Nowoczesne systemy bezpieczeństwa

O tym, że w tandemie kierowca–samochód ten pierwszy zawodzi najczęściej – dowiecie się choćby z policyjnych komunikatów powypadkowych: nie dostosował prędkości, wymusił pierwszeństwo, nie zauważył nadjeżdżającego pojazdu… To człowiek popełnia błędy, a bezwolna maszyna nie może nic na to poradzić. Tak było dotychczas, ale już nie będzie. Inwazja elektronicznych wynalazków pozwala samochodom widzieć, słyszeć i myśleć. No, prawie. Kto ma największe zasługi dla bezpieczeństwa na drodze, skoro nie człowiek? Z całą pewnością łoś – ten sympatyczny czworonóg, żyjący m.in. w szwedzkich lasach, ma zwyczaj wybiegania znienacka na drogę.

Skandynawowie opracowali specjalny test dla kierowców ćwiczący umiejętność szybkiego wyminięcia zwierzaka i powrotu na obrany tor jazdy – tzw. test łosia. W 1997 roku poległ w nim Mercedes klasy A, który nie dał rady wrócić na „właściwą drogę” i przewrócił się. To był początek kariery systemu ESP, który zwiększa stabilność samochodu.

Dzisiaj wiadomo, że dzięki jego stosowaniu ilość wypadków spowodowanych poślizgiem auta spadła o 35 do 40 procent. W wielu krajach układ ESP jest dziś montowany seryjnie w większości samochodów, tylko w tych z niższych klas nie jest jeszcze powszechny (koszty!). Najnowocześniejsze wersje ESP uwzględniają nawet obecność bagażnika na dachu albo działają z osobna na każde koło przyczepy, zapobiegając jej poślizgowi. Wcale też nie psują przyjemności z jazdy, jak bywało niegdyś – dobrze skalibrowane dopuszczają nawet lekki poślizg, taki kontrolowany drift. Same rozpoznają, kiedy kierowca hamując znajduje się na granicy bezpieczeństwa i dopiero wtedy z całą siłą wkraczają do akcji.

W samochodach z napędem na cztery koła mechanizmy różnicowe rozdzielają moment obrotowy między oś przednią i tylną, co stabilizuje pojazd, lub moment rozdzielany jest pomiędzy koła tylnej osi (Torque Vectoring). W BMW X5 np. najpierw zwiększany jest moment obrotowy przypadający na całą tylną oś, a potem przyhamowywane jest nieco koło po wewnętrznej stronie zakrętu. W ten sposób można zapobiec poślizgowi, bez zmniejszania prędkości samochodu.

Nic nie zapobiega lepiej poślizgowi kół niż szybka kontra kierownicą – wiedzą o tym najnowocześniejsze systemy ESP i biorą ten manewr pod uwagę. W elektromechanicznych i elektrohydraulicznych układach kierowniczych obrót koła kierownicy jest zwiększany lub zmniejszany, zależnie od potrzeb. Zmienne układy kierownicze w Audi i BMW w pewnym określonym zakresie same skręcają koła, i to w taki sposób, że prowadzący samochód nawet tego nie odczuwa.

Ale nie tylko ESP jest na topie. Karierę robią tempomaty pozwalające zachować bezpieczną odległość od poprzedzającego auta. Zwiększają nie tylko komfort jazdy, ale przede wszystkim bezpieczeństwo, bo wymuszają automatyczne hamowanie, gdy samochód podjedzie zbyt blisko innego auta. Skąd system wie, że trzeba przyhamować? Korzysta z kamery i radaru. Kamera rozpoznaje nie tylko pojazdy w ruchu, ale też obiekty nieruchome, pieszych, pasy na jezdni, światło dochodzące z przeciwka oraz znaki drogowe – i to w dzień i w nocy. Wystarcza do tego jedna kamera, w przyszłości stosowane będą dwie, by mogły dawać obraz przestrzenny. Już w przyszłym roku w taki złożony system optyczny będzie wyposażony pierwszy Mercedes – model klasy E.

Melodią dalszej przyszłości jest za to komunikacja między samochodami. Dzięki sieci W-LAN o zasięgu około 500 m samochody będą wymieniać między sobą dane dotyczące parametrów jazdy. Przy większych odległościach wykorzystywany będzie efekt domina – informacje będą przepływać od samochodu do samochodu. Dzięki temu kierowca dowie się w porę, czy na jego pasie nie stoi zepsuty pojazd, czy do skrzyżowania nie zbliża się inne auto, skąd nadjeżdża karetka i w którym dokładnie miejscu zaczyna się korek. Z kolei czujniki zamontowane w pojazdach pozwolą automatycznie hamować w sytuacjach krytycznych. Jednak zanim to się stanie, Europejczycy muszą się porozumieć co do częstotliwości fal i cały projekt wprowadzić w życie. Będzie efektywnie działał tylko wtedy, gdy w stosowny system zostanie wyposażonych dużo samochodów, dlatego nowe urządzenia nie mogą być drogie. Bo naprawdę bezpiecznie będzie jedynie wtedy, gdy bezpieczeństwo nie będzie wiele kosztować.

