Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Aktivní bezpečnost

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Definice aktivní a pasivní bezpečnosti Aktivní bezpečností se rozumí všechny prvky a systémy ve vozidle, které aktivně napomáhají bezpečnosti vozidla v provozu. Pasivní bezpečností se rozumí všechny prvky a systémy ve vozidle, které zmírňují následky nehody.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Aktivní bezpečnost - důležitost Aktivní bezpečnost je důležitá z hlediska prevence a snižováním škod, vznikajících při nehodách. A to jak hmotných škod, tak ztrát na životech a zranění. Při konstrukci musí výrobci navrhovat svá vozidla s ohledem na rostoucí nároky na bezpečnost. Kvůli zjednodušení exportu vozidel do jiných zemí byly vytvořeny homologační předpisy, které určují, jaké vlastnosti a jaké podmínky musí vozidla splňovat, aby mohla být používána při provozu na pozemní komunikaci.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Aktivní bezpečnost – stručná historie bezpečnosti 1769 – Nikolas Joseph Cugnot postavil tříkolé vozidlo, kterému je připisováno první použití pístového motoru k pohonu – 1909 jsou předpisy vydávány převážně obcemi, hledí se hlavně na rychlost, brzdy a osvětlení – Mezinárodní smlouva o jízdě automobily. Je první mezinárodní smlouva, která upravuje technické parametry vozidel (smlouva vznikla ve Franci, Československo ratifikuje 1921) – Založeno OSN, jejíž jedna pracovní skupina se věnuje konstrukci motorových vozidel a projednává a schvaluje homologační předpisy EHK – vzniká Dohoda o přijetí jednotných podmínek pro homologaci a o vzájemném uznávání homologace výstroje a součástí motorových vozidel (podepsalo i Československo) 1960 – Československo zařazuje „Ženevskou dohodu“ do svého právního systému – Evropská unie začíná vydávat směrnice EHS/ES, Česká rep. k těmto směrnicím přistoupila v r (ovšem respektuje je od devadesátých let) – OSN přijímá Úmluvu o vytvoření celosvětových technických předpisů pro kolová a pro vybavení a části, které mohou být namontovány a nebo užity na kolových vozidlech (první celosvětová unifikace technických předpisů)

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Aktivní bezpečnost – národní legislativa V české republice se legislativou týkající se technické způsobilosti zabývají následující zákony, normy a vyhlášky: Zákon č. 56/2001 Sb. o podmínkách provozu vozidel na pozemní komunikacích. Vyhláška MDČR č. 302/2001 Sb. o technických prohlídkách a měření emisí vozidel. Vyhláška MDČR č. 341/2002 Sb. o schválení technické způsobilosti a o technických podmínkách provozu vozidel na pozemních komunikacích. Normy ČSN: soubor českých technických norem třídy 30 – silniční vozidla. Předpisy EHK/OSN se zabývá vyhláška MDČR č. 100/2003 Sb.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Aktivní bezpečnost – prvky aktivní bezpečnosti Z definice aktivní bezpečnosti je takovými prvky můžou nazývat všechny prvky, díly nebo systémy, které aktivně předcházejí vzniku nehody. Mezi tyto prvky a systémy patří hlavně systémy pro jízdní kontrolu vozidla, jako jsou například ABS, ASR, ESP apod. Ovšem můžeme mezi ně zařadit i tak běžné prvky jako jsou světla, stěrače, topení, vyhřívání zadního skla a zpětných zrcátek. U první skupiny je zřejmé proč se aktivně podílí na bezpečnosti jízdy. U druhé skupiny se na první pohled může zdát, že na bezpečnost jízdy nemají vliv. Důvodem proč jsou brány jako systémy aktivní bezpečnosti je to, že udržují řidiče vozidla v pohodlí a tím napomáhá jeho bdělosti.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Aktivní bezpečnost – Anti-lock Brake System Je jedním z nejdůležitějším prvkem aktivní bezpečnosti, který zabraňuje zablokování kol při brzdění. Následkem zablokování kol je ztráta adheze mezi vozovkou a kolem a tím ztráta stability a řiditelnosti vozidla. Obrázek části systému ABS

