Кибернетическая картина мира

18. Speed Alert;

19. Tyre Pressure Monitoring System (TPMS);

20. Wireless Local Danger Warning (not yet commercially available).

Ниже описаны некоторые системы, которые в большей степени способны уменьшить вероятность аварии и смертельные исходы.

Электронный контроль устойчивости (также ЭКУ, ESC (англ. Electronic Stability Control) или ESP (нем. Elektronisches Stabilitätsprogramm)) – вспомогательная система автомобиля, изобретенная в 1995 г., позволяющая предотвратить начинающийся занос или снос посредством управляемого компьютером торможения одного (или нескольких) из колес. Эксперты называют ЭКУ самым важным изобретением в сфере автомобильной безопасности после ремней безопасности. Она обеспечивает водителю лучший контроль за поведением автомобиля, следя за тем, чтобы он перемещался в том направлении, куда указывает поворот руля. По данным американского Страхового института дорожной безопасности (IIHS), примерно одна треть смертельных аварий могла бы быть предотвращена системой ЭКУ, если бы ею были оснащены все автомобили. В США требование оснащать все новые автомобили системой ЭКУ вводится с 2012 г., в Евросоюзе – с ноября 2011 г. для новых моделей автомобилей и с ноября 2014 г. для всех новых автомобилей. Аналогичные законодательные меры предпринимаются также в Канаде и Австралии. В Израиле установка ЭКУ на новые автомобили обязательна с 01.01.2010 г.

Хотя системы ЭКУ в настоящее время известны под многочисленными торговыми наименованиями, принцип их действия и технические характеристики в целом похожи. В этих системах используется принцип компьютерного контроля за работой тормозов отдельных колес, каждый помогает водителю сохранять управление ТС во время экстремальных маневров путем поддержания движения ТС в том направлении, которое задает ему водитель, даже если ТС приближается или достигает предельных показателей сцепления с дорогой.

Когда водитель пытается сделать какой-либо «экстремальный маневр» (например, во избежание столкновения или из-за неправильной оценки крутизны поворота), он может потерять управление, если ТС по мере приближения к предельным значениям сцепления с дорогой начинает реагировать иначе, чем в случае обычного вождения. Потеря управления водителем может выражаться

191

в том, что начинает либо «заносить» заднюю часть ТС, либо «сносить» переднюю часть. Пока сохраняется достаточное сцепление с дорогой, водитель, имеющий высокую профессиональную квалификацию, может сохранять управление в процессе самых разнообразных экстремальных маневров, используя принцип «обратного поворота рулевого колеса» (т. е. поворот рулевого колеса на мгновение в направлении, обратном направлению движения, задаваемому водителем) или с помощью других методов. Однако водители средней квалификации в состоянии паники, когда ТС начинает заносить, вряд ли смогут повернуть рулевое колесо в обратную сторону, чтобы заставить ТС слушаться руля.

Для предотвращения таких ситуаций, в которых можно сразу же потерять управление ТС, в системах ЭКУ используется принцип автоматического торможения отдельных колес в целях корректировки направления движения ТС, если оно отклоняется от того направления, которое ему задает водитель. Таким образом, эта система не дает ТС возможности изменить направление движения слишком быстро (занос) или недостаточно быстро (снос). Хотя она и не может увеличить фактическое сцепление с дорогой, ЭКУ обеспечивает водителю максимальную возможность контролировать движение ТС, а на дороге, в процессе экстренного маневра, использовать лишь естественную реакцию рулевого управления для движения в заданном направлении.

Удержание ТС на дороге предотвращает аварии одиночных автомобилей, обусловливающие в большинстве случаев опрокидывание. Однако способность системы ЭКУ эффективно воздействовать на движение транспортного средства в таких ситуациях небеспредельна. Например, если скорость просто слишком велика, то с учетом фактического сцепления с дорогой ТС, даже оснащенное ЭКУ, неизбежно съедет с дороги (но без заноса). Кроме того, ЭКУ не может предотвратить съезд с дороги по причине ослабления внимания или из-за сонливости, а не по причине потери управления. Тем не менее проведенные в разных странах мира исследования показывают, что в силу своих высоких показателей эффективности системы ЭКУ могут оказать существенное воздействие в плане спасения жизни людей, особенно в случае их широкого применения в имеющемся парке ТС. Хотя система ЭКУ не в состоянии изменить условия сцепления между шиной и дорогой, когда водитель оказывается в критической ситуации, есть все же явные причины предполагать, что она позволит сократить число ДТП, вызванных потерей управления.

