ESP — система стабилизации курсовой устойчивости
Во имя спасения жизней
Профессор Наллингер, шеф-инженер фирмы «Мерседес-Бенц», в 1959 году запатентовал изобретение — «регулирующую систему», которая, по его замыслу, должна была предотвратить скольжение шин путем вмешательства в работу двигателя, тормозов и коробки передач. Долгое время эта идея оставалась чистой теорией. Не было ни подходящих сенсоров, ни микропроцессоров, способных в миллисекунды давать
нужные команды исполнительным механизмам для стабилизации автомобиля. Как только нужная микроэлектроника появилась и доказала свою работоспособность в антиблокировочных системах тормозов, идеей профессора Наллингера занялись вплотную. В 1987 году система была смонтирована (без вспомогательной «системы антизаносов», как тогда называли систему курсовой стабилизации) на испытательные автомобили, которые стали наматывать тысячи километров. В Берлине провели такой эксперимент: 80 водителей на компьютерных автосимуляторах отправились в путь по виртуальной шоссейной дороге, изобилующей крутыми поворотами, причем в четырех из них спрятался лед, снижающий сцепление колес с дорожным покрытием на 70 процентов. Без вспомогательной «системы антизаносов», как ее тогда называли, 78 процентов испытуемых потерпели в тех поворотах полное фиаско. С электронным помощником все водители справились с дорогой без разворотов и аварий. В 1992 году начались работы по внедрению системы курсовой стабилизации в современном виде в серию. 15 марта 1994 года состоялась презентация автомобиля «мерседес», снабженного системой, регулирующей «ездовую динамику». И только когда система была представлена прессе, она получила современное название.
В автомобильном справочнике читаем: «Назначение антиблокировочной системы (ABS) и программы электронной стабилизации (ESP) — предотвращать и исправлять ошибки водителя в управлении автомобилем, с тем чтобы сохранять ему — водителю — возможность контролировать машину в любой дорожной ситуации».
Системы стабилизации 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 в автомобиле системы курсовой устойчивости заметно снижает вероятность возникновения серьезной аварии. В рамках этих исследований обычным водителям предлагалось пройти испытание на специальном автомобильном симуляторе National Advanced Driving Simulator (NADS), который имитировал возникновение аварийной ситуации на дороге при управлении настырному журналисту, кажется, из Дании, удалось перевернуть малыш «Mercedes» класса А во время выполнения «лосиного теста»? Дело в том, что современный автомобиль, гипотетически, не должен переворачиваться от резкого поворота руля. Скользить может, но переворачиваться не имеет права. Переворачиваться «разрешается» только при ударе колесами о препятствие или попадании в сыпучий грунт, снег, грязь. А тут — переворот на гладком асфальте. Вот уж действительно: не было бы счастья, да несчастье помогло. Этот досадный переворот (слава богу, никто не пострадал) дал системе стабилизации зеленый свет в серийное производство. Мерседесовский проект малолитражки был заморожен, и в результате все «мерседесы» класса А стали серийно оснащаться системами ESP. Не подумайте, что система стабилизации призвана исправлять огрехи конструкторов автомобилей, ни в коей мере. Она призвана исправлять ошибки водителя. И справляется с этим отлично. По данным американской организации IIHS (Insuranse Institute for Highway Safety), благодаря ESP число погибших в авариях с двумя автомобилями-участниками и более снизилось на 43 процента, а в одиночных — на 56 процентов. Одиночная авария — это как раз тот случай, когда водитель не справился с управлением. Очень часто это выражается в завышенной скорости на повороте, ошибке в оценке крутизны поворота или в излишне резком маневре. Такие ошибки часто ведут к перевороту автомобиля. Так вот как раз перевернуться на машине с ESP не так просто. По данным того же института (а перевороты автомобилей в Америке часты), вероятность переворота автомобиля со смертельными последствиями снижается на 77 процентов, а для больших внедорожников и SUV — на все 80 процентов. Член совета директоров компании DaimlerCrysler Томас Вебер назвал ESP эффективнейшим средством безопасности современного автомобиля и поставил систему в один ряд с ремнем безопасности, надувной подушкой и ABS. Немецкий автомобильный журнал «Ауто Штрассен унд Феркер» публикует такие данные. Серийное оснащение абсолютно всех «мерседесов» ESP снизило число аварий с тяжелыми последствиями для этой марки с 15 до 5 процентов. Немецкие страховщики пришли к выводу, что 35-40 процентов всех аварий, в которых погибли люди, могли окончиться удачней, если бы машины, попавшие в них, были оборудованы системой стабилизации — палочкой-выручалочкой водителя современного автомобиля. Это означает, что в Германии погибло бы на 1100 человек меньше, можно было бы избежать ранений людей в 40 ООО аварий или хотя бы значительно снизить их последствия. Если мы заговорили о Германии, то давайте выясним, сколько в Европе выкатывается из автосалонов новых автомобилей, оборудованных ESP. Здесь системой серийно оснащаются только 56 процентов авто из поступающих в