SLOVENSKÁ POĽNOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA

V NITRE

TECHNICKÁ FAKULTA

AKTÍVNE A PASSÍVNE BEZPE ČNOSTNÉ SYSTÉMY

V AUTOMOBILOCH

Bakalárska práca

Študijný program: Manažérstvo kvality produkcie

Študijný odbor: 5.2.57 Kvalita produkcie

Školiace pracovisko: Katedra kvality a strojárskych technológií

Školiteľ: Ing. Jozef Žarnovský, PhD.

Konzultant: (nepovinný)

Nitra 2010 Ladislav Tóth

Čestné vyhlásenie

Podpísaný Ladislav Tóth vyhlasujem, že som záverečnú prácu na tému „Aktívne

a pasívne bezpečnostné systémy v automobiloch“ vypracoval samostatne s použitím

uvedenej literatúry.

Som si vedomý zákonných dôsledkov v prípade, ak hore uvedené údaje nie sú

pravdivé.

V Nitre 02.05.2010 Ladislav Tóth

Poďakovanie

Touto cestou vyslovujem poďakovanie Ing. Jozefovi Žarnovskému, PhD. za

pomoc, odborné vedenie, cenné rady a pripomienky pri vypracovaní mojej bakalárskej

práce, za ochotu, venovaný čas a pomoc pri získavaní informácií.

Abstrakt

Bezpečnosť automobilov je v súčasnosti veľmi dôležitým prvkom, ktoré je

potrebné brať do úvahy už pri samotnom vývoji automobilov. V súvislosti s rozvojom

automobilizmu a rastúcim počtom automobilov na cestách sa zvyšujú požiadavky

kladené na bezpečnosť automobilov. Každý nový automobil uvádzaný na trh musí

spĺňať bezpečnostné požiadavky predpísané legislatívou platnou v krajine kde je

predávaný. Bezpečnosť automobilu je zároveň jedným z prvkov konkurencie schopnosti

a preto výrobcovia automobilov venujú pri vývoji nových automobilov tejto

problematike zvýšenú pozornosť. Vývoj a implementácia zložitejších aktívnych

a pasívnych bezpečnostných prvkov do automobilov prináša v krajných prípadoch

podmienky na zníženie alebo úplnú elimináciu nebezpečenstva pre pasažierov

v dôsledku havárie.

Abstrakt

Safety of automobiles is in nowadays very important element, which is needed

to take in mind during development of new automobiles. In connection with the

development of automobiles and the increasing number of cars on the road, are

increasing safety-requirements for cars. Each new car marketed must satisfy the safety

requirements prescribed by the legislation in the country where it is sold. Car safety is

one of the elements of competitiveness and therefore the car manufacturers give for the

development of new cars increased attention to this issue. Developing and

implementing complex active and passive safety features into cars brings in extreme

cases reduction or complete elimination of risk for passengers in an accident.

Obsah

Obsah ................................................................................................................................ 5

Zoznam skratiek a značiek................................................................................................ 7

Úvod.................................................................................................................................. 8

1 Cieľ práce................................................................................................................ 10

2 Metodika práce a metódy skúmania ....................................................................... 11

3 Súčasný stav riešenej problematiky........................................................................ 12

3.1 Základné pojmy brzdenia................................................................................ 12

3.1.1 Dráha brzdenia........................................................................................ 12

3.1.2 Základné druhy brzdových sústav podľa prenosu sily na brzdové

ústrojenstvo:............................................................................................................ 14

3.1.3 Vädnutie bŕzd.......................................................................................... 14

3.2 Bezpečnosť automobilov ................................................................................ 15

3.3 Aktívne bezpečnostné systémy....................................................................... 16

3.3.1 ABS (Anti-lock Braking System) ........................................................... 16

3.3.1.1 ABS plus ............................................................................................. 18

3.3.2 EBD (Elektronic Brake-force Distribution)............................................ 18

3.3.3 SBC (Sensotronic Brake Control)........................................................... 18

3.3.4 BAS (Brake Assistant System)............................................................... 20

3.3.5 ESP (Electronic Stability Program) ........................................................ 21

3.3.6 BDW (Brake Disc Wiping)..................................................................... 23

3.3.7 Systém AFIL........................................................................................... 24

3.3.8 ACC (Adaptive Cruise Control) ............................................................. 26

3.3.9 Asférické spätné zrkadlo......................................................................... 27

3.3.10 ASA (Audi side assist)............................................................................ 27

3.3.11 HUD (Head-Up Display) ........................................................................ 29

3.3.12 Spotlight Function................................................................................... 30

3.3.13 Volvo Pedestrian Detection .................................................................... 31

3.3.14 Pre-Safe 360° .......................................................................................... 32

3.3.15 ARV (Audi road vision) .........................................................................32

3.3.16 IVC (Interactive Vehicle Communication) Car-to-Car ......................... 33

3.3.17 Brzdný vak (Braking Bag)...................................................................... 34

3.4 Pasívne bezpečnostné systémy ....................................................................... 35

3.4.1 Bezpečnostné pásy.................................................................................. 35

3.4.2 Airbagy ................................................................................................... 36

3.4.3 SAA (Size adaptive airbag) .................................................................... 39

3.4.4 Interseat Protection ................................................................................. 39

3.4.5 Pásové airbagy (Belt Bag) ..................................................................... 39

3.4.6 Pre-Safe Pulse ......................................................................................... 40

3.4.7 Aktívna opierka hlavy a systém Neck–Pro............................................. 41

3.4.8 Aktívna kapota........................................................................................ 42

3.4.8.1 Aktívne kapoty s pyrotechnickým spúšťaním .................................... 43

3.4.8.2 Aktívne kapoty s elektro -mechanickým spúšťaním .......................... 44

3.4.9 Bezpečnostné oblúky .............................................................................. 45

3.4.10 Bezpečnosť karosérie.............................................................................. 45

3.4.11 Karoséria ACE s technológiou G-CON.................................................. 45

3.4.12 Pre-Safe Structure ................................................................................... 47

4 Záver ....................................................................................................................... 48

5 Zoznam použitej literatúry...................................................................................... 50

7

Zoznam skratiek a značiek

km - kilometer

km/h - kilometer za hodinu

ms - milisekundy

s - sekundy

tn - čas nábehu bŕzd

tr - reakčný čas

tp - čas oneskorenia bŕzd

tu - čas plného brzdenia

tvz. - takzvaných

t.j. - to je

resp. - respektíve

ABS - Anti-lock Braking System (Proti- blokovací brzdiaci systém)

ASR - Anti-Slip Regulation (Proti- preklzový regulačný systém)

AFIL - Alerte de Franchissement Involontarire de Lisne (systém

upozorňujúci na neželané opustenie jazdného pruhu)

BAS - Brake Assistant System (Brzdový asistent)

BDW - Brake Disk Wiping (Stierač brzdných diskov)

SBC - Sensotronic Brake Control (Elektro- hydraulický brzdný systém)

EDS - Electronic Differential System ( Elektronický uzáver diferenciálu)

EBD - Elektronic Brake- force Distribution (Elektronický rozdeľovač

brzdnej sily)

HUD - Head Up Display (Obrazovka v zornom poli)

SUV - Sport Utility Vehicle (Kombinácia osobného a terénneho vozidla)

WLAN - Wireless Local Area Network (Bezdrôtová miestna sieť)

ASA - Audi side assist (Bočný asistent pre vylúčenie vzniku mŕtveho bodu)

ACE - Advanced Compatibility Engineering (Zdokonalená kompatibilná

technika)

ARV - Audi road vision (Systém vyhodnocujúci stav povrchu vozovky)

LIDAR - Light Detection And Ranging (Laserová (svetelná) metóda merania

vzdialenosti, rýchlosti, otáčania alebo hustoty )

CACC - Cooperative Adaptive Cruise Control (kooperatívne prispôsobivé

cestné systémy)

IVC - Interactive Vehicle Communication (Interaktívna komunikácia

vozidiel)

8

Úvod

V minulosti bola bezpečnosť cestujúcich v automobiloch marginálnym

hľadiskom a v mnohých prípadoch sa v nich ani bezpečnostné prvky nevyskytovali.

Postupným rozširovaním a postupne sa zhusťujúcou premávkou na cestách bolo nutné

zaviesť nevyhnutné bezpečnostné systémy. Významnú úlohu v bezpečnosti majú:

• pasívne bezpečnostné systémy a opatrenia,

• aktívne bezpečnostné systémy a opatrenia,

• inteligentné integrované bezpečnostné systémy,

• informačné a komunikačné technológie.

Najväčším problémom pri zavádzaní nových systémov sú hlavne chyby človeka

v cestnej premávke. Pravdepodobnosť výskytu chýb človeka závisí od podmienok a

okolností, ako sú napríklad:

- vonkajšie podmienky (zníženie viditeľnosti prekážkami, oslnením, zhoršenými

poveternostnými podmienkami),

- chyby spôsobené nepozornosťou vodičov (telefonovanie, rozhovor),

- nedostatočná koncentrácia (tzv. hypnóza na diaľnicach),

- individuálne fyzické vlastnosti vodiča (únava, požitie alkoholického nápoja,

omamných látok),

- nedostatočný reakčný čas,

- neznalosť miesta, jazdných podmienok, resp. správania automobilu za rôznych

podmienok,

- nedostatočná zručnosť alebo tréning vodičov.

Vodič môže zapríčiniť nehodu (Spalek et. al.,2005) jednak chybným

rozpoznaním a vyhodnotením dopravnej situácie, jednak svojím nesprávnym

rozhodovaním a tiež nesprávnou realizáciou riadiaceho úkonu. Všetky tri úrovne sa

podľa výsledkov výskumu čiastočne prelínajú a napríklad zavinenie nehody výlučne

chybným rozpoznaním situácie je v 37% nehôd a chybným prevedením 8%. Podiel

správania vodiča na vzniku nehody je na obr.1.

9

Obr. 1 Trojúrov ňový model príčin nehôd

Zdroj: http://www.atpjournal.sk/casopisy/atp_05/pdf/online10.pdf

Základnou myšlienkou aktívnych bezpečnostných systémov je na prvom mieste

predchádzanie nehodám ktoré môžu vzniknúť chybným alebo neskorým rozpoznaním

nebezpečnej situácie. Pre obmedzený počet nehôd, ktorým sa nepodarí zabrániť

v dôsledku chybného rozhodnutia, treba minimalizovať úroveň závažnosti pomocou

pasívnych bezpečnostných systémov.

10

1 Cieľ práce

Zvýšenie bezpečnosti vozidiel je kľúčovou stratégiou pri riešení zníženia počtu

dopravných nehôd pri dosiahnutí vyššej bezpečnosti cestnej premávky. Hlavným

cieľom bezpečnosti automobilu je ochrana zdravia a života posádky automobilu.

Cieľom predloženej bakalárskej práce je poukázať na aktívne a pasívne

bezpečnostné systémy v automobiloch.

Pre splnenie cieľa bude potrebné ozrejmiť základné prvky brzdnej sústavy,

technických riešení bŕzd a na brzdnú dráhu automobilov.

Taktiež je nutné zadefinovať bezpečnosť automobilu a faktory ovplyvňujúce

bezpečnú jazdu. Práca poukáže tiež na vývojové trendy z minulosti a na všetky súčasne

používané inteligentné dopravné systémy a prvky. Ďalej rozdelí bezpečnostné systémy

v automobiloch na aktívne a pasívne a opíše ich princíp funkcie.

Cieľom práce je aj zhodnotenie súčasne dostupných aktívnych a pasívnych

bezpečnostných systémov na trhu z hľadiska efektivity a perspektíve do budúcnosti.

