Системы пассивной безопасности автомобиля

1. Общие положения

Совокупность конструктивных элементов, применяемых для защиты пассажиров от травм при аварии, составляет систему пассивной безопасности ТС, действие которой направлено на снижение тяжести дорожно-транспортного происшествия.. Большинство систем пассивной безопасности срабатывают во время столкновения, если активные системы безопасности не смогли помочь водителю предотвратить столкновение или избежать его. Система должна обеспечивать защиту не только пассажиров и конкретного автомобиля, но и других участников дорожного движения.

Важнейшими компонентами системы пассивной безопасности (SRS — Supplementary Restrait System) современных ТС (рис. 1) являются:

• устойчивый к деформации кузов с крышей соответствующей прочности и зонами деформации в передней, задней и боковой частях автомобиля (они защищают пассажиров путем целенаправленного поглощения энергии столкновения);
• система ремней безопасности с натяжителями, включая систему безопасности детей (ISOFIX);
• система подушек безопасности (передних, боковых, коленных и головных (занавесок));
• активные подголовники;
• травмобезопасная рулевая колонка;
• травмобезопасный узел педалей;
• безопасные стекла;
• аварийный выключатель аккумуляторной батареи (АКБ);
• система защиты пешеходов и велосипедистов;
• подушка безопасности для пешеходов;
• система защиты при съезде с дороги;
• система защиты при опрокидывании на кабриолете;
• системы экстренного и аварийного вызовов и др.

Рис. 1. Компоненты системы пассивной безопасности: 1 — аварийный выключатель АКБ; 2 — безопасный самооткрывающийся при столкновении капот; 3 — подушка безопасности переднего пассажира; 4, 5 — боковая подушка безопасности переднего пассажира; 6 — активные подголовники; 7 — задняя правая подушка безопасности; 8 — левая головная подушка безопасности; 9 — левая задняя подушка безопасности; 10 — датчик удара задней подушки безопасности со стороны водителя; 11 — натяжитель ремня безопасности; 12 — боковая подушка безопасности водителя; 13 — датчик удара боковой подушки безопасности водителя; 14 — подушка безопасности водителя; 15 — коленная подушка безопасности; 16 — блок управления подушек безопасности; 17 — датчик удара фронтальной подушки безопасности водителя; 18 — датчик срабатывания пиропатрона капота; 19 — датчик удара фронтальной подушки безопасности переднего пассажира

Современной разработкой является система защиты пешеходов. Особое место в пассивной безопасности автомобиля занимает система экстренного вызова.

Системы пассивной безопасности автомобиля имеют электронное управление, обеспечивающее эффективное взаимодействие большинства компонентов. Конструктивно система управления включает датчики, блок управления и исполнительные устройства.

Датчики фиксируют параметры, при которых возникает аварийная ситуация, и преобразуют их в электрические сигналы. К ним относятся датчики удара, выключатели замка ремня безопасности, датчик занятости сиденья переднего пассажира, а также датчик положения сиденья водителя и переднего пассажира. На каждую из сторон автомобиля устанавливается, как правило, по два датчика удара. Они обеспечивают работу соответствующих подушек безопасности. При оборудовании автомобиля активными подголовниками с электрическим приводом датчики удара применяются в задней части. Выключатель замка ремня безопасности фиксирует использование ремня безопасности. Датчик занятости сиденья переднего пассажира позволяет в случае аварийной ситуации и отсутствии на переднем сиденьи пассажира сохранить соответствующую подушку безопасности. В зависимости от положений сидений водителя и переднего пассажира, которые фиксируются соответствующими датчиками, изменяется порядок и интенсивность применения компонентов системы.

Сравнивая сигналы датчиков с контрольными параметрами, блок управления распознает наступление аварийной ситуации и активизирует необходимые исполнительные устройства элементов системы.

К исполнительным устройствам системы пассивной безопасности относятся пиропатроны подушек безопасности, натяжителей ремней безопасности, аварийного размыкателя аккумуляторной батареи, механизма привода активных подголовников (при использовании подголовников с электрическим приводом), а также контрольная лампа, сигнализирующая о непристегнутых ремнях безопасности. Активизация исполнительных устройств производится в соответствии с заложенным программным обеспечением.