продажу 37 марок и 256 модельных рядов. Лидируют шведы, 85 процентов автомобилей которых оснащены ESP. Германия занимает почетное второе место — 72 процента. Цифры говорят о том, что многие автовладельцы заказывают ESP как дополнительное оборудование. Ваш покорный слуга, например, пополнил число россиян, абсолютно осознанно включивших систему стабилизации в список необходимого дополнительного оборудования при покупке нового автомобиля Ford Focus 2. Еще бы, ведь незадолго до покупки я вернулся с фирменного полигона BOSCH, где когда-то была впервые опробована эта спасительная разработка, и лично убедился в ее эффективности. Проверяют там систему «на себе» следующим образом. Водитель разгоняется на машине и входит в скоростной поворот, часть которого имеет очень скользкое покрытие. Когда машина вылетает на него, шины внезапно теряют сцепление и… ничего страшного не происходит. Автомобиль, словно удерживаемой неведомой силой, не разворачивается, а продолжает уверенно идти по дуге поворота. Конечно, опытный водитель в подобной ситуации не растеряется и быстрым поворотом руля постарается удержать машину от разворота. Ну а если скорость слишком высока и потеря сцепления произошла внезапно? То-то и оно, что на деле «поймать» машину бывает куда сложнее, чем на словах. А система стабилизации курсовой устойчивости позволяет в подобной ситуации контролировать движение машины даже не очень опытному водителю.
Если взять автомобили класса люкс или бизнес-класс, то есть среднего размера, то выяснится, что почти все они имеют систему стабилизации, хотя, как правило, ими управляют довольно опытные водители со стажем. Парадокс в том, что автомобили малых классов редко серийно оснащаются ESP, а точнее, только 6,7 процента от общего числа. На многие машины систему можно установить за дополнительную плату, но далеко не на все. Хотя, как известно, именно молодые, начинающие водители чаще всего оказываются за рулем таких малюток. А им помощь в исправлении водительских ошибок особенно нужна.
Желаете покрутиться? Спасибо, нет
Хотите верьте, хотите нет, a ESP может предотвратить возникновение заноса или сноса лучше любого водителя (поэтому ее еще называют антизаносной системой), но если при этом грубо не нарушены законы физики, которые никто не отменял. Устойчивость автомобиля определяет сцепление шин с дорожным покрытием, и если швырнуть машину на большой скорости в скользкий поворот, то никакая система не спасет. Отсюда главный вывод: ESP предотвращает последствия ошибок водителя. Каких? Давайте еще раз рассмотрим их. Водитель не ожидал, что на автомобиль начнут действовать большие ускорения в поперечном направлении. Иными словами, он не рассчитал скорость на входе на поворот и вошел в него слишком быстро. ESP поможет исправить ошибку, повернуть и стабилизировать машину на повороте. В свободном качении, при ускорении, при торможении и на поворотах ESP поможет вести машину по желаемой траектории и в нужном направлении. В движении на максимуме возможностей машины, например, если потребуется выполнить резкий маневр, ESP предотвратит занос автомобиля. Демонстрационный фильм о работе системы предлагает такой сюжет на эту тему. По трехполосному автобану в среднем ряду едет легковой автомобиль. Водитель седельного тягача с полуприцепом, автопоезда, что у нас называют фурой, резко перестраивается в средний ряд буквально перед капотом легковушки. Что делать? Тормозить, как предписывают наши правила? Но тогда из-за нехватки тормозного пути машина залетит под фуру. Водитель чисто интуитивно резко берет вправо, машину заносит, он не успевает среагировать, и начинается ритмический занос. Чем он окончится, неизвестно. В той же ситуации водитель на машине, оснащенной ESP, удержит машину в своем ряду после экстренного перестроения, так как система задушит развивающийся занос, как говорится, в зародыше. При торможении, при разгоне ESP предотвратит рысканье автомобиля. Это так. 25 раз в секунду электронный мозг ESP сравнивает показания датчиков и определяет, едет ли автомобиль в ту сторону, куда направляет его водитель, или отклоняется от курса, собираясь выписать на дороге пару пируэтов. Неужели все действительно так красиво и система работает как по нотам? Неужели она в состоянии исправить любую ошибку водителя? И вообще, как управлять автомобилем, оснащенным антизаносной системой? Как обычным, так, как мы с вами привыкли? Или есть какие-то особые рекомендации? Здесь нужно внести ясность. Ни одна система помощи водителю из устанавливаемых на автомобиль не требует специальных навыков или приемов вождения. Машину нужно вести аккуратно. Так, как диктует здравый смысл и что требуют законы физики движения автомобиля. Именно так и никак иначе! Электроника может подправить действия водителя, исправить небольшие ошибки. Но серьезных промахов в управлении, связанных со значительным превышением скорости, исправить ни одна система не в силах. Человеческий фактор всегда остается главным. Тем не менее, как подтвердили эксперименты на полигоне BOSCH, система стабилизации курсовой устойчивости действенно вмешивается в исправление ошибок водителя, если он ведет себя за рулем адекватно. Как она работает?
