Методическая разработка Системы активной и пассивной безопасности

Методическая разработка

по МДК.01.01 Устройство автомобилей

на тему

 «Системы активной и пассивной безопасности»

2020

ВИД ЗАНЯТИЯ: Урок

МЕТОДЫ: устное изложение, показ-демонстрация.

УЧЕБНЫЕ И ВОСПИТАТЕЛЬНЫЕ ЦЕЛИ:

Изучить виды систем активной и пассивной безопасности, их назначение и использование в движении.

Воспитывать у  обучающихся чувство личной ответственности за соблюдение Правил дорожного движения и безаварийную эксплуатацию АТТ.

Развивать  интерес к изучению автомобильной техни­ки, память, целеустремленность.

ВРЕМЯ:  2 часа

МЕСТО:  Класс устройства легкового автомобиля

УЧЕБНО-МАТЕРИАЛЬНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ:

1. Плакаты: «Подушка безопасности».

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ ЗАНЯТИЯ:

I. Вступительная часть………………………………………………. -   10  мин

II. Основная часть……………………………………………………  -   75  мин

III. Заключительная часть…………………………………………...   -   5   мин

УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. Виды систем активной безопасности:  антиблокировочная, антипробуксовочная, система распределения тормозных сил, система  самовыравнивания подвески, электронная программа динамической стабилизации (или курсовой устойчивости) и др. Их назначение и использование в движении.…..…………………………………….… …- 40  мин

2. Виды систем пассивной безопасности: ремни безопасности, подушки безопасности, преднатяжители ремней безопасности, детские удерживающие устройства, и  выполняемые функции при попадании ТС в аварию .….- 35 мин

ХОД ЗАНЯТИЯ

ВСТУПИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ

-      принять рапорт дежурного по группе;

-      проверить наличие обучающихся и их готовность к занятию;

-      ответить на вопросы, которые возникли при подготовке к занятию на самостоятельной работе;

-      Провести опрос по ранее изученному материалу:

Опрос рекомендуется провести устно, задавая вопросы и вызывая одного-двух обучающихся для ответа, или с использованием подготовленных программированных карточек.

Методические рекомендации:

При подготовке к занятию изучить учебные вопросы, содержание методической разработки, ознакомиться с методическими рекомендациями. По завершению личной теоретической подготовки составить и утвердить план проведения занятия.

Накануне занятия подготовить к показу электронный демонстрационный материал, приобрести навыки его использования с компьютером и проектором или подготовить ассистента, который будет управлять компьютером.

При изложении учебного материала использовать слайды, приводить примеры из практической деятельности и жизни. Для активизации обучающихся задавать вопросы, направленные на воспоминание ранее изученного материала, самостоятельное уяснение устройства рулевого управления.

–             при рассмотрении первого вопроса рекомендуется обратить внимание на то, что системы активной безопасности электронные, требуют регулярной проверки и не обеспечивают абсолютную безопасность, а являются дополнением к другим механизмам.  Уделить внимание тем системам активной безопасности, которые устанавливаются на изучаемые автомобили.

–             при рассмотрении второго вопроса необходимо обратить внимание на тяжесть последствий ДТП, при которых водители не использовали, либо неправильно использовали системы пассивной безопасности.

Подводя итоги по каждому учебному вопросу необходимо выделить главное, подчеркнув необходимость изучения данного вопроса, напомнив о необходимости своевременного и качественного  технического обслуживания.

В заключении представить перспективные направления развития и конструирования автомобильной техники, подвести итоги занятия, сделать вывод о достижении учебных целей, дать задание на самостоятельную работу.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1. Виды систем активной безопасности:  антиблокировочная, антипробуксовочная, система распределения тормозных сил, система  самовыравнивания подвески, электронная программа динамической стабилизации (или курсовой устойчивости) и др. Их назначение и использование в движении.

Как ни странно, многие аварии происходят именно из-за высокой эффективности тормозов. На скользких дорогах - мокрых или покрытых ледяной коркой - экстренное задействование тормозов с целью быстро остановить автомобиль либо резко снизить его скорость приводит обычно к прямо противоположному результату. Колеса блокируются и теряют сцепление с дорожным покрытием, а автомобиль нисколько не уменьшает скорость и, более того, вовсе перестает слушаться руля.

