Systemy bezpieczeństwa w samochodzie

Od układu ostrzegającego o przekroczeniu bezpiecznej odległości między pojazdami po mechanizmy nadzorujące obszar zwany martwym polem – nowoczesne samochody są wyposażone nawet w 20 systemów asystujących kierowcę, które mają podnosić bezpieczeństwo i komfort podczas jazdy. W poniższym materiale przedstawiamy najważniejsze rozwiązania tego rodzaju.

Noszą takie nazwy jak Adaptive Cruise Control, Lane Assist czy Electronic Stability Control. Mają za zadanie zwiększać bezpieczeństwo osób w ruchu drogowym, a także ułatwiać prowadzenie pojazdu. Jednak za większość elektronicznych pomocników trzeba słono dopłacać. Dlatego przed zakupem auta warto wiedzieć, na jakich zasadach działają poszczególne systemy bezpieczeństwa, czy przynoszą wymierne korzyści w praktyce i czy są warte swoich pieniędzy.

Producenci samochodów (tu: Mercedes) demonstrują działanie systemów bezpieczeństwa aktywnego w efektownych animacjach na swoich stronach internetowych.

Producenci samochodów (tu: Mercedes) demonstrują działanie systemów bezpieczeństwa aktywnego w efektownych animacjach na swoich stronach internetowych.

Systemy wspomagające kierowcę ingerują w działanie układu napędowego, układu sterowania i sygnalizacyjnego, w sytuacjach krytycznych ostrzegają kierującego pojazdem przed bezpośrednimi zagrożeniami i zapobiegają wielu wypadkom, jak dowodzą wyniki przeprowadzonych badań. Według danych opublikowanych przez niemiecki automobilklub ADAC (Allgemeiner Deutscher Automobil-Club), który zebrał statystyki otrzymywane od instytutów badawczych i spółek ubezpieczeniowych, dzięki systemom dostosowującym prędkość do bieżącej sytuacji na drodze zanotowano 17-procentowy spadek poważnych wypadków drogowych, w których ludzie ponieśli śmierć lub odnieśli obrażenia ciała. Liczba wypadków z ofiarami w ludziach, które były spowodowane przez najechanie, zmalała o 28 procent wskutek działania asystentów awaryjnego hamowania. Ponadto asystentowi zmiany pasa ruchu udało się zredukować o 26 procent liczbę kolizji w trakcie wykonywania tego manewru. Natomiast liczba wypadków z udziałem samochodów ciężarowych powstałych w wyniku opuszczenia pasa ruchu na autostradzie spadła za sprawą asystenta toru jazdy o całe 49 procent. Te imponujące rezultaty ukazują, w jak ogromnym stopniu elektroniczne systemy asystujące kierowcę przyczyniły się w ostatnich latach do poprawy bezpieczeństwa w ruchu drogowym.

System automatycznego dostosowywania prędkości i odstępu w pojazdach BMW wykorzystuje czujniki radarowe, aby samodzielnie wykonywać manewry przyspieszania i hamowania w zatorach drogowych i przy dużym natężeniu ruchu. W razie potrzeby zatrzymuje pojazd. (źródło: BMW)

System automatycznego dostosowywania prędkości i odstępu w pojazdach BMW wykorzystuje czujniki radarowe, aby samodzielnie wykonywać manewry przyspieszania i hamowania w zatorach drogowych i przy dużym natężeniu ruchu. W razie potrzeby zatrzymuje pojazd. (źródło: BMW)

Skomplikowane rozwiązania technologiczne

Zwiększenie bezpieczeństwa kierowcy, pasażerów i pozostałych uczestników ruchu drogowego wymaga stosowania sprytnych, bo długo opracowywanych, za to bardzo drogich układów elektronicznych. Mierniki i czujniki nieustannie monitorują stan silnika i układu jezdnego. Kamery reagujące na pasmo światła widzialnego i podczerwień wykrywają wszystko, co znajduje się na jezdni – od pieszych, przez inne pojazdy, po pionowe znaki drogowe i poziome oznakowanie jezdni. Za pomocą fal ultradźwiękowych asystent nadzoruje przebieg parkowania, podczas gdy takie urządzenia jak radar i lidar (działa na podobnej zasadzie jak radar, lecz z wykorzystaniem promieni laserowych) są stosowane na większym dystansie – chociażby w celu mierzenia odległości do poprzedzającego pojazdu i odpowiedniego regulowania prędkości jazdy.

