Краткий обзор современных систем автомобильной электроники (ч. 2)

(Окончание. Начало см. «ОС» № 8, 2009 г.)

Известны различные названия системы SPA (Lane Assist, Spurassistent) либо LGS – «Система, следящая за разметкой», «Система контроля пересечения линий разметки», «Система контроля движения по полосе». Нахождение автобуса в границах полосы проезжей части (в идеале – на одинаковом с обеих сторон расстоянии от разметки), наличие как минимум с левой по ходу движения стороны (в случае однополосной дороги) прерывистой либо сплошной разметки определяет видеокамера, установленная за ветровым стеклом. Если автобус начинает приближаться к линии дорожной разметки (пересекать ее) без включения указателя левого либо правого поворота, срабатывает пульсирующее воздействие в соответствующей части подушки водительского сиденья (в грузовых автомобилях в кабине дополнительно раздается сигнал). Если перестроение осуществлялось планово (указатель поворота был включен), воздействие прекращается. Специалисты не сомневаются – доработка системы SPA (LGS) до уровня, самостоятельно «возвращающего» автобус в границы полосы проезжей части, дело недалекого будущего. Сообщалось, что систему используют на определенных скоростях, преимущественно за городом, а ее стоимость – около 4 тыс. евро. Также обращалось внимание на ограниченные возможности ее применения в СНГ из-за значительных вибраций водительского сиденья по причине хронических повреждений дорожной одежды и наличия загородных дорог (участков), где разметка не наносится.

Добавим, что работа системы схожа с одним из видов так называемых «направляемых», или «следовых», видов пассажирского транспорта. «Следовой» подвижной состав в отличие от рельсовых видов транспорта движется на резиновых колесах, а используемые для придания ему обособленности, обеспечения четкости движения по установленному маршруту технические решения и приспособления размещают прямо на проезжей части улично-дорожной сети. Вместо механического способа задания движения (как в г. Эссен, Аделаида) направление в данном случае задает считывающее устройство, распознающее нанесенные на проезжей части две параллельные прерывающиеся отметины. Датчик считывания размещают посередине ветрового стекла транспортного средства, вверху или внизу. Обработка изображения передается на ограничительный механизм рулевой колонки с целью удержать ТС по центру полос. На участках маршрута, не имеющих «убегающих» полос, или при объезде водитель выключает датчик, и данное ТС передвигается, как обычный автобус (троллейбус). Изготовителем датчика распознавания и обработки траектории движения является снискавшая всемирную известность как разработчик автоматизированных метрополитенов VAL французская Matra, в настоящее время принадлежащая Siеmens.

«Помощник при парковке» РА (Park Assistant, Park Assist) поможет избежать повреждения автобуса при выполнении соответствующего маневра. В случае оснащения им транспортного средства на экране приборного щитка (по заказу его можно встраивать в зеркало заднего вида) в дополнение к расстоянию до препятствия отображается местоположение помехи, а звуковой сигнал большей или меньшей громкости дополняет/ заменяет механический голос. Также указывается направление вращения рулевого колеса. В наиболее современных образцах этой системы «баранкой» водитель может и не управлять, воздействуя только на педальный узел.

После включения РА автобус следует параллельно находящимся на стоянке транспортным средствам на безопасном расстоянии от них. Место считается незанятым, если свободное расстояние равно длине автобуса с запасом на маневрирование. Затем РА сообщает водителю, что следует дать задний ход на малой скорости. После этого электроусилитель РА соответствующим образом воздействует на рулевой механизм, а водителю подается еще один звуковой сигнал, указывающий на необходимость нажать педаль тормоза. РА в свою очередь выставляет колеса автобуса прямо. В большинстве эти системы могут использоваться при параллельной или боковой парковке автобуса, а перпендикулярную парковку обеспечивают лишь некоторые разновидности РА. Некоторые специалисты предостерегают от безоглядного доверия системе РА, датчики которой могут, в частности, не распознать невысокий бордюр, выбоину дорожного покрытия, неожиданно возникшее препятствие.