Опытный водитель в таких случаях будет тормозить прерывисто, регулируя усилие на педаль тормоза таким образом, чтобы сохранить максимальное сцепление колес с дорогой и не допустить срыва автомобиля в занос. Однако далеко не все водители имеют достаточный опыт, чтобы точно оценить ситуацию, и уж совсем немногие обладают выдержкой и необходимыми навыками, чтобы отреагировать на изменение дорожной обстановки должным образом. Отсюда аварии и законное желание инженеров приставить к тормозам "пастуха", абсолютно беспристрастного, способного исправлять оплошности водителя и сохранять ему контроль над автомобилем в любых условиях движения.

Антиблокировочная система (ABS)  состоит из трех основных элементов: электронного блока управления , гидравлического блока и датчиков скорости колес. ABS приводится в рабочее состояние после включения зажигания и достижения автомобилем некоторой скорости движения. В основу работы колесных датчиков положен принцип электромагнитной индукции. При вращении колеса мимо датчика проходят зубцы и впадины специального ротора и наводят в обмотке датчика электрический сигнал, частота которого пропорциональна угловой скорости колеса и количеству зубцов на роторе.
При торможении, как только датчик определяет, что колесо начинает блокироваться, электронный блок, обрабатывающий сигналы от всех датчиков, отдает управляющий импульс электромагнитным клапанам гидравлического блока ABS.

Гидравлический блок установлен в тормозной магистрали сразу после главного тормозного цилиндра, а его клапаны управляют давлением жидкости в контурах тормозной системы. Если заторможенное колесо начало скользить, клапаны гидроблока понижают или временно прекращают подачу жидкости к рабочему тормозному цилиндру. Этого может оказаться недостаточно, чтобы колесо разблокировалось, и тогда электромагнитный клапан направит тормозную жидкость в отводную магистраль, снижая тем самым давление в рабочем тормозном цилиндре. Когда колесо вновь начинает вращаться, по достижении им некоторой угловой скорости, электронный блок ABS снимает свою команду, клапаны открываются, и гидравлическое давление опять передается на тормозной механизм. Торможение и растормаживание колеса будут происходить периодически (этот процесс называется модуляцией, и гидроблок иногда называют модулятором тормозного давления), и водитель ощущает работу ABS частыми резкими толчками на педали тормоза, пока не исчезнет угроза блокирования или до полной остановки автомобиля. При работе ABS эффективность замедления автомобиля, кроме того, что управление не выходит из-под контроля водителя, остается выше, чем при торможении юзом. Испытаниями установлено, что на скользком покрытии тормозной путь автомобиля, оснащенного ABS, может быть на 15% короче, чем у обычной автомашины. Кроме того, ходимость протектора покрышек при использовании ABS увеличивается на 5-7%.

Рис. 1. Схема ABS с интегрированным узлом управления.

1 - датчик угловой скорости; 2 - вращающийся элемент с прорезями и выступами;

3 - электронный блок управления; 4 - модулятор; 5 - монтажный разъем; 6 - предохранители;   

7 - диагностический разъем; 8 - переключатель; 9 - блок предохранителей; 10 - аккумулятор;

11 - панель приборов; 12 - выключатель ABS; 13 - индикатор ABS

(ASC) Automatic Stability Control + Traction

(Автоматический контроль устойчивости + сцепления с дорогой)

    Это система контроля устойчивости, которая может уменьшать мощность двигателя, до тех пор, пока автомобиль сможет тронуться с места, или продолжить разгон, без проворачивания колес.   Это происходит вне зависимости от того, как сильно водитель нажимает на педаль акселератора. Если снижения мощности двигателя не достаточно, ведущие колеса индивидуально притормаживаются, до тех пор пока колеса не получат оптимального сцепления с дорогой.  Интеллектуальная система управления предотвращает занос при разгоне на нетвердой или скользкой поверхности, обеспечивая таким образом курсовую устойчивость автомобиля. Если колесо начинает проворачиваться, включается тормоз или происходит вмешательство в систему управления двигателем. Заслонка открывается ровно на столько, чтобы обеспечить управляемое прямолинейное движение, даже если акселератор нажат до пола.

Система контроля крутящего момента двигателя предотвращает блокировку ведущих колес, если водитель резко снимает ногу с педали акселератора.
Система может быть отключена при необходимости.

При некоторых условиях, например, при движении по песку или рыхлому снегу, проворачивание колес помогает, поэтому систему в таких условиях можно временно отключить. При отключении ASC+T система ABS остается включенной.