В зависимости от типа и класса ТС применяются различные сочетания компонентов системы пассивной безопасности.

2. Травмобезопасные рулевая колонка и узел педалей

Травмобезопасная рулевая колонка. При фронтальном наезде поперечная панель может смещаться, например для автомобиля New Beetle 150 мм, прежде чем она упрется в рулевую колонку. В связи с этим в автомобилях применяется специальная травмобезопасная колонка 3 (рис. 2). При сильных ударах длина рулевой колонки сокращается в трех местах, предотвращая перемещение рулевого колеса в глубь салона.

Рис. 2. Травмобезопасная рулевая колонка автомобиля New Beetle: 1 — поперечная панель; 2 — рулевое колесо; 3 — рулевая колонка; 4 — карданные шарниры; 5 — рулевой вал 

Если поперечная панель 1 упирается в рулевую колонку, длина последней может сократиться на 50 мм. При направлении удара снизу длина рулевого вала 5 между шарнирами 4 может сократиться на 38 мм. В случае налегания водителя на надутую подушку безопасности рулевая колонка сдвигается на 50 мм.

Травмобезопасный узел педалей. В легковых автомобилях для предотвращения травм от перемещения узла педалей может применяться коленчатая стойка 3 (рис. 3).

Рис. 3. Травмобезопасный узел педалей: а — состояние узла при обычных условиях движения; б — состояние узла при тяжелых фронтальных наездах; 1 — передняя часть салона; 2 — центральная труба; 3 — коленчатая стойка; 4 — толкатель главного тормозного цилиндра

При тяжелых фронтальных наездах с сильными деформациями структуры кузова педаль тормоза отклоняется из зоны ног под действием коленчатой стойки 3. Этот эффект достигается в результате деформации передней панели салона 1, причем он не зависит от начального положения педали. При фронтальном наезде узел педалей смещается в направлении центральной трубы 2 остова кузова. В результате коленчатая стойка складывается и при дальнейшем перемещении перегибает толкатель 4 главного тормозного цилиндра. При этом опорная поверхность педали отводится в сторону на расстояние до 170 мм. Изгиб толкателя, происходящий с затратой энергии на деформацию деталей, используется для амортизации углового перемещения упирающейся в педаль ноги водителя. В результате существенно снижаются усилия, действующие на ногу.

3. Аварийный размыкатель аккумуляторной батареи

Аварийный размыкатель аккумуляторной батареи предназначен для предотвращения короткого замыкания в электрической системе и возможного возгорания автомобиля. Им оснащаются автомобили, у которых аккумуляторная батарея установлена в салоне или багажном отделении.

Длинный кабель, соединяющий батарею со стартером, у автомобилей, в которых батарея устанавливается в салоне или багажнике, может быть причиной пожара из-за его повреждения при аварии. Поэтому при срабатывании подушки безопасности с помощью пиропатрона производится отключение кабеля к стартеру и генератору от положительного вывода батареи. Питание остальной бортовой сети сохраняется, так как при аварии необходимо сохранение работоспособности аварийной сигнализации и освещения. Безопасные клеммы могут прекратить подачу тока разрывом соединяющей перемычки, отстрелом штифта клеммы или иным воздействием.

В безопасных клеммах с разрывной перемычкой (рис. 4) при воспламенении пиротехнического заряда давление газа воздействует на находящийся на поршне палец, который разрывает соединение между контактами.

Рис. 4. Безопасная клемма с разрывной перемычкой: а — разрывная перемычка в обычном состоянии; б — разрывная перемычка при срабатывании пиропатрона; 1 — соединительный элемент с разрывной перемычкой; 2 — палец с поршнем; 3 — запал

В безопасных клеммах с отстрелом штифта (рис. 5) кабель отключается от положительного вывода отсоединением его конического штифта 1 при срабатывании пиропатрона. Случайное возобновление соединения наконечника кабеля с выводом батареи предотвращается уловителем 1 с двумя захватами.

