В пассивной безопасности автомобиля актуальна проблема спасения жизни и здоровья людей, в таких случаях, когда уже действовать поздно и водителю остается только ждать результата происшествия. Пассивная безопасность становится с каждым годом все более актуальной, жизни водителей, пассажиров и пешеходов ставятся на первое место. Многие современные водители стремятся купить не только комфортный и экономичный автомобиль, но и в первую очередь безопасный.
В настоящее время, в многих программах мирового автомобилестроения, все усилия конструкторов направлены на “смягчение” удара автомобиля о препятствие. Сделать его остановку возможно менее резкой, за счёт гибели кузова (передней или задней его части), для спасения водителя и пассажиров. Одной из главных проблем является также и спасение пешехода, при наезде на него автомобиля.
Предлагаются следующие подходы для решения этих проблем. Рассмотрим данные решения ниже.
Для этого необходимо системы безопасности автомобиля оснастить дополнительными системами, исключающими или “смягчающими” удар автомобиля о препятствие(пешехода) и, спасающими жизнь пешехода, при наезде на него автомобиля.
Один из способов решения проблемы защиты пешехода при наезде на него автомобиля состоит в том, что автомобиль оснащается дополнительным (встроенным в данный) амортизирующим бампером, который при ДТП автоматически выдвигается из основного бампера автомобиля, в момент от начала торможения и до столкновения автомобиля с пешеходом(велосипедистом, а также иным препятствием). Также в конструкцию данного бампера должна быть помещена подушка безопасности, чтобы можно было исключить серьезные травмы пешехода, а также смягчить жесткий удар автомобиля и предотвратить серьезные разрушения дорогостоящего транспортного средства.
Технически данная разработка осуществляется благодаря таким элементам конструкции как амортизаторы одностороннего действия или телескопические пневмоцилиндры, с помещенными в них капсулами, содержащими порции дизельного или другого топлива. Задняя часть этой конструкции соединена с лонжеронами автомобиля, а передняя размещается в нижней части переднего основного бампера, на уровне порогов кузова автомобиля. Для приведения этого бампера в исходное рабочее положение, конструкция оснащена газогенератором.
Данный способ защиты автомобиля и пешехода при аварии может осуществляться следующим образом.
При создавшейся опасной дорожной ситуации, и, предвидя неизбежное столкновение автомобиля с препятствием(пешеходом), особенно при плохом сцеплении колес автомобиля с дорожным покрытием, водитель резко и с большим усилием нажимает на педаль тормоза. (В такой ситуации усилие нажатия на педаль тормоза может достигать 70-100 кг, тогда как, при обычной или спортивной манере езды, оно не превышает 30-40 кг).
При экстремальном торможении, сигнал с датчика, размещенного на педали тормоза передаётся на электронный блок управления данной системы, с которого передается сигнал в виде электрического импульса и “запускает” газогенератор, а он в свою очередь приводит в действие выдвигающийся бампер и он, выдвигаясь вперёд из основного бамперы, занимает свой “рабочее” положение. Далее, когда выдвинувшийся амортизирующий бампер касается препятствия(пешехода), а автомобиль все еще продолжает своё движение, происходит сжатие амортизаторов и в это же время происходит наполнение подушки безопасности сжатым газом, которая соразмерна росту взрослого человека и всей длине бампера. Подушка-матрац выполнена так, что имеет три равные продольные полости. Две боковые соединены со средней полостью через обратные клапаны. Средняя полость имеет самоклеющуюся сторону, которая обращена в сторону капота, а две боковые имеют самоклеющиеся полоски по краям.
Пешеход, которого сбил движущийся автомобиль, падает на капот, наклоняя подушку безопасности. Средняя часть подушки приклеивается к капоту. В ней увеличивается давление (гасится удар при столкновении и исключается отскок тела пешехода от капота), дальше открываются обратные клапаны и газ переходит в боковые полости подушки, увеличивая их в объёме. После наполнения газом из средней полости, боковые полости соприкасаются своими само- склеивающимися полосками и удерживают в своих “объятиях” пешехода, не позволяя тому упасть на дорожное полотно.
Рис.1 – иллюстрация выдвигающегося бампера и встроенной подушки безопасности.
