Systémy aktivní bezpečnosti nákladních automobilů Bakalářská práce

Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav techniky a automobilové dopravy

Systémy aktivní bezpečnosti nákladních automobilů Bakalářská práce

Vedoucí práce: Ing. Jiří Čupera, Ph.D.

Vypracoval: Petr Pospíchal

Brno 2011

ZADÁNÍ

PROHLÁŠENÍ

Prohlašuji, ţe jsem bakalářskou práci na téma Systémy aktivní bezpečnosti nákladních automobilů vypracoval samostatně a pouţil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloţeném seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a můţe být pouţita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího bakalářské práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně.

dne 25. 4. 2011 podpis……………………………………

PODĚKOVÁNÍ Rád bych na tomto místě poděkoval vedoucímu bakalářské práce panu Ing. Jiřímu Čuperovi, Ph.D. za cenné rady, důleţité připomínky a odborné konzultace, které přispěly ke zkvalitnění této bakalářské práce. Zároveň děkuji své rodině za všeobecnou podporu nejen při vypracovávání této bakalářské práce, ale při celém dosavadním studiu Mendelovy univerzity v Brně.

Abstrakt Úkolem této bakalářské práce je zpracovat celistvý přehled systémů aktivní bezpečnosti nákladních automobilů. Aktivní bezpečnost je souhrnný pojem pro technická řešení, která pomáhají předcházet vzniku dopravní nehody. V úvodu práce je popsána historie bezpečnostních prvků a systémů, dále jsou uvedeny statisticky nejčastější druhy nehod nákladních automobilů. V následné kapitole se práce zabývá elektronickými systémy brzdové soustavy. Hlavní pozornost je věnována moderním podpůrným systémům, jako jsou adaptivní tempomat, podpora sledování jízdního pruhu, podpora hlídání mrtvého úhlu, podpora bdělosti řidiče a další. Bakalářská práce se také věnuje komfortním a bezpečnostním prvkům interiéru i exteriéru vozidla, které mají přímou souvislost s aktivní bezpečností. Závěrečná kapitola popisuje moţné budoucí trendy v systémech aktivní bezpečnosti nákladních automobilů. Klíčová slova: adaptivní tempomat, alcolock, bezpečnost, podpůrné systémy, světlomet

Abstract The purpose of this bachelor thesis is to elaborate an integrated overview of trucks active safety. Active safety is a general term for technological solutions that help to avoid road accidents. The introduction describes the history of the safety components and systems, statistically the most common types of truck accidents are elaborated on next. Subsequent chapter is dealing with electronic systems of brake systems. The main attention is paid to modern support systems such as adaptive cruise control, lane keeping support, lane changing support, driver alert support and more. This bachelor thesis also incorporates the comfort and safety features in the interior and exterior of the vehicle which are directly related to active safety. The final chapter identifies possible future trends in trucks active safety systems. Key words: adaptive cruise control, alcolock, safety, pre-active systems, headlight

OBSAH 1

ÚVOD ....................................................................................................................... 8

2

CÍL PRÁCE .............................................................................................................. 9

3

HISTORIE PRVKŮ AKTIVNÍ, PASIVNÍ BEZPEČNOSTI................................. 10

4

5

6

3.1

Historický vývoj bezpečnosti nákladních automobilů v datech ..................... 11

3.2

Tým pro výzkum nehod nákladních automobilů Volvo ................................. 12

ELEKTRONICKÉ SYSTÉMY BRZDOVÉ SOUSTAVY .................................... 15 4.1

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

4.2

Systém ASR (Anti-Slip Regulation) ............................................................... 18

4.3

Systém EBS (Electronically controlled Brake System) .................................. 19

4.4

Systém ESP (Electronic Stability Program) ................................................... 22

PODPŮRNÉ SYSTÉMY AKTIVNÍ BEZPEČNOSTI .......................................... 24 5.1

Adaptivní tempomat ACC (Adaptive Cruise Control) ................................... 24

5.2

Podpora hlídání mrtvého úhlu LCS (Lane Changing Support) ...................... 27

5.3

Podpora sledování jízdního pruhu LKS (Lane Keeping Support) .................. 28

5.4

Podpora bdělosti řidiče DAS (Driver Alert Support) ..................................... 30

5.5

Systém Alcolock ............................................................................................. 31

5.6

Sledování tlaku v pneumatikách TPM (Tyre Pressure Monitoring) ............... 33

5.7

Asistent rozjezdu do kopce (Hill Holder) ....................................................... 34

5.8

Kamery pro přední a zadní pohled .................................................................. 35

5.8.1

Kamera pro přední pohled .......................................................................... 35

5.8.2

Kamera pro zadní pohled ............................................................................ 36