правых или левых колеса автомобиля и изменяя момент, развиваемый двигателем, стремясь вернуть автомобиль на заданную водителем траекторию. Это в общих чертах. А сейчас рассмотрим работу системы курсовой устойчивости подробнее.
ESP реагирует на критические ситуации, ставя и получая благодаря датчикам ответы на два вопроса:
— куда намерен ехать водитель?
— куда на самом деле едет автомобиль?
Ответ на первый вопрос система получает от датчиков, определяющих угол поворота рулевого колеса и угловые скорости колес автомобиля. Ответ на второй вопрос дает измерение угла поворота автомобиля вокруг вертикальной оси и величины его поперечного ускорения. Если датчики выдают разноречивую информацию, то есть ответы на вопросы не совпадают, то существует вероятность возникновения критической ситуации, при которой необходимо вмешательство ESP.
Критическая ситуация на поворотах может проявляться в двух вариантах поведения автомобиля: 1) недостаточная поворачиваемость автомобиля. В этом случае ESP дозированно подтормаживает внутреннее заднее колесо по отношению к повороту, а также воздействует на системы управления работой двигателя и АКП (если автомобиль оборудован автоматической трансмиссией). В результате добавления тормозной силы, приложенной к заднему колесу, вектор сил, действующих на автомобиль, поворачивается в сторону поворота, и машина возвращается на заданную траекторию движения, вписываясь на поворот; 2) избыточная поворачиваемость автомобиля. В этом случае ESP дозированно подтормаживает переднее внешнее колесо и воздействует на системы управления работой двигателя и АКП (если автомобиль оборудован автоматической трансмиссией). В результате вектор сил, действующих на автомобиль, поворачивается «наружу» поворота, тем самым предотвращается занос автомобиля и следующее за ним неуправляемое вращение вокруг вертикальной оси.
преодолевать сложные, скользкие и труднопроходимые участки. При обычном режиме движения ESP лучше не отключать, это понятно. А при скоростной, спортивной езде? Известно, что настоящие асы жалуются, что электроника мешает лихо проходить повороты в скольжении. Я противник таких экспериментов. Во время тренировок на трассе «Северная петля Нюрбургринга», которые организуются для автогонщиков, я категорически не советую отключать ESP, руководствуясь следующими доводами. Во-первых, не следует забывать, что страховка на автомобиль при езде на скоростной трассе не действует. Во-вторых, водители, считающие, что электронная уздечка мешает удовлетворить их водительские амбиции, на мой взгляд, не правы: ESP помогает ехать чисто, включаясь при излишних скольжениях, как бы предупреждая водителя — не так резко на поворотах! Если вы едете быстро, но не провоцируете ESP на включение в работу, значит, вы ведете машину по чистым, правильным, следовательно, быстрым траекториям, то есть все делаете грамотно. А при спокойной размеренной езде? Тем более! Опытнейший мастер кольцевых гонок Михаил Ухов говорит, что ему даже в голову не приходит отключить ESP своего «гражданского» BMW: зачем, пусть умная система страхует от неожиданностей. Кстати, на баварских машинах ESP отключается в два приема: сначала можно отключить Traktionskontrolle, антибуксовочную систему, являющуюся частью ESP, а затем и всю систему полностью. На автомобилях «порше» предусмотрено отключение системы ESP (фирменное название PSM — Porsche Stability Management) в угоду особо горячим водителям. Но не радуйтесь преждевременно. Стоит системе распознать водительскую ошибку на повороте, — а долго ждать ее обычно не приходится, — как она автоматически включается снова.