192

Современная ESP взаимосвязана с ABS, антипробуксовочной системой и блоком управления двигателем, она активно использует их компоненты. По сути, это единая система, работающая комплексно и обеспечивающая целый набор вспомогательных контраварийных мероприятий. Структурно ESP состоит из электронного блока-контроллера, который постоянно обрабатывает сигналы, поступающие с многочисленных датчиков: скорости вращения колес (используются стандартные датчики АБС); датчика положения рулевого колеса; датчика давления в тормозной системе.

Но основная информация поступает с двух специальных датчиков: угловой скорости относительно вертикальной оси и поперечного ускорения (иногда это устройство называют G-сенсор). Именно они фиксируют возникновение бокового скольжения на вертикальной оси, определяют его величину и дают дальнейшие распоряжения. В каждый момент ESP знает, с какой скоростью едет автомобиль, на какой угол повернут руль, какие обороты у двигателя, есть ли занос и т. д. Обрабатывая сигналы с датчиков, контроллер постоянно сравнивает фактическое поведение автомобиля с тем, что заложено в программе. В случае если поведение автомобиля отличается от расчетного, контроллер понимает это как возникновение опасной ситуации и стремится исправить ее. Вернуть автомобиль на нужный курс система может, давая команду на выборочное подтормаживание одного или нескольких колес. Какое из них надо замедлить (переднее колесо или заднее, внешнее по отношению к повороту или внутреннее), система определяет сама в зависимости от ситуации.

Притормаживание колес система осуществляет через гидромодулятор АБС, создающий давление в тормозной системе. Одновременно (или до этого) на блок управления двигателем поступает команда на сокращение подачи топлива и уменьшение, соответственно, крутящего момента на колесах.

Система работает всегда, в любых режимах движения: при разгоне, торможении, движении накатом. А алгоритм срабатывания системы зависит от каждой конкретной ситуации и типа привода автомобиля. Например, в повороте датчик углового ускорения фиксирует начало заноса задней оси. В этом случае на блок управления двигателем подается команда на уменьшение подачи топлива. Если этого оказалось недостаточно, посредством АБС притормаживается внешнее переднее колесо. И так далее, в соответствии с программой.

193

Кроме того, в автомобилях, оборудованных автоматической КПП с электронным управлением, ESP способна даже корректировать работу трансмиссии, т. е. переключаться на более низкую передачу или на «зимний» режим, если он предусмотрен.

ESP является одной из важнейших частей комплекса активной безопасности автомобиля. Она исправляет ошибки в управлении и часто помогает выйти из ситуаций, в которых среднестатистический водитель на обычном автомобиле потерпел бы полное фиаско. Главное достоинство ESP – с ней автомобиль перестает требовать от вас навыков экстремального вождения. Вы просто поворачиваете руль, а машина сама будет думать, как вписаться в поворот.

Но нужно иметь в виду – возможности ESP по исправлению опасной ситуации не беспредельны. Ведь законы физики обмануть нельзя. Поэтому надо помнить, что ESP хоть и значительно снижает шансы на попадание в аварию во многих сложных ситуациях, но не избавляет водителя от необходимости иметь голову на плечах.

Одно из исследований, проведенных в 2004 г. в США, показало, что ЭКУ могут оказать позитивное воздействие на способность обычных водителей справляться с управлением в критических ситуациях. В ходе этого исследования выборка из 120 водителей, включающая равное число мужчин и женщин, а также равное число представителей трех возрастных групп (18–25, 30–40 и 55–65 лет),подвергаласьпроверкев условияхтрехнижеизложенныхкритических дорожных сценариев. «Сценарий вторжения» заключался в том, что водитель должен был попытаться произвести маневр с двойным переходом с одной полосы движения на другую на высокой скорости (дорожный знак ограничения скорости – 65 миль/ч) сначала в результате неожиданного появления на полосе ТС, выехавшего с боковой дороги, а затем другого ТС, которое находилось перед ними в левой полосе движения. «Сценарий съезда на обочину» предусматривал, что водители должны были ехать по кривой на обычном повороте с постоянным радиусом со скоростью 65 миль/ч (105 км/ч), указанной на дорожном знаке, с последующим выездом на другой поворот, который казался таким же, но радиус которого на самом деле уменьшался, что при въезде было незаметно.