KONSTRUKCE

A

VYBAVENÍ

VOZIDLA

ZVYŠUJÍCÍ

AKTIVNÍ

BEZPEČNOST ....................................................................................................... 37 Exteriér vozidla ............................................................................................... 37

6.1 6.1.1

Hlavní světlomety ....................................................................................... 37

6.1.2

Statické rohové světlomety ......................................................................... 39

6.1.3

Vnější zrcátka ............................................................................................. 40

6.1.4

Pneumatiky ................................................................................................. 41 Interiér kabiny ................................................................................................. 43

6.2 6.2.1

Dešťový senzor ........................................................................................... 43

6.2.2

Sedadlo řidiče ............................................................................................. 44

6.2.3

Klimatizace ................................................................................................. 45

6.2.4 7

8

Volant.......................................................................................................... 47

BUDOUCÍ SYSTÉMY AKTIVNÍ BEZPEČNOSTI ............................................. 48 7.1

Sledování fyziologie řidiče ............................................................................. 49

7.2

E-horizon ........................................................................................................ 50

7.3

Projekt SARTRE............................................................................................. 51

ZÁVĚR ................................................................................................................... 53

Seznam literatury ............................................................................................................ 54 Seznam obrázků .............................................................................................................. 56

1

ÚVOD

Denně vídáme na silnicích po celém světě mnoho dopravních nehod, často bohuţel i smrtelných. Příčiny jsou různé. Jednoznačně lze ale říci, ţe ve většině případů hraje největší roli chyba lidského faktoru - řidiče. Není to ovšem jediný důvod. Významnou úlohu dokáţou sehrát také vnější vlivy prostředí, stav vozovky či špatný technický stav vozidel. V řadě případů však dochází ke kombinaci výše zmíněných důvodů. Celosvětově při dopravních nehodách na silnicích zahyne ročně 1,2 milionu osob a dá se očekávat další nárůst. Tato skutečnost je důvodem, proč se výrobci vozidel snaţí zvýšit pasivní i aktivní bezpečnost svých výrobků a chránit tak lidské ţivoty. Aktivní bezpečnost je souhrnný pojem pro technická řešení, která napomáhají k zabránění (prevenci) vzniku dopravní nehody. Do aktivní bezpečnosti lze tak zařadit celou škálu funkčních součástí vozidla od brzd, řízení, pneumatik, výkonu motoru, osvětlení, komfortu kabiny a výhledu z ní aţ po moderní podpůrné systémy. Můţeme do ní ovšem zařadit i profesní zdokonalování řidiče, styl jeho jízdy atd. Je tedy patrné, ţe se jedná o značně obsáhlý pojem a lze za ním vnímat soubor mechanických prvků, elektronických systémů i správně odvedených lidských povinností. V současné době jsou na aktivní bezpečnost kladeny stále větší nároky. To je způsobeno především rostoucím počtem vozidel na silnicích, tedy i většímu riziku dopravní nehody. Dalším důvodem je sílící konkurence mezi výrobci automobilů a snaha nabídnout zákazníkovi lepší produkt neţ konkurent. V neposlední řadě jsou také důvodem zvedající se výkony moderních motorů a lepší jízdní stabilita vozidel, proto můţe častěji dojít k přecenění schopností řidiče a způsobení dopravní nehody.

8

2

CÍL PRÁCE

Cílem mojí bakalářské práce je vypracovat ucelený přehled systémů aktivní bezpečnosti nákladních automobilů. Práce zmapuje historii prvků aktivní i pasivní bezpečnosti a popisuje základní brzdové asistenty (ABS, ASR, EBS, ESP). Dále jsou v práci rozebrány jednotlivé podpůrné systémy, tedy adaptivní tempomat, podpora sledování jízdního pruhu, podpora hlídání mrtvého úhlu, podpora bdělosti řidiče, asistent rozjezdu do kopce, systém alcolock, podpůrný kamerový systém, monitorování tlaku v pneumatikách a jiné. Práce se bude zabývat i komfortními prvky vybavení kabiny a exteriéru vozidla. Na závěr budou charakterizovány některé budoucí systémy, jejich přínosy a pokusím se také popsat trendy, jakými by se mohly systémy aktivní bezpečnosti nákladních automobilů vyvíjet v blízké budoucnosti. Pro téma této bakalářské práce jsem se rozhodl mimo jiné i z důvodu, ţe v současné době neexistuje mnoho odborných publikací, ve kterých by byla aktivní bezpečnost nákladních vozidel probírána jako celek, ve kterém spolu jednotlivé prvky velmi úzce souvisí. Mým cílem je objasnit problematiku aktivní bezpečnosti nákladních automobilů širšímu okruhu zájemců, ať uţ z řad posluchačů technických univerzit, či jen nadšeným zájemcům o danou problematiku.

