Abs, esp — системы безопасности в автомобилях

Совместимость Wabco ATC с другими системами автомобиля

Wabco ATC (автоматический контроль тягового усилия) является важной системой безопасности, которая улучшает управляемость и стабильность автомобиля, особенно на скользкой дороге. Несмотря на то, что Wabco ATC является самостоятельной системой, она также взаимодействует с другими системами автомобиля для обеспечения оптимальной работы и безопасности

Совместимость с системой ABS

Wabco ATC обладает совместимостью с системой антиблокировки тормозов (ABS). Обе системы используют датчики колес и компьютер управления, чтобы следить за скоростью вращения колес и применять тормоза при необходимости. Система ABS предотвращает блокировку колес во время торможения, а Wabco ATC добавляет функцию контроля тягового усилия, помогая предотвратить боковой занос автомобиля.

Совместимость с системой EBS

Wabco ATC также совместима с системой электронного управления тормозами (EBS). Эти системы работают вместе для контроля и управления тормозами на автомобильном прицепе. Взаимодействие между Wabco ATC и системой EBS позволяет автомобилю и прицепу работать согласованно и эффективно, обеспечивая большую безопасность и стабильность на дороге.

Совместимость с системой ESP

Wabco ATC совместима с системой электронической программы стабилизации (ESP). ESP предотвращает возможные потери сцепления колес с дорогой во время ускорения или поворота. Путем совместной работы с Wabco ATC, система ESP может предотвратить боковой занос и потрясения, обеспечивая стабильность и безопасность автомобиля.

Совместимость с системой ASR

Wabco ATC также совместима со системой антипробуксовочного регулирования (ASR). ASR предотвращает пробуксовку колес при разгоне на скользкой дороге. Wabco ATC работает в паре с системой ASR для оптимального контроля тягового усилия и предотвращения пробуксовки колес, обеспечивая максимальное сцепление с дорогой и улучшение управляемости.

Совместимость с системой HSA

Wabco ATC также совместима со системой помощи при старте в гору (HSA). HSA предохраняет автомобиль от откатывания при старте на склоне. Взаимодействие между Wabco ATC и системой HSA обеспечивает контроль и смягчение тяги и торможения, что делает старт на склоне более безопасным и комфортным процессом.

Все эти системы работают совместно для обеспечения безопасности и оптимальной работы автомобиля. Они дополняют друг друга, чтобы предоставить водителю максимальный контроль и стабильность на дороге.

Brake Assist

Работа системы Brake Assist

Следующим шагом повышения эффективности торможения после АBS стало создание систем, уменьшающих время срабатывания тормозов, так называемых систем помощи при торможении Brake Assist. АBS делает торможение при полностью нажатой педали максимально эффективным, но не может сработать при легком нажатии на педаль. Усилитель же тормозов обеспечивает аварийное торможение в том случае, когда водитель нажимает на педаль тормоза резко, но недостаточно сильно. Для этого система измеряет, насколько быстро и с каким усилием водитель жмет педаль, после чего при необходимости мгновенно повышает давление в тормозной системе до максимального.

Технически эта идея реализована так. В пневматический усилитель тормозов встроены датчик скорости перемещения штока и электромагнитный привод. Как только в управляющий центр с датчика скорости поступает сигнал о том, что шток движется очень быстро (это значит, что водитель резко ударяет по педали), срабатывает электромагнит, который увеличивает силу воздействия на шток. Давление в системе тормозного привода в течение миллисекунд автоматически значительно увеличивается, т.е. уменьшается время на срабатывание тормоза машины в ситуациях, когда все решают мгновенья. Таким образом, автоматика помогает водителю добиться наиболее эффективного торможения. Кроме того, Brake Assist «запоминает», как тормозит данный водитель в штатных режимах, поэтому ей легче «распознать» критическую ситуацию. В то же время даже на влажном покрытии срыва колес в юз не происходит — в действие успевает вступить АBS. То есть Brake Assist помогает водителю в самый первый момент торможения, а уж если в следующие мгновенья усилия слишком много, то АBS предохранит колеса от блокировки и сохранит автомобиль управляемым. Brake Assist берет управление экстренным торможением на себя и останавливает автомобиль в максимально короткий срок значительно сокращая тормозной путь, особенно на высоких скоростях движения. Система Brake Assist устанавливается только на автомобилях с АBS.

