Активная и пассивная безопасность автомобиля: что это такое, назначение, компоненты

Активная и пассивная безопасность автомобиля: что это такое, назначение, компоненты

Активная и пассивная безопасность автомобиля – это обязательный комплекс, входящий в современный автомобиль. Сегодня автомобиль – это не только комфортное транспортное средство, но и потенциальный источник повышенной опасности для человека.

По статистике, В России только за первые 3 месяца 2020 года на российских дорогах зафиксировано 6250 ДТП, в которых погибло 768 и ранено 7850 человек. Стремительное увеличение показателей мощности автоматически повышает требования к конструктивным свойствам: активной и пассивной безопасности автомобиля.

Самые первые попытки обезопасить людей, находящихся в салоне автомобиля, появились в 1930 г. Американский физик С. Стрикленд и хирург К.Стрейт самыми первыми в мире предложили применять ремни безопасности. Затем автопроизводители стали совершенствовать элементы активной и пассивной безопасности.

Робкие попытки обезопасить водителя и пассажиров были предприняты в 1930 году в США. Физик С. Стрикленд и хирург К. Стрейт первыми в мире предложили использовать ремни безопасности, нововведение быстро прижилось. С этого момента производители стали развивать различные элементы пассивной и активной безопасности.

Высокая устойчивость, отличная управляемость, надежные тормозные свойства авто направлены на предотвращение аварии. Это назначение активной безопасности автомобиля. Если столкновения избежать не удалось, срабатывают элементы пассивной системы: специальная конструкция кузова, ремни, подушки безопасности. Они предназначены для сохранения здоровья, жизни пассажиров и водителя.

В статье подробно разберём что такое активная и пассивная безопасность автомобиля, что это такое, виды и все существующие компоненты.

Что такое пассивная безопасность автомобиля

Это комплекс конструктивных и эксплуатационных свойств транспортного средства, разработанных для защиты человека в машине в момент аварийного столкновения авто. Если дорожно-транспортное происшествие произошло, задействуется пассивная защита.

Современные разработчики стараются предусмотреть все возможные сценарии:

• чтобы защитить водителя и пассажиров от травмирования во время удара;
• уменьшить инерционные нагрузки;
• сдержать перемещение людей по салону;
• предотвратить выбрасывание человека из машины в момент столкновения.

Недаром требования к пассивной безопасности автомобилей довольно высоки. От ее уровня зависят последствия аварии у всех участников дорожного движения.

Защиту пешеходов и людей в другом транспортном средстве обеспечивает внешняя пассивная безопасность автомобиля. Внутренняя действует, чтобы не покалечились водитель и пассажиры внутри авто.

Перейдём к структуре инерционной безопасности.

Компоненты системы пассивной безопасности

Оценить важность конструктивных свойств автомобиля поможет представление об аварийной ситуации. Что происходит при лобовом столкновении? При ударе сминается кузов авто, машина резко останавливается. Люди, находящиеся в салоне, продолжают двигаться по инерции, набирая скорость, как при падении с большой высоты.

Всё это происходит в считанные секунды. Пассажиры и водитель травмируются, наскакивая на рулевое колесо, лобовое стекло, панель приборов. Поэтому главная задача всех элементов пассивной безопасности в автомобиле – смягчение удара, снижение скорости движущихся предметов.

Что относится к пассивной безопасности автомобиля:

• Надежные замыкающие устройства;
• Отсутствие травмоопасных (острых) предметов в салоне;
• Система удерживания человека на месте (ремни с преднатяжителями, пневматические подушки, сиденья с активными подголовниками);
• Безосколочное ветровое стекло;
• Кресло для ребенка;
• Энергопоглощающая рулевая колонка.

• Специальная конструкция кузова с зоной выживания и зоной деформации;
• Элементы, которые обеспечат безопасность пешеходам;
• Амортизирующие свойства (демпфирующие) передней и задней части кузова (бампер);
• Электронные и механические средства защиты пешеходов: датчик ускорения в передней части транспортного средства, наружные подушки, пиропатроны под капотом.

Рассмотрим подробнее про внутреннюю и внешнюю пассивную безопасность.

В гоночных авто ещё внедряют:

1. Устойчивый к огню костюм водителя.
2. Хорошо сконструированный каркас, даже если автомобиль переворачивается много раз подряд.
3. В одноместных болидах применяется Halo – дополнительная дуга безопасности.
4. Ремни безопасности, имеющие многоточечную систему, которые быстро отстёгиваются.
5. Хорошая система защиты головы и шейной области, которая значительно уменьшает нагрузку на основание черепа при лобовом ударе.
6. Наличие встроенной системы пожаротушения.
7. Пониженный риск появления топливного пожара.
8. Привязанные колёса, которые уменьшают вероятность попадание ими в постороннего человека.

