранить устойчивость его движения при торможении в сложных дорожных условиях, при этом тормозная эффективность существенно улучшается.

...но не слишком быстро

Противобуксовочные системы (ПБС) дополняют АБС. Они предотвращают буксование колес в тяговом режиме, подтормаживая эти колеса и (или) воздействуя на работу двигателя. Поддерживая буксование колес на оптимальном уровне, эти две системы (часто сведенные в одну) способствуют повышению разгонной динамики, устойчивости и проходимости транспортных средств на скользких дорогах. Согласно Директивам ЕЭС автопоезда и междугородние автобусы в обязательном порядке должны оснащаться АБС и ПБС. Постепенно они находят применение и на автомобилях, выпускаемых в СНГ.

Концерн BOSCH с 1987 года поставляет ведущим автостроителям антиблокировочную систему, объединенную с противобуксовочной и предназначенную для установки на грузовых автомобилях, автопоездах и автобусах.

Датчик измерения угловой скорости колеса автомобиля

Основные компоненты системы – это датчики угловой скорости колес, модуляторы изменения давления воздуха в магистралях, электронный блок управления, электроклапан, два двухмагистральных пневмоклапана и электронная система управления рейкой топливного насоса дизеля, которую иногда называют также «электронной педалью акселератора».

Во время работы системы все ее элементы постоянно самодиагностируются, а при возникновении неисправности водитель информируется сигнальной лампой. Кроме того, при включении в работу ПБС на панели приборов загорается специальная лампа.

Индуктивно-частотный датчик угловой скорости устанавливается на ступичном узле колеса так, что рядом с ним с минимальным зазором вращается зубчатый ротор или перфорированное кольцо, закрепленное на тормозном барабане. Датчик представляет собой катушку индуктивности, в которой наводится электрический ток, частота которого пропорциональна угловой скорости колеса, а также количеству зубцов или просечек ротора. Обработку сигнала ведет блок управления – электронный «мозг» системы, отслеживающий, в свою очередь, моменты блокировки колес. От «мозга» исходят команды модуляторам на изменение давления воздуха в пневмосистеме привода тормозов автомобиля.

Модуляторы служат для управления давлением торможения. Собственно именно они и есть главные устройства системы, не позволяющие колесам «идти юзом». И рассказ об их работе означает фактически рассказ о работе всей АБС. Одноканальные модуляторы легче размещаются на автомобиле и обеспечивают независимое управление тормозным давлением для каждого колеса машины. Удобны они и в комплексной системе АБС/ПБС.

Модулятор АБС: 1 – выход к тормозному крану; 2 – выход к тормозной камере; 3, 4 – пневмоклапаны; 5, 6 – электроклапаны; 7 – выход в атмосферу

В тормозном приводе одноканальный модулятор устанавливается в пневмопровод между главным тормозным краном и тормозной камерой рабочего колесного тормоза. Кроме того, пневмоканалы модулятора могут сообщаться с атмосферой. Устройство имеет два пневмоклапана и два электроклапана. Пневмоклапаны, выполненные в виде подпружиненных диафрагм, в нормальном положении закрыты. Один электроклапан в нормальном положении закрыт, другой – открыт. При торможении без срабатывания АБС воздух из тормозного крана перемещает диафрагму, преодолевая усилие пружины и через пневмоклапан поступает в тормозную камеру. При этом второй пневмоклапан удерживается в закрытом положении давлением воздуха, прошедшего через канал в корпусе модулятора и электроклапан. При растормаживании воздух проходит от тормозной камеры к крану через пневмоклапан. Модулятор обеспечивает трехфазовый режим работы АБС.

– При отсутствии напряжения на электроклапанах обеспечивается режим нарастания давления в тормозной воздушной магистрали.

– При подаче напряжения на электроклапан происходит выдержка давления в тормозной камере, так как воздух поступает в задиафрагменную полость пневмоклапана и удерживает его в закрытом положении вследствие разности рабочих площадей слева и справа у диафрагмы. Если в этот момент водитель отпускает тормозную педаль, то растормаживание произойдет несмотря на то, что пневмоклапан закрыт. Воздух из тормозной камеры выходит через атмосферный выход модулятора и пневмоклапан, который открывается вследствие выпуска воздуха из его задиафрагменной полости через тормозной кран, канал в корпусе и электроклапан.

– Режим уменьшения давления при работе АБС имеет место при одновременной подаче напряжения на оба электроклапана. В этом случае пневмоклапан 3 открывается. Воздух выходит из тормозной камеры через атмосферное отверстие модулятора.

Важнейшая характеристика модуляторов – частота цикла; количество каналов управления зависит от числа осей автомобиля.

Противобуксовочная система BOSCH осуществляет два режима работы: подтормаживание ведущего колеса и (или) уменьшение мощности двигателя с помощью «электронной педали». ПБС начинает работать, если блоком управления зафиксировано скольжение ведущего колеса (или нескольких колес) в тяговом режиме. Когда скольжение превысит определенные границы, подается напряжение на электроклапан (или электроклапаны) ПБС и модулятор АБС соответствующего колеса.

Схема электроклапана ПБС: 1 – выход к ресиверу; 2 – шток пневмоклапана; 3 – выход к тормозной камере; 4 – сердечник; 5 – выход в атмосферу

Электроклапан ПБС Bosch выполнен сдвоенным, с частями, работающими независимо друг от друга. Вход электроклапана подключен к ресиверу посторонних потребителей. Выходы через двухмагистральные клапаны соединены с тормозными камерами ведущих колес, и наконец, есть выходы в атмосферу. В электроклапане имеются два нормально закрытых пневмоклапана, которые открываются штоками поршней. При поступлении тока в любую из оболочек соответствующий сердечник закрывает атмосферный выход и одновременно пропускает воздух от входа к поршню. Пневмоклапан открывается и воздух проходит к выходу, а затем в тормозной привод автомобиля, благодаря чему колесо притормаживается. При обесточивании обмотки пневмоклапан закрывается пружиной.

Подтормаживание производится лишь при скорости автомобиля до 30 км/ч во избежание перегрева тормозов и при буксовании лишь одного из ведущих колес. В случае буксования нескольких колес на любой скорости, а также при буксовании одного из колес при скорости автомобиля свыше 30 км/ч блок управления уменьшает мощность двигателя с помощью «электронной педали акселератора». На дороге с разными коэффициентами сцепления для колес правого и левого борта ПБС действует подобно блокировке дифференциала, подтормаживания буксующее колесо.

Применение комбинированной системы АБС/ПБС концерна Bosch привело к повышению безопасности движения при перевозке людей автобусами. Факты указывают на сокращение числа и продолжительности задержек в пути, уменьшение износа их шин, резкое снижение утомляемости водителей при езде в тяжелых дорожных условиях.