Профессионалу система Brake Assist вряд ли нужна. Ведь опытный водитель даже в критической ситуации дозирует усилие на педали тормоза весьма точно (делает это резко, но не панически). А вот для подавляющего большинства «обычных» водителей система Brake Assist — это то, что надо. В отличие от других электронных тормозных систем (см.ниже), Brake Assist не может перераспределять усилия между колесами, а только «додавливает» педаль, гарантируя включение АBS в работу.

Эффект от системы Brake Assist

Компания Bosch разработала новую систему Predictive Brake Assist, которая способна подготовить тормозную систему к экстренному торможению.
Работает она в паре с адаптивным круиз-контролем, чей радар используется для обнаружения объектов впереди автомобиля. Система, определив препятствие впереди, самостоятельно начинает немного прижимать тормозные колодки к дискам. Таким образом, если водитель нажмет на тормозную педаль, он сразу получит максимально быструю реакцию. По словам создателей, новая система эффективнее обычной Brake Assist.
В дальнейшем Bosch планирует представить на рынке Predictive Safety System, которая способна сигнализировать вибрациями на педали тормоза о
критической ситуации впереди. Дальнейшее развитие этой технологии заключается в том, чтобы электроника самостоятельно
активировала экстренное торможение, если решит, что столкновение неизбежно, а водитель бездействует.

На помощь пришла электроника

Пневматическая тормозная система по сравнению с гидравлической имеет один существенный и, к сожалению, неустранимый недостаток – меньшее быстродействие. Причина связана с пониженной скоростью распространения воздуха по трубопроводам. Особенно это заметно у автопоездов. Применение ускорительных клапанов позволяет сгладить проблему и получить приемлемое для практического применения запаздывание срабатывания тормозных механизмов задней оси длинных транспортных средств, но не более.

Выход из ситуации конструкторы нашли в применении электроники. Они установили на педаль тормоза датчик ее положения, сигнал с которого поступает на контроллер. В тормозных камерах разместили датчики давления, информацию с них также направили на блок управления. Воздух из ресиверов в тормозные камеры подается через модуляторы, управляющие команды для которых вырабатывает контроллер. Они формируются таким образом, чтобы давление воздуха в тормозных камерах соответствовало задаваемому водителем. Таким образом, появился электропневматиче-ский тормозной привод, его внедрение началось в середине 1990-х годов.

Электрический сигнал в пределах автопоезда распространяется практически мгновенно, следовательно, все его оси теперь затормаживаются одновременно. Более того, электропневматика позволяет вносить искусственное запаздывание, например, таким образом, чтобы торможение начиналось с задних осей – это будет препятствовать такому опасному явлению, как складывание автопоезда. А еще, дополнив тормозные механизмы датчиками износа, можно так распределять тормозные усилия, чтобы их износ происходил равномерно; тогда замена отслуживших свое тормозных компонентов производится разом за один заезд на станцию технического обслуживания.

Модуль АБС для прицепного состава
KB4TA G2 компании Knorr-BremseКонтроллер электропневматической
тормозной системы EBS 5.X компании
Knorr-BremseМодуль электропневматической тормозной системы для прицепного состава TEBS G2.2
компании Knorr-BremseЭлектронные блоки управления компании Knorr-Bremse.
Слева направо: ABS 6 «advanced», ABS 8.6 «compact»
и ABS 8.2 «advanced»

Внедрение быстродействующего электропневматического тормозного привода позволило взяться за решение задачи обеспечения курсовой устойчивости, т.е. создание системы динамической стабилизации для тяжелых грузовых автомобилей, автопоездов и автобусов. И такое устройство появилось. Это произошло в самом начале XXI века. Первоначально оно представляло собой отдельный блок, который соединялся с шиной «CAN» с помощью электропневматики, и на него заводились сигналы с трех датчиков: положения рулевого колеса, скорости вращения автомобиля вокруг вертикальной оси и поперечного ускорения автомобиля. Позднее произошла интеграция, и система динамической стабилизации стала одной из функций, выполняемых электропневмотормозами.