Порог включения электроники всегда оставался и остается компромиссом для инженеров. Если отодвинуть порог срабатывания ESP на переднеприводном автомобиле, он начинает бодрее разгоняться, но на повороте из-за пробуксовки передних колес уже не так уверенно «держит дугу», его начинает сносить мимо поворота. На заднеприводном автомобиле в той же ситуации выигрыш в разгоне едва заметен, но на повороте машина так и норовит уйти в занос задней осью. Все это опробовал лично эксперт газеты «Авторевю» Олег Растегаев на полигоне фирмы Continental на машинах, конструкция которых позволяет вручную сдвигать порог срабатывания системы. «А почему бы в салоне не установить регулятор лояльности ESP, чтобы каждый водитель смог подобрать индивидуальные настройки?» — спросил он Карла-Томаса Ньюмана, президента Continental Automotiv System, фирмы, активно работающей в области вспомогательных электронных систем. Тот ответил так: «Пожалуйста, если производитель захочет, мы готовы. И уже делаем: на ряде моделей BMW есть режим Sport, в котором, помимо всего прочего, отодвигается порог срабатывания ESP». К слову, похоже, к полноуправляемым версиям автомобилей, которые появились еще в 70-х годах прошлого столетия у японских автопроизводителей и затем исчезли (сложно и дорого), собираются вернуться. Не исключено, что у очередной «пятерки» BMW, выпуск которой планируется в 2010 году, задние колеса будут подруливающие. Вот что поведал один из участников тренировок по программе Drive-class Porsche, регулярно проводимых автором на автодроме «Москва» в Мячково: «Только дух захватило, когда быстрый «порше», взбрыкнув, вдруг заскользил прочь с дороги в сторону обочины, и приятно засосало под ложечкой, когда машина, словно одумавшись, вернулась на желаемую траекторию». Электронный ошейник на быстрых немецких машинах не такой тугой и позволяет водителю на поворотах пускать машину в легкие скольжения. Система стабилизации автомобилей «порше» — PSM — позволяет ехать на грани скольжения колес. До этого режима на других автомобилях дело не доходит — система включается значительно раньше. Это пример целевой направленности на покупателей спортивных автомобилей этой марки, которые отдают себе отчет в том, что за автомобиль они приобрели и как он может ездить. Означает ли это, что можно «вваливать» в любой поворот «на все деньги», полагаясь на систему? Спасет ли она в любой ситуации, поймав авто в виртуальную страховочную сетку, и, нивелировав, как Дэвид Копперфильд силы гравитации, удержит его на дороге? Может, чудо-система позволит ехать очень быстро на поворотах, как это умеют делать Фернандо Апонсо на «Формуле-1» или Марк Бассенг на «порше» по «Северной петле Нюрбургринга»? Конечно нет! Как говорит Вальтер Рёрль, через руки которого, как заводского испытателя «порше», занимающегося окончательной доводкой, проходят абсолютно все новинки фирмы, «речь не идет о том, чтобы сделать машину быстрее. Система стабилизации служит для исправления ошибок, которые может допустить на большой скорости на повороте неопытный водитель». Эксперты немецкого журнала Sport auto смоделировали множество опасных ситуаций, возникающих на трассе, и проверили, как ведет себя автомобиль, управляемый с включенной системой стабилизации курсовой устойчивости и если ESP с отключена. Только в одной ситуации ESP оказалась лучше: при скоростной езде по мокрой от дождя трассе. В других ситуациях, что касается спортивной езды, опытный гонщик ведет машину лучше и быстрее, чем с включенной системой. Но при обычной рутинной езде домой с работы при плохой видимости и жирной от антиобледенителей дороге под колесами, ESP нет цены.
Итак, сделаем важные выводы. На автомобилях со спортивным характером должна быть возможность отключения ESP. Любой автомобиль должен адекватно реагировать на действия водителя без всякой электронной поддержки. Если этого не происходит, значит, перед нами опасный автомобиль, к тому же вовсе не подходящий для спортивного вождения. А водители, владеющие навыками спортивного вождения, должны так вести машину, чтобы не провоцировать включение ESP в работу. Вальтер Рёрль считает, что стиль управления автомобилем определяют три фактора. Первый — это конкретный водитель со своими навыками, своими желаниями и целями. Второй — это дорога или трасса со своими условиями. Третий — это автомобиль со своими специфическими повадками. «Все это объединяем с возможностями и умением водителя и получаем стиль вождения. Из ингредиентов получаем готовое меню, которое, как вид искусства, выражается в идеальной траектории на асфальте», — заключает немецкий гонщик. Хороший стиль вождения отличается таким точным ведением автомобиля, что вмешательство электронных систем не требуется. Но не все автопроизводители рассчитывают на интеллект и мастерство своих клиентов, например, на машинах фирм Opel, Lexus, Mercedes последних моделей просто не предусмотрена возможность отключения ESP. A BMW если не предусматривает возможность полного отключения, то позволяет сдвигать порог срабатывания электроники. Тем, кто все еще считает себя искушенным водителем, которому никакая помощь не требуется, советую ознакомиться с мнением экспертов. Для них приведу такой эпизод.