Tempomat utrzymujący stałą odległość od pojazdu
Przed tempomatami wielka kariera. Przestały już być przydatne tylko do zwykłej jazdy w kolumnie, ale zaczęły skutecznie zapobiegać wypadkom. Kiedyś tempomaty korzystały z radaru i potrafi ły określić jedynie prędkość i odległość aut, które znajdowały się z przodu. Teraz będą miały kamery (tak jest już w Lexusie i Volvo), więc dokładnie pokażą całą złożoną sytuację drogową oraz nieruchome obiekty. Jak wykazał test „auto motor i sport”, nawet najlepsze systemy, np. w Mercedesie S, nie wszystko jeszcze zauważają i nie zawsze nadążają z obrazem, gdy samochód gwałtownie zmieni pas ruchu. Wynalazki tego rodzaju muszą stać się bardziej niezawodne oraz tańsze – za kilka lat nie powinny kosztować więcej niż 500 euro.

Asystent hamowania
Małe samochody potrafią dziś hamować równie skutecznie, co auta sportowe. Ale co z tego, skoro nie wszyscy kierowcy wciskają hamulec „do spodu” nawet wtedy, gdy jest to niezbędne albo naciskają na pedał zbyt późno. Lekarstwem jest dość powszechnie już dzisiaj stosowany asystent hamowania. Analizuje on prędkość pojazdu oraz siłę nacisku na pedał hamulca i „ocenia” czy mamy do czynienia z sytuacją krytyczną, czy nie. Jeśli trzeba – system zwiększa maksymalnie ciśnienie w układzie hamulcowym (hamując samoczynnie do oporu). Jeszcze więcej potrafi ą urządzenia zaopatrzone w czujniki (radar, podczerwień, kamery), obserwujące sytuację przed samochodem.

Gdy stwierdzą, że okoliczności tego wymagają, zbliżają okładziny hamulcowe do tarczy hamulcowej, by skrócić czas potrzebny na wytworzenie w układzie maksymalnego ciśnienia. Jednocześnie sygnał akustyczny ostrzega kierowcę przed niebezpieczeństwem. Jeśli ten nie reaguje, same przyhamowują auto z siłą sięgającą 40 procent wydolności układu hamulcowego. Nie działa to jednak w wypadku obiektów nieruchomych, bo radary nie zawsze je wykrywają. Jednak dzięki dodatkowej kamerze, Volvo S80 i Lexus 600h potrafi ą zahamować nawet przed nieruchomą przeszkodą wykorzystując 50 procent możliwości hamulców. Volvo XC60 ma nawet seryjny City- Safety-Assistent, który przy małych prędkościach automatycznie hamuje także wtedy, gdy auto nie ma tempomatu utrzymującego stałą odległość od poprzedzającego auta.

Obserwacja otoczenia
Chociaż tylko 20 procent aut jeździ nocą, do ponad połowy wszystkich wypadków śmiertelnych dochodzi właśnie w ciemnościach. Dlatego urządzenia „widzące w nocy” mają być dla kierowcy niczym druga para oczu. W systemach biernych, jakie stosuje np. BMW, obiekt emanujący ciepłem, czyli człowiek lub zwierzę, jest wychwytywany przez kamerę działającą w podczerwieni, a jego sylwetka pojawia się na ekranie jako jasny kształt. W systemach aktywnych (np. u Mercedesa) reflektor działający w podczerwieni oświetla obszar w odległości do 150 m przed samochodem.

Systemy aktywne dostarczają bardziej szczegółowy obraz, ale nie wyodrębniają tak wyraźnie postaci. Obydwa systemy mają tę wadę, że kierowca musi obserwować ekran. Urządzenia nowej generacji, które mają być stosowane już w przyszłym roku, będą weryfi kowały obraz dostarczany przez kamery i będą ostrzegać przed obiektami znajdującymi się na jezdni. Technicznie możliwe jest, że samochód będzie automatycznie hamował. Również w 2009 r. Bosch dostarczy gotowy do seryjnej produkcji system rozpoznawania znaków drogowych. Będzie on filmował wszelkie przydrożne znaki, oceniał ich znaczenie i wyświetlał w formie symbolu na tablicy rozdzielczej. Kamery przydają się też do obserwacji tego, co dzieje się z boku samochodu, np. w obszarze martwego pola. Bardziej niezawodne są jednak radary, które czynią zmianę pasa ruchu bezpieczniejszą także podczas mgły i deszczu.