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Aktivní bezpečnost – Anti-lock Brake System Princip fungování ABS je takový, že ke každému kolu je připevněn ozubený kotouč. Z tohoto ozubení jsou následně snímány otáčky jednotlivých kol. Při brždění pak řídící jednotka porovnává otáčky jednotlivých kol. V případě, že se otáčky jednoho nebo více kol liší (pneumatiky se odvalují například po jiném povrchu a mají tudíž jinou přilnavost), řídící jednotka na okamžik uvolní brzdové čelisti a tím sníží tlak v tomto brzdovém okruhu. To má za následek, že se dané kolo nezablokuje.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Aktivní bezpečnost – Anti-lock Brake System Celý tento proces se několikrát za vteřinu opakuje, čímž je zachována řiditelnost vozu. Tím, že systém udržuje kolo těsně před ztrátou adheze je součinitel adheze mezi kolem a vozovkou nevyšší možný a tím je také zkracována brzdná dráha.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Aktivní bezpečnost – Anti-lock Brake Systém další možnosti vývoje Zavedením systému ABS do každého vozidla prodaného v EU od roku 2004 výrazně výšilo bezpečnost provozu. Z počátku byl systém ABS čistě mechanický, pozdějším zdokonalením byla různá elektronická vylepšení, která zvýšila rychlost reakce na sešlápnutý pedál. A v případě, že řídící jednotka vyhodnotí brzdění jako krizové, zvýší brzdnou sílu. Dalším krokem je v současné době napojení na čidla, která měří vzdálenosti vozu od okolí a aktivně přibržďuje vozidlo, tak aby se zamezilo kolizi.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Aktivní bezpečnost – Anti-Slip Regulation Zkráceně ASR, tedy systém regulace prokluzu kol. Jedná se o rozšíření systému ABS. Podobně jako ABS, funguje systém ASR tak, aby co nejvíce zvyšoval podélné zrychlení vozu a zachovával stability a řiditelnost. Funkce ASR je přibližně opačná, než u ABS. ABS pomáhá při brzdění, ASR při akceleraci.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Aktivní bezpečnost – Anti-Slip Regulation Při zhoršených trakčních podmínkách může vozidlo při akceleraci ztratit adhezi. Hnaná kola se začnou protáčet a vozidlo ztrácí stabilitu a stává se neřiditelným. U vozidel, která mají hnanou jednu nápravu je ASR v principu jednoduché. Opět se porovnávají otáčky kol. V tomto případě hnané a volné nápravy. Jakmile se otáčky začnou lišit může řídící jednotka snížit moment přenášený na hnanou nápravu. To může dvěma způsoby: –Přibrzdit hnaná kola brzdami –Snížit otáčky motoru a tím i jeho moment

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Aktivní bezpečnost – Electronic Stability Program Zkráceně ESP, je systém, který rozšiřuje systém ABS, tak aby zvyšoval podélnou stabilitu vozu. Využívá stejných senzorů otáček kol, jako ABS. K těmto datům přidává údaj o poloze plynového pedálu, natočení volantu, otáčky motoru a točivý moment motoru a také informace z akcelerometru, kterým je měřeno boční zrychlení. Z těchto dat následně řídící jednotka vyhodnocuje, zda vozidlo nedostává smyk a stává se neřiditelným.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Aktivní bezpečnost – Electronic Stability Program Na obrázku je znázorněno, jak přibrzděním správného kola ve správný okamžik může elektronika vozu významně zlepšit ovladatelnost vozu. V tomto případě vozidlo dostává „nedotáčivý smyk“ (typická vlastnost vozidel s náhonem na přední nápravu). Řídící jednotka včas zaznamenala ztrátu kontroly nad vozem a proto přibrzdila vnitřní, zadní kolo, tím výšila moment, který vozidlo stáčí. V tomto případě vozidlo dostává „přetáčivý smyk“ (typická vlastnost vozidel s náhonem na zadní nápravu). Řídící jednotka včas zaznamenala ztrátu kontroly nad vozem a proto přibrzdila vnější, přední kolo, tím výšila moment, který vozidlo stáčí.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Aktivní bezpečnost – Shrnutí dosavadního Víš zmíněné tři systémy mohou výrazně snížit riziko vzniku dopravní nehody. V současné době je legislativní tlak na automobilky, aby všechny tyto systém zaváděli do všech svých vozů. Lze tedy předpokládat, že se jedná jakési základní systémy, ze kterých pak mohou vycházet další systémy, které více či méně napomáhají bezpečnosti provozu. Existuje ovšem mnoho dalších systémů, které se snaží řidiči řízení zjednodušit.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Aktivní bezpečnost – Brzdový asistent Jedná se o další nadstavbu ABS. Brzdovým asistentem můžeme nazývat prakticky každý systém, který nějakým způsobem zasahuje do řízením s využitím brzd. Nejčastěji se ovšem jedná: Asistent rozjezdu do kopce Automatické dodržování bezpečné vzdálenosti Pomocí přibrzďování vnitřního hnaného kola můžeme napodobovat funkci samosvorného diferenciálu