Так же следует отметить, что данный способ защиты пешехода не может обеспечить безопасность на всех скоростных режимах. Но, при умеренных скоростях, значительно сократит число пострадавших пешеходов, а также ущерб причинённый транспортному средству.
Следующий вид защиты пешехода при дорожно-транспортном происшествии, который мы рассмотрим – это так называемая подушка безопасности пешехода.
У различных мировых производителей автомобилей есть данные разработки например это такие компании как Volvo, Volkswagen и т.д.
Данный способ защиты пешехода позволит значительно сократить число погибших и раненых в случае аварии.
Система развертывает подушку безопасности на базе ветрового стекла, подушка сделана в такой форме, что человек, которого сбил автомобиль наиболее вероятно удариться головой именно в область подушки безопасности. Система использует радар и инфракрасную камеру для ” предварительного обнаружения пешехода “, а во время столкновения раздувает подушку безопасности достаточно быстро, чтобы смягчить последствия.
Рассмотрим другую разработку подушки безопасности пешехода, которая сделана на основе данной, но которая способна еще лучше сократить травмы сбитого пешехода.
В этом устройстве в подушке безопасности сделаны смотровые окна в виде прорезей, которые позволяют водителю при раскрытой подушке безопасности видеть пространство перед автомобилем. Данное устройство обеспечивает уменьшение травмоопасности автомобиля при наезде на пешехода.
Одна из задач данной модели является улучшение функционально-эксплуатационных характеристик данного устройства подушки безопасности путем обеспечения быстрого складывания (сдувания) подушки после ее раскрытия при наезде на пешехода, этим достигается улучшение видимости дорожной ситуации с места водителя.
Данная задача может решиться тем, что устройство защиты пешехода при наезде на него автомобиля будет содержать подушку безопасности пешехода, размещенную в сложенном виде в нише под капотом автомобиля, которая развертывается через дуговую прорезь между капотом и лобовым стеклом автомобиля, при помощи подачи пороховых газов от специальных пиропатронов раскрытия, дальше подушка безопасности занимает пространство перед лобовым стеклом автомобиля, закрывая собой само лобовое стекло, стойки лобового стекла, а также заднюю часть капота автомобиля, в данной подушке безопасности пешехода образованы смотровые окна в виде прорезей, это устройство содержит ультразвуковые радары, инфракрасную видеокамеру, датчики удара, которые установлены в переднем бампере, видеокамеру и компьютеризированный блок управления устройством подушки. Устройство будет снабжено узлом отвода газов из подушки безопасности, которое выполнено в виде двухкамерного корпуса, в одной из камер которого, соединенной с нишей патрубком предназначенным для забора газов из подушки безопасности, установлена крыльчатка компрессора, соосно с ней на общем валу с подшипниками, в другой камере установлена крыльчатка турбины с приводом от специальных пиропатронов откачки, при этом в камерах установлены патрубки для отвода газов из подушки безопасности и отвода газов от пиропатронов откачки, а на валу между этими камерами установлено уплотнение.
Данное выполнение устройства подушки безопасности пешехода позволяет улучшить функциональность устройства, благодаря обеспечению быстрого складывания (сдувания) подушки безопасности после раскрытия в ситуации наезда на пешехода, а это в свою очередь обеспечивает улучшение обзора с места водителя дорожной обстановки, чтобы можно было предотвратить развитие аварийной ситуации.
Устройство подушки безопасности работает следующим образом.
При движении автомобиля компьютеризированный блок управления постоянно осуществляет мониторинг ситуации перед автомобилем на предмет присутствия пешехода на траектории движения. Мониторинг ведется видеокамерой и инфракрасной видеокамерой, они в свою очередь работают совместно и дублируют друг друга, это необходимо, чтобы снизить вероятности ошибки и повысить надежность определения пешехода. Для расчета расстояния до пешехода блок управления использует сигналы с ультразвуковых датчиков, которые установлены в переднем бампере автомобиля.