Как работает система автоматического экстренного торможения?

Большинство новых автомобилей уже оснащены такими датчиками, как радары. Эти радары используются в других функциях помощи водителю, таких как интеллектуальный круиз-контроль (ACC). AEB может использовать эти радары и другие датчики, такие как лидары и камеры, для получения хорошего изображения и расчета окружающей среды и окружения.

AEB также имеет доступ к информации о вашем автомобиле через электронный блок управления или ECU. Измеряя скорость вашего автомобиля и вычисляя расстояние до любого объекта перед вами, AEB может рассчитать и определить, может ли ваша текущая скорость привести к столкновению.

Если AEB обнаружит потенциальное столкновение, AEB проверит тормозные системы. Если вы действительно нажмете на тормоз, и автомобиль замедлится достаточно, чтобы избежать столкновения, AEB не будет вмешиваться. Однако, если вы не нажмете на тормоза, несмотря на приближающееся препятствие, или вы не приложите достаточного усилия к тормозам, AEB возьмет на себя управление, и тормоза сработают с достаточной силой, чтобы избежать столкновения.

Системы AEB могут обнаруживать транспортные средства и большие препятствия. Однако более продвинутые модели могут обнаруживать двухколесные транспортные средства и пешеходов.

Некоторые автомобили выводят систему AEB на новый уровень и оснащены автоматическим задним торможением. Автоматическое торможение задним ходом работает так же, как AEB, но предназначено для предотвращения столкновений на низкой скорости, особенно аварий, когда вы находитесь позади чужого автомобиля.

Автоматическое торможение задним ходом получает информацию от радаров и камер заднего вида для контроля и наблюдения за задней частью автомобиля. Если при попытке припарковаться в машину попадает пешеход или если вы слишком близко подходите к чужой машине, AutoReverse Braking выручит вас и убережет от столкновения. Проверять Как работает камера кругового обзора 360 ° в автомобиле?

Классика не сдается

Несмотря на существенные преимущества электропневматического привода, он пока что не смог полностью вытеснить классическую пневматику. Во-первых, получается дороже, а во-вторых, его повышенное быстродействие для коротких транспортных средств, таких как самосвалы, не актуально. В то же время системы динамической стабилизации на дорогах доказали свою высокую эффективность в деле повышения безопасности движения и поэтому получают все более широкое распространение, как среди легковых, так и грузовых автомобилей и автобусов. На создавшуюся ситуацию поставщики тормозной аппаратуры ответили созданием классического пневматического привода, содержащего СДС.

Эволюция электронных систем
управления процессом торможения
компании Knorr-BremseПневматическая тормозная система ABS 8 с функцией динамической стабилизации: 1 —
датчик скорости вращения колеса; 2 — модулятор давления; 3 — блок управления; 4 —
электроклапан задней оси; 5 — двухмагистральный клапан задней оси; 6 — электроклапан
передней оси; 7 — двухмагистральный клапан передней оси; 8 — датчик давления; 9 — блок
датчиков перемещения; 10 — датчик положения рулевого колесаДва варианта пневматической тормозной системы ABS 8 с функцией ПБС: с традиционными модуляторами и с компактным модулем задней оси CRAMИнтегрированное в тормозную систему ABS 8 управление задней пневмоподвеской ELB

Познакомимся подробнее с новейшей разработкой компании Knorr-Bremse. Она получила наименование ABS 8. Несмотря на то что в названии указана только АБС, на самом деле это семейство систем разного уровня, содержащее и простую антиблокировочную (базовая), и более сложную противобуксо-вочную, и топовую систему динамической стабилизации (Advanced). Конструктивно контроллеры выполняются двух видов – предназначенные для установки в кабине или на раме. По напряжению питания они разделяются на 12- и 24-вольтовые. В производственной программе фирмы новинка заменит семейство ABS 6.

Дальнейшее развитие ABS 8 предусматривает расширение выполняемых пневматической тормозной системой функций. Среди них управление пневматической подвеской (ELC), мониторинг давления в шинах (TPMS), управление компонентами подготовки воздуха (компрессором и клапанами). Еще одна интересная особенность новинки состоит в том, что регулирование давления в тормозных камерах задней оси может осуществляться либо традиционным способом через раздельные модуляторы, либо посредством компактного модуля задней оси (CRAM).