Система, содействующая распознаванию водителем других участников дорожного движения, в первую очередь в «слепых» зонах (поворотах, за кабиной), называется UGS. После остановки автобуса находящиеся в его бамперах ультразвуковые датчики (частота 24 ГГц) «просвечивают» 2-метровое расстояние с передней и правой стороны. Если в этом пространстве находится пешеход или транспортное средство, на приборном щитке загорается лампа, а если водитель продолжает маневр, подается звуковой сигнал.

Безаварийному движению задним ходом способствует установка одноименной камеры (видеокамеры), также называемой «Камерой тыльной полусферы» (с монитором в кабине) или «Видеопарктроником». В сочетании с так называемыми «интегральными зеркалами» водителю обеспечивается круговой (360°) обзор.

С середины 1990-х гг. известен «Датчик света и дождя», или (реже) «Ассистент света». Устройство постоянно сравнивает освещенность наружного пространства с яркостью фар. Действительно, применение автоматики в регулировке светового потока фар целесообразно при совершении поездок в сумерках, при въезде-выезде из тоннеля, снегопаде. Вследствие улучшения видимости возрастает безопасность выполнения маневра.

Биксеноновые фары пассажирских автобусов с функцией активного освещения известны на протяжении последних пяти-шести лет как «фары, заглядывающие в поворот». Стоит ли говорить, что боковая зона недостаточно освещается при поворотах, въездах на внутридворовые территории и т. п.?

Осветительная  система Litronic на определенной скорости и в зависимости от угла перемещения рулевой колонки в направлении движения включает дополнительную лампу фары. Кроме того, при возросшей скорости движения включается статическое освещение. Одновременно устанавливаются гидро- и электрокорректоры фар, струйный очиститель высокого давления.

Повышению безопасности движения при выполнении таких маневров, как поворот, способствует применение в рулевой колонке функции подруливания и переменного передаточного отношения – изготовление так называемого «параметрического руля». Он обеспечивает снижение передаточного отношения при маневрировании с одновременным уменьшением радиуса поворота. Не потребуется при этом и значительное рулевое усилие.

Следует назвать другие технические решения, направленные на обеспечение безопасности пассажирских автобусов. Противоподкатная защита FCG (Front Collision Guard) связана с установкой под передним бампером стального бруса и иных металлических элементов и направлена на защиту водителя, экскурсовода и пассажиров другого транспортного средства при встречном столкновении.

Швеллеры и прочная кольцевая шпангоутная конструкция кузова не только повышают его жесткость, но и обеспечивают пассажирам расширенное так называемое «безопасное пространство» в случае ДТП (для легковых автомобилей известное с 1940–1950-х гг.).

Одновременно конструкторы стараются добиться высокой травмобезопасности салона (исключить острые углы, края и др.), устанавливая там противопожарную сигнализацию, применяя трудновоспламеняемые материалы для отделки. Анатомическая форма сидений вкупе с трехточечными ремнями безопасности с ограничителями усилий (типа Safety belts) ослабляют силу удара при столкновении.

В микроавтобусах все чаще используют надувные оконные подушки безопасности и полноразмерную для переднего пассажира. В ряде печатных источников описанные мероприятия носят название «кокон безопасности вокруг транспортного средства».

Нерядовым, но получающим все более широкое отражение на страницах печати подспорьем водителям в темное время суток является система ночного видения Night Vision, проецирующая по примеру отдельных образцов военной техники наиболее важные показания приборов автобуса на нижнюю часть ветрового стекла.

Остается добавить, что объединение навигационной и тормозной систем автобуса обеспечит его самостоятельное замедление перед стоп-линией, светофорными объектами. Условием этого является занесение соответствующей информации во встроенные навигационные карты высокой точности. При этом, определяя пространственные координаты автобуса, будут использоваться не только данные GPS, но и камер, установленных в передней и «кормовой» частях автобуса. Тем самым планируется свести «на нет» погрешность расстояния.

