Оставив за рамками анализа вопросы, связанные с оценкой дорожной ситуации (обзорность, в том числе с помощью технических средств, приборы освещения и пр.), а также эргономический аспект проблемы безопасности, рассмотрим возможности разгрузки водителя за счет придания автомобилю адаптивных свойств, что должно привести к сокращению числа функций, связанных с оценкой состояния техники и соответственно уменьшению числа ошибок управления и снижению тяжести их последствий.

Именно данная концепция легла в основу системы автоматического управления движением (САУД) автомобиля в нестационарных режимах, созданной в НАМИ. Системы, которая должна стать органической составляющей любого автотранспортного средства, но в ее практическом исполнении пока предназначенной только для АТС с пневматическим приводом тормозов.

Известно, что наибольшее число ДТП связано с неправильной оценкой поведения автомобиля при торможении. В частности, с недооценкой водителем последствий юза — потери устойчивости и управляемости. Поэтому стержневым компонентом современной САУД, безусловно, должна быть антиблокировочная система тормозов.

Основных принципов построения рассматриваемой САУД два. Первый: блочное исполнение, допускающее, с одной стороны, развитие системы путем наращивания ее функций за счет введения дополнительных исполнительных устройств и включение в число управляемых все новых агрегатов, а с другой — дающее возможность независимого применения отдельных подсистем. Второй: обеспечение такого взаимодействия системы с агрегатами автомобиля, при котором отказ ее элементов не должен вызывать отказ агрегата и приводить к невозможности движения автомобиля. (Это особенно важно, если учесть, что электронное управление существенно повышает сложность агрегатов, вследствие чего заметно падает их надежность.)

Данная САУД, как и любая классическая система управления, состоит из трех групп элементов — датчиков, блока управления и исполнительных устройств. Ее основу составляет унифицированный базовый комплект АБС, предназначенный для применения, как сказано выше, на АТС с пневматическим приводом тормозов. Благодаря высокому быстродействию модуляторов в АБС, выполненной на их базе, реализуется функция электроуправляемого пневматического привода (ЭПП) тормозов. С этой целью в систему введены датчики давления, установленные в тормозных камерах и на выходе тормозного крана, позволяющие создать параллельно с пневматической управляющей магистралью ее электрический аналог.

Введение в САУД функции ЭПП позволяет увеличить быстродействие тормозов, особенно заметное на длиннобазных автотранспортных средствах. Выигрыш во времени срабатывания должен составить ~0,1 с на каждые 10 м тормозной магистрали. Кроме того, наличие в приводе тормозов обратной связи по давлению придает ему свойства квазилинейности, благодаря чему появляется возможность улучшить характеристики АБС. В частности, уменьшить амплитуды автоколебаний, снизить динамические нагрузки на элементы тормозов и конструкцию автомобиля в целом, сократить расход рабочего тела. Тем более что при наличии пневматической подвески, снабженной датчиками давления, с помощью блока управления легко обеспечить оптимальное соотношение между нагрузкой на ось и давлением в тормозных камерах, т. е. реализовать функцию регулятора тормозных сил. Такой электронный регулятор, в отличие от механического, обладает абсолютной стабильностью характеристик и позволяет воспроизвести сложные зависимости, учитывающие координацию торможения колес различных осей.

Логическое развитие АБС как системы оптимизации взаимодействия эластичного колеса с опорной поверхностью — распространение ее функционирования на режим буксования ведущих колес в тяговом режиме, где из-за ослабления сопротивляемости колеса боковым возмущениям так же, как и при торможении, возможна потеря устойчивости автомобиля. Предотвращение заноса здесь чрезвычайно важно, потому что он происходит, как правило, в сложных, трудно контролируемых условиях (высокая скорость, маневр типа "переставка", скользкая дорога).

Для реализации функции контроля буксования за счет притормаживания ведущих колес вводить в систему дополнительные блоки не требуется. Однако более точного регулирования степени проскальзывания колес удается достичь лишь с помощью воздействия на двигатель. В этом случае решается проблема не только предотвращения заноса, но и преодоления уклонов, а также трогания с места при пониженном коэффициенте сцепления, т. е. проблема повышения проходимости АТС.

Наиболее простым средством воздействия на подачу топлива представляется пневматический цилиндр в системе рычагов, связывающих педаль акселератора с рейкой ТНВД: шток такого цилиндра делает плечо одного из рычагов переменным, а водитель при работе противобуксовочной системы не лишается возможности воздействия на двигатель. Однако в случае, если двигатель управляется собственной системой, достаточно подать на ее вход управляющий сигнал от блока управления САУД.