Внутренняя безопасность авто

Современная система безопасности начинается со специальной конструкции кузова автомобиля. В ней предусмотрены зоны деформации, усиленная «решётка безопасности» в области нахождения водителя и пассажиров. Чередование прочных и легко сминаемых участков кузова предусмотрено для уменьшения скорости деформации кузова, снижения инерционных нагрузок.

Защитный каркас вокруг зоны с людьми необходим для смягчения силы удара в момент столкновения. В первую очередь при аварии у современного авто сминается передняя и задняя часть, и только потом будет деформироваться силовая клетка вокруг салона. Кроме того, усиленная конструкция становится надежной защитой от попадания двигателя, а также других тяжелых деталей внутрь авто.

При резкой остановке в момент удара, человек по инерции продолжает двигаться вперед, получая дополнительное ускорение. При этом на скорости 50 км/ч он ударяется с силой в 30-60 раз больше его веса. Чтобы сдержать «полет», используют ремни безопасности с натяжителем (зажимами полотна), которые в современном виде применяются с 1950-х гг. Они удерживают человека на месте и снижают риск серьезных ранений, моментально фиксирующих при ударе, чтобы максимально уменьшить движение пассажира вперёд. Дополнительно преднатяжители не дают человеку проскальзывать под свободным ремнём. Всего имеется 3 вида преднатяжителей ремней безопасности: электрический, механический и пиротехнический.

Для защиты детей предусмотрены специальные удерживающие устройства – детские кресла. Чтобы обезопасить водителя от удара об руль, устанавливают складывающуюся рулевую колонку, предохранительные мягкие прокладки на рулевое колесо и другие фишки.

К пассивной конструктивной безопасности автомобиля относят систему Airbag: датчики удара и пневматические подушки. В обычном автомобиле подушек обычно 6 штук. Подушки безопасности применяют с начала 1980-х гг. Они срабатывают при столкновении, закрывая руль и другие выступающие элементы салона:

• фронтальные – подушки безопасности водителя и переднего пассажира защищают голову, грудную клетку. Подушки встроены в рулевое колесо и панель приборов с пассажирской стороны;
• боковые – находятся над дверью, сбоку в сиденьях, предотвращают травмы таза, живота;
• головные «шторки» — они защищают шею и голову;
• подушка сидения – защищает тазовую область ниже поясного ремня;
• коленные и напольные – расположены в нижней части приборной доски, на полу, чтобы обезопасить нижние конечности.;
• подушка безопасности пешеходов.

В этом видео рассказывается как определить, сработает ли подушка безопасности?

Стоит отметить, что пневматические подушки нужны для защитой функции, если человек пристегнут ремнем безопасности. При ударе за 10 мс от датчика идёт команда на запуск газогенератора, который и надувает подушки. Это происходит при ударе на скорости 50км/ч и выше. Непристёгнутый пассажир рискует получить дополнительные травмы при столкновении с оболочкой подушки, которая «выстреливает» со скоростью до 300 км/ч.

Боковые же подушки ставятся в спинках сидений (где потолочная обшивка). При боковом ударе они надуваются, становятся похожими на боковые шторы. Они отлично защищают тело, руки и голову от повреждений. Они надуваются быстрее, чем 5 мс. При опрокидывании автомобиля автоматически срабатывают передние и боковые подушки.

Для исключения хлыстовой травмы шейного отдела позвоночника, сиденье снабжено активным подголовником со специальным подвижным рычагом. Конструкция защищает голову и шею пассажира или водителя от резкого сгибания, разгибания при внезапной остановке во время удара.

Также к внутренней пассивной безопасности относится система ЭРА-ГЛОНАСС, которая автоматически обеспечивает постоянную связь с диспетчерами и определяют координаты при ДТП.

Для эффективной пассивной безопасности интерьер салона современного автомобиля сделан из мягких материалов, которые не имеют острых краёв, не подвержены горению. Также в машине применяются замки, которые можно легко открыть после столкновения, но в то же время во время движения они не дают открыть дверь.

В кабриолетах и больших внедорожниках при опрокидывании для защиты водителя и пассажиров используется жёсткий борт на авто за задними сидениями, а также усиленная рама ветрового стекла. Это тоже относится к пассивным элементам безопасности.