11

2 Metodika práce a metódy skúmania

Postup spracovania práce a metódy skúmania vychádzali z možností, ktoré sú

dané dostupnou vedeckou a odbornou literatúrou domácich a zahraničných autorov,

z medzinárodných dohovorov a rôznych iných materiálov prezentujúc teoretické

a praktické poznatky v oblasti aktívnych a pasívnych bezpečnostných systémov

v automobiloch.

Hlavnou metódou pri spracovaní vstupných údajov bola analýza súčasného stavu

know-how použitý v oblasti aktívnych a pasívnych bezpečnostných systémov

v automobiloch.

Na základe dopredu určeného cieľa bola určená metodika riešenia práce

nasledovným spôsobom:

→ Získanie informácií ohľadom moderných aktívnych a pasívnych bezpečnostných

systémoch v automobiloch z literárnych a on-line zdrojov.

→ Vysvetlenie základných pojmov brzdnej sústavy, rozdelenie bŕzd podľa prenosu

síl na brzdové ústrojenstvo a nové technológie pre zlepšenie brzdného účinku.

→ Charakteristika brzdnej dráhy a faktorov ovplyvňujúce dĺžku tejto dráhy.

→ Spracovanie prehľadu o súčasných aktívnych bezpečnostných prvkov

a systémov, podrobnejšie rozdelenie týchto systémov, popis a základný princíp

funkcie.

→ Spracovanie prehľadu o pasívnych bezpečnostných prvkoch a systémoch, ich

prevedenie, princíp ochrany posádky automobilu.

→ Záver je venovaný vyhodnoteniu celkovej efektívnosti ochrany cestujúcich

aktívnych a pasívnych bezpečnostných systémov integrovaných v automobiloch.

12

3 Súčasný stav riešenej problematiky

3.1 Základné pojmy brzdenia

Brzdná sústava slúži na spomalenie, zastavenie alebo na zaistenie motorového

vozidla proti nežiaducemu rozjazdu. Patria medzi najdôležitejšie časti automobilu, lebo

podstatnou mierou rozhodujú o bezpečnosti jeho prevádzky. Musí spĺňať všetky

požiadavky podľa §9 a §10 zo zbierky zákonov 116/1997 (1997, 7-12s.) z hľadiska

funkcie a spoľahlivosti.

Brzdná sila je vyvolaná účinkom brzdovej sústavy, ktorá pôsobí proti pohybu

vozidla.

Brzdná dráha je vzdialenosť, ktorú vozidlo pohybujúce sa počiatočnou

rýchlosťou prejde po začatí brzdenia až po úplne zastavenie. Brzdná dráha obsahuje

tieto časti:

1. reakčná dráha,

2. dráha brzdenia.

Reakčná dráha je dráha (Dráha pro zastavení vozidla, 2009), ktorú vodič prejde

od okamihu, keď rozpozná kritickú situáciu, spracuje ju a začne brzdiť. Takáto reakcia

trvá asi jednu sekundu, v závislosti na rýchlosti vodičovej reakcie. V tomto čase sa však

vozidlo ďalej pohybuje s nezmenenou rýchlosťou. Pri 50 km/h je reakčná dráha 14 m

dlhá (tab. 1), a až potom sú zapojené brzdy.

3.1.1 Dráha brzdenia

- je dráha, ktorú vodič prejde od zistenia kritickej situácie, až po úplné

zastavenie vozidla. Brzdenie má nasledujúci priebeh:

- od momentu spozorovania prekážky do okamihu vzniku brzdnej sily na brzde

prejde čas tr tj. reakčný čas vodiča a čas, v ktorom vodič presunie nohu a začne

pôsobiť na brzdový pedál.

- čas oneskorenia bŕzd tp tj. čas pri ktorom sa vymedzí a prekoná vôľa v kĺboch a

ložiskách, brzdové obloženie dosadne na trecie plochy bŕzd. Až po tento okamih

vozidlo sa pohybuje pri zanedbaných jazdných odporov nezníženou rýchlosťou.

- čas nábehu brzdy tn tj. čas, v ktorom účinok bŕzd dosiahne svoje maximum.

- čas plného brzdenia tu predpokladáme konštantné spomalenie až do úplného

zastavenia.

13

Priebeh veľkosti brzdnej sily v čase je znázornený na nasledujúcej

charakteristike (obr.2).

Obr. 2 Priebeh veľkosti brzdnej sily v čase

Zdroj: www.autolexicon.sk

Brzdná dráha sa vypočíta podľa nasledujúceho vzťahu: µ..2

2

g

vs =

Kde: s – brzdná dráha, m

v – rýchlosť, m.s-1

g – gravitačné zrýchlenie, m.s-2

µ – súčiniteľ trenia, (1)

Tabuľka 1. Brzdná dráha vozidla v závislosti od rýchlosti a stavu cesty.

Rýchlos ť automobilu Reakčná dráha Brzdná dráha Dráha zastavenia

suchá cesta 50km/h 14m 14m 28m 60km/h 17m 20m 37m 80km/h 22m 35m 57m

mokrá cesta 50km/h 14m 19m 33m 60km/h 17m 28m 45m 80km/h 22m 49m 71m

zľadovatená cesta 50km/h 14m 64m 78m 60km/h 17m 93m 110m 80km/h 22m 165m 187m

Zdroj: http://ibesip.cz/Rychlost/Draha-pro-zastaveni-vozidla

14

Bezpečný odstup rastie so zvyšujúcou sa rýchlosťou a je rovný minimálne

vzdialenosti, ktorú prejde vozidlo za 2 sekundy. 2 sekundy je približná doba, za ktorú

začne vozidlo efektívne brzdiť.

3.1.2 Základné druhy brzdových sústav podľa prenosu sily na brzdové

ústrojenstvo:

1. Mechanická brzda – prevod mechanickej brzdy (Kulhánek, 1987) využíva

vlastnosti dvojramennej páky, ktorá zväčšuje vynaloženú silu (na úkor dráhy)

v pomere k dĺžkam ramien.

2. Kvapalinová (hydraulická) brzda – prevod kvapalinovej brzdy sa zakladá na

princípe hydraulického prevodu, v ktorom sa vynaložená sila zväčšuje v pomere

veľkosti účinnej plochy ovládacieho a ovládaného piesta.

3. Elektro- hydraulická brzda – brzdný tlak sa rozvádza cez hydraulickú

jednotku z vysokotlakového zásobníka (SBC, 2009) do kolesových bŕzd.

Hydraulická jednotka je riadená elektrickými signálmi od snímačov brzdného

pedálu a brzdného systému. Systém reaguje veľmi rýchlo, pretože vo

vysokotlakovom zásobníka je brzdová kvapalina vždy pod tlakom 140 barov.

4. Vzduchová (pneumatická) brzda – vzduchová brzda (Kulhánek, 1987) je

strojová (servobrzda) na rozdiel od priamočinných bŕzd s mechanickým alebo

kvapalinovým prevodom. Brzdiaca sila je prenášaná stlačeným vzduchom, ktorá

je vedená vysokotlakovými vedeniami k samotným brzdám.

3.1.3 Vädnutie bŕzd

Pre maximálny brzdný účinok (Brzdové systémy ATE, 2009) počas doby plného

brzdenia a bezpečné zastavenie vozidla je potrebné použiť špeciálne

materiály, mechanické úpravy a riešenia brzdných systémov. Jedna z novodobých

riešení, ktoré vo veľkej miere zaisťujú optimálny brzdný účinok sú kotúče a obloženia

so zamedzením vzniku redukovaného slabnutie brzdného účinku (vädnutia bŕzd).

Zvyčajne pri predchádzaní kolízie brzdy sú využívané v najväčšom pomere,

pričom dochádza k zahriatiu na teplotu nad 800°C a medzi kotúčom a obložením sa pri

vysokej teplote uvoľňujú plyny ktoré spôsobujú "gas planing effect"- vädnutie.

15

Plyny sú odvádzané drážkami mimo treciu plochu (obr.3). Multifunkčná spojitá

drážka odvádza tiež akúkoľvek vlhkosť, ktorá by obmedzovala nástup brzdného účinku

a predlžovala chod brzdového pedálu.

Obr. 3 Trecie plochy bŕzd ATE s odvodovými drážkami – odvod plynov

Zdroj: http://www.motortuning.sk/down/kotouc2.jpg

http://www.imghost.sk/files/sdnkj674ujky2n2me7ki.jpg

3.2 Bezpečnosť automobilov

Pri vývoji automobilov sa kladie dôraz na to, aby automobil zodpovedal

požiadavkám na bezpečnosť. Tieto požiadavky sú jednak predpísané platnou

legislatívou a jednak sú dané požiadavkami zákazníkov. Okrem toho výrobcovia

automobilov sami pracujú na vývoji rôznych prvkov, ktoré majú za cieľ zvýšiť

bezpečnosť automobilu. Hlavným cieľom bezpečnosti automobilu je ochrana zdravia a

života posádky automobilu.

Vo všeobecnosti cieľom je minimalizovať pravdepodobnosť nehody a pokiaľ už

k nehode dôjde, zabezpečiť ochranu posádky vozidla a zároveň istým spôsobom

minimalizovať následky nehody na ostatných účastníkov nehody (chodci, cyklisti, iné

automobily). Priblížiť sa k dosiahnutiu tohto cieľa je možné aplikovaním rôznych

prvkov. Tieto prvky môžeme rozdeliť do dvoch skupín:

1. aktívne bezpečnostné systémy – hovoríme o aktívnej bezpečnosti vozidla,

2. pasívne bezpečnostné systémy – hovoríme o pasívnej bezpečnosti vozidla.

Z hľadiska aktívnej bezpečnosti sú dôležité aj nasledovné faktory:

- pohodlie vodiča, - dostatočný výhľad,

- dobrá ergonómia, - teplota v kabíne.

16

3.3 Aktívne bezpečnostné systémy

Prvky aktívnej bezpečnosti sú technické zariadenia a vlastnosti vozidla, ktoré

pomáhajú zabrániť alebo predchádzať dopravným nehodám. Usporiadaním týchto

prvkov, do celku, vytvárajú aktívne bezpečnostné systémy pôsobiace ešte pred nehodou.

Príkladom aktívnej bezpečnosti sú:

prvky – vhodná výška brzdných svetiel, prídavné bočné smerové indikátory,

systémy – proti- blokovací brzdný systém (ABS), brzdový asistent (BAS),

elektronický stabilizačný program (ESP), preklzový systém (ASR),

elektronické rozdelenie brzdnej sily (EBD), Head-Up displej, zapínanie

výstražných svetiel pri prudkom brzdení, a pod.

3.3.1 ABS (Anti-lock Braking System)

ABS je jedným zo systémov aktívnej bezpečnosti vozidla. Prvé ABS systémy

boli ešte mechanické a pochádzajú z roku 1966 od spoločnosti Jenssen. V roku 1978

firma BOSCH presadila prvý mechatronický systém ABS. Od januára 1991 bola

zavedená povinnosť pre všetky nákladné vozidlá a autobusy nad 3,5 tony byť vybavené

týmto systémom.