Układy asystujące kierowcę muszą poradzić sobie z bardzo skomplikowanym zadaniem, które wymaga komunikowania się w czasie rzeczywistym z licznymi procesorami i urządzeniami sterującymi poprzez takie linie wymiany danych jak np. magistrala CAN (Controller Area Network) i analizowania otrzymanych wyników. Niekiedy decydują ułamki sekund, a wszystko odbywa się po części przy pełnej prędkości, marnych warunkach atmosferycznych i/lub kiepskim oznakowaniu poziomym na powierzchni jezdni. Na przykład mechanizm automatycznego dostosowywania odstępu w ekskluzywnym modelu limuzyny Audi A8 pozyskuje dane z ok. trzydziestu urządzeń sterujących. System wspomagający, o którym mowa, musi wykrywać różne uwarunkowania, sytuacje i obiekty zarówno w kabinie pojazdu, jak i na zewnątrz. Muszą je odpowiednio klasyfikować, oszacowywać i interpretować, aby w razie potrzeby zainicjować optymalną reakcję – np. gwałtowne hamowanie, które w sytuacji bezpośredniego zagrożenia może uratować ludzkie życie.

System monitorowania martwego pola widzenia w pojazdach Ford wykrywa za pomocą czujników radarowych pojazdy znajdujące się poza zasięgiem wzroku kierowcy i ostrzega wizualnie diodą w lusterku bocznym.  (źródło: Ford)

System monitorowania martwego pola widzenia w pojazdach Ford wykrywa za pomocą czujników radarowych pojazdy znajdujące się poza zasięgiem wzroku kierowcy i ostrzega wizualnie diodą w lusterku bocznym. (źródło: Ford)

Asystent kierowcy musi prawidłowo wykrywać pojazdy zajmujące miejsce na pasie tuż przed samochodem (także te, które zajeżdżają mu drogę), we właściwy sposób reagować na ciągłe ruszanie i przyhamowywanie w zatorach drogowych, a nawet wyciągać odpowiednie wnioski z sytuacji, gdy poprzedzający pojazd nagle znika z pola widzenia i z monitorowanego obszaru.

Na dodatek systemy asystujące muszą sprostać temu, że każdy kierowca ma inny styl jazdy. Niektórzy preferują defensywną, ostrożną jazdę, podczas gdy inni zdecydowanie stawiają na sportowy, dynamiczny, mniej lub bardziej agresywny styl jazdy. Kierowcy różnią się między sobą także pod względem poziomu nabytych umiejętności. Niektórzy dopiero zaczynają swoją przygodę z prowadzeniem samochodu, inni zaś mogą pochwalić się setkami tysięcy kilometrów za kierownicą i ogromnym doświadczeniem. Na wszystko to układy wspomagające muszą brać poprawkę i uwzględniać w swoim działaniu. Wprawdzie producenci nieustannie dążą do zoptymalizowania swoich mechanizmów, lecz mimo to w codziennych sytuacjach wychodzą na jaw pewne niedociągnięcia, które wymagają od kierowcy sporej cierpliwości. Na przykład asystent utrzymywania odległości może w określonych warunkach reagować niespodziewanym przyspieszaniem lub nagłym hamowaniem, co bardzo negatywnie wpływa na komfort jazdy. Bardzo naprzykrzają się ponadto zbyt długie i zbyt piskliwe sygnały akustyczne ostrzegające kierowcę przed zagrożeniem. Niekiedy powyższe czynniki okazują się na tyle uciążliwe, że zdenerwowany lub zrezygnowany kierowca decyduje się po prostu wyłączyć asystenta. Świadczy to o (braku) przydatności układu zabezpieczającego.

Jeszcze jeden istotny aspekt. Awaria elektroniki pokładowej, a nawet zwyczajna stłuczka mogą narazić właściciela na ogromne koszty. Wykazał to nawet test zderzeniowy przeprowadzony przez stowarzyszenie ADAC, w którym kompaktowa toyota Avensis wjechała z prędkością zaledwie dziesięciu kilometrów na godzinę w nieporuszające się audi Q7. Szkody materialne w toyocie przekroczyły 5000 euro (ok. 21,5 tysiąca złotych). 65 procent wymienionej kwoty przypada na zniszczony układ radarowy z czujnikiem asystenta ACC (Adaptive Cruise Control, system dbający o zachowanie właściwego dystansu pomiędzy pojazdami poruszającymi się tym samym pasem ruchu). Pozostałe koszty to 16 godzin roboczych mechatronika i lakiernika. Należy wiedzieć, że pomiędzy czujnikami radarowymi danych modeli samochodów występują ogromne różnice cenowe. Choć marka Mercedes cieszy się opinią ekskluzywnej, a zarazem drogiej, taki sensor można nabyć już za 464 euro (niecałe 2 tys. złotych). Przynajmniej tak podaje ADAC. Tymczasem uszkodzenie czujnika w toyocie lub jaguarze może pociągnąć za sobą wydatek rzędu 3000 euro (niecałe 13 tys. złotych) lub nawet większy.