«Сценарий с порывом ветра» предусматривал, что водители внезапно в течение короткого времени подвергались воздействию бокового порыва ветра, который толкал их в сторону встречной полосы движения. Затем эти 120 водителей были распределены на две равные группы по двум ТС: АСХ и автомобиль средних размеров с

194

кузовом типа «седан». Половина водителей на каждом ТСвели машины с включенной и половина – с выключенной системой ЭКУ.

В50 из 179 пробных прогонов, произведенных на ТС без ЭКУ, водитель не справлялся с управлением. И напротив, из 179 прогонов, произведенных на ТС с ЭКУ, водители не справились с управлением только в шести случаях. Один пробный прогон в каждом режиме работы ЭКУ пришлось прерывать. Эти результаты показывают, что в случае включения ЭКУ число аварий, вызванных тем, что водитель не справился с управлением, снизилось на 88%. Это исследование также позволило сделать вывод о том, что наличие системы ЭКУ позволяет снизить вероятность потери управления независимо от возраста или пола водителя и что польза от его применения различными подгруппами водителей, участвовавших в исследовании, была по существу одинаковой.

Вначале 2003 г. был проведен ряд исследований по анализу эффективности ЭКУ в Европе и Японии. Все они показали, что использование ЭКУ обладает существенным потенциалом снижения аварий одиночных автомобилей. Кроме того, предварительное исследование данных о ДТП за 1997–2003 гг., проведенное в США

иопубликованное в сентябре 2004 г., подтвердило эффективность ЭКУ в деле снижения аварий одиночных ТС, включая опрокидывание. Полученные результаты исследования на ТС, которые были использованы в этих целях, показали, что ЭКУ позволяет снизить количество аварий одиночных легковых автомобилей на 35%, а АСХ – на 67%.

Одно из исследований по оценке эффективности ЭКУ, которое было проведено позже и подверглось экспертной оценке, обнаружило, что ЭКУ позволил снизить аварии одиночных легковых автомобилей на 34%, а АСХ на 59% и что оно оказалось наиболее эффективным в снижении числа аварий одиночных ТС с опрокидыванием (снижение на 71% в случае легковых автомобилей и 84% в случае АСХ). Оно также обнаружило снижение числа аварий одиночных ТС со смертельным исходом и одиночных аварий с опрокидыванием (также со смертельным исходом), которое было соизмеримо с общим снижением показателя аварийности, указанного выше.

Система экстренного вызова. Когда происходит ДТП, быстрота, с которой будут мобилизованы спасательные службы, имеет исключительно важное значение для спасения жизней и уменьшения последствий травм. В случае возникновения чрезвычайной ситуации или даже аварии «Система экстренного вызова» может значи-

195

тельно сократить время реагирования экстренных служб. Такая система уже создана в Европейском союзе, известная под названием eCall, далее будет описана данная система (рис. 3.29).

eCall может быть активирована вручную пассажирами ТС или автоматически через активацию датчиков ТС в случае аварии. В автомобиле eCall непосредственное устанавливает 112-голосовой ап-

парат связи с опросной службой (PSAP – Public Service Answering Point) и посылает важную информацию, такую как время и место аварии, а также описание ТС. Все новые автомобили в конечном счете должны быть оснащены системой eCall, начиная с 2010 г.

После аварии водитель и пассажиры в ТС могут быть в шоке, не знать своего местоположения, не иметь возможности общаться между собой и использовать мобильный телефон.

Во всех этих случаях, где бы они не произошли на территории Европы, eCall может значительно сократить время реагирования на чрезвычайные ситуации, сохранить жизнь и снизить тяжесть травм. После полного внедрения в Европе социально-экономические выгоды от eCall будут огромны. eCall является пан-европейским сервисом, который будет работать во всех европейских государствахчленах и государствах связанных с этой инициативой. Она будет доступна на всех ТС, независимо от марки, страны и фактического местонахождения ТС. eCall – это единственный сервис, обеспечивающий общеевропейский охват. eCall будет работать в отпуске и во время деловой поездки, а также дома. Когда происходит серьезная авария, датчики в автомобиле будут автоматически инициировать eCall. При ее включении в автомобиле система устанавливает 112-го-

Рис. 3.29. Система eCALL – простая архитектура

196

лосовой аппарат связи для передачи аварийных сообщений, минимальный набор данных (MSD), включая ключевую информацию об аварии, такие как время, местоположение, направление движения (в результате точных спутниковых данных, таких как EGNOS11, а с 2013 г. – Galileo12), и описание автомобиля отправляется с голосовым вызовом. eCall также можно активировать вручную.