ABS (Anti-lock Braking System) je podporný subsystém (ABS, 2000) v

automobile, kontrolujúci činnosť brzdovej sústavy s cieľom zabrániť zablokovaniu

kolies v prípade brzdenia na klzkom povrchu. Pri zablokovaných kolesách by došlo

k strate adhézie medzi vozovkou a pneumatikou a vozidlo by sa stalo neriaditeľným a

nebolo by možné meniť smer jazdy otáčaním volantu. Hlavným prínosom ABS je

zachovanie ovládateľnosti a stability vozidla pri intenzívnom brzdení, čo umožňuje

bezpečne sa vyhnúť prekážke

Princíp činnosti

Systém ABS sleduje počas brzdenia pohyb kolies. Každé koleso má vlastný

snímač otáčok (ABS (Anti-lock Braking System), 2009), ktoré poskytujú riadiacej

jednotke ABS informácie o rýchlosti otáčania jednotlivých kolies (obr.4). Ak riadiaca

jednotka prijme signál a vyhodnotí blokovanie kolesa, krátkodobo preň zníži brzdnú

silu resp. zníži tlak v brzdovom systéme. Tým uvedie koleso do pohybu a medzi

vozovkou a pneumatikou sa udrží valivé trenie, zabráni klznému treniu, čo celkovo

dáva predpoklad lepšej ovládateľnosti vozidla.. Systém ABS v moderných

automobiloch znižuje a následne zvyšuje tlak v brzdnom systéme 16 - 30 krát

17

za sekundu, ktorým je zabezpečené relatívne stále otáčania kolies na medzi adhézie a

ovládateľnosť vozidla až do zastavenia (obr.5).

Obr. 4 Základné časti ABS

1. riadiaca jednotka,

2. elektro- hydraulický regulátor tlaku

v brzdovom potrubí,

3. snímač uhlovej rýchlosti kolesa,

4. brzda,

5. brzdové potrubie

Zdroj: http://www.musclecarclub.com/library/tech/images/abs.gif

Obr. 5 Princíp snímania otáčok

Zdroj: http://sk.autolexicon.net/obr_clanky/abs_002.gif

Nevýhodou ABS asistencie je v niektorých prípadoch dlhšia brzdná dráha (čo

vyplýva zo samotného princípu ABS). Problém s ABS nastáva (ABS (Anti-lock

Braking System), 2009) na tzv. roletách na ceste, kedy kolesá nadskakujú na

nerovnostiach vozovky a tým predávajú senzorom informáciu o nepomere rýchlosti

otáčania, ktorú ABS (v tomto prípade nesprávne) vyhodnotí ako nebezpečenstvo

šmyku.

18

3.3.1.1 ABS plus

ABSplus je zdokonalený proti -blokovací systém ABS, vyvinutý firmou

Volkswagen špeciálne pre terénne vozidlá Off -road a SUV.

Vozidlá idúce po nespevnenom povrchu (piesok, štrk) strácajú pri intenzívnom

brzdení stabilitu a ovládateľnosť, čím sa podstatne predlžuje brzdná dráha.

Inovatívny systém kontroly (ABSplus, 2009) trakcie ABSplus nahrnuje

čiastočky nepevného povrchu pred čiastočne zablokované kolesá, čím vytvára brzdiaci

klin, ktorý podstatne zvyšuje účinnosť brzdenia, bez toho aby znižoval stabilitu a

ovládateľnosť vozidla. Skracuje brzdnú dráhu vozidla na nespevnenom povrchu až

o 20%.

V posledných rokoch sa objavuje ABS a ABS plus spoločne so systémom

elektronického rozdeľovania brzdnej sily EBD.

3.3.2 EBD (Elektronic Brake-force Distribution)

Elektronické rozdelenie brzdnej sily (EBD, 2009) vykonáva úpravu brzdného

tlaku medzi prednou a zadnou nápravou. EBD pracuje s podstatne väčšou presnosťou

než mechanické rozdeľovanie brzdnej sily. Systém EBD zohľadňuje zaťaženie vozidla a

podľa toho automaticky rozdeľuje optimálny brzdný účinok medzi brzdami na prednej a

zadnej náprave. EBD riadi maximálny možný účinok bŕzd na zadnej náprave tak, aby

nedošlo k nadmernému zabrzdeniu zadnej nápravy.

Vďaka optimálnemu brzdnému výkonu zadných kolies dochádza k menšiemu

zaťaženiu bŕzd predných kolies. Menej sa zahrievajú, a tým sa zmenšuje riziko

zoslabovania účinku bŕzd v dôsledku ich ohrevu. Vozidlo vybavené systémom EBD

preto má kratšiu brzdnú dráhu. Nástupcom EBD je systém SBC.

3.3.3 SBC (Sensotronic Brake Control)

SBC je označenie elektro- hydraulického brzdového systému (SBC, 2009) od

firmy BOSCH. Elektro- hydraulický brzdový systém SBC výrazne zvyšuje bezpečnosť

a komfort brzdenia. Systém je doplnkom ABS, umožňuje elektronickú reguláciu

brzdovej sústavy. V prípade potreby systém umožňuje zosilnenie brzdného účinku alebo

ho reguluje v závislosti na aktuálnom jazdnom stave.

19

Princíp činnosti

Systém SBC (2009) je využívaný u vozidiel vybavených brzdovým systémom

Brake-by-Wire, teda elektronicky riadenými brzdami. Snímače evidujú, s akou

intenzitou vodič ovláda brzdový pedál. Pomocou týchto signálov vypočíta systém SBC

potrebný brzdný tlak na jednotlivé kolesá (obr.6). Brzdný tlak sa potom rozvádza cez

hydraulickú jednotku z vysokotlakového zásobníka do kolesových bŕzd. Systém reaguje

veľmi rýchlo, pretože vo vysokotlakovom zásobníka je brzdová kvapalina vždy pod

tlakom okolo 140 barov (14 MPa). Rýchla reakcia nábehu bŕzd je tiež zabezpečená

funkciou pritláčania brzdových platničiek po uvoľnení plynového pedálu.

Obr. 6 Elektro- hydraulický brzdný systém

Zdroj: http://sk.autolexicon.net/obr_clanky/sbc_001.jpg

Elektronické riadenie brzdového účinku každého kolesa zvlášť umožňuje do

výpočtu brzdného tlaku na každé jednotlivé koleso aplikovať aj informácie

z elektronického stabilizačného programu ESP.

Individuálne elektronická regulácia brzdného tlaku na kolesách pomocou SBC

tiež optimalizuje funkciu elektronického stabilizačného systému ESP. ESP môže, vďaka

neustálemu tlaku v brzdovom potrubí, pôsobiť skôr a vďaka elektronickej regulácii ešte

s lepším odmeriavaním brzdnej sily. Tiež známe pulzovanie brzdového pedálu pri

aktivácii ABS sa z dôvodu elektrického prepojenia medzi pedálom a brzdovou sústavou

už nevyskytuje.

20

Do elektroniky SBC je aj integrovaná funkcia brzdového asistenta BAS. Keď

systém zistí veľmi rýchle, ale spočiatku nedostatočné silné zošliapnutí brzdového

pedálu, považuje to za krízovú situáciu a zvýši tlak v brzdovom potrubí.

3.3.4 BAS (Brake Assistant System)

Brzdový asistent pomáha vodičovi v situáciách, kedy pri skutočne kritickom

brzdení málo skúsený vodič nestlačí brzdový pedál dostatočne silno. Snímače

brzdového asistenta (Brzdový asistent, 2009) sú schopné túto situáciu rozpoznať a

následne dať pokyn pre maximálne zvýšenie tlaku v hydraulickom systéme bŕzd. Tým

sa zreteľne skracuje brzdná dráha oproti automobilu bez BAS (obr.7).

Výrobcovia automobilov dnes ponúkajú rôzne varianty brzdových asistentov

pod rôznymi označeniami. Používané systémy sa líšia iba v označení alebo v spôsobe

snímania signálov potrebných pre vyhodnotenie, v princípe sú si všetky podobné.

Obr. 7 Znázornenie brzdnej dráhy bez BAS a s BAS pri rýchlostiach 50km/h

a 100km/h

Zdroj: http://sk.autolexicon.net/obr_clanky/mba_002.jpg

Princíp činnosti

Pod brzdovým pedálom je umiestnený snímač, ktorý sníma rýchlosť a silu

stlačenia pedálu. Impulzom pre aktiváciu brzdového asistenta je limit výkonu vyjadrená

ako súčin sily a rýchlosti. Táto limitná hodnota je získaná na základe skúseností

z prevádzky tak, aby nedochádzalo k nežiaducim zapnutiam napr. počas pribrzďovania

v kolóne. Pri prekročení tejto limitnej hodnoty dôjde k aktivácii brzdového asistenta,

ktorý urýchli nábeh bŕzd (obr.8). Asistent udržiava maximálny účinok aj počas brzdenia

až do okamihu uvoľnení pedálu, potom sa automaticky vypne.

21

Skúšky systému BAS preukázali (Brzdový asistent, 2009) skrátenie brzdnej

dráhy o 15 až 20%. Aj keď účinok systému je veľmi ovplyvnený vodičovými

skúsenosťami. V kritickej situácii totiž menej skúsený vodič stlačí brzdový pedál buď

príliš pomaly a veľkou silou, alebo rýchlo a malou silou. V oboch prípadoch tak

v kritickej situácii nevyužije naplno potenciál bŕzd. Naopak skúsený vodič zošľapuje

brzdový pedál rýchlo a dostatočne veľkou silou, čím maximálne využíva možnosti

brzdového systému vozidla v súčinnosti s ABS.

Obr. 8 Znázornenie brzdnej dráhy bez BAS a s BAS

Zdroj: http://www.sicurauto-video.it/images/sistemi/bas/bas.jpg

Európska komisia núti výrobcov automobilov aby implementovali do svojich

vyrábaných automobilov viac prvkov aktívnej bezpečnosti. V súčasnosti je

v Európskom parlamente predložený návrh na povinné zavedenie BAS do nových

automobilov vyrobených od roku 2009.

Pri nových vyrobených automobilov väčšinou je brzdový asistent súčasťou

elektronického stabilizačného systému ESP.

3.3.5 ESP (Electronic Stability Program)

ESP je elektronický systém jazdnej stability. Systém ESP pomáha svojimi

zásahmi do riadenia zvládnuť niektoré kritické situácie, ktoré môžu pri jazde nastať. Ak

je zistený nestabilný stav jazdných vlastností vozidla, dôjde k automatickej aktivácii

ESP, ktoré vozidlo stabilizuje. Ku svojej funkcii ESP využíva aj ďalšie elektronické

systémy podvozku ako ABS, ASR a SBC.

22

Systém ESP umožňuje využitie jazdných vlastností až na samú hranicu

fyzikálnych zákonov, tým zvyšuje aktívnu bezpečnosť. Podľa štatistík sa usudzuje, že

by sa zabránilo približne desatine dopravných nehôd, ak by všetky vozidlá boli

vybavené ESP. Tento systém vyhodnocuje až 30 krát častejšie ako vodič stav jazdnej

stability a v prípade potreby okamžite zasahuje primeraným spôsobom za účelom jej

obnovenia.

Keďže ESP je ochranná značka pôvodného výrobcu BOSCH, ktorý vyvinul

tento systém spolu s firmou Mercedes-Benz (uvedený na trh roku 1995), ostatní

výrobcovia tomuto systému dali vlastné názvy pričom v princípe sa jedná o totožné

zariadenia: DSC – Dynamic Stability Control system (BMW)

PSM – Porsche Stability Management (Porsche),

VSC – Vehicle Stability Control (Toyota a Lexus)

VSA – Vehicle Stability Assist (Honda)

Testy na umelej šmykovej ploche ukázali, že súčasné systémy ESP prekonávajú

schopnosti človeka zvládať danú šmykovú situáciu.

Princíp činnosti

Aby mohlo ESP správne reagovať v kritickej situácii, musí určiť dve parametre:

1. kam vodič vozidlo smeruje

2. kam vozidlo v skutočnosti smeruje (ide).

Na určenie týchto parametrov je systém vybavený celou radou snímačov.

Snímač natočenia volantu (Gscheidle, 2002) a snímača otáčok všetkých kolies (obr.9)

informuje ESP kam vodič vozidlo smeruje. Snímač priečneho zrýchlenia a snímač

rotačného momentu zotrvačnosti informuje ESP o skutočnú dráhu vozidla. Na základe

týchto hodnôt systém môže porovnať požadovanú dráhu vozidla so skutočnou. Ak sa

hodnoty líšia systém vyhodnotí situáciu ako kritickú a zasiahne.