Sensor radarowy w samochodach Porsche monitoruje obszar przed pojazdem w zasięgu maksymalnie 200 metrów.  (źródło: Porsche)

Sensor radarowy w samochodach Porsche monitoruje obszar przed pojazdem w zasięgu maksymalnie 200 metrów. (źródło: Porsche)

Zachowywanie odpowiedniego odstępu

Gdy zachodzi potrzeba, systemy asystujące ingerują w prowadzenie pojazdu, m.in. poprzez hamowanie. Najbardziej rozpowszechniony jest system ABS zapobiegający blokowaniu pojedynczych kół podczas gwałtownego hamowania. Obecnie wchodzi w skład standardowego wyposażenia prawie wszystkich samochodów. Asystent ESC (Electronic Stability Control), który u wielu producentów nosi nazwę ESP (Electronic Stability Program) ma za zadanie stabilizować tor jazdy samochodu, aby zapobiegać poślizgom – przede wszystkim podczas pokonywania zakrętów. W tym celu przyhamowuje jedno lub kilka kół. System wspomagający ESC jest przeważnie stosowany w połączeniu z asystentem kontroli trakcji ASR (Acceleration Slip Regulation), który m.in. ogranicza moc silnika, gdy czujniki zgłaszają utratę przyczepności podczas przyspieszania lub podjeżdżania.

Rozwinięciem tempomatu, a więc urządzenia, które automatycznie utrzymuje wybraną przez kierowcę prędkość, jest układ ACC (Adaptive Cruise Control) znany także pod nazwą tempomatu aktywnego lub adaptacyjnego. W niektórych pojazdach (marek Audi, BMW, Mercedes, Volkswagen) jest on uzupełniony o funkcję Stop & Go umożliwiającej automatyczne prowadzenie samochodu w zatorach drogowych (podążanie za poprzednikiem). Czujniki radarowe i lidarowe, a także kamery (w autach Lancii i Jeepa są to kamery na podczerwień) umieszczone w czole samochodu mierzą odstęp od poprzedzającego pojazdu i ustalają różnicę prędkości, aby dynamicznie dostosowywać prędkość i zachować właściwą odległość. Układy tego typu badają obszar w kształcie klina o zasięgu sięgającym ok. 250 metrów, a stereoskopowa kamera Mercedesa (Stereo Multi Purpose Camera) pozwala monitorować sytuację nawet z wyprzedzeniem do 500 metrów. Gdy odstęp od poprzedzającego pojazdu niespodziewanie spada poniżej limitu, kierowca otrzymuje ostrzeżenia w postaci sygnałów wizualnych i dźwiękowych.

Układ ACC działa z reguły przy prędkościach od 0 do 250 km/h (np. Audi) lub w zakresie prędkości od 30 do 180 km/h (Honda). System utrzymywania odstępu można nabyć jako wyposażenie dodatkowe w cenie od 1000 do 3500 euro (ok. 4250 – 13000 złotych). Znacznie tańszym rozwiązaniem okazują się mechanizmy ostrzegające akustycznie przed grożącą kolizją. Urządzenia tego typu także przyczyniają się do zmniejszenia liczby wypadków, więc powinny być jak najszybciej wprowadzane w samochodach klasy kompaktowej.

System automatycznego rozpoznawania znaków drogowych informuję kierowcę np. o ograniczeniach prędkości i zakazach wyprzedzania. Dzięki temu kierowca może poświęcić więcej uwagi sytuacji na drodze. (źródło: Ford)

System automatycznego rozpoznawania znaków drogowych informuję kierowcę np. o ograniczeniach prędkości i zakazach wyprzedzania. Dzięki temu kierowca może poświęcić więcej uwagi sytuacji na drodze. (źródło: Ford)

Asystent hamowania awaryjnego

Wypadki spowodowane przez najechanie należą do najczęstszych kolizji drogowych. Tymczasem można znacznie zmniejszyć ich liczbę lub wręcz całkowicie uniknąć przez stosowanie układów wczesnego ostrzegania i samodzielnego hamowania w groźnych sytuacjach. Asystent hamowania awaryjnego w postaci czujnika radarowego zamontowanego w przedniej szybie auta potrafi samodzielnie spowalniać samochód, gdy wykryje ryzyko najechania na inny pojazd. W nowym volkswagenie up, a także fiatach Panda i 500L należy do wyposażenia dodatkowego. System Pre Sense firmy Audi, który jest obecnie dostępny w modelach począwszy od A3 w (maksymalnie) czterech wariantach, ostrzega przed kolizją, w razie zagrożenia wykonuje hamowanie awaryjne lub redukuje prędkość jazdy, jednak nie więcej niż 40 km/h. Nissan zdecydował się pójść jeszcze dalej. Jego asystent omijania przeszkód przejmuje w awaryjnych sytuacjach kierowanie i sam wykonuje manewr omijania.


Zobacz również