9

3

HISTORIE PRVKŮ AKTIVNÍ, PASIVNÍ BEZPEČNOSTI

První nákladní automobil na světě postavil automobilový průkopník Gottlieb Daimler v roce 1896. Jednalo se o automobil o výkonu čtyř koňských sil se dvěma rychlostními stupni dopředu a jedním dozadu. Zanedlouho nato byl zkonstruován také první nákladní automobil na českém území - vůz Nesselsdorfer z roku 1898. [3; 12] Jiţ v roce 1927 se dostávala bezpečnost automobilů do popředí. V tomto roce zaloţili Assar Gabrielsson a Gustaf Larson společnost Volvo. Na základě jejich výroku: „Bezpečnost je a musí být základním principem všech konstrukčních návrhů“ postavili celou filozofii této značky, která na těchto hodnotách lpí dodnes. I proto je tato společnost povaţována za průkopníka v oblasti bezpečnosti. To doloţila v roce 1959, kdy zaměstnanec Volva, bezpečnostní inţenýr Nils Bohlin, vynalezl tříbodový bezpečnostní pás. Trvalo však ještě dlouhých dvacet let, neţ se tento vynález prosadil také do světa nákladních automobilů. Byl to bezpochyby převratný vynález, který jiţ zachránil nesčetně lidských ţivotů. V současné době jsou veškeré deformační zóny a ostatní bezpečnostní prvky automobilů konstruovány tak, ţe svoji stoprocentní funkčnost plní pouze za současného pouţití bezpečnostního pásu. [12] Jak postupoval čas, vyvíjely se i nové technologie ve strojírenském průmyslu. Z toho těţil i průmysl automobilový. Konstruktéři se začali čím dál více zaměřovat na jízdní vlastnosti osobních i nákladních vozidel. Začaly se pouţívat nové materiály, které umoţňovaly sníţení hmotnosti vozidel a s ní se přidala ruku v ruce i lepší ovladatelnost. Asi nejznámějším testem jízdních vlastností je tzv. losí test, kdy se automobil snaţí vyhnout překáţce co nejvyšší rychlostí. Nájezdová rychlost je samozřejmě pro různé automobily jiná. Metodika měření probíhá od nízké nájezdové rychlosti aţ po takovou rychlost, kdy vozidlo nezvládne projet předem vytýčenou dráhu a nedokáţe se vyhnout kuţelům (Obr. 1). Losí test vznikl ve Švédsku. Celoevropská důleţitost je mu připisována teprve posledních několik let, ve Švédsku ovšem provádí tento test jiţ několik desetiletí. Název vznikl podle losa evropského, zvířete, které je ve Skandinávii velice četně zastoupeno a případy, kdy se stane součástí dopravní nehody, nejsou výjimkou. Právě na losím testu jsou dobře patrny pokroky ve vývoji bezpečnosti nákladních automobilů, a to především stabilizačního systému ESP, se kterým se 10

dokáţe vozidlo bezpečně vyhnout překáţce rychlostí aţ o několik km/h vyšší neţ nákladní vozidlo bez tohoto systému. [20]

Obr. 1 - Schéma losího testu [20]

3.1

Historický vývoj bezpečnosti nákladních automobilů v datech

Tab. 1 - Vývoj bezpečnosti nákladních automobilů

Rok Popis vynálezu 1908 Firma Michelin vyvinula pneumatiky se zdvojeným pláštěm pro autobusy a nákladní automobily 1936 Firma Bosch podala patent na předchůdce dnešního systému ABS 1946 Společnost Michelin si nechává patentovat radiální pneumatiku 1948 Zavedena sériová výroba ocelových kabin namísto dřevěných 1954 Společnost Volvo jako první na světě pouţila turbodmychadlo u sériového motoru TD96AS, výkon činil 185k (v nákladním automobilu L395 Titan) 1956 Zavedení servořízení a vzduchotlakových brzd u těţkých nákladních vozů Volvo 1959 Světlo světa spatřily tříbodové bezpečnostní pásy, vynálezce Nils Bohlin 1960 Zahájeny zkoušky bezpečnostní kabiny nákladních vozů 1961 Švédský rázový test kabin, který provádělo Volvo od roku 1960, se stal švédskou zákonnou normou 1962 Představena halogenová ţárovka pro světlomety osobních automobilů 1966 Dvouokruhový brzdový systém 1969 Zaloţení týmu Volvo pro výzkum dopravních nehod 1978 Firma Bosch vyvinula systém ABS pro automobily 1979 Společnost Volvo představila volant pohlcující energii při nárazu Tříbodový samonavíjecí bezpečnostní pás s elektrickým blokováním zaveden do nákladních automobilů 1985 Nová generace brzdových systémů nákladních vozů vybavených systémem ABS 1986 Pouţit systém ASR u osobních automobilů 1991 Představeny první xenonové světlomety pro osobní automobily 1995 Airbag zaveden do volitelné výbavy nákladních automobilů Volvo 1996 Zavedení systému proti podjetí automobilu zepředu FUPS 11