Obr. 9 Snímače ESP:

1) Snímanie uhla natočenia volantu

2) Snímanie otáčok kolesa

3) Snímanie rotačného momentu

4) Snímanie priečneho zrýchlenia

Zdroj: http://sk.autolexicon.net/obr_clanky/esp_001.jpg

23

Cielenými brzdnými zásahmi vytvorí opačný otáčavý moment, ako je moment,

ktorý vozidlo dostal do šmyku. Pri nedotáčavom šmyku systém pribrzdí zadné koleso na

vnútornej strane zákruty a zníži ťah motora (obr.10 – a). V druhom prípade, teda pri

pretáčavom prejazde zákrutou, systém ESP pribrzdí koleso na vonkajšej strane zákruty,

opäť vykoná zásah do riadenia motora a prípadne aj automatické prevodovky

(obr.10 – b).

Obr. 10 Znázornenie reakcie ESP: a) nedotáčavý šmyk, b) pretáčavý šmyk

Zdroj: http://sk.autolexicon.net/obr_clanky/esp_002.jpg

Vo vývoji je systém ESP II, ktorý bude zasahovať i do samotného riadenia a to

hydraulickým akčným členom na volante. Výrobcovia integrujú do ESP II aj nový

systém BDW.

ESP bude povinné

Európska únia chce zahrnúť elektronický stabilizačný systém ako povinnú

súčasť výbavy nových áut. Od roku 2014 by mali všetky nové automobily v Európe

disponovať elektronickým stabilizačným systémom, rozhodla o tom Európska komisia.

Nedávny výskum preukázal (ESP, 2009), že stabilizácii má iba 42% áut,

predaných na územie EÚ, spravidla sa jedná o väčšie a drahšie autá.

3.3.6 BDW (Brake Disc Wiping)

BDW (Brake Disc Wiping) je prvok aktívnej bezpečnosti vyvinutý, firmou

Bosch. Za mokra je nástup bŕzd pomalší o čas, kým sa z brzdových platničiek a kotúčov

odparí voda. Preto, pri zapnutí stieračov, elektronicky systém BDW pravidelne pritláča

brzdové platničky (obr.11) ku kotúčom aj keď vodič nebrzdí. Toto pritlačenie je také

jemné, že ho vodič nespozoruje, ale účinne zvyšuje teplotu brzdných platničiek na

teplotu pri ktorej sa voda z brzdnej plochy odparí. Zvyšuje účinnosť bŕzd a skracuje

brzdnú dráhu. Funkcia sušenia má len nepatrný vplyv na opotrebenie brzdových

platničiek.

24

3.3.7 Systém AFIL

AFIL je aktívny bezpečnostný systém (AFIL, 2004) kontrolujúci neželané

opustenie jazdného pruhu a následného upozornenia vodiča výraznými vibráciami

sedadla.

Systém pracuje pomocou šiestich infračervených senzorov pod nárazníkom, tri

na každej strane. Každý senzor sa skladá z IR vysielača a prijímača. IR vysielač vysiela

rovnaké IR svetelné impulzy stálej intenzity na povrch vozovky, pričom sa časť

IR žiarenia odráža z vozovky na senzor IR prijímača v rôznej intenzite (obr.11). Pomer

vysielanej a prijímanej intenzity IR žiarenia je základným faktorom identifikácie

povrchu vozovky. Senzory a riadiaci systém majú schopnosť rozlíšiť prejazd cez

vodorovné dopravné značenie bielej, žltej, červenej alebo aj modrej farby, ktoré ukazujú

dodatočné značenie v rôznych krajinách Európskej únie. Systém vie rozoznať deliace

čiary (kontinuálne alebo prerušované) od iných značení na ceste, ako sú značenia

vzdialenosti medzi vozidlami či rôzne nápisy.

Obr. 11 Princíp snímania vodorovných značiek na vozovke

Aby nedochádzalo k falošným poplachom, v bežnej mestskej premávke, AFIL

sa zapína po prekročení rýchlosti nad 80 km/h. Ak vozidlo začne prechádzať vodorovné

značenie vozovky bez zapnutých smerových svetiel, systém vyhodnotí situáciu za

nebezpečnú. V dôsledku vyšle signál výkonnej jednotke a tým sa aktivuje vibračný člen

v sedadle vodiča (ľavý alebo pravý podľa smeru opustenia jazdného pruhu), cez audio

25

sústavu výstražný tón a svetelná signalizácia na palubnej doske vozidla (obr.12). Vodič

je upozornený hlavne fyzicky, ktorý ho núti k rýchlej reakcii korekcie dráhy.

Aktívny bezpečnostný systém AFIL môže vo väčšej miere zvýšiť bezpečnosť

jazdy na diaľniciach a rovných cestách, ktoré sú pre vodiča unavujúce a vytvárajú

predpoklad mikrospánku. „V praxi sme sa presvedčili, že senzory systému AFIL

reagujú aj na ošúchanú, zodretú a menej výraznú bielu čiaru“ (AFIL, 2004), preto je

systém použiteľný aj na menej kvalitných vozovkách. Z technického hľadiska systém

AFIL je možné zaradiť pri sériovej výrobe automobilov, ale aj dodatočne montovať do

súčasných vozidiel.

Obr. 12 Priebeh nebezpečnej situácie s použitím systému AFIL

Zdroj: http://www.unece.org/trans/doc/2005/wp29/ITS-09-05e.pdf

Obdobným systémom je ALA (Audi lane assist), ktorý podobným spôsobom

varuje vodiča na neželané opustenie jazdného pruhu. Základné rozdiely medzi

systémom AFIL a ALA sú nasledovné:

1. snímanie vodorovných značení vozovky pomocou integrovanej

kamery nad čelným sklom

2. fyzické upozornenia vodiča pomocou vibračných členov volantu.

Kamerový senzor je vybavený IR svietidlom, preto systém Audi lane assist

správne pracuje aj v tme. Nevýhodou kamerového systému je zložitosť snímania a

vyhodnocovanie obrazu, ktoré vyžadujú drahšie snímacie a riadiace členy.

26

3.3.8 ACC (Adaptive Cruise Control)

Skratka ACC označuje adaptívny tempomat (2009), ktorý sa prispôsobuje

zmenám regulovaného objektu. Adaptívny tempomat sleduje dianie pred autom a pri

blížiacej sa prekážke je schopný určitým spôsobom zareagovať. Systém udržuje

bezpečnú vzdialenosť od ostatných vozidiel.

Adaptívny tempomat (2009) je vylepšením klasického tempomatu. Klasický

tempomat je zariadenie pomáhajúce udržiavať konštantnú rýchlosť pri dlhých cestách

po diaľnici. Adaptívny tempomat však zároveň sleduje situáciu pred vozidlom a

umožňuje automatickú korekciu rýchlosti. Pomocou mikrovlnného alebo laserového

radaru systém vyhodnocuje rýchlosť blížiacej sa prekážky (napr. automobil s menšou

rýchlosťou) pred vozidlom (obr.13). Na základe týchto údajov je systém schopný

automaticky znížiť rýchlosť bez akéhokoľvek zásahu od vodiča. Ak však pomalšie auto

opäť zvýši svoju rýchlosť alebo odbočí, adaptívny tempomat znovu zrýchli váš

automobil na pôvodne nastavenú rýchlosť.

Obr. 13 Aktívne zasiahnutie ACC systému

Zdroj: http://fordxplan.files.wordpress.com/2009/10/adaptivecruise.jpg

Ak systém ACC vyhodnotí, že sa prekážka približuje príliš rýchlo a môže dôjsť

k stretu vozidiel, systém upozorní vodiča, pripraví brzdy a systémy ABS, BAS a ESP na

prudké brzdenia, pritiahne hlavové opierky a začne znižovať rýchlosť.

Aj pri zapnutom adaptívnym tempomatu za monitorovanie rýchlosti a prekážok

zodpovedá vodič. Systém nereaguje na stojace prekážky ani na protiidúce vozidlá.

Adaptívny tempomat nemožno používať pri zlom počasí (dážď, sneh atď), na

úsekoch s mnohými zákrutami a na klzkých cestách pokrytých snehom a ľadom. Treba

podotknúť, že systém nemusí bezpečne rozpoznať napríklad motocykle alebo iné malé

vozidlá a ani vozidlá idúce menej ako 20 km/hod.

27

3.3.9 Asférické spätné zrkadlo

Asférické spätné zrkadlo je prvok aktívnej bezpečnosti. Jeho hlavným cieľom je

umožniť vodičovi lepší výhľad z vozidla a pokrytie tzv. mŕtvy uhol (obr.14).

Asférické spätné zrkadlo má špeciálne upravený tvar kvôli zmenšovaniu

mŕtveho uhla, a aby zaisťovalo permanentnú viditeľnosť predbiehajúceho vozidla

z ľavej strany. Zrkadlo je na vonkajšej strane buď zakrivené, alebo lomené (obr.15).

Vodič vidí obraz v lomenej časti zrkadla mierne zdeformovaný resp. skokovitý, ale

vylúči vznik mŕtveho uhla.

Obr. 14 Mŕtvy uhol Obr. 15 Asferické spätné zrkadlo

Zdroj: http://www.sme.sk/cdata/3550497/ASISTENT_MRTVEHO_UHLA_big_res.jpg

Zdroj: http://sk.autolexicon.net/obr_clanky/asfericke_zrcatko_001.jpg

Na vylúčenie mŕtveho uhla boli tiež vyvinuté elektronické systémy pracujúce na

princípe kamerového snímania (BLIS - Volvo) a na princípe radarovej technológie

(Audi Side Assist), ktorý je viac preferovaný pretože je finančne menej náročné.

3.3.10 ASA (Audi side assist)

Audi side assist je nový prvok aktívnej bezpečnosti, ktorý pomáha vodičovi pri

prechádzaní z jazdného pruhu. Systém vyhodnocuje situáciu za vozidlom a vedľa neho,

v prípade hroziaceho konfliktu systém včas varuje vodiča.

Systém Audi side assist využíva inteligentnú radarovú techniku na sledovanie

situácie za vozidlom a vedľa neho (obr.16). Dva radarové senzory sú umiestnené

v zadnom nárazníku a snímajú situáciu v oblasti 70 m za vozidlom. Tieto snímače

pracujú na frekvencii 24 GHz. K varovaniu slúži LED diódová kontrolka umiestnená na

bokoch spätných zrkadiel.

28

Obr. 16 Funkcia Audi Side Assist

Zdroj: http://www.carmotor.cz/images/cervenec2008/audi_side_assist_001.jpg

Priebeh činnosti počas funkcie ASA

V prvej fáze nie je v dohľade žiadne vozidlo – kontrolka

je zhasnutá. (obr.17 - 1.fáza)

Ak sa zozadu blíži vozidlo, dióda sa trvalo rozsvieti,

aby upozornila vodiča na automobil idúci za ním (obr.17 -

2.fáza).

V treťom prípade vodič aj napriek varovaniu aktivuje

smerové ukazovatele a chce prejsť do vedľajšieho pruhu,

pričom už je vo vedľajšom pruhu vozidlo v bode mŕtveho uhla.

Systém zvýši intenzitu svietenia LED diódy a začne s krátkou

periódou blikaťaž do zániku nebezpečnej situácie(obr.17 -

3.fáza).

Obr. 17 Priebeh signalizácie systému ASA

Systém Audi side assist pracuje po prekročení rýchlosti 60 km/h, v mestskej

premávke je mimo prevádzky. Ak vodič uzná za vhodné, môže celý systém vypnúť

tlačidlom neďaleko vonkajšieho spätného zrkadla.