Оператор мобильной связи (MNO) определяет, что 112-й вызов eCall поступил от установленного в ТС коммуникационного модуля. Оператор мобильной связи вызывает наиболее подходящий центр реагирования на чрезвычайные ситуации. Центр будет получать как голосовые звонки, так и MSD.

Информация, предоставленная MSD, будет расшифровываться и отображаться на экране оператора PSAP. Местоположение и направление движения ТС может быть показан в географической информационной системе. В то же время оператор сможет слышать, что происходит в автомобиле и поговорить с пассажирами ТС, если это возможно. Это поможет выяснить, какая аварийно-спасательная службе, необходима на месте ДТП (скорая помощь, пожарные, полицейские), а также оперативно направить предупреждения и всю соответствующую информацию службам. Кроме того, операторы PSAPсмогутнемедленносообщитьцентрамуправлениядвижением, что инцидент произошел в определенном месте, способствуя быстрому информированию других участников дорожного движения, и тем самым поможет предотвратить средние аварии, очистить проезжую часть и, следовательно, снизить перегруженность дороги.

Сеть между автомобилями.

Идея создания сети между автомобилями возникла давно, многие автопроизводители и организации занимались этими вопросами в одиночку. В настоящее время крупнейшие производители автомобильной промышленности и организации, связанные с дорожным движением, объединились и прилагают совместные усилия для разработки новых автомобильных систем, в первую очередь систем, обеспечивающих безопасность, управление движением и уменьшение выбросов CO2. В связи с развитием коммутационных технологий одним из перспективных направлений в исследованиях является создание сети между автомобилями и дорожной инфраструктурой. В рамках этой идеи был создан консорциум Car 2 Car Consortium.

Цель консорциума состоит в создании и стандартизации интерфейсов и протоколов беспроводной связи между ТС и их окруже-

197

нием, с тем чтобы ТС различных производителей имели совместимость, а также могли общаться между собой и дорожной инфраструктурой. Миссии и цели консорциума Car 2 Car communication:

1) создать и установить открытый европейский (возможно, и мировой) промышленный стандарт Car 2 Car систем связи;

2) гарантировать работоспособность системы связи между ТС; 3) разработать прототипы активных приложений безопасности,

демонстрирующих работоспособность систем Car 2 Car; 4) содействовать в согласовании Car 2 Car коммуникационных

стандартов по всему миру для разработки стратегий развертывания бизнес-моделей и ускорения проникновения на рынок;

Система Car 2 Сar должна обеспечивать следующие функции: 1) быструю автоматическую передачу данных между ТС и до-

рожной инфраструктурой; 2) передачу информации о движении, предупреждение опасно-

стей и предоставление развлекательных данных;

3) поддержку специальной Car 2 Car связи, не требующей предварительной установки сетевой инфраструктуры.

Car 2 Car система основана на беспроводных сетевых технологиях малого радиуса действия.

Специальная Car 2 Car связь позволяет обмениваться ТС друг с другом информацией. Так формируется автотранспортная сеть

VANE (Vehicular Adhoc Network). Car 2 Car система расширяет гори-

зонты возможностей водителя и дает совершенно новые нормы обеспечения безопасности. Связь Car 2 Car хорошо подходит в качестве основы для приложений децентрализованных систем активной безопасности и, следовательно, способствует снижению происшествий

иих тяжести. Помимо активных функций безопасности, система включает в себя активные приложения для управления движением

ибудет способствовать улучшению дорожного движения.

C2X коммуникации позволяют предоставлять большое количество информации о безопасности или эффективности движения водителям. C2C-CC C2X система была и будет продолжать развиваться на основе требований использования. В коммуникациях участвуют следующие субъекты:

1) водители, которые пользуются системой, получая предупреждения и рекомендации маршрута;

2) дорожные службы, которые получают данные о движении и, следовательно, могут осуществлять контроль движения более эффективным способом;

198

3) провайдеры и точки доступа к Интернет-услугам, например на АЗС.