Elektronicky řízené kotoučové brzdy EBS u nákladních automobilů Volvo Představeny bi-xenonové světlomety pro osobní automobily Volvo Trucks představilo veřejnosti elektronický stabilizační program ESP Vyvinut adaptivní tempomat ACC a systém pro rozjezd do kopce Volvo je první automobilkou, která nabízí instalaci systému blokování proti nastartování opilým řidičem z výroby - systém Alcolock 2006 Společnost Volvo aplikuje do nákladních vozidel zvukový signál upozorňující na nezapnutí bezpečnostního pásu 2007 Zavedení podpory pro monitorování jízdního pruhu LKS u společnosti Volvo 2008 Na trh je společností Volvo Trucks uveden vylepšený systém ESP, který dokáţe stabilizovat i soupravu s přívěsem 1998 1999 2001 2003 2005

Tým pro výzkum nehod nákladních automobilů Volvo

3.2

Tým pro výzkum nehod a vyšetřování jejich příčin (Volvo Trucks Accident Research Team) byl zaloţen v roce 1969. Členové tohoto týmu jiţ prošetřili více neţ 1500 dopravních nehod na území Švédska, ve kterých byl zapojen nákladní automobil Volvo, ale i nákladní automobily jiné značky. Pracovníci týmu jsou neprodleně po oznámení nehody informováni příslušným střediskem, ţe došlo k dopravní nehodě a ihned na inkriminované místo vyráţí. Po příjezdu se snaţí získat všechna potřebná data, aby mohli vyhodnotit, proč se nehoda stala. Po ukončení šetření na místě nehody se nákladní vůz odveze do laboratoře, kde na něm proběhnou další měření a kontrola stavu. Cílem tohoto týmu je zjistit, proč dochází ke konkrétním typům nehod a jak by jim šlo zabránit. Zjištěné výsledky poté předají do dalších výzkumných a vývojových oddělení, které s daty dále pracují a své závěry zakomponují do vývoje nového typu nákladního vozu. [12] Výzkum nehod je nekonečný proces, který se neustále opakuje. Za více neţ čtyři desetiletí zkoumání nehod však tým vyhodnotil, k jakým nehodám nákladních automobilů dochází nejčastěji. Nehody z výzkumu se dají rozdělit do tří základních skupin. První skupinou (Obr. 2) jsou nehody, při kterých dochází ke zranění osob jedoucích v nákladním vozidle. U tohoto typu nehod dochází u 10% případů ke zranění nebo dokonce úmrtí těchto osob. Nejčastějšími typy nehod jsou následující situace: nákladní 12

automobil sjede ze silnice (35%), nákladní vozidlo se převrátí, ale zůstane na silnici (15%), nákladní vůz se čelně srazí s protijedoucím nákladním automobilem (10%), nákladní automobil narazí zezadu do nákladního vozidla před sebou (20%), nákladní automobil se srazí určitým způsobem s osobním automobilem (5%), zbytek nehod (25%) se nedá zařadit do ţádné z předešlých typů nehod. [17]

Obr. 2 - Nehody s podílem zraněných v nákladním automobilu [17]

Druhou skupinou (Obr. 3) jsou dopravní nehody, při kterých dochází ke zranění či usmrcení osob jedoucích v osobním automobilu, a to aţ v 60% případů. K nejčastějším nehodám v této skupině patří situace: nákladní automobil narazí čelně do osobního vozu (35%), nákladní vozidlo narazí zboku do osobního vozu (5%), nákladní automobil nedobrzdí a narazí zezadu do osobního vozu (10%), nákladní automobil narazí v křiţovatce do boku osobního automobilu (15%), osobní automobil nedobrzdí a narazí zezadu do nákladního vozu (10%), osobní vozidlo narazí v křiţovatce do boku nákladního vozu (10%), nehody při změně jízdního pruhu (5%), nákladní a osobní automobil jedoucí proti sobě se srazí boky (10%). [17]

13

Obr. 3 - Nehody s podílem zraněných v osobním automobilu [17]