Автомобильная электроника способствует и снижению вредного воздействия на окружающую среду транспортных средств, прежде всего с двигателями внутреннего сгорания. Одной из новейших разработок в этой области стала система автоматического выключения двигателя Eco-start. Она срабатывает при нахождении рычага коробки передач в нейтральном положении и при невыжатом сцеплении педального узла дольше определенного промежутка времени (примерно 5 с). После нажатия педали сцепления двигатель заводится. Включается и выключается система одной из кнопок на приборном щитке.

Бесступенчатый  разгон, без сопровождающих работу «коробки-автомата» толчков (хотя и плавных), обеспечивает вариатор (CVT). Нажатием клавиши водитель (микроавтобуса) может выбрать привод на переднюю ось (2WD), постоянный полный привод (4WDLock) или распределение крутящего момента в зависимости от дорожных условий (4WDAuto), при котором вторая ось будет подключаться автоматически. Бесконтактная карта-ключ водителя (Keyless Entry and Slide) обеспечивает дистанционное открытие-закрытие дверей автобуса.

Появляются все новые системы автомобильной электроники. К числу современных решений в этой области относят активные стабилизаторы, препятствующие возникновению  поперечного крена. Электронные датчики системы предотвращения опрокидывания ARP (или устойчивости против опрокидывания; системы динамической устойчивости – СДУ) постоянно измеряют поперечные ускорения транспортного средства. В случае возникновения опасных амплитуд срабатывают препятствующие этому процессу стабилизаторы.

Электронная система распределения тягового усилия 4ETS пришла на смену механической блокировке дифференциала, автоматически притормаживая колеса перед возникновением пробуксовки, а там, где сцепление колес с проезжей частью недостаточное из-за осадков и т. п., тяговое усилие наращивается. Система динамической поддержки торможения носит сокращенное название AFU, контроля за торможением двигателем – MSR, предотвращения столкновений при поворотах и движении задним ходом – SCP (Side Collision Prevention) и BCP (Back-up Collision Prevention) соответственно, камер объемного обзора – AVM (Around View Monitor).

Система контроля за давлением воздуха в шинах RDK отображает на приборном щитке соответствующие показания по каждому из колес автобуса. О снижении в них давления водителя также предупреждает световой сигнал. Так называемые «беспрокольные шины» даже при полной потере воздуха позволяют сохранять запас хода и идти с определенной скоростью. Сегодня в ЕС обсуждается возможность обязательной установки с 2012 г. датчиков давления в шинах на автомобилях.

Что же предпринимается и прорабатывается ли вообще в странах СНГ, чтобы изменить положение дел, когда, за редким исключением (тахограф, АБС), производство систем автомобильной электроники не ведется, а автопарки или автобусные заводы могут только заказать у зарубежных поставщиков тот или иной ее образец?

Уже было сказано о том, что БПО «Экран» испытывает «Антиблокировочную систему с противобуксовочной функцией» (АБС-ASR). Однако последовательность перехода от антиблокировочной (AБС) к противобуксовочной (ASR) и противозаносной (ESP) системам нарушается уже на первом этапе. Дело в том, что сегодня АБС включает в себя подсистему распределения тормозных усилий EBD (Electronic Braking Distribution; также встречаются обозначения EBV), обеспечивающую равномерное торможение передними и задними колесами, позволяющую сохранять контроль над траекторией движения при резком торможении, а также сокращать тормозной путь при любом сцеплении колес с дорожным покрытием. Все чаще поставляется в серийной комплектации и AБС с автоматическим тормозным дифференциалом (ABD). AБС нового поколения имеют встроенный гироскоп, позволяющий контролировать горизонтальную устойчивость подвижного состава и нагрузку каждого из мостов (при необходимости перераспределяя ее). Противозаносную ESP дополняют системой контроля недостаточной управляемости при повороте – CSV, обеспечивающей устойчивость автобуса при объезде неожиданного препятствия, в том числе в сложных условиях сцепления колес с проезжей частью. Кстати, в ЕС противозаносная система может стать обязательной на всех новых грузовых и легковых автомобилях с конца 2011 г.