29

3.3.11 HUD (Head-Up Display)

Head-up display, teda display vo výške očí , je prvok aktívnej bezpečnosti, ktorý

premieta dôležité informácie (rýchlosť, smer navigácia a výstražné oznámenia) vo

forme holografického obrazu priamo do zorného poľa vodiča.

Jedným z významných faktorov únavy (F700, 2007) počas dlhých jázd je

takzvaná akomodácia očí. Myslí sa tým prispôsobovanie očí počas častého striedania

pohľadu z blízkej do vzdialenej oblasti, čiže z blízko umiestneného displeja na palubnej

doske na vzdialené dopravné dianie na ceste. Oko na tieto zmeny úrovne zaostrenia

potrebuje silu svalov, predovšetkým u veľmi blízkych objektov.

Obr. 18 Hologram na čelnom skle automobilu

Zdroj: http://sk.autolexicon.net/obr_clanky/head-up_display_001.jpg

Vďaka tomuto systému (HUD, 2009) vodič nemusí spúšťať oči z vozovky a má

k dispozícii všetky najdôležitejšie informácie. Informácie sú premietané za pomoci

projektora a systému zrkadiel umiestnených v prístrojovej doske. Virtuálny obraz

opticky pôsobí ako by bol umiestnený približne dva metre nad koncom kapoty vozidla

(obr.18). Vodič nemusí sledovať palubnú dosku a preostrovať zrak z diaľky do blízka a

preto sú oči podstatne menej zaťažované. Systém HUD prináša citeľný prínos k

bezpečnosti jazdy, ktorý potvrdzujú vedecké štúdie.

30

3.3.12 Spotlight Function

Experimentálny model automobilu Mercedes ESF 2009 vybavili špeciálnymi

hlavnými svetlometmi, ktoré majú funkciu Spotlight (Bodové svetlo). Tieto svetlomety

neoslňujú vodiča v protiidúcom vozidle.

V hlavnom svetlometu je umiestnená infračervená kamera, ktorá sleduje okolie

pred vozidlom do vzdialenosti 150m. Ak sa priblíži protiidúce vozidlo, počítač rýchlo

vyhodnotí jeho polohu a elektronika stlmí príslušné LED diódy tak, aby proti idúce

vozidlo neoslňoval (obr.19).

Obr. 19 Prispôsobené svetlomety s ohľadom na protiidúce vozidlo

Zdroj: http://www.mercedes.sk/core/lighting_1/spotlight_002.jpg

Systém Spotlight môže pracovať aj inverzne t.j. ak infračervená kamera

zaznamená možné nebezpečenstvo skryté v tme (napr. chodec na krajnici), aktívni

reflektor sa čiastočne zameria na predmet nebezpečenstva, aby vodič zaregistroval

vzniknutú situáciu čo najskôr (obr.20).

Obr. 20 Prispôsobené a nasmerované svetlomety na chodca pomocou Spotlight

Zdroj: http://www.mercedes.sk/core/lighting_1/spotlight_002.jpg

31

3.3.13 Volvo Pedestrian Detection

Systém rozpoznávania chodcov (Volvo Pedestrian Detection, 2009) je nový

systém aktívnej bezpečnosti, ktorý má vlastnosti rozpoznania chodcov a iné nečakané

prekážky. Tento prvok aktívnej bezpečnosti môže zásadným spôsobom ovplyvniť

dôsledky stretu chodca s automobilom a vodiča včas varovať.

Hlavnou časťou systému je radarové monitorovacie zariadenie, ktoré je

umiestnené za predným sklom a monitoruje situáciu pred vozidlom (obr.21). Systém

identifikuje o aký typ objektu sa jedná (chodec, automobil, prekážka) a vyhodnotí riziko

konfliktu. Ak rozpozná hroziaci konflikt najprv varuje vodiča akustickým varovným

signálom kombinovaným s blikajúcim svetlom na Head-up displeji a zároveň pripraví

brzdy na plné brzdenie. Ak vodič stále nereaguje a kolízia sa stáva nevyhnutnou, systém

Volvo Pedestrian Protection automaticky aktivuje brzdy a zastaví vozidlo.

Systém je schopný úplne vylúčiť kolízie s chodcami do rýchlosti 35 km/h.

Obr. 21 Monitorovanie chodcov pomocou kamery a radaru Volvo Pedestrian

Detection

Zdroj: http://sk.autolexicon.net/obr_clanky/volvo_pedestrian_detection_002.jpg

Volvo Pedestrian Detection je účinný aj vo vyšších rýchlostiach, pričom vozidlo

úplne nezastaví, ale aspoň spomalí a tým zníži následky kolízie. Pri rýchlosti jazdy

50 km/h dôjde k zníženiu rýchlosti konfliktu na 25 km/h, kedy sa riziko smrteľného

zranenia chodcov znižuje aspoň o 20% a v niektorých prípadoch až o 85%. Systém

rozpoznávania chodcov bola predstavená výrobcom automobilov Volvo v roku

2010 u nového modelu S60.

32

3.3.14 Pre-Safe 360°

Pre-Safe 360 ° je ďalší systém v oblasti aktívnej bezpečnosti. Podstata celého

systému je založená na sledovaní okolia vozidla do vzdialenosti 60 metrov (obr. 22). Ak

systém vyhodnotí blížiaci sa náraz ako nevyhnutný, 600 milisekúnd pred zrážkou

samočinne aktivuje brzdy. Zabrzdením vozidla dôjde k zníženiu zotrvačnej energie,

ktorá pôsobí na posádku a môže spôsobiť napr. hyperextenziu krku.

Obr. 22 Znázornené senzory systému Pre-Safe 360°

Zdroj: http://sk.autolexicon.net/obr_clanky/pre_safe_360_001.jpg

3.3.15 ARV (Audi road vision)

Audi road vision je nový prvok aktívnej bezpečnosti, ktorý pomáha vodičovi

rozoznávať potenciálne nebezpečné miesta na povrchu vozovky.

Systém využíva technológiu merania vlnovej dĺžky odrazených lúčov. Audi road

vision za pomoci optických senzorov, laserovej technológie - LIDAR a infračerveného

žiarenia dokáže využiť princíp spektroskopie a istým predstihom zhodnotiť stav

povrchu vozovky (obr. 23). Vďaka včasnému varovaniu môže vodič predísť hroziacej

nehode. Systém zároveň s varovaním vodiča taktiež upravuje charakteristiky ESP

a informuje ACC, ktoré v prípade potreby môžu účinnejšie zasiahnuť. Bezpečnostný

systém ARV je schopný rozoznať sneh, ľad aj blato na ceste.

Obr. 23 Funkcia schéma systému Audi road vision

Zdroj: http://www.audiworld.com/news/05/naias/aaqc/aaqc010b.jpg

33

3.3.16 IVC (Interactive Vehicle Communication) Car-to-Car

Experimentálne vozidlo Mercedes ESF 2009 pomocou systému interaktívnej

komunikácii vozidla môže komunikovať s ostatnými vozidlami počas jazdy.

Komunikácia prebieha priamo (IVC, 2009), alebo cez prenosové stanice.

Experimentálny automobil ESF 2009 zhromažďuje množstvo informácií o aktuálnych

podmienkach na ceste a tie následne posiela ďalej aj iným účastníkom premávky

(obr. 24). Informácie sa šíria od zdroja do jeho blízkeho i vzdialenejšieho okolia podľa

orientácie jazdy.

Obr. 24 Príklad šírenia informácie systémom IVC a CACC

Zdroj: http://www.brzdnevls.wz.cz/brzdy_soubory/B4.jpg

Informácie sa šíria cez rádiové majáky pri cestách alebo miestne uzly, prípadne

cez internet. Možno tiež komunikovať priamo cez sieť WLAN, ktorá sa vytvára sama

automaticky a nepotrebuje žiadnu infraštruktúru. Dosah jedného bodu (automobilu) v

sieti je 500 metrov, frekvencia vysielania 5,9 GHz. Palubný počítač došlé informácie

dokáže vytriediť a rozčleniť podľa dôležitosti včas upozorniť vodiča na dopravnú

situáciu pred ním. Príkladom účinnosti systému môže byť situácia, pri ktorom vozidlo

vychádza z diaľnice a v zákrute je zľadovatená plocha pri ktorom zareagujú systémy

ABS a ESP resp. ASR. Systém IVC daného vozidla vyšle výstražnú správu

nebezpečenstvo šmyku ostaným účastníkom cestnej premávky idúci za ním.

34

Firmy a vývojové tými zaoberajúce sa s moderným riadením a kybernetizáciou

riadenia vozidiel pracujú na systéme Cooperative Adaptive Cruise Control – CACC

(2006) (kooperatívne prispôsobivé cestné systémy), ktoré by priamo zasahovali do

riadenia celého automobilu. Celý systém bude postavený na základe IVC s reťazovými

riadenými signálmi a informáciami.

3.3.17 Brzdný vak (Braking Bag)

Braking Bag (2009) je nový prvok aktívnej bezpečnosti, ktorý má prispieť ku

kratšej brzdnej dráhe a stabilizácii automobilu. Braking Bag je vlastne brzdný vak,

ktorý vďaka svojmu odolnému povrchu a vysokému indexu trenia pomáha

spomaľovaniu. Ak senzory ovládajúci Braking Bag vyhodnotia neodvratný náraz,

nafúkne pod prednou nápravou vak (obr.25), ktorý pomôže svojim trením na skrátenie

brzdnej dráhy. Zároveň zamedzí ponorenia čela vozidla, ktorá inak vedie vplyvom

odľahčenia zadných kolies k nestabilite.

Obr. 25 Funkcia systému Braking Bag

Zdroj: http://www.daimler.com/Projects/c2c/channel/images/719461_1303851_425_28

4_09C439_016.jpg

Technický pracovníci firmy Mercedes-Benz zistili, že pri rýchlosti 50 km/h je

efekt brzdiaceho vaku rovnaký, ako keby vozidlo malo o 180mm dlhšie deformačné

zóny. Navyše samotný vak dokáže pohltiť časť energie nárazu pred aktiváciou

pasívnych bezpečnostných systémov.

35

3.4 Pasívne bezpečnostné systémy

Prvky a systémy pasívnej bezpečnosti sú také prvky a systémy, ktoré zmierňujú

následky nehôd. Všeobecne možno povedať, že tieto prvky systémy pôsobia až pri

nehode. Na rozdiel od aktívnych prvkov prichádzajú pasívne prvky bezpečnosti na rad

až v čase havárie. Ide o konštrukčné zariadenia, ktorých cieľom je minimalizovať

následky zrážky.

Pasívna bezpečnosť vozidla bola založená na troch kľúčových oblastiach:

1. konštrukciách karosérie

2. zadržiavacích systémoch

3. systémoch ochrany cestujúcich

Príkladom pasívnej bezpečnosti sú:

prvky – deformačné zóny karosérie, teleskopický stĺpik volantu, opierky hlavy,

bezpečnostné pásy, crash boxy, sedadlá,

systémy – Vzduchové vankúše (Airbagy), aktívna opierka hlavy (Neck-Pro),

nafukovacie pásy (Belt bag), Aktívna kapota, obmedzovače napätia

v bezpečnostných pásoch a pod.

3.4.1 Bezpečnostné pásy

Použitie bezpečnostných pásov patrí medzi základné opatrenia cestnej

bezpečnosti, ktoré vysokou mierou zvyšujú bezpečnosť vodiča a spolujazdcov počas

jazdy (Zadržiavacie zariadenia, 2009).

Švédsky inžinier Nils Bohlin, pracovník firmy Volvo, roku 1958 patentoval

trojbodový bezpečnostný pás, ktorý dodnes montujú a používajú v automobiloch na

celom svete v nezmenenej podobe.