Poslední skupinou dopravních nehod (Obr. 4) jsou situace, kdy dojde ke zranění nechráněných účastníků silničního provozu - chodců, cyklistů, motocyklistů. Stane se tak při 30% nehod, do kterých jsou nechránění účastníci zapojeni. Mezi nejběţnější nehody patří tyto situace: nákladní automobil při couvání srazí jiného účastníka silničního provozu (20%), nákladní vůz se rozjíţdí a nevidí chodce před sebou (10%), nákladní vozidlo srazí cyklistu projíţdějícího těsně před vozidlem (20%), nákladní automobil při odbočování vpravo srazí cyklistu (20%), nákladní vůz jede vedle motocyklisty (cyklisty) a srazí se svými boky (10%), zbylé typy nehod (20%) nelze zařadit do ţádné z uvedených situací. [17]

Obr. 4 - Nehody s podílem zraněných účastníků silničního provozu [17]

14

4

ELEKTRONICKÉ SYSTÉMY BRZDOVÉ SOUSTAVY

U nákladních vozidel se pouţívají převáţně vzduchové brzdové soustavy. Důvodem je potřeba poměrně vysokých ovládacích sil nutných k bezpečnému zastavení vozidla. Tlak v brzdové soustavě nákladních automobilů je 800 kPa. Jiţ dlouhá léta je uţíván dvouokruhový systém brzd. První okruh plní za normálních podmínek primární funkci brzd, ale v případě poruchy je jištěn druhým pneumatickým okruhem, který v takovém případě zastaví automobil. V současnosti je jiţ celá soustava řízena elektronicky, coţ do značné míry sniţuje prodlevu brzd na reakci řidiče. Celý systém je podobný jako u mechanicko-vzduchových brzdových systémů, jen je ovládání systému svěřeno do rukou elektroniky. Moderní vzduchové brzdové soustavy nákladních automobilů (Obr. 5) jsou doplněny o řadu brzdových a asistenčních systémů - ABS, ASR, EBS, ESP. [14]

Obr. 5 - Schéma brzdové soustavy moderního nákladního automobilu [7]

15

Systém ABS (Anti-lock Braking System)

4.1

Systém ABS prošel dlouhým vývojem aţ do podoby, ve které ho známe dnes. První systém ABS byl vyvinutý pro účely letectví jiţ v roce 1929. Jednotlivé součásti systému však byly drahé. Aţ v roce 1978 představila firma Bosch moderní systém ABS pro osobní automobily. Zpočátku se montoval pouze do luxusních automobilů, později se rozšířil i do cenově dostupnějších vozidel. Dnes společnost Bosch nabízí jiţ 9. generaci tohoto systému. Největší vývoj se odehrál na poli hmotnosti, rozměrů a přesnosti tohoto systému.

Obr. 6 - Schéma systému ABS nákladního automobilu [17]

U vzduchových brzdových soustav nákladních automobilů se systém ABS skládá z těchto součástí (Obr. 6): [14] 

Snímače otáček kol: pomocí impulsních ozubených kol jsou v nich vytvářeny napěťové impulsy, jejich frekvence je přímo úměrná otáčení kol



Impulsní ozubená kola: jsou umístěny na nábojích kol a otáčejí se spolu s kolem 16



Elektronická řídící jednotka: vyhodnocuje zrychlení, zpomalení a skluz kola, na základě těchto údajů určuje ideální brzdný tlak pro maximální brzdný účinek bez zablokování kol



Elektropneumatické řídící ventily: dochází zde k regulování brzdného tlaku, který je nastavený hlavním brzdičem

Elektronická řídící jednotka systému ABS nepřetrţitě kontroluje aktuální obvodovou rychlost kaţdého kola automobilu. Z aktuálních rychlostí dvou diagonálně umístěných kol vyhodnocuje tzv. referenční rychlost vozidla. Tu porovnává s aktuálními otáčkami kol a zjišťuje zrychlení, zpomalení a skluz kol. Pokud dojde na některém z kol ke sníţení rychlosti pod určitou kritickou hodnotu, elektronická řídící jednotka na tomto kole sníţí brzdný tlak na takovou hodnotu, aby se kolo nezablokovalo a zachovala se řiditelnost vozidla. Jakmile se kolo opět otáčí, zvýší se brzdný tlak na maximální hodnotu. Tento proces se opakuje více jak 10x za sekundu. [18] Z principu systému vyplývá, ţe za určitých podmínek by bylo moţné dosáhnout kratší brzdné dráhy s vozidlem nevybaveným systémem ABS. To je však moţné pouze na suché vozovce. Na mokré vozovce, sněhu nebo ledu je jednoznačná výhoda na straně ABS. Nejenţe bude brzdná dráha o mnoho kratší, ale naplno se projeví hlavní výhoda systému ABS - výborná řiditelnost vozidla i při plné aktivaci brzd. Maximální účinek systému se pohybuje mezi 10-30% skluzu kola, kde dochází k nejvyššímu moţnému brzdnému účinku a zároveň k dobrým zatáčecím schopnostem (Obr. 7). [17]

