Исследование типов тормозных систем современных автомобилей при производстве трасологической экспертизы

Современные автомобильные тормозные системы развивались большей частью с 1970-х годов прошлого века. Все, что требовалось от тормозной системы тогда – контролируемое торможение. Для этих целей были разделены тормозные магистрали на продольные либо диагональные (наиболее популярные на современных легковых автомобилях). 

Рис 1. Поперечная и продольная компоновка тормозных систем легковых автомобилей

Тормозная система типичного автомобиля будет иметь разделение общего тормозного усилия в пропорции 70/30 (передний / задний тормоз). Это распределение является результатом переноса веса между осями при торможении, что особенно заметно при резком замедлении автомобиля, когда он «ныряет» перед остановкой.

. Основные нагрузки показаны на рисунке ниже.

Рис 2 Каждая шина может иметь площадь контакта только 0,01 м²

При мокрой опорной поверхности результатом является снижение сцепления шин и, следовательно, тормозной путь увеличивается почти в два раза при скорости 70 км/ч. 

Рис. 3 Сцепление колес на сухом и влажном асфальте при торможении

Эффективность торможения ограничена тормозной силой, развиваемой на каждом колесе, которая в конечном счете ограничивается сцеплением шин с дорожным покрытием:

ηb = макс замедление транспортного средства фактическое/макс теоретическое замедление

Эффектом изношенной поверхности дороги является уменьшение сцепления почти вдвое.

Учитывая вышеизложенное, в развитых странах, дорожными службами применяются меры по восстановлению наружного слоя асфальта до приемлемого уровня сцепления. Дополнительным преимуществом такого восстановлений является обеспечение поверхностного слоя асфальта водонепроницаемой пленкой, что в свою очередь не позволяет образовываться процессам выкрашивания асфальта.

Мы не станем останавливаться на таких вопросах как определение остановочного пути в данных условиях, далее мы рассмотрим конструктивные способы улучшения систем активной безопасности автомобиля применяемые в настоящее время.

Современные автомобильные тормозные системы.

1. Электронная система распределения тормозных сил (EBD)

Если переднее / заднее распределение тормозных сил фиксировано, то максимальная эффективность торможения будет доступна только для 1 варианта замедления. Тем не менее, современные автомобили преодолевают эту проблема, динамически меняя соотношение передней / задней тормозной силы контролируя проскальзывание колес S = (V - ω г).

Где: V = скорость на дороге, ω = угловая скорость колеса, а г динамический или радиус качения колеса.

2. Антиблокировочная система (ABS)

Множество гидравлических и механических систем были разработаны еще в 70-х годах прошлого века, однако в 1990 году в свет вышла первая механическая система ABS установленная в массовом производстве на автомобиле Ford Escort (MK 3). Современные тормозные системы, работающие с АБС, обнаруживая начавшийся процесс блокировки колеса модулируют обратное усилие срабатывания гидравлики на блокированное колесо.

Система разрабатывалась для эффективного торможения на скользкой дороге. На скользкой или мокрой поверхности дороги данная система активной безопасности позволяет сократить остановочный путь даже если едет неопытный водитель. 

ABS контролирует давление в гидросистеме для всех четырех колес транспортного средства во время резкого торможения и при движении на неровной поверхности или вождении на скользких дорогах. Без ABS, если применить резкое торможение все четыре колеса могут быть заблокированы, при этом будет потеряно управление автомобилем и колеса уйдут в занос.

3. Система контроля тяги (TCS) и электронного контроля устойчивости (ESC)

Технология ABS, используемая, чтобы предотвратить блокировку колес при торможении, может быть запрограммирована для подавления пробуксовки колес при ускорении. Эта система выступает в качестве механизма передачи крутящего момента (по аналогии с механическим самоблокирующимся дифференциалом).

4. Электронный контроль устойчивости (ESC)

Около 10 лет назад инженеры разработали способ исправления недостаточной и избыточной поворачиваемости колес путем дальнейшего расширения технологии ABS / ESC. Образцы включают технологию Форда "Векторного управления моментом" и тормоз рулевого управления Макларена. Эти воздействия применяются без вмешательства водителя. ЭБУ двигателя самостоятельно уменьшает или увеличивает мощность  если это необходимо для коррекции избыточной или недостаточной поворачиваемости.  Недостаточная поворачиваемость корректируется путем применения тормозного усилия к внутреннему заднему колесу сгенерированная для изменения степени проскальзывания, а при избыточной поворачиваемости требуется тормозное усилие на внешнее переднее колесо, чтобы применить необходимое изменение степени проскальзывания.

Существуют и многие другие системы, которые уже применяются или находятся в стадии научных исследований, в том числе электрический стояночный тормоз (EPB), систему помощи в трогании с места под уклоном - Hill Start Assist (HSA), адаптивный круиз-контроль (ACC), а также улучшенная аварийная тормозная система (AEBS). AEBS будет устанавливаться на новых коммерческих транспортных средствах на территории ЕС с 2015 года. 

Учитывая такое разнообразие электронных систем активной безопасности автомобиля, использование старых методов расчета скорости автомобиля по следам тормозного юза требует существенного пересмотра. Для транспортной трасологической экспертизы следов торможения автомобиля оборудованного подобной системой требуется качественно новый подход в изучении тех или иных свойств следообразования на опорной поверхности. Для сравнения достаточно взглянуть на фотографии с места ДТП приведенные ниже.

Фото 1 Следы тормозного юза автомобиля не оборудованного активными системами безопасности (ВАЗ 21043)

Фото 2 Следы юза на скользкой дороге с системой ABS 

К сожалению, зачастую следы юза на схеме ДТП не отображаются правильно. Инспектор может нарисовать сплошной след там, где тормозила машина с системой активной безопасности. Это, в свою очередь, приводит к неправильному расчету при проведении автотехнической экспертизы обстоятельств ДТП. Однако, современные технологии позволяют восстановить ход событий при ДТП если эксперт использует не только "традиционные" методы расчета по следам юза, но и данные с электронных блоков управления.