Не исключено, что появление столь совершенной классической пневматической тормозной системы замедлит процесс перехода на электропневматику, по крайней мере, у одиночных транспортных средств.

В заключение отметим, что ведущими разработчиками и производителями пневматических тормозных устройств с электронным управлением являются Knorr-Bremse и WABCO. Они конкурируют в жестких условиях рынка и практически одновременно создают аналогичные системы, начиная от АБС и заканчивая последними разработками.

В статье использованы иллюстрации компаний Knorr-Bremse и WABCO

Геннадий Дунин

Сравнение ABS с другими системами управления тормозами

ABS (антиблокировочная система) является одной из самых популярных систем управления тормозами для автомобилей. Однако она не единственная, и существуют и другие системы, которые выполняют похожие функции. В этом разделе мы рассмотрим некоторые из них.

Традиционные тормозные системы

Традиционные тормозные системы, которые применялись до появления ABS, не имели функции предотвращения блокировки колес во время экстренного торможения. В результате, это могло привести к потере управляемости автомобилем или удлинению тормозного пути.

Противобуксовочная система (ASR)

Противобуксовочная система, также известная как ASR, предотвращает проскальзывание колес на поверхности, особенно при активном разгоне. Она контролирует привод колеса и регулирует крутящий момент двигателя, чтобы предотвратить проскальзывание.

Система динамической стабилизации (DSC)

Система динамической стабилизации, или DSC, предоставляет не только функцию ABS, но и другие функции, такие как контроль стабилизации транспортного средства, усиление сцепления и адаптивное освещение. DSC использует различные сенсоры и компьютерные алгоритмы, чтобы контролировать движение автомобиля и обеспечивать безопасность.

Система автоматического накачивания тормозов (EBS)

Система автоматического накачивания тормозов (EBS) автоматически создает давление в тормозной системе, чтобы ускорить реакцию системы ABS и сократить тормозной путь. EBS обеспечивает более надежную и эффективную работу системы ABS.

Сравнение систем управления тормозами

Система	Описание	Преимущества	Недостатки
ABS	Антиблокировочная система, предотвращает блокировку колес во время торможения	Повышает управляемость автомобиля при торможении Сокращает тормозной путь	Может привести к вибрации педали тормоза Может быть дорогой в обслуживании и ремонте
ASR	Противобуксовочная система, предотвращает проскальзывание колес при разгоне	Повышает безопасность при активном разгоне Улучшает управляемость автомобиля на скользкой дороге	Не предотвращает блокировку колес при торможении Может ограничить мощность двигателя
DSC	Система динамической стабилизации, предоставляет функции ABS и другие функции для повышения безопасности	Сочетает в себе несколько функций для повышения безопасности автомобиля Обеспечивает дополнительную стабилизацию транспортного средства	Может быть дорогой в установке и обслуживании Требуется регулярная калибровка и обновление программного обеспечения
EBS	Система автоматического накачивания тормозов, ускоряет реакцию системы ABS и сокращает тормозной путь	Улучшает эффективность работы системы ABS Сокращает тормозной путь	Может быть дорогой в установке и обслуживании Требуется дополнительное обслуживание для поддержания эффективности

Каждая из этих систем имеет свои преимущества и недостатки, и выбор определенной системы зависит от потребностей автомобильного производителя и водителя. Однако ABS остается одной из наиболее распространенных систем управления тормозами и играет важную роль в повышении безопасности на дорогах.

EBD (Electronic Brake Force Distribution) — система распределения тормозных усилий.

В большинстве современных автомобилей ABS работает вместе с EBD (Electronic Brake Force Distribution) — системой распределения тормозных усилий. Система распределения тормозных усилий представляет собой программное расширение антиблокировочной системы тормозов. Другими словами, система использует конструктивные элементы системы ABS в новом качестве.
Система EBD позволяет эффективно тормозить в разных дорожных условиях, учитывая участки дороги с разнородным покрытием, загруженность автомобиля и техническое состояние покрышек. EBD распределяет тормозные усилия на каждое колесо в отдельности, чтобы обеспечить оптимальное сцепление с дорогой.
Принципиально отличие EBD и других систем от базовой ABS, в том что они помогают водителю управлять автомобилем постоянно, а не только при экстренном торможении.
Принцип работы системы распределения тормозных усилий
Работа системы EBD, также как и система ABS, носит цикличный характер. Цикл работы включает три фазы:

• удержание давления;
• сброс давления;
• увеличение давления.