Obr. 7 - Graf účinnosti systému ABS [17]

17

Systém ASR (Anti-Slip Regulation)

4.2

Tento systém bývá také někdy označován zkratkou TCS (Traction Control System). Jedná se o systém, který dokáţe vyhodnotit prokluz hnacích kol při akceleraci vozidla a jednotlivá kola přibrzdit. Dosáhne se tak potřebné stability vozidla při rozjezdu, případně i ve vyšších rychlostech při rychlém průjezdu zatáčkou. Systém ASR vyuţívá většinu komponentů systému ABS (snímače otáček kol, impulsní ozubená kola) - jedná se o nástavbu ABS. Hlavní změna se odehrává v elektronické řídící jednotce, která je kombinovaná pro oba systémy. [14] Systém ASR je schopen regulovat prokluz kola následujícími způsoby: [17] 

přibrzděním protáčejícího se kola: při prokluzu se aktivují brzdy na daném kole, pouţívá se především do rychlosti cca 40km/h



snížením výkonu motoru: stavěcí elektromotor je spojen s ovládací pákou vstřikovacího čerpadla, při prokluzu sníţí elektromotor hnací moment motoru, pouţívá se především při rychlostech větších jak cca 40km/h



kombinací zmíněných způsobů: za určitých podmínek elektronika oba způsoby směšuje, docílí se tak lepších trakčních schopností za dané situace

V okamţiku, kdy je systém ASR v činnosti, upozorňuje na tuto skutečnost řidiče blikající kontrolka na přístrojové desce. Při poruše vozidla a následném odtahu vozidla je nutné vypnout u většiny nákladních automobilů systém ASR (převáţně v menu palubního počítače). Mohlo by dojít k poškození celého systému, protoţe při rychlosti nad cca 12km/h dojde k automatickému zapnutí systému ASR. [17] Nákladní automobily, které jsou určeny pro práci v terénu, mohou být také vybaveny systémem ASR (TCS) pro terén. Toto řešení je vhodné především při zhoršených adhezních podmínkách, např. v písku či sněhu. Řidič aktivuje systém tlačítkem na přístrojové desce (Obr. 8). Systém ASR v tomto okamţiku dovolí kolům větší prokluz, který je pro jízdy v terénu vhodnější neţ příliš časté zásahy elektroniky.

18

Po opuštění terénu řidič jen opětovně stiskne tlačítko a systém se přepne do nastavení pro silniční podmínky. [17]

Obr. 8 - Vypínač systému ASR (TCS) [8]

Systém EBS (Electronically controlled Brake System)

4.3

Systém EBS se u nákladních automobilů začal objevovat od druhé poloviny 90. let minulého století. V této době se začaly rozšiřovat i do segmentu nákladních automobilů kotoučové brzdy, které jsou nutností pro vyuţití všech dostupných funkcí tohoto systému. V současné době je na trhu třetí generace systému EBS, která dokáţe přizpůsobit tlak k brzdovým válcům dle zatíţení kol, potaţmo náprav tahače a přizpůsobuje také brzdný tlak návěsu či přívěsu vozidla tak, aby návěs brzdil stejnou měrou jako tahač a celá souprava se stala stabilnější. Systém EBS je tvořen nejčastěji těmito hlavními podsystémy: [14] 

elektronicky řízená provozní brzdová soustava (EPB)



protiblokovací brzdový systém (ABS)



protiprokluzový systém (ASR)



automatická adaptace brzd přípojného vozidla (TBA)

19

Navíc však EBS také pouţívá: [14] 

snímače otáček kol (senzory stejné jako pro ABS)



modulátory tlaku



snímač zatížení (nahrazuje zátěžový regulátor)



snímač opotřebení brzdového obložení (pouze u kotoučových brzd)



elektronická řídící jednotka EBS (nahrazuje jednotku ABS/ASR)



hlavní brzdič s potenciometrem pro snímání dráhy brzdového pedálu



sedmipólovou zásuvku pro návěs nebo přívěs

Základem systému EBS je konvenční vzduchová brzdová soustava. Jednotlivé mechanicko-pneumatické členy jsou v ní však nahrazeny elektricky řízenými členy. Ty současně upravují brzdný tlak, snímají a zároveň zpracovávají elektronické signály od snímačů. Řízení celého systému má na starost centrální řídící jednotka systému EBS. Při náhlých problémech, způsobených např. poruchou systému či poruchou elektrické sítě vozidla, je zastavení vozidla zajištěno pomocí konvenčních přídavných pneumatických okruhů s téměř plnou účinností. [14] Za hlavní výhody EBS se jednoznačně dá povaţovat kratší brzdná dráha, která je dosaţena v důsledku menší prodlevy brzd na reakci řidiče. Té je dosaţeno pouţitím brzdové soustavy EPB, která díky elektronice dokáţe reagovat mnohonásobně rychleji. Dalšími výhodami je lepší stabilita soupravy při brzdění vlivem ideálního rozloţení brzdného účinku mezi tahačem a návěsem a automatické přizpůsobení brzd dle aktuálního zatíţení a s tím spojené menší opotřebení brzdového obloţení. [14] EBS lze u moderních automobilů dovybavit o nejrůznější doplňkové prvky. [17] 