Также с помощью датчика скорости ведется мониторинг скорости автомобиля, скорость должна быть не меньше 30 километров в час, если скорость будет меньше, то срабатывание подушки безопасности пешехода нецелесообразно, потому что при столь малых скоростях, травмы будут незначительны. Так же установлен датчик удара для дублирования ультразвуковых датчиков, чтобы можно было снизить вероятность ошибки и повысить надежность устройства. При сближении с пешеходом на скорости, свыше 30 километров в час и сокращении дистанции до 5 – 15 метров, в зависимости от скорости движения автомобиля, компьютеризированный блок управления подает сигнал на специальные пиропатроны для раскрытия подушки безопасности.
Пиропатроны наполняют подушку безопасности газами, подушка безопасности вылетает из под капота автомобиля через прорезь между капотом и лобовым стеклом и занимает собой пространство перед лобовым стеклом автомобиля, так чтобы закрыть само стекло, стойки лобового стекла и заднюю часть капота автомобиля. В подушке безопасности сделаны смотровые окна в виде прорезей, которые необходимы для наблюдения за дорожной ситуацией водителем автомобиля. Смотровые окна имеют прямоугольную форму, и сделаны горизонтально на стороне водителя.
Через 1-2 секунды после раскрытия подушки, компьютеризированный блок управления подает сигнал на устройство быстрой откачки газов из подушки, чтобы она сложилась, при этом подушка безопасности убирается к нижней части ветрового стекла, это нужно для восстановления полного обзора дорожной обстановки, что снижает риск развития аварийной ситуации.
Устройство быстрой откачки газов работает при помощи турбины, которая установлена на двигатель для нагнетания воздуха в цилиндры. Происходит процесс откачки газов из подушки безопасности. Устройство имеет корпус, который разделен перегородкой на две камеры. В первой камере находится крыльчатка турбины и пиропатрон для откачки, во второй камере установлена крыльчатка компрессора, которая отбирает газы из подушки безопасности и отводит их в атмосферу. Обе крыльчатки жестко соединены с валом. Пиропатрон откачки раскручивает крыльчатку турбины, а вместе с ней через вал и ведомую крыльчатку компрессора, происходит откачка газов из подушки безопасности.
Рис.2 – Иллюстрация подушки безопасности пешехода
Последний вид системы защиты пешехода при наезде на него транспортного средства, который будет рассмотрен в данной статье, называется «Активный капот». Данную систему, по сравнению с подушкой безопасности пешехода и системой выдвижного бампера, который также имеет подушку безопасности пешехода, можно уже встретить на серийно-производимых автомобилях иностранной промышленности.
Данная система активно применяется на таких марках автомобилей как Lexus, ŠKODA, Mercedes-Benz, Mazda, Volvo и т.д.
Активная система капота автоматически поднимает крышку в случае столкновения с пешеходом. Контролируемый при помощи датчика на переднем бампере и пиротехнического механизма, капот поднимается на 65 мм за 40 миллисекунд, и несмотря на удар, остается в поднятом положении.
В результате пешеход при ударе о бампер не ударится о твердые и тупые детали, расположенные под капотом. В случае столкновения капот сыграет роль амортизатора. Риск травмы сокращается, так как голова и плечевой пояс пешехода не ударяются о двигатель.
Данная система является первостепенной для системы безопасности, в которой используется подушка безопасности пешехода.
Данная система защиты пешеходов при ДТП включает в себя следующие конструктивные элементы: входные датчики, блок управления и исполнительные устройства. В качестве входных датчиков используются датчики ускорения. Несколько таких датчиков устанавливаются в переднем бампере. Также может устанавливаться контактный датчик.
Система работает как с собственным электронным блоком управления, так и с общим блоком управления системы пассивной безопасности. Лучшим является использование блока управления системы пассивной безопасности, которое реализуется с помощью интегрированного программного обеспечения. Этим может быть достигнуто повышение эффективности всей системы пассивной безопасности.
Исполнительными устройствами данной системы защиты пешеходов выступают подъемники капота, установленные с двух сторон капота параллельно движению. Подъемники имеют пиротехнический или пружинно-пиротехнический привод.
Принцип работы данной системы защиты пешеходов основан на открытии капота при столкновении автомобиля с пешеходом, этим достигается увеличение пространства между капотом и частями двигателя и соответственно уменьшение травмирования человека. Можно сказать, что поднятый капот выступает в качестве подушки безопасности.