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Aktivní bezpečnost – Brzdový asistent Asistent rozjezdu do kopce: Systém, který za řidiče udržuje vozidlo v klidu, než se řidič rozhodne rozjet. Systém pak po sešlápnutí akceleračního pedálu postupně uvolňuje brzdy, tak aby se vozidlo plynule rozjelo. Přínos takového systému je zřejmý v tom, že řidič při rozjezdu do kopce nenacouvá do vozidla stojícího za ním. Otázkou je, zda takového řidiče je bezpečné udržovat za volantem.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Aktivní bezpečnost – Brzdový asistent Automatické dodržování bezpečné vzdálenosti: Podle dlouhodobých statistik se většina nehod (různé zdroje uvádí až 70%) stane při rychlosti do 32km/h. Tedy při rychlosti nízké, kdy většinou dochází pouze ke škodám na majetku. Proto se automobilky rozhodli, že zavedou systém automatického udržování bezpečné vzdálenosti (první byla automobilka Volvo). Systém je vybaven zařízením pro měření vzdálenosti od objektů před ním a pokud se objekt příliš přiblíží, automaticky sníží rychlost. Pokud i nadále řidič nereaguje, systém sám zastaví vozidlo.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Aktivní bezpečnost – Brzdový asistent Funkce samosvorného diferenciálu: Tento systém opět porovná otáčky kol. Tentokrát hnané nápravy. Pak v závislosti na otáčkách a bočním zrychlení rozhoduje o tom, jestli nedochází je ztrátě výkonu tím, že se vnitřní kolo protáčí. V případě, že se vnitřní kolo protáčí dojde k aktivaci brzdy a kolo je přibrzděno. Tím je snížen přenos momentu z motoru na toto kolo a tento moment je přenesen přes diferenciál na kolo s lepší trakcí.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Aktivní bezpečnost – Další systémy Automobilky do svých vozů zavádějí mnoho více či méně funkčních systémů. Jen u některých lze jen těžko říci, že pomáhají bezpečnosti. Ovšem existuje několik u kterých je žádoucí jejich celoplošné zavedení. Takovým systémem je například kontrolka mrtvého úhlu, nebo celoplošné zavedení adaptivní optiky.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Aktivní bezpečnost – Přenos dat Se vzrůstajícím počtem asistentů a dalších pomocných systémů vzrostl nárok na přenos dat ve vozidle. Automobilky postupem času začali místo jednotlivých vodičů a sběrnic pro přenos dat vytvářet univerzální sběrnici. Rozdíl v množství vodičů je jasně patrný z tohoto obrázku, kde je zřejmé že množství vodičů výrazně roste s množství různých řídících jednotek ve vozidle.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Aktivní bezpečnost – CAN BUS Mezi nejúspěšnější a nejrozšířenější sběrnice se jistě řadí sběrnice CAN. Kterou používají především vozidla z koncernu Volkswagen Group. Sběrnice CAN (Controller Area Network) je vytvořena jako univerzální sběrnice, pro použití ve vozidle. Zajišťuje přenos dat z jednotlivých čidel do jednotlivých řídících jednotek i mezi jednotkami vzájemně. CAN je navržena jako sériová sběrnice, realizována pomocí dvou vodičů (značených jako L a H). Vodiče jsou tvořeny kroucenou dvoulinkou, kvůli snížení magnetického rušení.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Aktivní bezpečnost – CAN BUS – síťová architektura Jako každá síť, je i sběrnice CAN rozdělena do několika vrstev. CAN BUS je prakticky tou nejjednodušší možnou sítí, kterou lze realizovat. Skládá se pouze ze tří vrstev: –Aplikační vrstva –Linková vrstva –Fyzická vrstva Jednotlivá zařízení jsou pak ke sběrnici CAN připojena pomocí uzlů.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Aktivní bezpečnost – CAN BUS – fyzická vrstva Data jsou po sběrnici vysílána v rámcích. Každý rámec je identifikován vlastním identifikátorem, který je v každé síti jedinečný. Data jsou po sběrnici vysílána v těchto základních blocích: Datový blok Požadavkový blok Chybový blok Zpožďovací blok