Cieľom zádržného systému je chrániť pasažierov na predných a zadných

sedadlách vozidla pred vážnymi a smrteľnými úrazmi, ktoré sú spôsobené nárazom

alebo prudkým zabrzdením. Pri správnom použitím sedadlových pásov sa zníži riziko

vážneho zranenia alebo usmrtenie o viac ako 60% pri zrážke s iným vozidlom alebo

pevnou prekážkou.

Trojbodový bezpečnostný pás pri náraze pevne pridržiava telo na sedadle a

zabraňuje aby sa zranil pri nekontrolovanom voľnom pohybe v kabíne, alebo pri

nehodách s komplikovanejším pohybom vozidla vypadol z kabíny.

36

Bezpečnostný pás musí absorbovať sily v správnej oblasti tela, t.j. naprieč bedier

a hrudníka, kde je ľudské telo najpevnejšie. Pás pod zaťažením sa nemôže posúvať

a uvoľňovať sa.

Bezpečnostné pásy pri nižších rýchlostiach sú vynikajúcim bezpečnostným

prvkom, naopak pri vyšších rýchlostiach ich účinnosť klesá.

Moderný bezpečnostný pás je základom systémov pasívnej bezpečnosti a

funguje v súčinnosti s ďalšími prvkami ako sú airbagy, napínače bezpečnostných pásov

a obmedzovače sily pásov.

3.4.2 Airbagy

Airbag bol vynájdený v roku 1952 Johnom W. Hetrickem Podobné zariadenie sa

používalo už v 40. rokoch v leteckom priemysle. V roku 1967 americký vynálezca

Allen Breed predal firme Chrysler svoj senzor pre detekciu nárazu, ktorý tvorí dôležitú

komponentu systému airbag.

V roku 1980 začala firma Mercedes-Benz integrovať airbagy do svojich

automobilov. Airbagy už neboli prezentované ako náhrada bezpečnostných pásov, ale

ako ich doplnok zvyšujúce bezpečnosť cestujúcich.

Vzduchové vankúšiky (airbagy) sú jedným zo základných a veľmi dôležitých

prvkov pasívnej bezpečnosti, ktoré sú najčastejšie používané v automobiloch (obr.26).

Airbagy pohlcujú kinetickú energiu posádky pomocou vaku, ktoré sa v prípade nehody

nafúknu pred pasažiermi (Airbag, 2009) a tým sa snažia sa zmierniť následky havárie.

Airbag sám len spomaľuje náraz, nie je však schopný pasažiera zadržať, preto je

nutné používať v kombinácií s bezpečnostnými pásmi. Bez pripútanie sa posádka pri

náraze pohybuje rozdielne a účinnosť airbagov je znížená. Zo štatistík vyplýva, že

airbag podstatne znižuje riziko smrti alebo vážneho zranenia.

Najčastejšie sú používané airbagy: čelné, bočné, hlavové, kolenné, medzi

pasažierove (Intersea protection), pásové (Belt bag).

Každý airbag obsahuje nasledovné časti:

− vzduchový vankúšik vo forme vaku z polyamidových vlákien

− plynový generátor, ktorý produkuje plyn pre naplnenie vaku

− riadiacu jednotku

− snímače zrýchlenia.

37

Neaktivované čelné airbagy a plynové generátory sú ukryté v hlave volante (pre

vodiča) a pod krytom v prístrojovej doske (pre spolujazdca). Objem nafúknutého

airbagu vodiča je približne 65 litrov, airbag spolujazdca je väčšia, približne 100 litrov.

Bočné airbagy sú ukryté na vonkajšej strane sedadiel alebo v stĺpikoch karosérie s

objemom 15 litrov. Pri aktivácii airbagu dôjde k porušeniu krytu airbagu na vopred

určených miestach.

Obr. 26 Ochrana čelnými a bočnými airbagmi

Zdroj: http://500sec.com/wp-content/uploads/2006/02/airbag-16.jpg

http://500sec.com/wp-content/uploads/2006/02/711517_1286787_5906_4429_

08c1389_012.jpg

Riadiaca jednotka je umiestnená na bezpečnom mieste vo vnútornom priestore

vozidla, často umiestnená v prednej časti stredového tunela.

Snímače zrýchlenia pre čelný náraz sú priamo v riadiacej jednotke airbagu

(obr.27). Snímače pre bočné, hlavové a kolenné airbagy sú umiestnené pod sedadlami

smerom bližšie ku dverám.

Obr. 27 Snímač zrýchlenia v integrovanom obvode

Zdroj: http://sk.autolexicon.net/obr_clanky/airbag_005.jpg

38

Princíp funkcie

Riadiaca jednotka aktivuje jednotlivé airbagy na základe vyhodnotených

signálov od viacerých snímačov zrýchlenia, resp. spomalenie pre každý smer.

V okamihu nárazu, keď snímače zrýchlenia vyhodnotia spomalenie nad hraničné

hodnoty, vyšle riadiaca jednotka zapaľovací signál do príslušných airbagov, respektíve

rozbušiek. Tablety pre tvorbu plynu sú zapálené elektrickým mostíkovým zapaľovačom

s rozbuškou v telese vyvíjači plynu. Po zapálení vznikne chemická reakcia produkujúca

plyn (dusík), ktorý airbag naplní veľmi rýchlo, približne za 45 – 60ms (obr.28).

Pri náraze sú aktivované iba airbagy, ktoré sú v smere nárazu. Pre aktiváciu

čelných airbagov smer nárazu musí byť v osi automobilu, alebo v uhle ± 30 °. Intenzita

nárazu musí prekročiť stanovenú hranicu, ktorá zodpovedá nárazu väčšiemu ako pri

20 km/hod do pevnej steny. Vďaka týmto opatreniam nedôjde k zbytočnej aktiváciu

airbagov (napr. pri parkovaní, kolóne alebo pri strete s drobným voľným predmetom).

Podobné limity sú nastavené aj u kolenných, hlavových a bočných airbagov. Nemalo by

sa stať, že sa pri čisto bočnom náraze aktivujú oba čelné airbagy.

Airbagy je nutné vymeniť ak došlo k ich odpáleniu po zrážke. Výrobca odporúča

tiež vymeniť airbagy po 10 – 15 rokov, podľa daného typu.

Obr. 28 Aktivácia čelného airbagu pri zrážke

Zdroj: http://sk.autolexicon.net/obr_clanky/airbag_002.gif

V prípade bočného nárazu je deformačná zóna oveľa kratšie, airbag preto musí

byť pripravený už za 60 ms.

V poslednej dobe sa objavujú tzv. inteligentné airbagy (systém SAA), ktoré

dokážu regulovať rýchlosť a objem ich naplnenie podľa sily nárazu.

39

3.4.3 SAA (Size adaptive airbag)

Airbag sa stal neodmysliteľnou súčasťou bezpečnostnej výbavy každého nového

vozidla. Size Adaptive Airbag (adaptívny airbag) na rozdiel od klasického airbagu si

dokáže predvoliť mieru svojho nafúknutia. Klasický čelný airbag spolujazdca má objem

90 litrov. Adaptívny airbag sa riadi pomocou tlakových senzorov v sedadle a riadiacej

jednotky. Senzory namerajú polohu a hmotnosť pasažiera podľa ktorých riadiaca

jednotka nastaví mieru nafúknutia vzduchového vankúša pri čelnom náraze. Systém

ASS dokáže optimalizovať konflikt tela s airbagom a výrazne znížiť následky havárie.

3.4.4 Interseat Protection

Bočné airbagy sa dnes už stávajú bežnou súčasťou bezpečnostnej výbavy.

Intersea Protection (2009) je airbag, ktorý zabraňuje konfliktu vedľa seba sediacich

pasažierov pri bočnom náraze (obr.29). Tento airbag pracuje na predných i na zadných

sedadlách.

Vývojový tím Mercedesu vyvíja variant airbagu, ktorý by sa dal aktivovať

stlačením tlačidla a prevzal by funkciu vankúša pre cestujúcich na zadných sedadlách.

Obr. 29 Funkcie medzipasažierového airbagu alebo vankúša

Zdroj: http://www.daimler.com/Projects/c2c/channel/images/719520_1303960_425_31

8_09C439_034.jpg

3.4.5 Pásové airbagy (Belt Bag)

Inovatívne rozšírenie bezpečnostného pásu, dokáže znížiť riziká zranení

pôsobené bezpečnostnými pásmi pri nehodách. Belt Bag (2009) je kombináciou

bezpečnostného pásu a airbagu. Pás prenáša na telá pasažierov značné sily, keď

40

pri kolízii plánovite obmedzuje vychýlenie hornej časti tela. Pri nárazu integrovaný

pozdĺžny airbag v bezpečnostnom páse počas zlomku sekundy zdvojnásobí svoju šírku,

a tým znižuje tlak popruhov na telo pasažiera (obr.30). Týmto zväčšením šírky

bezpečnostného pásu sa znižuje tlak na plochu a tým aj riziko poranenia. Prospech

prináša predovšetkým mladým a starým pasažierom, ktorých hrudný kôš už nie je taký

elastický. Nafukovací bezpečnostný pás dokáže silu nárazu na hrudník a krčnú oblasť

pasažiera rozložiť až päťkrát viac ako tradičný bezpečnostný pás.

Obr. 30 Airbag v bezpečnostnom páse

Zdroj: http://www.daimler.com/Projects/c2c/channel/images/719517_1303951_425_3

18_09C439_029.jpg

Keď senzory nárazu rozpoznajú ťažkú zrážku, aktivuje riadiaca jednotka systém

airbagov Belt Bag. Systém na nafúknutie dvojvrstvového bezpečnostného pásu využíva

stlačený studený plyn, ktorý je vpúšťaný z konca kovania pásu. Objem Belt Bagu

predstavuje 4 litre.

Najväčší úžitok pásových airbagov vidia vývojári v zadnej časti vozidla, kde nie

sú klasické čelné airbagy.

3.4.6 Pre-Safe Pulse

Výrobca automobilov Mercedes-Benz vyvinuli nový systém Pre-Safe Pulse

s cieľom redukovať bočné sily pôsobiace na trup cestujúcich pri bočnom náraze.

Pomocou nafúknutej bočnice sedadla dokáže systém Pre-Safe Pulse (2009) odtlačiť telo

cestujúcich až o 5 centimetrov od zdroja potenciálneho nebezpečenstva (obr.31).

41

Výhoda systému spočíva v riešení sedadla, ktorá umožňuje dynamickú podporu

tela. Preto nie je potrebné meniť celý systém alebo opravovať poškodené bočnice

sedadiel po aktivácii systému Pre-Safe Pulse. Stačí vymeniť plynový generátor spolu

s rozbuškou pod sedadlom vo forme patrónu.

Obr. 31 Reakcia systému Pre-Safe Pulse

Zdroj: http://sk.autolexicon.net/obr_clanky/pre_safe_pulse_001.jpg

3.4.7 Aktívna opierka hlavy a systém Neck–Pro

Moderný prvok aktívna opierka hlavy a systém pasívnej bezpečnosti Neck-Pro

zabezpečuje ochranu pri náraze zozadu. Dopravné nehody v smere jazdy majú

negatívny vplyv už pri stretu vozidiel rýchlosťou 10 km/h. Pri prudkom náraze zozadu

krčné svaly, chrbtica, nervy a cievy sú naťahované a následkom je hyperextenzia krku.

Aktívna opierka hlavy má za úlohu priblížiť sa v čase konfliktu čo najbližšie k

vodičovej hlave tak, aby podložila hlavu a vystužila krčnú chrbticu. V čase dopravnej

nehody sa hlavová opierka, pomocou jednoduchého pákového mechanizmu vysunie

bližšie k pasažierovej hlave (obr.32). Pomôže efektívnejšiemu a predovšetkým

bezpečnejšiemu spomaleniu hlavy a tým zabráni vzniku hyperextenzii krku.