При столкновении автомобиля с пешеходом датчики ускорения и контактный датчик передают сигналы в электронный блок управления, а блок управления, в соответствии с заложенной программой, при необходимости подает сигнал для срабатывания пиропатронов подъемников капота.
Одним из видов данной системы является система НВО Protecto ®.
Система НВО Protecto ® способна выполнять все функции таких систем, предлагая высокую надежность, гибкость конструкции и легкую приспособляемость по привлекательной цене. Protecto ® представляет собой полную систему защиты пешеходов, которая позволяет производителям европейских автомобилей создавать условия для удовлетворения новых европейских и азиатских правил, путем уменьшения травмы головы, при наезде автомобиля на пешехода . Protecto ® включает надежный блок датчиков, который легко интегрируется в бампера и способен очень быстро обнаружить воздействие объекта в область бампера. Также часть Protecto ® представляет собой электронный блок управления, который включает в себя собственный алгоритм , разработанный компанией НВО. Этот алгоритм может классифицировать объект на основе измеренных значений и принять необходимое решение. Этот алгоритм способен различать влияющие объекты( т.е. пешеходов) и определять в зависимости от скорости, необходимость срабатывания системы активного капота, что позволяет избежать неправильных активаций капота . Электронный блок также может быть интегрирован в уже существующий блок управления системой пассивной безопасности ( например блок управления подушками безопасности ) .
В случае столкновения с пешеходом, приводы Protecto поднимают капот ( около 80 мм ), чтобы создать безопасное расстояние между головой пешехода и жесткими точками под капотом. Это снижает риск серьезной травмы с относительно мягким капот поглощая большую часть энергии удара . Эти приводы были разработаны в сотрудничестве с ведущими поставщиками таких систем. Общая скорость работы всей системы Protecto ® составляет 45 мс.
Рис. 3 – Иллюстрация системы активный капот
Помимо представленных систем защиты пешехода при наезде на него транспортного средства на автомобилях для защиты пешеходов используются следующие конструктивные решения, которые снижают травматизм при столкновении: “мягкий” капот, бескаркасные щетки, мягкий бампер, покатый наклон капота и ветрового стекла, увеличенное расстояние между двигателем и капотом.
Вывод: На мой взгляд все рассмотренные выше системы безопасности пешехода при наезде на него транспортного средства, а именно активный капот, подушка безопасности пешехода и выдвигающийся бампер, который также содержит подушку безопасности , являются актуальными разработками на сегодняшний день, которые способны в разы сократить случаи серьезного травмирования пешеходов, а также велосипедистов.
Библиографический список
- Wired live the wired life: журнал, раздел- Technology, by BEN MACK,05 мая 2009
- Sensors & Transducers e-Digest, Vol. 63, Issue 1: журнал, Январь2006
- СПОСОБ ЗАЩИТЫ АВТОМОБИЛЯ И ПЕШЕХОДА ПРИ АВТОМОБИЛЬНОЙ АВАРИИ: научная статья- Научно-техническая библиотека Sciteclibrary, Борис Леонидович Смирнов, 2003
- Устройство защиты пешехода при наезде на него автомобиля: научная статья- Игорь Владимирович ДОЛГИХ, 2013
- УСТРОЙСТВО И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СРЕДСТВАМИ ЗАЩИТЫ ЛЮДЕЙ ПРИ ДОРОЖНО-ТРАНСПОРТНОМ ПРОИСШЕСТВИИ: научная статья – МАКК ФРАНК, ЛАНГ ГУНТЕР , 2011
- ПОВЫШЕНИЕ УРОВНЯ ПАССИВНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ АВТОМОБИЛЯ ПРИ ЕГО НАЕЗДЕ НА ПЕШЕХОДА ИЛИ ДВУХКОЛЕСНОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО: научная статья –Автомобильная промышленность, ЩУРИН К.В., ЗУБАКОВ В.А., 2012
- http://www.autoneva.ru/glossary/aktivnyy_kapot_dlya_zaschity_peshehodov.html
- http://systemsauto.ru/passive/pedestrian_protection_system.html
- http://rus.delfi.ee/archive/kompaniya-volvo-rasskazala-o-podushke-bezopasnosti-dlya-peshehodov.d?id=64438280
- http://poleznayamodel.ru/model/11/112118.html
- http://www.findpatent.ru/patent/226/2261187.html