protiprokluzový systém ASR (TCS)



asistent pro rozjezd do kopce



DLC uzávěrka diferenciálu 20



kombinace provozních brzd s odlehčovacími



možnost vybavení vozidla systémem ESP



elektrická brzda návěsu



automatické a monitorovací funkce: asistent při nouzovém brzdění, sledování provozních brzd, sledování teploty brzd, sledování opotřebení brzdového obloţení, ochrana proti převrácení

U vozidel vybavených uzávěrkou diferenciálu a zároveň systémem EBS lze uzávěrku diferenciálu zapnout i bez vyšlápnutí spojkového pedálu. V momentě, kdy aktivujeme uzávěrku diferenciálu tlačítkem na přístrojové desce, systém EBS nejprve přibrzdí rychleji se otáčející kolo a aţ po srovnání otáček kol dojde automaticky k jejímu zapnutí. Systém EBS také dokáţe kombinovat při brzdění provozní brzdy s brzdami odlehčovacími, čím dochází k výrazně menšímu opotřebení brzdových segmentů. Elektrická brzda návěsu slouţí řidiči pro kontrolu správně připojeného návěsu. Aktivuje se tlačítkem na přístrojové desce a funguje pouze po dobu jeho stlačení. Zabrzdí se pouze brzdy na přípojné technice a řidič přidáním plynu pozná, ţe návěs je v pořádku připojen. [17] Mezi automatické a monitorovací funkce EBS patří asistent při nouzovém nebo také panickém brzdění. V situaci, kdy je brzdový pedál sešlápnut rychleji neţ je obvyklé, elektronika prudce zvýší brzdný tlak a brzdný účinek je dosaţen rychleji a účinněji. Sledování opotřebení brzdového obloţení a sledování činnosti provozních brzd jsou dalšími systémy, které jsou velkou výhodou EBS. Součinnost těchto dvou systémů nejen informuje řidiče o blíţící se potřebě vyměnit brzdové obloţení, ale také dokáţe v situaci, kdy se na jedné nápravě opotřebovává obloţení rychleji neţ na druhé upravit brzdnou sílu, aby se opotřebení vyrovnalo. Současně je systém EBS vybavován snímači pro sledování teploty brzd. Při překročení nastavených hodnot je řidič informačním systémem upozorněn, ţe pro dosaţení stejného účinku jako u studených brzd je potřeba sešlápnout brzdový pedál větší silou. [17]

21

Systém ESP (Electronic Stability Program)

4.4

Systém ESP je v současné době nejnovějším a zároveň i nejvyspělejším systémem vyuţívající ke své činnosti funkcí brzdové soustavy a pokročilé elektroniky. Programem elektronické stability lze však vybavit pouze vozidla, která jsou vybavena kotoučovými brzdami na všech kolech, respektive systémem EBS. Stejné pravidlo platí také pro přípojnou techniku. V této problematice má vedoucí postavení společnost Volvo, která dokáţe integrovat ESP také do vozidlových souprav vybavených jedním i dvěma přívěsy. ESP pomáhá řidičovi řešit krizové situace vyvolané převáţně rychlou potřebou změnit směr jízdy nebo nepřiměřenou nájezdovou rychlostí do zatáčky. Jedná se především o přetáčivý smyk, nedotáčivý smyk, převrácení nebo zalomení soupravy. Systém ESP musí být podřízen poţadavkům řidiče, který se v danou chvíli snaţí řešit krizovou situaci. Proto musí být vybaven mnoha měřícími funkcemi a pomocí snímačů být připraven na různé reakce řidiče. Na základě nasbíraných údajů ESP rozhodne, která kola je nutné přibrzdit, aby se souprava stala opět stabilní. Usuzuje tak na základě následujících parametrů: [17] 