Obr. 32 Aktívna opierka hlavy

Zdroj: http://sk.autolexicon.net/obr_clanky/aktivni_opera_hlavy_001.gif

42

Systém Neck-Pro má rýchlejšiu odozvu ako aktívna opierka hlavy. Rozdiel je

v spôsobe vysunutia hlavovej opierky, ktorú realizuje servomotor na pokyn senzoru

zrýchlenia. Neck-Pro vysunie hlavové opierky za čas 20 ms (obr.33).

Obr. 33 Systém Neck-Pro podopiera hlavu pri náraze zozadu

Zdroj: http://www.autospies.com/images/users/Agent009/neck_pro.jpg

Až 90% úrazov je práve poranenia krku a krčnej chrbtice. Aktívna opierka hlavy

znižuje ohybový moment na krčnú chrbticu až o 45%.

3.4.8 Aktívna kapota

Pasívny bezpečnostný systém aktívna kapota slúži pre zvýšenie ochrany

chodcov. Okrem samotného nárazu prednej časti auta do nôh je pre chodcov kritický aj

dopad na kapotu vozidiel. Bežná kapota je tesne nad tvrdým motorom a tak neposkytuje

žiadnu ochranu Výrobcovia sa snažia vyrábať mäkšie kapoty, ale priestor na deformáciu

pod nimi je malý.

Obr. 34 Aktívna kapota pri náraze na chodca

Zdroj: http://img.over-blog.com/595x425/0/48/07/38/Mercedes/Technologie/Classe-E-

2009/Classe-E-2009.NM_Capot-actif_03.jpg

43

Aktívna kapota vytvára priestor medzi motorom a samotnou kapotu, pričom

kapota je odpružená po aktivácií. Nadvihnutím kapoty vznikne väčšia deformačná zóna,

takže kapota môže absorbovať viac energie (obr.34). Chodec dopadá po náraze na

pružnú a mäkkú kapotu, čím sa výrazne zníži riziko poranenia hlavy zrazeného chodca.

Princíp činnosti

Riadiaca jednotka musí pri každom náraze rozoznať typ nárazu. V nárazníku sú

umiestnené tri senzory zrýchlenia (resp. optické vlákno medzi hrebeňovým

nárazníkom), na základe ktorých riadiaca jednotka vyhodnotí, či ide o náraz do nôh

chodca, alebo do vozidla. Ak dôjde k zrážke s chodcom riadiaca jednotka aktivuje

akčný člen aktívnej kapoty. Riadiaca jednotka rozhoduje tiež o samotnom spustení

v prípadoch pomalej jazde a pri príliš rýchlej jazde, kde činnosť aktívnej kapoty nemá

význam.

Aktívne kapoty rozdeľujeme do dvoch skupín podľa spúšťania:

→ pyrotechnickým

→ elektro -mechanickým (reverzibilné)

3.4.8.1 Aktívne kapoty s pyrotechnickým spúšťaním

Pri kolízií s chodcom riadiaca jednotka aktivuje rozbušky a v priebehu 2ms

explodujú dve pyrotechnické závesy (obr.35) a uvoľnia zadnú časť kapoty, ktorá

pomocou silných pružín je vytláčaná smerom hore. Pyrotechnické spúšťanie je možné

použiť iba raz, čím sa zvýšia náklady na opravu (výmena rozbušky).

Obr. 35 Spôsoby spúšťania aktívnej kapoty - pyrotechnicky

Zdroj: http://www.youtube.com/watch?v=nu0C-hA63_U

44

3.4.8.2 Aktívne kapoty s elektro -mechanickým spúšťaním

Pri kolízií s chodcom riadiaca jednotka aktivuje elektromagnetický zámok

(obr.36) a uvoľní zadnú časť kapoty, ktorá podobne pomocou silných pružín je

vytláčaná smerom hore. Aktívna kapota spúšťaná elektro –mechanickým spúšťačom je

skonštruovaná reverzibilne, t.j. kapotu je možné uviesť do pôvodného stavu zatlačením

na zámky a systém takýmto spôsobom svojpomocne opäť aktivovať.

Obr. 36 Spôsoby spúšťania aktívnej kapoty - elektromechanicky

Zdroj: http://img.over-blog.com/340x243/0/48/07/38/Mercedes/Technologie/Classe-E-

2009/Classe-E-2009.NM_Capot-actif_01.jpg

Pri obidvoch prípadoch spúšťania zadná časť kapoty sa zdvihne o 60 až 100mm

vyššie pomocou silných pružín za čas približne 30ms. Systém sa aktivuje v rýchlostiach

20 do 55 km/h.. Ochranu chodcov zvyšuje aj samotný nárazník a tiež deformovateľné

osi stieračov.

V poslednej dobe sa objavujú pokusy o využitie airbagov aj pri ochrane

chodcov. Chodec zrazený autom dopadá na airbagy na čelnom skle (obr. 37)

a stĺpikoch, čo zmenšuje následky konfliktu.

Obr. 37 Airbagy na čelnom skle a aktívna kapota v činnosti

Zdroj: http://rb-kwin.bosch.com/es/pool/de/sicherheit/CAPS/PedestrianProtection.jpg

45

3.4.9 Bezpečnostné oblúky

Bezpečnostné oblúky sú prvkom pasívnej bezpečnosti pre roadstery a kabriolety.

Pri návrhu kabrioletov a roadsterov venujú konštruktéri veľkú pozornosť ochrane

pasažierov v prípade prevrátenia vozidla. Automobil vybavený systémom

bezpečnostných oblúkov má integrované citlivé senzory a riadiacu jednotku, ktoré

sledujú nakláňanie a otáčavý moment automobilu. Ak riadiaca jednotka vyhodnotí

možnosť prevrátenia vozidla, okamžite sa vysunú za zadnými operadlami dva pevné

ochranné rúrkové rámy (obr.38). V prípade prevrátenia vytvárajú bezpečnostné oblúky

pre zadných pasažierov a spolu s extrémne tuhým rámom predného skla dostatočný

životný priestor pre cestujúcich (Bezpečnostné oblúky, 2009) na predných i zadných

sedadlách.

Obr. 38 Ochranné vysunuté rámy za zadnými sedadlami

Zdroj: http://sk.autolexicon.net/obr_clanky/ochranny_ram_001.jpg

3.4.10 Bezpečnosť karosérie

Hlavná požiadavka (Hilvert, 2007) ktorá sa kladie na karosériu je vnútorná

bezpečnosť. Maximálna tuhosť konštrukcie okolo priestoru pre cestujúcich a riadené

deformačné zóny majú zabezpečiť prežitie cestujúcich v prípade havárie.

3.4.11 Karoséria ACE s technológiou G-CON

Nová konštrukcia karosérie ACE, vychádzajúca z patentovanej technológie

firmy Honda G-CON. Pre bezpečnosť karosérie využíva účinné zachytenie a

rozptýlenie energie zrážky dvoch vozidiel motorový priestor (Honda, 2003), čo

podstatne zlepšuje pasívnu bezpečnosť, ale aj znižuje agresivitu voči ostatným

vozidlám. Nová technológia konštrukcie nosného skeletu karosérie zaisťuje väčšiu

bezpečnosť pri zrážke vozidiel rozdielnych veľkostí a hmotností.

46

Štruktúra karosérie je tvorená vysoko účinným hlavným rámom, schopný

pohlcovať energiu, hornou prednou priečkou, ktorá pohltí hornú zložku energie nárazu a

spodným členom, ktorý pomáha zabrániť vzájomnému preniknutiu a vychýleniu rámov

vozidiel podieľajúcich sa na zrážke.

Konvenčné štruktúry sústreďujú energiu nárazu do dvoch pozdĺžnych smerov

dolných častí nosníka. Konštrukcia ACE rozptyľuje energiu nárazu do podstatne väčšej

plochy ako konvenčná štruktúra (obr.39), vďaka tomu sa zvyšuje podiel energie

pohltenej motorovým priestorom a znižuje sa riziko deformácie bezpečnostnej klietky

kabíny.

Konštrukcia ACE s čelným hlavným rámom v tvare mnohouholníka rozptyľuje

energiu nárazu do viacerých smerov, ktoré ju potom odvádzajú mimo priestor kabíny

pre cestujúcich (obr.39).

Obr. 39 Rozdiel medzi konvenčnou a ACE karosériou

Zdroj: http://www.motormania.sk/obr/honda/new_frame2.jpg

Ochranu pri náraze zboku umocňuje zvýšená bočná časť rámu a taktiež

materiály s patričnou pevnosťou. Konštruktérom sa tak podarilo dosiahnuť lepšiu

pevnosť bez toho, aby sa zvýšila hmotnosť karosérie.

Pri čelnom náraze s osobným vozidlom do hmotnosti 2000kg, vykazuje

karoséria ACE zvýšenie absorpcie energie nárazu v motorovom priestore o približne

50% (Honda, 2003) , zatiaľ čo priestor pre cestujúcich je zaťažený silou o 30% nižšou

oproti konvenčným karosériám. Znižuje mieru deformácie priestoru pre posádku v

priebehu zrážky a zvyšuje ochranu cestujúcich, ale taktiež dopad zrážky na druhé

vozidlo.

47

3.4.12 Pre-Safe Structure

Pre-Safe Structure je nový systém pasívnej bezpečnosti umiestnený v rôznych

častiach karosérie. Základným prvkom je profil vyrobený z kovovej tkaniny

v rolovanom, nenafúknutom stave. Tieto profily sú použiteľné namiesto výstuhy

v karosérii, napr. vo dverách vozidla (obr.40 – a). Ak senzory a riadiaci člen vyhodnotia

situáciu ako neodvratný náraz z boku do vozidla, tesne pred nárazom sa táto výstuha

nafúkne, podobne ako airbag, počas 10ms na tlak 1 až 2 MPa (obr.40 – b). Odolnosť

nafúknutej výstuhy je rovnaká s bežnou profilovanou výstuhou. Výstuha Pre-Safe

Structure zaberie oveľa menej miesta a jeho hmotnosť je o 35% menšia v porovnaní s

oceľovými výstuhami rovnakých vlastností.

a) b)

Obr. 40 Výstuha systému Pre-Safe Structure:

a) pred aktiváciou, b) po aktivácií

Zdroj: http://www.daimler.com/Projects/c2c/channel/images/719452_1303847_425_28

3_09C439_005.jpg

Nevýhoda tohto systému je neopravitelnosť aktivovanej výstuhy, t.j. je nutná

výmena spolu s generátorov plynu. Z tohto dôvodu je potrebné použiť vysoko presné

aktivačné senzory, ktoré systém Pre-Safe Structure aktivujú skutočne len v prípade, keď

je to potrebné.

48

4 Záver

Vzhľadom na rastúce požiadavky kladené na bezpečnosť automobilov sa

zintenzívňuje výskum v tejto oblasti a stále sa objavujú nové inovačné riešenia.

Bakalárska práca sa zaoberá princípom funkcie aktívnych a pasívnych

bezpečnostných systémov v automobiloch. Základnú charakteristickú črtu brzdiacich

aktívnych bezpečnostných systémov posudzujeme podľa brzdnej dráhy. V práci sú tiež

uvedené nové technické riešenia prenosu sily na brzdové ústrojenstvo a nové

konštrukčné riešenia brzdových kotúčov pre zvýšenie účinku a zníženie času nábehu

bŕzd.