Главной целью визита на заполярный полигон одного из экспертов «Авторевю» Никиты Голованова было испытание системы ESP (Electronic Stability Program), которая уже в качестве стандартного оборудования устанавливается на «Пежо-607» с моторами V6. Причем в паре как с механической коробкой передач, так и с «автоматом». Вот что он рассказал: «Сажусь за руль машины с «автоматом». Система ESP включена. Разгоняюсь до 50, въезжаю в первый коридор, сбрасываю газ с небольшим опережением, создавая запас на соскальзывание передней оси, поворачиваю руль влево, чтобы попасть во второй коридор. Под машиной что-то начинает стонать, хрустеть, опять стонать… И автомобиль заметно резче, чем я того ожидал, направляется влево. Причем с небольшим заносом, который в данном случае помог «заправить» автомобиль в коридор с ощутимым запасом. Чисто выполняю маневр и иду на второй круг. Теперь попробую подойти к первому коридору с той же скоростью, но по ходу маневра буду увеличивать подачу топлива. Практически тот же результат! Система сама «придушила» мотор ровно настолько, чтобы при данной скорости все происходило по тому же сценарию. Отключаю ESP. Жаль, конечно, что никакой аппаратуры, точно фиксирующей скорость выполнения маневра, не было (приходилось полагаться только на спидометр), но мне показалось, что без ESP я выполнил переставку хуже. В первую очередь потому, что мне очень мешал снос передней оси. И я поймал себя на мысли, что вмешательство электроники ничуть не сбивает с толку, а действительно помогает осуществить задуманный маневр. Причем интервенция ESP начиналась именно в тот момент и с той интенсивностью, которая мне действительно была нужна. А насторожило то, что без ESP машина уж слишком долго скользила передней осью, лениво откликаясь на сброс газа». Вывод напрашивается сам собой: водителю, который не управлять автомобилем на любой дороге. Тому же, кто покупает мощную машину, для того чтобы быстро проходить повороты и впрыскивать адреналин в кровь, ESP может несколько снизить удовольствие, но зато повысится безопасность. Американский инженер Сью Фергюсон, работающий в автомобильной промышленности, сказал: «В смысле спасения жизни людей устройство ESP можно сравнить, по-моему, разве что с ремнями безопасности. Мы считаем, что если бы его ставили на все машины, можно было избежать до десяти тысяч фатальных столкновений в год». К сожалению, по легкомыслию некоторых «специалистов» важность этой системы безопасности недооценена или вовсе искажена. Автору довелось услышать такой разговор между покупателем и продавцом автомобилей: «А в этой машине есть электроника?» — «Есть ESP, но ее можно отключить вот этой кнопкой, и увеличится экономия бензина». Чепуха и абсурд! Если бы такой продавец был футболистом, то красная карточка ему была бы обеспечена. Это вопрос обучения персонала автосалонов. Хорошо обученный продавец, наоборот, должен ненавязчиво рекламировать систему курсовой стабилизации как повышающую безопасность и объяснять покупателю, что лучше отказаться от окраски «металлик» и потратить эти деньги на ESP. Действительно, зачем разбиваться насмерть на машине, красиво окрашенной, лучше остаться жить, доплатив для этого каких-то 400-500 евро. Я говорил о том, что почти половина автомобилей, выпускающихся в Европе, серийно оснащена ESP. На многие модели система устанавливается как дополнительное оборудование и за доплату. Но есть машины, чаще всего малых классов в малобюджетном исполнении, на которые ESP не устанавливают. Исключением среди малышей является Smart Fortwo, оснащающийся системой серийно. А есть фирмы, скажем Citroen, предлагающие ESP только в дорогом «пакете»: например, покупателю предлагается оплатить окраску «металлик» и легкосплавные диски, и только в этом случае он получит дополнительные подушки безопасности и ESP. Это не совсем честная игра. На автомобиль VW Fox 1,2 систему ESP можно заказать только с сервоусилителем руля за круглую сумму 900 евро.
Очевидно, что система стабилизации полностью себя оправдала и замечательно доказала свою пользу. Не пора ли абсолютно всем автопроизводителям включить ее в состав обязательного серийного оборудования выпускаемых автомобилей? А пока те из них, которые вообще лишают покупателей своих авто возможности заказать ESP, вполне заслуженно попадают в черный список.
М. Горбачев. Безопасное вождение современного автомобиля