(BA) Brake Assist Она же: BAS, PA или PABS (Система аварийного торможения)

Электронная система управления давлением в гидравлической системе тормозов, которая в случае необходимости экстренного торможения и недостаточного при этом усилия на педали тормоза самостоятельно повышает давление в тормозной магистрали, делая это во много раз быстрее, чем на то способен человек. Электроника гидравлического brake assist распознает, произошёл ли процесс аварийного торможения по скорости движения педали и давлению на педаль. В случае аварийного торможения давление в системе тормозного привода в течение миллисекунд автоматически значительно увеличивается, т.е. уменьшается время на срабатывание тормоза машины в ситуациях когда все решают мгновенья. При этом и у не очень опытных водителей уменьшается время для реакции даже при максимальной задержке на границе блокирования колёс. Электроника берет управление экстренным торможением на себя и останавливает автомобиль в максимально короткий срок значительно сокращая тормозной путь, особенно на высоких скоростях движения.

Суперсистема ESP - она же VDC, VSC, DSTC, DSC, ATTS, VSA

Наиболее сложное устройство, управляющее работой антиблокировочной , антипробуксовочной систем, контролирующее тягу и управление дроссельной заслонкой. Блок электронного управления использует информацию от датчиков, которые отслеживают работу мотора и трансмиссии, скорость вращения каждого из колес, давление в тормозной системе, угол поворота руля, поперечное ускорение. Ситуация оценивается, вычисляется усилие торможения для каждого колеса, исполнительные механизмы получают команду.  Процессор ESP связан с блоком электронного управления двигателем, что позволяет корректировать мощность и обороты коленчатого вала.  Системы курсовой устойчивости снижают аварийность на 34 процента. По итогам новых исследований, проведенных Университетом Айовы при активном участии Национальной администрации безопасности движения США (NHTSA), оказалось, что наличие системы курсовой устойчивости (Electronic Stability Program - ESP) в автомобиле заметно снижает вероятность возникновения серьезной аварии.

Система курсовой устойчивости (ESP) при помощи специальных датчиков определяет ситуацию, в которой водитель близок к тому, чтобы потерять контроль над автомобилем, и предотвращает ее возникновение, подтормаживая то или иное колесо. Наличие подобной системы позволяет избежать, в частности, возникновение заноса в повороте или при объезде внезапного препятствия, а также помогает водителям при езде на скользких покрытиях. Стоит также отметить, что в настоящее время лишь около 10 процентов всех новых автомобилей оснащается системой курсовой устойчивости. Однако ко многим моделям эта система предлагается в качестве дополнительного оборудования.

Рис.2. Механизм срабатывания ESP

Умная система регулирования подвески Dynamic Drive входит в состав опциональных пакетов оборудования для ходовой части: Adaptive Drive и спортивного пакета, обеспечивая максимальный комфорт, маневренность и курсовую устойчивость автомобиля. На поворотах или при резком изменении направления движения система Dynamic Drive минимизирует крены автомобиля и повышает его устойчивость. Система практически полностью ликвидирует крены и раскачку кузова, позволяя пассажирам задних сидений заниматься делами или читать без каких бы то ни было помех.

Рис.3. Система Dynamic Drive

При оснащении автомобиля системой самовыравнивания подвески, амортизаторы имеют пневмоэлементы, заменяющие обычный гидравлический поршень. Блок воздушного компрессора подает сжатый воздух на элементы пневматической рессоры. Для снижения уровня шума компрессор размещен в изолированном корпусе. Принцип работы системы — атоматический, но в то же время допускается возможность ручной регулировки при помощи кнопки регулятора на блоке управления. Как правило, такая регулировка требуется только при перевозке крупногабаритного груза или буксировке. Система самовыравнивания подвески включается при включении зажигания и (или) при открытых дверях или крышке багажника двери задка.

Вывод. Современные автомобили оснащаются множеством разнообразных устройств, способных исправлять ошибки водителя и сохранять ему контроль над автомобилем в любых условиях движения. Однако необходимо помнить, что все эти устройства лишь помогают водителю, а не заменяют его.

Ответить на вопросы.

2. Виды систем пассивной безопасности: ремни безопасности, подушки безопасности, преднатяжители ремней безопасности, детские удерживающие устройства, и  выполняемые функции при попадании ТС

в аварию.