Что касается системы электронного управления тормозными приводами (EBS) либо «Усилителя тормозов» (BA, EBA, BAS), то, несмотря на изготовление новополоцким заводом «Измеритель» электронной педали (в состав изделия, исключающего кинематические связи, трение в подшипниках и люфты, входят один-два бесконтактных датчика угла поворота с независимыми электрическими выходами и переключатели), она предназначена совсем для другого – управления подачей топлива в составе микропроцессорного управления питанием двигателя. Правда, сегодня предприятие «Экран» разрабатывает систему пневмоподвески, регулирующую уровень кузова и центр тяжести перевозимого на автомобиле груза. В промышленно развитых странах она известна почти 10 лет как «Активная стальная подвеска с электрогидравлическим контролем положения кузова» (ABC).

Интересно, что Минский завод колесных тягачей (МЗКТ) решил вернуться к популярному направлению, в 1980-е гг. только зарождавшемуся в рамках все более широкого применения на автотехнике микропроцессоров, а сегодня известному как «Встроенная самодиагностика транспортных средств». Совместно с институтом цифрового телевидения ПО «Горизонт» завод тогда приступил к разработке «Бортовой системы контроля и индикации» (БСКИ) для «сороконожек». Микропроцессоры БСКИ должны были обрабатывать до 120 данных о техническом состоянии узлов автомобиля с его бортовых датчиков. Показания выводились на два установленных в кабине цветных экрана (на электронно-лучевой трубке), о возникающих сбоях водителю также сообщалось с помощью звукового (голосового) сигнала. Необходимые данные регистрировались и хранились в энергонезависимом запоминающем устройстве. В дальнейшем предусматривалась выдача БСКИ управляющих воздействий на исполнительные органы автомобиля.

Кстати, в КБ «Дисплей» (г. Витебск), сотрудничающем с телевизионным заводом «Витязь», разработали бортовой компьютер для «жестких условий эксплуатации», связанных с температурными перепадами, вибронагрузками и ударными нагрузками и повышенной влажностью. Жидкокристаллический экран размером 8,27'' изготавливается заодно с «системником». Сообщается, что потенциально устройство способно заменить аналогичные изделия Siemens. Сертификационные испытания разработки в настоящее время проводят в России.

В 2006 г. белорусский НИИ «Транстехника» совместно с Объединенным институтом машиностроения Академии наук России и ЗАО «Нейроком» (Москва) разработали «Систему поддержания уровня психофизиологического состояния и работоспособности водителей механических транспортных средств» СПРВ, задачи которой – предотвратить переход человека из состояния бодрствования в дремоту (сон) и выдать в этом случае команды включения устройствам безопасности. СПРВ содержит носимые части (50 г), выполненные в виде «браслета» и «перстня» – с электродами, блоком первичной обработки информации и радиопередатчиком (дальность действия – около 10 м), со сменным источником питания, и приемное устройство с блоком вторичной обработки информации и исполнительные реле (размещаются на приборном щитке). В ходе контроля внешнего внимания водителя автобуса принимаются и обрабатываются сигналы кожно-гальванической реакции, регистрируемые посредством измерения электрического сопротивления кожи электродами «браслета» и «перстня». Частота кожно-гальванических импульсов соответствует уровню бодрствования, поскольку незадолго до засыпания она у человека снижается. Контроллер СПРВ анализирует принимаемую от носимых частей системы информацию о сигналах кожно-гальванической реакции и с помощью встроенного линейчатого индикатора определяет уровень бодрствования водителя. При его снижении до установленной величины раздается предупредительный звуковой сигнал. Если в течение 7 с не происходит воздействия на значимые узлы управления автобусом, мощность звукового сигнала усиливается. Таким образом, регистрация сигналов от значимых узлов управления автобусом (водитель нажимает на педали, включает-выключает указатели поворота и т. д.) означает, что водитель не спит и производит осознанные действия по управлению транспортным средством. Нет смысла говорить о том, насколько возрастает уровень пассивной безопасности на монотонных участках дороги, когда активных действий водитель не производит, а устройство продолжает непрерывно следить за уровнем его бодрствования. Опытная эксплуатация устройств СПРВ проводилась в Белоруссии с июня по октябрь 2006 г. на четырех междугородных автобусных маршрутах.