Bežné automobily nie sú vybavované všetkými známymi prvkami bezpečnosti,

ktoré sú dostupné na trhu z dôvodu ich vysokej finančnej náročnosti. Výrobcovia

zvyčajne najnovšie bezpečnostné systémy a prvky montujú do najvyšších tried nimi

vyrábaných automobilov, ale postupom času tieto prvky prenikajú a stávajú sa takmer

bežnou výbavou aj nižších tried automobilov.

Aktívne bezpečnostné systémy automobilov majú vlastnosti, ktoré za všetkých

okolností rýchlo a presne zasahujú akčnými členmi do riadenia vozidla pre elimináciu

vzniknutého nebezpečenstva pre posádku. Dômyselné zariadenia aktívnej bezpečnosti

sa postarajú o najlepšie využitie priliehavosti k vozovke, a to predovšetkým v kritických

podmienkach, pri ktorých neustále aktívne reaguje na pokyny vodiča a ľahko prekonáva

rôzne adhézne vlastnosti vozovky (ESP), bezpečne zrýchli (ASR) a spomalí alebo

zastaví (ABS).

Svoju úlohu zohráva aj správna funkcia predpísaného vnútorného a vonkajšieho

osvetlenia vozidla (Spotlight Function) a pomocné vizuálne systémy (HUD).

Výrobcovia automobilov sa usilujú obmedziť zrážke pomocou aktívnych

bezpečnostných systémov. Ale ak už k zrážke dôjde, pasívne bezpečnostné systémy sa

snažia ochrániť pasažierov pred nebezpečnými prvkami interiéru (airbagy,

bezpečnostné pásy), pasívne systémy karosérie odvádzajú nárazovú energiu mimo

kabíny (ACE), alebo vytvárajú bezpečnú klietku pri prevrátení vozidla (bezpečnostné

oblúky).

Vývoj bezpečnosti vozidiel sa viac prikláňa k elektrotechnike ako k mechanike,

čo dokazuje zvýšenie počtu použitých a navzájom prepojených elektronických prvkov

a systémov, riadiacich jednotiek a procesorov. Pri porovnaní elektronických systémov

a mechanických prvkov, vzhľadom na celkovú bezpečnosť je možné usúdiť, že

49

elektronické systémy rozhodujú rýchlo a mechanické prvky oneskorene, preto sú menej

efektívne. Preto sa predpokladá stále zvyšovanie počtu aktívnych a pasívnych

elektronických systémov a členov zasahujúcich do riadenia vozidla, čím sa odbremení

vodič od neustáleho pozorovania. Vznik nehody zlyhaním ľudského faktora sa

zminimalizuje, ktoré zníži počet kolíznych situácií a v prípade nehody zrýchli reakciu

pasívnych bezpečnostných systémov.

50

5 Zoznam použitej literatúry

1. ABS [s.a.] [online] [cit.2000-02-03]. Dostupné na internete:

<http://sk.wikipedia.org/wiki/ABS_(vozidlo)>.

2. ABSplus. 2009 [online] s.l., Tím autolexicon.net, Aktualizované 2009. [cit. 2010-

01-11]. Dostupné na: <http://sk.autolexicon.net/articles/absplus>.

3. Adaptívny tempomat. 2009 [online] s.l., Tím autolexicon.net, Aktualizované 2009.

[cit. 2009-05-11]. Dostupné na: <http://sk.autolexicon.net/articles/adaptivny-

tempomat>.

4. AFIL – Citroen C5 zavádza nové technológie. 2004. [online] s.l., Petit Pres,

Aktualizované 2004. [cit. 2009-10-21]. Dostupné na:

<http://auto.sme.sk/c/1804422/citroen-c5-zavadza-nove-technologie.html>.

5. Airbag and Belt tensioner. 2010 [online] s.l., Tím Mercedes 500SEC.com, [cit.

2010-02-11]. Dostupné na: <http://500sec.com/airbag-and-belt-tensioner/>.

6. Airbag. 2009 [online] s.l., Tím autolexicon.net, Aktualizované 2010. [cit. 2010-03-

11]. Dostupné na: <http://sk.autolexicon.net/articles/airbag>.

7. Belt bag. 2009 [online] s.l., Daimler AG., Aktualizované 2010. [cit. 2010-03-11].

Dostupné na: <http://www.daimler.com/dccom/0-5-1214698-1-1214722-1-0-0-

1214699-0-0-135-7165-0-0-0-0-0-0-0.html>.

8. Bezpečnostné oblúky. 2009 [online] s.l., Tím autolexicon.net, Aktualizované 2010.

[cit. 2010-02-11]. Dostupné na: <http://sk.autolexicon.net/articles/bezpecnostne-

obluky>.

9. Braking bag. 2009 [online] s.l., Tím autolexicon.net, Aktualizované 2009. [cit.

2009-10-11]. Dostupné na: <http://sk.autolexicon.net/articles/ braking-bag >.

10. Brzdná dráha. 2009 [online] s.l., Tím autolexicon.net., Aktualizované 2009. [cit.

2010-01-10]. Dostupné na: <http://sk.autolexicon.net/articles/brzdna-draha>.

11. Brzdové systémy ATE. 2009 [online] Bardejov: Motortuning Evolution,

Aktualizované 2009. [cit. 2010-01-11]. Dostupné na: <http://www.motortuning.sk/

komplexne-riesenia/51-brzdove-systemy-ate.html>.

12. Brzdový asistent. 2009 [online] s.l., Tím autolexicon.net, Aktualizované 2009. [cit.

2010-01-12]. Dostupné na: <http://sk.autolexicon.net/articles/brzdovy-asistent>.

13. CACC. 2006 [online] s.l., Cero, Aktualizované 2006. [cit. 2009-10-11]. Dostupné

na: <http://www.brzdnevls.wz.cz/brzdy5-2.html>.

51

14. Dráha pro zastavení vozidla. 2009 [online] Praha: Ministerstvo dopravy

oddělení BESIP, Aktualizované 2009. [cit. 2010-01-15]. Dostupné na:

<http://www.ibesip.cz/Rychlost/Draha-pro-zastaveni-vozidla>.

15. EBD. 2009 [online] s.l., Tím autolexicon.net, Aktualizované 2009. [cit. 2010-01-

11]. Dostupné na: <http://sk.autolexicon.net/articles/ebd-electronic-brakeforce-

distribution>.

16. ESP. ca2009. ESP (Electronic Stability Program) In. Renault Safety [online],

ca2009, [cit. 2009-11-12]. Dostupné na: <http://www.renault.com/en/Innovation/au-

service-de-la-securite/Documents_Without_Moderation/safety%20PDF/

Electronic%20Stability%20Program%20(ESP).pdf>.

17. F700:Priekopnícke spojenie kultúry jazdy a ekologickosti. 2007 [online] s.l., Tím

Mercedes Benz Slovakia s.r.o, Aktualizované 2009. [cit. 2009-08-22]. Dostupné na:

<http://www.mercedes-benz.sk/mbsk/press-centrum ?&artid=320>.

18. GSCHEIDLE, R. 2002. Příručka pro automechanika. 2. dopl. vyd. Praha: Sobotáles

Europa, 2006. 644s. ISBN 978-80-86706-17-7.

19. HILVERT, J. 2007. Automobilová príručka. Bratislava : DLX Slovakia, 2007.

ISBN 977-80-900972-8-5.

20. Honda predstavila novú konštrukciu nosného skeletu karosérie. 2003 [online] s.l.,

Press, Aktualizované 2005. [cit. 2010-02-11]. Dostupné na:

<http://www.motormania.sk/art.ltc/543>.

21. HUD (Head-Up Display). 2009 [online] s.l., Tím autolexicon.net, Aktualizované

2009. [cit. 2009-05-11]. Dostupné na: <http://sk.autolexicon.net/articles/hud-head-

up-display>.

22. Intersat protection. 2009 [online] s.l., Daimler AG., Aktualizované 2010. [cit. 2010-

03-11]. Dostupné na: <http://www.daimler.com/dccom/0-5-1214698-1-1214780-1-

0-0-1214699-0-0-135-7165-0-0-0-0-0-0-0.html>.

23. IVC (Interactive Vehicle Communication) Car-to-Car. 2009 [online] s.l., Tím

autolexicon.net, Aktualizované 2009. [cit. 2009-10-11]. Dostupné na:

<http://sk.autolexicon.net/articles/interactive-vehicle-communication-car-to-car>.

24. KREIDL, M. – ŠMÍD, R. 2006.. Technická diagnostika : Senzory – metody –

analýza signálu. Praha : BEN, 2006. 406 s. ISBN 800-7300-158-6.

25. KULHÁNEK, J. 1987. Motorové vozidlá. Bratislava : Príroda, 1987. 284 s.

26. MEREŠ, Albert. 2003. Aktívne a pasívne prvky bezpečnosti automobilov. In.

Transfer inovácií [online], roč. 2, 2003, č. 6 [cit. 2009-11-12]. Dostupné na:

52

<http://www.sjf.tuke.sk/transferinovacii/pages/archiv/transfer/6-2003/pdf/193-

194.pdf>.

27. NOVOTNÝ, VL. – PATOCKA, M. 2006. Brzdy. In Tribológia. Brno : VUT, 2006,

s.44-46 .

28. Per-Safe Pulse. 2009 [online] s.l., Tím autolexicon.net, Aktualizované 2010. [cit.

2010-02-11]. Dostupné na: <http://sk.autolexicon.net/articles/ pre-safe-pulse>.

29. POŠTA, J. - NÁLEVKA, S. 1998, Diagnostika vozidlových bŕzd. Praha: ČZU 1998,

9 s.

30. Pre-Safe Structure. 2009 [online] s.l., Tím autolexicon.net, Aktualizované 2010. [cit.

2010-03-18]. Dostupné na: <http://sk.autolexicon.net/articles/pre-safe-structure>.

31. RIAT, JEAN-Chritophe. 2005. Lane departure warning system developed by PSA

Peugeot Citroën. In. Informal dokument No. WP.29-135-22 [online], 2005, č. 3

[cit. 20010-09-12]. Dostupné na: <http://www.unece.org/trans/doc/2005/wp29/ITS-

09-05e.pdf>.

32. SBC. 2009 [online] s.l., Tím autolexicon.net, Aktualizované 2009. [cit. 2010-01-

11]. Dostupné na: <http://sk.autolexicon.net/articles/sbc-sensortronic-brake-

control>.

33. SPALEK, Juraj – JANOTA, Aleš – BRTKOVÁ, Zuzana. 2005. Dôležité aspekty

iniciatívy eSafety v cestnej doprave. In. AT&P journal [online], 2005, č.9,

[cit. 2009-12-20]. Dostupné na: <http://www.atpjournal.sk/casopisy/atp_05/pdf/

online10.pdf>.

34. VLK,F. 2005. Elektrická zařízení motorových vozidel. 2.vyd. Brno : VLK, 2005.

251 s. ISBN 80-239-3718-9.

35. VLK,F. 2006. Asistenční a informační systémy motorových vozidel. Brno : VLK,

2006. 270 s. ISBN 80-239-6462-3.

36. Volvo Pedestrian Detection. 2009 [online] s.l., Tím autolexicon.net, Aktualizované

2010. [cit. 2010-03-11]. Dostupné na: <http://sk.autolexicon.net/articles/volvo-

pedestrian-detection>.

37. Vyhláška č. 116/1997 Zb. Ministerstva dopravy, pôšt a telekomunikácií Slovenskej

republiky zo 17. marca 1997 o podmienkach premávky vozidiel na pozemných

komunikáciách.

38. Zadržiavacie zariadenia. 2009 [online] Bratislava., Ministerstvo dopravy pôšt a

telekomunikácií, Aktualizované 2009. [cit. 2009-10-11]. Dostupné na:

<http://www.becep.sk/index.php/prevencia/bezpenos-vodiov-a-pasaierov/

zadriavacie-zariadenia>.