Ремни безопасности в автомобиле - часть системы пассивной безопасности, получившее название Supplementary Restraint System (SRS). Но выполняют они свою функцию только в случаях, когда ими правильно пользуются. Но знаем ли мы, как это делается? Как показал опрос нескольких десятков автовладельцев и их пассажиров, правильно пристегивать ремни умеют лишь 32% респондентов. Многочисленные исследования различными институтами, центрами безопасности и лабораториями последствий всевозможных столкновений автомобилей позволили сделать неутешительные выводы. При столкновении автомобиля с неподвижным препятствием со скорости 50 км/ч на организм взрослого человека весом 80 кг воздействует удар силой 2 тонны! В этом случае на ребенка приходится удар силой в 500 кг. Для сидящих сзади пассажиров, не пристегнутых ремнями безопасности, лобовое столкновение также опасно. В момент удара они могут получить смертельные травмы головы, ударившись о потолок. Непристегнутый пассажир, сидящий посередине, при фронтальном ударе может даже вылететь через лобовое стекло.

Получают значительные травмы и те, кто неправильно размещает ремни на теле и не регулирует их натяжение (в случаях, когда нет автоматических натяжителей).

Неправильную регулировку натяжения ремней начиная с конца 70-х годов исключили, установив автоматические натяжители с устройством блокировки ремня.

Особенно серьезные травмы во время столкновений получают дети, сидящие не в детских сиденьях и не пристегнутые ремнями. Согласно немецким статистическим данным, дети, сидящие на штатных сиденьях и пристегнутые обычными трехточечными ремнями безопасности, получают травмы в пять раз чаще, чем те, кто совершает поездки в детских сиденьях, подобранных по росту и комплекции.     

Держать детей на руках тоже нежелательно, так как при столкновении, например, со скорости 40 км/ч ребенок весом 5,5 кг оказывает нагрузку на руки держащего, равноценную 110 кг. Удержать такой вес, особенно женщинам, вряд ли удастся. А самых маленьких детей – малышей в возрасте до 18 месяцев лучше всего перевозить в детском сиденьи, установленном сзади спинкой вперед. Так при столкновении обеспечивается хорошая защита затылка и спины. Кроме того, детские сиденья для детей весом 9-18 кг должны оборудоваться ремнями с пятью точками крепления. Такая схема позволяет распределить ударную нагрузку при столкновении по большей поверхности тела ребенка, чем снижается вероятность получения тяжелых травм.

Преднатяжители ремней безопасности, или по-другому, Аварийные натяжители ремней безопасности, бывает двух типов – механическим и пиротехническим. В механическом для натяжения ремня безопасности используется обыкновенная пружина:    

Рис.4. Конструкция аварийного натяжителя ремня безопасности.
1 - Ремень безопасности; 2 - Возвратное устройство; 3 - Доводящие планки; 4 - Вал; 5 - Газ; 6 - Торсионная штанга

    Усовершенствование систем безопасности привели к созданию преднатяжителя ремня, обеспечивающего своевременное реагирование на аварийное замедление автомобиля, притягивая водителя и пассажиров к спинкам сидений, а также дальнейшее продвижение вперёд по инерции и получение травм от рулевой колонки, передней панели и других элементов кузова автомобиля.

Дополнительным элементом механизма преднатяжителя является ограничитель нагрузки. Его основная функция - предотвращение травм грудной клетки вследствие нагрузки от удержания тела ремнём безопасности. При перегрузке, превышающей заранее заданные параметры, внутренняя зубчатая рейка искривляется и обеспечивает ограниченное ослабление усилия натяжения.     Для задействования механизма преднатяжителя с блока управления воздушными подушками и ремнями безопасности поступает электрический сигнал. Этот сигнал задействует систему зажигания пиротехнического элемента преднатяжителя. Образовавшийся газ толкает поршень механизма, соединённого зубчатой рейкой и через планетарный механизм натягивается ремень безопасности. Механизм преднатяжителя всегда задействуется раньше, чем воздушные подушки безопасности. Вполне возможно, что система управления «решит» задействовать только преднатяжители без задействования воздушных подушек. Время реакции системы преднатяжителя - 0.004 сек после определения аварии. Напряжение задействования пиропатрона преднатяжителя - 12 Вольт, ток не превышает 2-3 Ампер.

Рис.5. Механизм срабатывания подушек безопасности.

НАДУВНЫЕ ПОДУШКИ БЕЗОПАСНОСТИ (airbag)

    Сегодня надувные подушки безопасности - обычное дело не только на дорогих машинах, но и на маленьких (и относительно недорогих) автомобильчиках. Зачем же нужны подушки безопасности? И что они из себя преставляют?

Вот схема работы системы подушек безопасности:

Рис. 6. Схема работы системы подушек безопасности

Разработаны подушки безопасности как для водителей, так и для пассажиров на переднем сиденье. Для водителя подушка устанавливается обычно на рулевом управлении, для пассажира - на приборной панели (в зависимости от конструкции).     