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Aktivní bezpečnost – CAN BUS – princip přenosu dat Všechny rámce začínají bitem, který je nazýván SOF (start of frame). Sběrnice je řízena prioritně vyšším bitem. Sběrnice tedy prioritně přenáší bit o hodnotě 1. Bity s hodnotou 1 jsou tedy dominantní. Po bitu SOF následuje identifikátor rámce. Jeho hodnota, díky dominanci vyšších bitů, jednoznačně rozhodne, jaký rámec bude prioritně přenášen. V okamžiku, kdy uzel vysílá 0 a jiný na sběrnici vysílá 1. Má uzel vysílající 1 přednost uzel vysílající 0 se vypne. Schéma tohoto přenosu je patrné z tohoto obrázku.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Aktivní bezpečnost – CAN BUS – detekce chyb Sběrnice CAN má několik způsobů jak detekovat vzniklou chybu při přenosu. Monitorování Vkládání bitů Zabezpečení CRC Kontrola rámce Bit potvrzení

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Aktivní bezpečnost – CAN BUS – detekce chyb Monitorování: Každý uzel, který vysílá data je současně přijímá, pokud dojde k příjmu jiné hodnoty, než byla vyslána, dojde k zastavení vysílání a k vysílání chybového rámce. Vkládání bitu: V okamžik, kdy se v rámci objeví 5 stejný bitů, které jsou stejné. V takový okamžik je vyslán uzel opačné hodnoty a pak je znovu pokračováno ve vysílání rámce.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Aktivní bezpečnost – CAN BUS – detekce chyb Kontrola CRC a rámce: Některé bit v rámci jsou vždy nastaveny na konkrétní hodnotu. Jedná se o bity CRC, ERC a ACK. Bit potvrzení: Po odeslání se rámce se vysílací uzel přepne do recesivního stavu a tím umožní ostatním uzlům vyslat bit potvrzující přijetí zprávy.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Aktivní bezpečnost – Budoucí vývoj Odhadnout jakým směrem se budou vyvíjet trendy v bezpečnosti je velice obtížné. Lze předpokládat, že bezpečnostní prvky ve vozidlech budou ovlivněny hlavně požadavky trhu. Proto lze předpokládat, že některé systémy nebudou nezbytně nutné pro bezpečnost provozu. I tak lze odhadovat, že velice pravděpodobně budou zavedeny celoplošně systémy ASR a ESP, dále lze odhadovat, že naprostou běžnou a žádoucí se stanou adaptivní optiky a kontrola mrtvého úhlu.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Aktivní bezpečnost – Budoucí vývoj Ze střednědobého hlediska můžeme očekávat, že vhodné bude zavedení systémů pro podporu vidění v noci, které v současné době používá armáda. Tyto systémy budou upraveny pro civilní použití a postupně zaváděny. Z dlouhodobého hlediska se lze domnívat, že budou zavedeny systémy, které postupně budou nahrazovat řidiče. Nejprve budou zavedeny systémy, které umožní komunikaci vozů mezi sebou, abychom předcházeli nehodám. Později budou moci řidiči občas přenechat řízení počítači.