Также применяются так называемые активные подголовники. Они необходимы для защиты головы и шеи при резком ударе в автомобиль сзади, предотвращая резкое опрокидывание головы назад. Но на практике они почти не защищают от травм.

Внешняя безопасность авто

Современные конструкторы авто позаботились, чтобы пассивная безопасность транспортного средства распространялась не только на защиту пассажиров, но и на пешеходов, а также других участников аварии. За поглощение энергии удара и защиту корпуса отвечает бампер.

Ранее бампер применялся для защиты колёс, моторного и багажного отсека. Бампер изготавливали из прочной закалённой стали. Со временем бампер стали изготавливать из легко деформирующихся материалов, а внутренняя его часть эффективно поглощает удар и легко сминается.

Современный бампер бывает:

• механическим;
• пневматическим;
• гидравлическим;
• комбинированным.

Бампер устанавливают на передней и задней части машины, как можно ниже к поверхности дороги. Это снижает вероятность травм бедер, таза, коленных суставов у пешехода. А нежёсткая конструкция бампера уменьшает тяжесть ранения.

В систему защиты пешехода и других транспортных средств входят:

• безопасные многослойные стекла, которые при ударе сдерживаются внутренним слоем, что снижает вероятность повреждения людей осколками. С виду разбитое стекло похоже на паутину. Дополнительно стекло можно с лёгкостью выдавить изнутри салона;
• отсутствие объемных выступающих элементов – эмблем, ручек дверей, спойлеров;
• ручки дверей утоплены в основание;
• антенна перемещена на крышу или заднюю часть автомобиля;
• безопасные зеркала заднего вида, которые при ударе отлетают или складываются;
• применение брызговиков;
• детали, увеличивающие заметность автомобиля (противотуманные фары, отражатели, контрастный цвет кузова);
• пневматические подушки в капоте авто (при ударе одна раскрывается прямо перед бампером, а другая – около лобового стекла);
• безопасные топливные баки. Они расположены перед задней осью во избежание деформации при аварии. Как правило, бак изготовлен из качественного пластика и имеет на борту систему, которая предотвращает утечку горючего при опрокидывании авто;
• аккумулятор автомобиля расположен так, чтобы избежать деформации при ударе;
• барьерные сетки. Их устанавливают между грузовым и пассажирским отсеком (в больших внедорожниках и фургонах) для защиты пассажира и водителя от обрушения крыши и попадания груза.
• разделённая рулевая колонка. При лобовом ударе она поглощает часть энергии и предотвращает попадание руля в салон.

Что такое активная безопасность автомобиля

Большинство аварий на дорогах происходит по ошибке человека. Но несчастье может случиться даже с самым внимательным водителем. Под активной безопасностью понимают свойства автомобиля, которые направлены на предотвращение опасной ситуации. Чтобы исключить «сюрпризы» были созданы электронные «помощники», которые распознают опасность и посылают предупреждающий сигнал.

Что входит в элементы активной безопасности автомобиля:

• антиблокировочная система тормозов;
• колёсные диски и шины;
• подвеска;
• рулевое управление;
• тормозная система;
• система контроля тяги;
• электронный контроль устойчивости;
• система распределения тормозных усилий;
• электронная блокировка дифференциала;
• внешняя система освещения;
• иные электронные ассистенты, которые предотвратят столкновения и вовремя проинформируют водителя о нестандартных ситуациях.

Для облегчения вождения в сложных ситуациях задействуют вспомогательные системы активной безопасности автомобиля. К ним относят парктроники, система помощи при спуске или подъеме, круиз-контроль, электромеханический стояночный тормоз, датчики и камеры для контроля «слепых зон».

Элементы активной безопасности

Сегодня умными электронными ассистентами оснащен даже бюджетный автомобиль. Для обеспечения безопасного дорожного движения устанавливают датчики, камеры, радары. Они «умеют» сообщать водителю об опасности или сами принимают решение по управлению рулем и тормозами.

Что входит в систему активной безопасности?

1. Контроль тяги и устойчивости транспортного средства на дороге. Это предотвращает возникновение заноса.
2. Контроль давления в шинах.
3. Быстрое обнаружение автомобилей, которые находятся в «слепых» зонах.
4. Система распознавания дорожных знаков.
5. Экстренное торможение.
6. Различные системы помощи водителю, предупреждают водителя при выходе из полосы движения или при риске прямого столкновения.
7. Круиз-контроль.
8. Система автоматического поддержания дистанции (ACC).
9. EDS – электронная система блокировки дифференциала.

Рассмотрим элементы активной безопасности более подробно.