Передние подушки безопасности срабатывают при получении аварийного сигнала от блока управления. В зависимости от конструкции, степень наполнения подушки газом может варироваться. Предназначение передних подушек – защита водителя и пассажира от травмирования твёрдыми предметами (кузов двигателя и др.) и осколками стёкол при фронтальных столкновениях.

Боковые подушки предназначены для уменьшения повреждения людей, находящихся в автомобиле при боковом ударе. Они устанавливаются на дверях, либо в спинках сидений. При боковом столкновении внешние датчики посылают сигналы в центральный блок управления подушками безопасности. Это делает возможным срабатывание как некоторых, так и всех боковых подушек.
    Исследования влияния надувных подушек безопасности на вероятность гибели водителя при лобовых столкновениях показали, что таковая уменьшается на 20-25%.    

В случае, если подушки безопасности сработали, или были каким-либо образом повреждены, они не могут быть отремонтированы. Вся система подушек безопасности подлежит замене.

Постоянно ужесточающиеся требования к системам безопасности приводят к разработкам изготовителями более совершенных и «интеллигентных» решений в этой области.

    Воздушная подушка водителя имеет объём от 60 до 80 литров, а переднего пассажира – до 130 литров. Нетрудно представить, что при срабатывании системы, объём салона уменьшается на 200-250 литров в течение 0,04 сек(см. рисунок), что даёт немалую нагрузку на барабанные перепонки. Кроме того, вылетающая со скоростью более 300 км/ч подушка, таит в себе немалую опасность для людей, если они не пристёгнуты ремнём безопасности и ничто не задерживает инерционное движение тела навстречу подушке.
    Подушки безопасности на пассажирском месте повышают вероятность гибели детей до 13 лет, сидящих на этом месте. Ребёнок ниже 150 см роста может получить удар в голову воздушной подушкой, открывающейся со скоростью 322 км/ч.

Рис.7. Схема расположения компонентов SRS на примере Subaru Legacy

 Активация подушки(ек) безопасности происходит при условии одновременного срабатывания соответствующих датчиков SRS (см. выше). Замыкание цепи модуля подушки безопасности приводит к практически мгновенному заполнению последней азотом, выделяющимся в результате сгорания порошкообразной смеси азида натрия с оксидом меди. В случае выхода из строя бортовой аккумуляторной батареи система переключается на питание от резервного источника, вмонтированного в модуль SRS и обеспечивающего автономную выработку электроэнергии в течение еще порядка 20 секунд. Конструкция модулей подушек безопасности представлена на иллюстрациях.

Рис. 7. Укладка подушек безопасности.

1—Подушка безопасности 2— Газогенератор 3 — Крышка 4 — Газогенератор 5 — Несущая балка рулевой колонки

Рис.8. Механизм срабатывания подушек безопасности

ISOFIX Система крепления детского сидения

Как правило, детские кресла крепятся к ремням безопасности и требуют подгонку кресла. Но около семи лет назад ведущими автопроизводителями был введен в действие стандарт Isofix - такие кресла жестко крепятся к кузову с помощью двух специальных кронштейнов в нижней части, заранее подготовленными в машине, не используя ремни безопасности. Считается, что жесткое крепление кресла безопаснее. Замки системы Isofix фиксируются на стальных скобах в щели между подушкой и спинкой заднего сиденья автомобиля. Чтобы не повредить обивку при частом использовании кресла, на скобы надевают специальные защитные колпачки.

Вывод. В случае аварии значительные травмы получают те, кто неправильно размещает ремни на теле и не регулирует их натяжение. Особенно серьезные травмы во время столкновений получают дети, сидящие не в детских сиденьях и не пристегнутые ремнями. Правильное использование элементов пассивной безопасности намного снижает тяжесть полученных травм.

Ответить на вопросы.

Рис.9. Механизм крепления детского кресла ISOFIX

Рис.11. Механизм крепления и установка детского кресла ISOFIX

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ

-      подвести итоги занятия;

-      напомнить тему, цели и учебные вопросы;

-      объявить оценки;

-      ответить на вопросы;

-      отметить активность и дисциплину на занятии;

-      дать задание на самоподготовку.

Используемая литература при составлении методической разработки:

1. В.А. Иларионов и др. «Правила дорожного движения и основы безопасного управления автомобилем». -  М.: «Транспорт», 1989 с.240-241, 256-257.

Скачано с www.znanio.ru