Рис. 5. Безопасная клемма с отстрелом штифта: а — до срабатывания отстрела; б — после срабатывания отстрела; 1 — конический уловитель (штифт); 2 — кабель, соединяющий плюсовую клемму со стартером; 3 — плюсовая клемма; 4 — пластмассовая оболочка

Управление пиропатроном и его диагностика производятся с помощью блока управления подушек безопасности.

Пиропатрон срабатывает при каждом раскрытии подушек безопасности, после чего его необходимо заменить.

4. Система экстренного вызова

Система экстренного вызова служит для автоматического оповещения аварийных служб о ДТП и своевременного оказания медицинской помощи пострадавшим. Использование системы экстренного вызова позволяет значительно сократить уровень травматизма при ДТП.

Известными системами экстренного вызова являются:

• Assist Advanced eCall от BMW;
• Connect SOS от Peugeot;
• Localized Emergency Call от Citroёn;
• SYNC Emergency Assistance от Ford;
• Volvo On Call от Volvo.

Система Assist Advanced eCall распознает тяжесть ДТП по показаниям датчиков систем активной и пассивной безопасности.

После чего она сканирует все доступные GSM-сети и выбирает канал для передачи SMS-сообщения об аварии. Система автоматически связывается с центром экстренных вызовов BMW и предоставляет подробную информацию о ДТП:

• точное местоположение;
• скорость автомобиля;
• скорость замедления автомобиля;
• количество пассажиров;
• положение автомобиля (наличие опрокидывания);
• количество сработавших подушек безопасности;
• количество сработавших натяжителей ремней безопасности.

По полученным данным прогнозируется тяжесть травм пассажиров, срочность и объем оказания медицинской помощи. Сразу после происшествия система устанавливает прямую голосовую связь между людьми в автомобиле и специалистами колл-центра BMW. Уточняется характер аварии и состояние пассажиров. Аварийные службы вызываются на основании обобщенных данных. Если пассажиры без сознания и не отвечают на запросы, вызов аварийных служб производится на основании переданных системой данных. К месту аварии выдвигаются специализированные автомобили.

При необходимости может использоваться вертолет. Параллельно выбирается ближайшее лечебное учреждение, соответствующее типу и тяжести полученных травм.

Вызов аварийных служб можно произвести вручную из салона автомобиля, например для того, чтобы предупредить о происшествии с другими участниками движения.

Аналогичным образом работают системы от Peugeot и Citroёn.

В отличие от систем экстренного вызова, использующих связь с центром конкретного автопроизводителя по подписке, система SYNC Emergency Assistance от компании Ford автоматически связывается непосредственно с государственной аварийной службой. Связь осуществляется по мобильному телефону водителя, подключенного к мультимедийной системе SYNC через Bluetooth.

Система Volvo On Call является проектом компании Volvo по повышению безопасности водителя, она объединяет в себе средства по вызову экстренных служб и оказанию помощи водителю в дороге, а также обеспечивает получение информации об автомобиле на данный момент времени с помощью мобильного телефона владельца.

Рис. 6. Кнопки связи с колл-центром Volvo и вызова экстренных служб на передней панели автомобиля Volvo S60

Система устанавливается на автомобиль уже в базовой комплектации. С помощью нее одним нажатием кнопки (рис. 6) можно связаться с аварийными службами, которые могут установить местоположение ТС и направить необходимую помощь. Если же столкновение настолько серьезно, что в автомобиле сработали подушки безопасности, сигнал аварийным службам посылается автоматически. Система также сообщает о попытке злоумышленника проникнуть в автомобиль; если автомобиль похищен, его местонахождение определяется с помощью спутника.

В аварийный центр через установленный в автомобиле телефон передаются GPS-данные о местонахождении автомобиля и другая информация, затем налаживается телефонная связь. Систему аварийного вызова можно включить вручную.

Чтобы снизить последствия аварии и облегчить спасение людей, применяются специальный меры. К ним относятся, например, автоматическое выключение двигателя, включение аварийной световой сигнализации и освещения салона. Центральная блокировка замков автоматически снимается, а крэш-зазоры между дверями и крыльями облегчают открытие дверей после лобового столкновения. Кроме того, фирмы-производители предоставляют руководства по спасению на нескольких языках, которые можно скачать с интернет-сайтов в любой точке мира.