Антиблокировочная система ABS

Не потерять устойчивость и контроль над управлением автомобиля при экстренном торможении помогает ABS. Это система контроля над блокировкой колес во время резкого снижения скорости. Если при активации тормозной системы одно или несколько колёс перестают вращаться, ABS ослабит давление, и шина вернется в действие. При длительном нажатии на педаль тормоза, блокировка/разблокировка непрерывно продолжается до конца торможения (в 10 раз быстрее, чем, если бы это делал водитель без использования этой системы). Это в свою очередь значительно уменьшит тормозной путь. Отмечу, что при срабатывании антиблокировочной системы слышится характерный звук и чувствуется вибрация на педали тормоза.

Это одна из первых электронных систем активной безопасности автомобиля. Сегодня ABS устанавливают на легковые и грузовые автомобили, мотоциклы и даже шасси самолета.

Антипробуксовочная система

ASR (Traction Control, TCS) – это электрогидравлический комплекс в автомобиль, который не дает ведущим колесам хаотично вращаться в момент резкого ускорения, в начале движения, на поворотах, в условиях бездорожья. Хорошее сцепление с дорожным покрытием – это, то что обеспечивает активная безопасность автомобиля «в лице» антипробуксовочной системы. При активизации ASR выходная мощность мотора снижается, а частота вращения ведущих колёс увеличивается.

Принцип действия TCS прост: колеса оснащены датчиками, которые отслеживают угловую скорость. Если фиксируется резкое увеличение частоты вращения ведущего колеса, блок управления дает команду снижения тяги с последующим притормаживанием. Антипробуксовочную систему часто устанавливают вместе с ABS.

Система курсовой устойчивости

Для предотвращения заноса и опрокидывания автомобиля, активную систему дополняет ESP (ESC), по-другому – динамическая система стабилизации транспортного средства. Во время движения, ESP сопоставляет параметры скорости, направления и действия водителя. При выявлении несоответствия, система исправляет положение, стабилизируя авто:

• изменяя крутящий момент двигателя;
• замедляя вращение определенных колес;
• регулируя действие амортизаторов;
• меняя угол поворота передних колес.

Основная задача системы курсовой устойчивости – не дать транспортному средству отклониться от нужной траектории при поворотах. На основании показаний разных датчиков ESP «видит», как движется автомобиль и в критичных ситуациях берёт управление на себя, в нужный момент притормаживая и регулируя скорость, чтобы избежать заноса.

ESP работает вместе с ABS и TSC. Отмечу, что если скорость автомобиля высокая, то даже самая продвинутая система не сможет предотвратить занос.

Адаптивный круиз-контроль

САПС – устройство для автоматического поддержания определенной скорости с соблюдением нужной дистанции по отношению к впереди едущему автомобилю. Данная функция особенно востребована для передвижения на дальние расстояния, когда длительная монотонная езда утомляет водителя.

Круиз-контроль «умеет» тормозить и увеличивать скорость самостоятельно, строго соблюдая заданные параметры вне зависимости от профиля дорожного полотна (подъём, спуски и т.д.). Главная часть круиз-контроля – это ультразвуковой датчик, который сканирует пространство перед автомобилем. Из минусов отмечу, что повышается расход топлива, но зато увеличивается ресурс мотора.

Система распределения тормозных усилий

EBV – электронный ассистент, предупреждает сносы, заносы авто не только при резком нажатии на педаль тормоза, но и в стабильном режиме. Основная нагрузка при торможении ложится на ведущие колеса, а остальные блокируются из-за недостатка массы. При этом сцепление с дорогой у них разное, а вот давление тормозов везде одинаковое. Датчики EBV регулируют тормозные усилия в соответствии с «поведением» каждого колеса.

Что дает данный вид активной безопасности автомобиля:

• не позволяет транспортному средству отклониться от первоначальной траектории;
• минимизирует риски заносов, сносов, разворотов на поворотах или скользкой дороге;
• облегчает управление авто в постоянном режиме.

Наибольший эффект заметен EBV во время езды по неоднородной поверхности.

Система экстренного торможения

AEB – активное устройство, которое при опасном сближении авто с препятствием, другим ТС или пешеходом включает тормоз без ведома водителя. Анализируя расстояние, скорость и траекторию движения объекта, ассистент оценивает вероятность столкновения, и передает предупреждение водителю. При отсутствии ответных действий, AEB включает автоматическое торможение.