Utrzymywanie toru jazdy
Bywają sytuacje, w których samochód nieoczekiwanie dla kierowcy opuszcza drogę – specjalne systemy mają temu zapobiegać. Ich głównym elementem są kamery „śledzące” pasy na krawędziach jezdni. Zwykłe systemy ostrzegają kierowcę, gdy auto w nieplanowany sposób zamierza zjechać ze swojego pasa ruchu (np. gdy kierowcy zdarzy się przysnąć), wydając sygnał akustyczny albo powodując wibracje kierownicy lub fotela. Systemy aktywne z kolei (w Lexusie LS i VW Passacie CC) ingerują w układ kierowniczy.

Ruchy kierownicy wymuszane są przez silniczek elektryczny umieszczony na przekładni kierownicy. Żeby zapobiec pomyłkom, kierowca może lekko skorygować te automatyczne ruchy. Ze względów bezpieczeństwa system pracuje, gdy kierownica jest skręcona tylko do pewnego określonego stopnia. Układ wyłącza się również, gdy kierowca na dłuższą chwilę zdejmie ręce z kierownicy. Niestety, system nie działa, gdy na jezdni brak pasów, gdy drogi są szczególnie wąskie albo kiedy wymalowano na nich dodatkowe linie, np. tam, gdzie prowadzone są roboty.

Najbardziej zaawansowany jest układ kierowniczy Lexusa; gdy czujniki wykryją przed pojazdem przeszkodę, system wspiera kierowcę, kiedy ten próbuje ją wyminąć, i „sam” skręca kierownicę. A to dlatego, że kierowcy w nagłych sytuacjach reagują za późno i zbyt gwałtownie. Automatyczny asystent sprawia, że ruchy kierownicy są łagodniejsze i bardziej harmonijne, łatwiej więc opanować samochód.

Zmienny rozkład momentu napędowego
Dzisiejsze układy napędowe 4x4 potrafi ą znacznie więcej niż tylko zapewnić jak najlepszą przyczepność czterech kół do podłoża. Tak sprytnie rozdzielają moment napędowy, że udaje im się rozładować krytyczne sytuacje podczas dynamicznej jazdy. Standardem stały się urządzenia rozdzielające moment napędowy za pośrednictwem międzyosiowego mechanizmu różnicowego. Np. układ 4x4 w Porsche Turbo w ciągu 100 milisekund potrafi przekazać większy moment na przód, i zneutralizować nadsterowność, lub na tył, by zapobiec podsterowności samochodu. Jeszcze dalej idą tzw. systemy Torque Vectoring, które rozdzielają moment napędowy pomiędzy obydwa koła tylnej osi. Dzięki temu na koło, które straciło przyczepność dostarczany jest mniejszy moment obrotowy.

W czołówce są tu Mitsubishi (Lancer Evolution) i Honda (Legend). Ostatnio dołączyły do nich Audi (A4/A5) oraz BMW (X6). We wszystkich systemach tego typu rozdziałem mocy na tylnej osi zajmują się skomplikowane przekładnie planetarne.

Współpraca systemów wspomagających
Wiadomo, że najlepsze wyniki daje gra w zespole. Dlatego każde z urządzeń, oprócz tego, że wywiązuje się z własnych obowiązków, pozwala osiągnąć dodatkowe efekty dzięki połączeniu z pozostałymi „wspomagajkami” na pokładzie. Np. w nowym Mitsubishi Lancerze Evolution X system przesyłu danych CAN pozwala łączyć ze sobą działanie ABS, ESP, centralnego mechanizmu różnicowego oraz mechanizmu różnicowego na tylnej osi. Dzięki temu praca każdego systemu z osobna jest bardziej harmonijna i mniej inwazyjna dla kierowcy.

Za sprawą bardzo precyzyjnego zestopniowania siły działania w zwykłej sytuacji drogowej, oprócz wysokiej neutralności prowadzenia i zwrotności auta, kierowca prawie wcale nie odczuwa automatycznych ingerencji systemów elektronicznych. W subiektywnym odczuciu takie zawładnięte przez elektronikę pojazdy zachowują się nawet naturalniej niż auta, które tych systemów nie mają. Samochód w bardziej naturalny sposób zmierza w kierunku wyznaczonym przez kierowcę. Jeśli mimo to dojdzie do sytuacji niebezpiecznej, połączone siecią systemy bezpieczeństwa zadziałają jeszcze efektywniej. Bonus dla kierowcy jest taki, że zachowanie auta można dopasować precyzyjnie do danej sytuacji, co zwiększa przyjemność z jazdy. I o to chodzi!