По данным датчиков угловой скорости колес блок управления ABS сравнивает тормозные усилия передних и задних колёс. Когда разница между ними превышает заданную величину, включается алгоритм системы распределения тормозных усилий.
На основании разности сигналов датчиков блок управления определяет начало блокирования задних колес. Он закрывает впускные клапаны в контурах тормозных цилиндров задних колес. Давление в контуре задних колес удерживается на текущем уровне. Впускные клапаны передних колёс остаются открытыми. Давление в контурах тормозных цилиндров передних колес продолжает увеличиваться до начала блокирования передних колес.
Если колеса задней оси продолжают блокироваться, открываются соответствующие выпускные клапаны и давление в контурах тормозных цилиндров задних колес уменьшается.
При превышении угловой скорости задних колес заданного значения, давление в контурах увеличивается. Происходит торможение задних колес.
Работа системы распределения тормозных усилий заканчивается с началом блокирования передних (ведущих) колес. При этом в работу включается система ABS.

Еще работа EBD поможет распределить тормозную силу в случае резкого торможения в повороте противостояв заносу и сносу автомобиля, потери траектории пути. При поворотах сильнее нагружаются внешние колеса относительно поворота, а нагрузка на внутренние колеса уменьшена, тем самым автомобиль подвержен риску заноса или потери траектории и вылета с поворота. В этом случае EBD уменьшит тормозное усилие на внешние колеса тем самым не дав им заблокироваться. Автомобиль становится управляемым, значительно повышается уровень безопасности движения.
С системой EBD можно смело тормозить в повороте и на смешанном покрытии. Электроника по разности частот вращения «поймет», что колеса попали на участки с разнородным покрытием, и уменьшит тормозные силы на колесах, которые имеют лучшее сцепление с дорогой. Кстати, интенсивность замедления в этом случае снизится и будет определяться силой трения колеса (колес), имеющего наихудшее сцепление с дорогой.
Также система EBD при торможении учитывает загрузку автомобиля.

Тормозное усилие между передними и задними колесами оптимизируются, при этом обеспечивается максимально быстрое торможение.
Например, при торможении автомобиля с более чем одним человеком внутри, система EBD увеличивает тормозное усилие на задние колеса по сравнению с тем случаем, когда внутри находится только водитель, повышая при этом эффективность торможения по сравнению с автомобилем без системы EBD.

Таким образом, работа EBD способствует уменьшению тормозного пути и возможностью управлять автомобилем в аварийных ситуациях.

ABS (Anti-lock Braking System)

As the name suggests, ABS prevents the wheels from locking up in the situation of hard braking under tricky conditions. In a car without an anti-lock braking system (ABS), if you slam the brakes hard for too long, it’s likely that one, or more, of the wheels, will lock up and screech all the way before the car comes to a halt. When a wheel begins to drag or skid, the driver has effectively lost directional control of the vehicle.

In a car equipped with ABS, what mostly happens is the system applies the brakes in small pulses to prevent sudden brake locking that is why you can feel vibrations and juddering at the brake pedal when ABS is activated. You can even hear faint brake squealing and grinding noises.
A 4-channel ABS consists of three main components: Speed sensors for each wheel, Computer-controlled valves on the hydraulic lines leading to each brake pump for restoring hydraulic braking pressure, a Control module.

Advantages of ABS

1. Helps in stopping the car in a shorter distance under emergency braking
2. Prevents wheel lock-up
3. Increases control over the vehicle
4. Better braking performance in diverse conditions
5. Dramatically reduces “skidding” effect

Варианты систем ABS

В настоящее время предлагается несколько версий ABS в зависимости от конфигурации тормозных контуров, конфигурации привода и трансмиссии, функциональных требований и бюджета. Наиболее популярным распреде­лением тормозных сил является диагональное разделение (Х-образная конфигурация тор­мозных контуров), менее популярным — раз­деление передних и задних колес (Н-образная конфигурация тормозных контуров). Конфи­гурации HI и НН (например, в Daimler Maybach) являются специализированными и редко ис­пользуются в сочетании с ABS. Варианты систем ABS различаются по количеству каналов управления и датчиков угловых скоростей колес.