Рейтинг безопасности автомобилей

Сегодня авторынок пестрит разнообразными моделями с отличающейся комплектацией. Мировые концерны регулярно выпускают новые модификации авто, непрерывно совершенствуя активную и пассивную систему безопасности транспортного средства. Независимой оценкой автомобильных новинок занимается Euro NCAP, действующая с 1995 года. Европейская организация проводит краш-тесты для оценки основных критериев:

• защиты взрослых пассажиров при боковом и лобовом ударе, столкновении со столбом;
• оценка рисков травм шейного отдела позвоночника;
• пассивной защиты детей 1,5 и 3 лет;
• степень опасности для пешеходов;
• наличие и взаимодействие электронных ассистентов.

Ежегодно для испытаний на столкновение отбираются новинки или модели, уже находящиеся в продаже. Euro NCAP анонимно закупает авто и передает его в собственную испытательную лабораторию.

Результаты краш-тестов оценивают в баллах, авто присваивают «звезды» и место в рейтинге. Благодаря независимой оценке, у потребителей есть возможность получить обширную и достоверную информацию о безопасности авто. Например, в 2019 году лидерами в активной и пассивной безопасности стали Tesla Model 3, Citroen C5 Aircross, VW T-Cross, Audi A1, Seat Tarraco.

Заводские краш-тесты

Предварительный анализ конструктивных свойств авто, производитель проводит в условиях заводской лаборатории. Обычно исследование совпадает с анонсом новой модификации автомобиля. Аварийное испытание помогает инженерам оценить сильные и слабые стороны модели, а также предоставить потребителям убедительные доказательства безопасности выпускаемого автомобиля.

К значимым краш-тестам активной и пассивной безопасности относят:

• фронтальное столкновение машины, движущейся со скоростью 56 км/ч и неподвижного препятствия (стены);
• испытание на боковой удар, когда в неподвижный авто со стороны водителя со скоростью 50 км/ч влетает предмет массой 950 кг.

Чтобы оценить степень разрушения кузова, его специальным образом окрашивают. Разумеется, кроме стандартных тестов проводятся и нестандартные тесты, чтобы максимально обезопасить пассажиров при разнообразных авариях.

Манекены для тестов

Проверку эффективности пассивной безопасности проводят, усаживая в салон «искусственных людей». Так называют манекены, которые изготавливают в полном соответствии с анатомией и физиологией человеческого тела. Дополнительно их оснащают многочисленными датчиками, которые передают сигнал о степени повреждения «организма» во время аварии. Цена такого манекена составляет более 200 тыс. зелёных.

Манекены для краш-тестов применяют уже около 70 лет, с середины прошлого столетия (хотя поначалу использовались человеческие трупы, животные и даже живые люди). Благодаря таким испытаниям, уровень безопасности авто значительно повысился, а «искусственные люди» помогли «спасти» большое количество реальных жизней.

Перспективы развития систем безопасности

С каждым годом авто всё больше становится похож на гаджет с множеством функций, отвечающих за безопасное вождение и связь с внешним миром. Благодаря стремительному развитию информационных технологий, инженеры-конструкторы большое значение придают интерактивной составляющей пользовательского интерфейса машины.

Постоянное совершенствование конструкции кузова, ремней безопасности и других конструктивных свойств, упрощает рулевое управление, экономит время и улучшает безопасность транспортного средства. Умная электроника уже умеет отслеживать сигналы, посылаемые человеческим мозгом, реагировать на движение глаз.

Сегодня инженеры-конструкторы внедряют новую модель взаимодействия водителя и транспортного средства на уровне диалога. А в будущем автомобиль окончательно преобразуется в «интеллектуальное» устройство, которое не только предупредит об опасности, но и самостоятельно устранит риск возникновения аварийных ситуаций.

Несмотря на постоянную модернизацию активной и пассивной безопасности автомобиля, его эксплуатационных свойств, полностью исключить ДТП невозможно.

Поэтому современный автомобиль должен быть таким, чтобы, когда пассажиры и водители становятся пассивными участниками аварии и не имеют возможности и времени на активные действия, элементы систем безопасности «взяли ситуацию в свои руки», предотвратили опасность или сделали тяжесть последствий минимальной.

Важно понимать, что какая бы ни была навороченная активная безопасность, без прочного каркаса, грамотного проектирования кузова, наличие подушек безопасности это не спасёт жизнь человека.

Видео: Работа систем обнаружения пешеходов

Посмотрите, как проводят испытания автомобилей на предмет обнаружения пешеходов-манекенов.

https://motorist.guru/ustrojstvo/aktivnaya-i-passivnaya-bezopasnost-avtomobilya.html