Дальнейшее увеличение функциональной нагрузки на систему, включающую рассмотренный выше набор исполнительных устройств и датчиков, реализуется лишь путем наращивания вычислительной способности блока управления. В частности, на САУД большегрузных автомобилей возложена функция ограничения скорости движения на уровне 90 км/ч, что предписывается европейскими нормами, а на САУД легковых автомобилей - автоматического поддержания скорости движения на любом заданном уровне.

Таким образом, система регулирует весь цикл движения АТС, обеспечивая оптимизацию его взаимодействия с дорожным покрытием на нестационарных режимах (торможение, разгон) и стабилизацию скорости при стационарных режимах.

Блок управления, объединяющий отдельные подсистемы и интегрированную систему активной безопасности, выполнен на базе однокристальной микроЭВМ. Его структура, содержащая внешнее ППЗУ (постоянное перепрограммируемое запоминающее устройство) и устройства ввода-вывода, стандартна и аналогична структуре блока управления АБС. Отличие состоит лишь в том, что ППЗУ имеет несколько банков программ, переключаемых самой ЭВМ, каждый из которых реализует управляющую программу одной из основных подсистем САУД. Благодаря этому сокращается длина подпрограммы, а следовательно, и время ее исполнения.

Важная составляющая интегрированной системы активной безопасности —подсистема предотвращения критических состояний, входящая в ее состав и реализуемая блоком управления с помощью специальной подпрограммы, функция которой - постоянная оценка рабочих процессов САУД, подключение резервных контуров или отключение подсистем при возникновении сбоев в работе, запоминание и хранение информации о нарушениях в системе. Благодаря выделению функции самодиагностики в отдельную подсистему решается задача взаимодействия САУД и с внешними диагностическими устройствами. Причем в силу значительной сложности САУД и большого количества информации, которая может накапливаться в блоке управления, целесообразно организовать обмен информацией со стационарными средствами диагностики на базе проекта стандарта 180-9141, предусматривающего представление данных в виде последовательного цифрового кода, передаваемого по однопроводной линии связи.

Главная составляющая САУД - это, несомненно, алгоритмическое обеспечение: от его отработки зависит функциональное качество системы. Основной способ такой отработки, учитывая высокую трудоемкость и стоимость натурных испытаний автомобиля, — лабораторный. Тем более что современные персональные компьютеры, обладающие весьма высоким быстродействием, позволяют реализовать адекватные динамические модели объекта управления, работающие в реальном масштабе времени. И "стыковать" с моделью реальную аппаратуру, образуя полунатуральный стенд, обеспечивающий возможность проведения численного эксперимента.

Вся информация о состоянии системы содержится в блоке управления. С помощью специально организованного протокола обмена она может быть доступна персональному компьютеру. Причем сигналы в обе стороны могут передаваться одновременно в дуплексном режиме.

Программа диагностики предполагает следующий порядок действий.

1. Проверка подключенности соединительного кабеля к параллельному порту компьютера.

2. Проверка подачи питания на блок управления.

3. Формирование и посылка на блок управления кода, стимулирующего отклик диагностируемой системы.

В случае, если какой-либо из перечисленных шагов не дает положительного результата, сообщение об этом выводится на экран, на котором одновременно высвечивается инструкция оператору о необходимых для устранения неполадки действиях. Если течение процесса нормальное, компьютер посылает блоку управления код, открывающий доступ к памяти процессора. Далее в соответствии с протоколом обмена происходит перекачка данных в компьютер, где они расшифровываются и выводятся на экран (см. рисунок).

Функциональное наполнение программы легко определить по виду основного окна экранного интерфейса. В зависимости от степени доверия существуют три уровня доступа к внутреннему содержанию блока управления: уровень изготовителя блока управления, позволяющий вводить в память микропроцессора сведения об изготовителе, дате изготовления и т. п.; уровень изготовителя АТС, позволяющий вводить данные о транспортном средстве, системе и ее конфигурации; уровень разработчика системы, открывающий доступ ко всем возможностям блока управления и программного обеспечения, включая доступ к "секретным" ячейкам, содержащим сведения о контактах блока управления с "внешним миром".

На всех уровнях программа позволяет "обнулять" данные предыдущих проверок, чтобы освобождать пространство для накопления информации.

Кроме приведенных выше функций программа предусматривает возможность считывания информации о последнем торможении АТС, т. е. в нее заложена функция считывания данных "черного ящика", если таковой имеет место в составе диагностируемой системы.