Использовать систему Car 2 Car для обеспечения безопасности можно в различных сценариях. Рассмотри три случая использования системы для обеспечения безопасности.

Первая система, которую рассмотрим, – это система предупре-

ждения об опасности столкновения. Типичными причинами на-

езда сзади является отвлечение водителя или резкое торможение впереди следующего ТС. Во всем мире процент среди всех аварий, связанных с наездом сзади, очень велик. Система, предупреждающая об опасности такой аварии смогла бы избежать их. С помощью системы Car 2 Car возможно создать такую систему. Такая система будет во время нормального вождения анонимно обмениваться соответствующей информацией с оборудованными ТС, такой как местоположение, скорость и направление движения. Для того чтобы предсказать неминуемый наезд сзади, каждое ТС следит за действиями своих водителей, положением автомобиля и поведением всех других автомобилей поблизости. Когда система обнаруживает в критической близости ТС, происходит предупреждение водителя. Таким образом, водитель будет иметь достаточное количество времени для избежания аварии. В дополнение к беспроводной связи для обнаружения ТС, не оборудованных системой Car 2 Car, могут быть использованы различные датчики. Для предупреждения опасности столкновения требуется:

1) возможность для всех ТС обмениваться информацией друг с другом на расстоянии приблизительно от 20 до 200 м с целью прогнозировать наезд сзади;

2) точное взаимное расположение ТС; 3) правдивость информации, полученной от других ТС;

4) проникновение на рынок системы, с тем чтобы иметь эффективность.

Система обнаружения и предупреждения аварии – система следующего шага после системы предупреждения аварии сзади. Здесь предполагается, что авария неизбежна и будет происходить предупреждение об опасности, аналогично рассмотренной выше системы. Эта система требует от всех ТС периодического обмена информацией, чтобы предсказать столкновение. После того как уже не избежать аварии, вовлеченные ТС должны быстро и надежно обмениваться информацией, что накладывает требования к связи. В этой передаче происходит передача наиболее полных и подроб-

199

ных сведений об автомобилях, например таких, как положение и размер. Это дополнительная информация, предоставленная обоими ТС, позволяет оптимизировать такие системы обеспечения безопасности, как подушки безопасности, системы предварительного натяжения ремня безопасности, расширения бамперов и т. д. Как

ив требованиях, предъявляемых к рассмотренной ранее системе предупреждения столкновения сзади, эта система требует:

1) возможности для всех ТС обмениваться информацией друг с другом на расстоянии приблизительно от 20 до 100 м, с тем чтобы прогнозировать неизбежные аварии;

2) точного взаимного расположения ТС; 3) достоверности получаемых данных от других ТС; 4) проникновения на рынок, чтобы иметь эффективность;

5) быстрого и надежного соединения между двумя ТС в случае неизбежности аварии.

Система обмена уведомлениями об опасных областях – систе-

ма использует связь между автомобилями для информирования об опасных местах на дороге, как, например, скользкая дорога или выбоина. Таким образом, основным вопросом является генерация информации о состоянии дорожной обстановки на конкретном месте. Например, на ТС сработала ESP, информация об этом

иместе, где это произошло, сохраняется и передается другим ТС в окрестности. Транспортные средства, которые получают эту информацию, предоставляют информацию на рассмотрение водителя или используют ее для оптимизации шасси и систем безопасности. Соответствующая информация может быть доведена до любого количества ТС на площади, ограниченной только плотностью потока ТС, оборудованных системой Car 2 Car. В дополнение к описанному случаю, когда информация создается в автомобиле, она может поступать от внешних поставщиков дорожной инфраструктуры, доступных через сеть, в том же порядке. Как описано выше, система обмена уведомлениями об опасных ситуациях требует:

1) достоверности получаемой информации от других ТС; 2) достоверности получаемой информации от других поставщи-

ков дорожной инфраструктуры; 3) проникновения на рынок для эффективной работы;

4) возможности обмениваться информацией об определенной географической области в нескольких прыжках;

5) способности оценивать и отслеживать достоверность информации, распространяемой через несколько прыжков.

200