4-канальная система ABS с 4 датчиками

4-канальные системы ABS с 4 датчиками (рис. «Варианты систем ABS» ) позволяют индивиду­ально регулировать тормозное давление на каждом колесе по четырем гидравлическим каналам, с разделением тормозных контуров между передними и задними колесами (для ll-образной конфигурации тормозных конту­ров) или диагональным распределением (для Х-образной конфигурации тормозных конту­ров). У каждого колеса есть свой датчик, из­меряющий угловую скорость.

Для сегмента сверхкомпактных автомо­билей с рабочим объемом двигателя до 660 куб.см (MIDGET) японского рынка был разработан сильно упрощенный вариант ABS. Он положил конец демпфирующим камерам и возвратным насосам. Небольшое количество компонентов по сравнению с традиционными системами обеспечивает значительную эко­номию, но имеет и ряд функциональных не­достатков. Производство систем этого типа постепенно прекращается.

3-канальная система ABS с 3 датчиками

Вместо привычного расположения с отдель­ным датчиком угловой скорости на каждом колесе в этом варианте у задних колес име­ется один датчик, устанавливаемый в диф­ференциале. В силу характеристик диффе­ренциала он позволяет измерять разность угловых скоростей колес с определенными ограничениями. Характеристики управления SL для задних колес, т.е. параллельное соеди­нение тормозов двух задних колес, позволяют обойтись одним гидравлическим каналом для (параллельного) регулирования давления за­дних колес.

Гидравлические 3-канальные системы требуют II-образной конфигурации тормозных конту­ров (разделение передних и задних колес).

Системы с 3 датчиками можно исполь­зовать только в автомобилях с задним при­водом, главным образом, в грузовиках. Количество автомобилей, оснащаемых такими системами, падает.

2-канальная система ABS с 1 или 2 датчиками

2-канальные системы ABS начали производить из-за небольшого количества требуемых компонентов и, соответственно, возможности экономии затрат. Их популярность была огра­ничена, так как их функциональность была не­достаточной. Эти системы сейчас практически не используются в автомобилях.

Некоторые продаваемые в США лег­кие грузовики с межосевым разделением тормозных контуров все еще оснащаются системами RWAL (Rear Wheel Anti-Lock, антиблокировочная система для задних колес) — специальными упрощенными версиями 2-канальной системы ABS, состоящими из датчика на дифференциале заднего моста и одиночного управляющего канала (без воз­вратного насоса), предотвращающего блоки­ровку задних колес. При достаточно большом тормозном давлении передние колеса все равно могут заблокироваться, что приводит к риску потери управляемости при опреде­ленных условиях.

Такая система не отвечает функциональным требованиям, предъявляемым к системам ABS Категории 1.

Использование ABS на мотоциклах

За последние годы удалось существенно сни­зить размер и массу систем ABS. В результате серийно производимые системы ABS стали привлекательной опцией для мотоциклов. Следовательно, этот класс транспортных средств сможет воспользоваться преимуще­ствами ABS как системы безопасности.

Автомобильная система для использова­ния в мотоциклах модифицируется. Вместо привычных восьми 2/2-ходовых клапанов в гидравлическом блоке у автомобилей (с Х-образной конфигурацией тормозных кон­туров), у мотоциклов обычно применяется четыре клапана. Алгоритм управления также кардинально отличается от используемого в автомобильной системе ABS.

Другие варианты системы появились в результате спроса на комбинированные тор­мозные системы (CBS), т.е. системы, в которых и передними, и задними тормозами можно управлять либо педалью, либо ручным ры­чагом, возможно в сочетании с отдельными средствами активации передних тормозов. Для этого типа требуется 3-канальный гидравличе­ский блок. Однако конструкция варианта CBS сильно зависит от модели мотоцикла.