úhlu natočení kol: snímač umístěný ve sloupku řízení sleduje pohyb volantu vyvolaný řidičem



požadovaného točivého momentu motoru: vyhodnocuje pozici sešlápnutého plynového pedálu



požadovaného brzdného momentu: vyhodnocuje pozici sešlápnutí brzdového pedálu



stáčivé rychlosti: úhlová rychlost otáčení vozu kolem těţiště a svislé osy při zatáčení



dostředivé síly: je to síla, která umoţňuje vozidlu udrţet se při zatáčení na silnici



otáček kol: zjišťují rychlost vozidla a zároveň případné zablokování či prokluz jednotlivých kol vozidla

22

Přetáčivý smyk nákladního vozidla je charakteristický tím, ţe zadní kola ztratí kontakt s vozovkou a následně celá hmotnost návěsu ještě celou zadní část tahače tlačí ven ze zatáčky. Systém ESP z hodnot veličin stáčivé rychlosti vozidla, úhlu natočení volantu a odstředivé rychlosti dokáţe rozpoznat, ţe se jedná o přetáčivý smyk. Řešením je aplikace brzd na předním vnějším kole a na všech kolech návěsu. Zabrání se tak zalomení soupravy a zrychlí se srovnání soupravy (Obr. 9). [17]

Obr. 9 - Zásah ESP při přetáčivém smyku [17]

Naopak u nedotáčivého smyku nákladního automobilu ztratí kontakt s vozovkou přední kola tahače, hmotnost návěsu tlačí tahač před sebou a celá souprava má tendenci směřovat po tečně ven ze zatáčky. Systém ESP proto přibrzdí zadní vnitřní kolo tahače, čímţ dojde ke stabilizaci soupravy (Obr. 10). [17]

Obr. 10 - Zásah ESP při nedotáčivém smyku [17]

Při krizové situaci, kdy můţe dojít k převrácení celé soupravy, vstupuje do hry systém integrovaný do ESP nazvaný Roll protection (Roll-Over protection, Roll Stability Control). Jedná se o program, který má za úkol zamezit převrácení soupravy při vysoké nájezdové rychlosti do zatáčky. Tento systém je vhodný především u souprav, kde se těţiště vyskytuje vysoko. Dnes je jiţ tento podsystém základní součástí systému ESP, nejvíce vyuţití však stále najde u cisternových a jiných speciálních 23

přípojných vozidel. V první fázi systém Roll protection ze snímačů vyhodnotí, ţe se vozidlo blíţí hranici převrácení, sníţí výkon motoru, aktivuje odlehčovací brzdy a nakonec přibrzďuje jednotlivá kola. Pokud však ani tyto úkony nestačí na stabilizaci soupravy, přejde systém do druhé fáze, ve které jiţ hrozí zablokování jednoho či více kol, coţ je důkaz toho, ţe se kola zvedají ze silnice. Brzdy se proto aktivují s větší účinností a jiţ brzdí všechna kola. Výsledkem je zmenšení rychlosti vozidla, zmenšení odstředivé síly a následná stabilizace soupravy do poţadované jízdní stopy. [17]

5

PODPŮRNÉ SYSTÉMY AKTIVNÍ BEZPEČNOSTI

5.1

Adaptivní tempomat ACC (Adaptive Cruise Control)

Většina moderních nákladních vozidel je jiţ běţně vybavena tempomatem. Ten funguje velmi dobře v situacích, kdy se na silnici před vozidlem pohybuje minimum automobilů a provoz dovoluje pohybovat se ustálenou rychlostí. V situacích s hustým provozem je však tempomat nevhodný kvůli nutnosti častých zásahů řidiče do rychlosti. Právě z tohoto důvodu výrobci automobilů vyvinuli adaptivní tempomat. Ten je schopen udrţovat konstantní vzdálenost od vpředu jedoucího vozidla, v případě potřeby sníţit rychlost jízdy, po jejím sníţení opět zrychlit a při krizové situaci, kterou adaptivní tempomat není schopen ubrzdit, varovat akustickým a vizuálním signálem řidiče, který jiţ vozidlo provozními brzdami bezpečně zastaví. Významným způsobem tak pomáhá řidiči při jízdě v hustém provozu na dálnici odbourávat stres a zvyšuje pohodlí především při dálkové dopravě. Pokud má vozidlo být vybaveno adaptivním tempomatem ACC, u většiny výrobců nákladních automobilů je tento poţadavek podmíněn implementací jiných prvků výbavy. Většinou se jedná o nutnost vybavit vozidlo odlehčovací brzdou (někteří výrobci vyţadují retardér) nebo automatickou převodovkou. Tím je zajištěna maximální funkčnost celého systému. Základem adaptivního tempomatu je Dopplerův radar (Obr. 11), který je umístěný v přední části vozidla. Radar pracuje na základě jevu známého jako Dopplerův efekt, který popisuje změnu frekvence elektromagnetického vlnění při rozdílné rychlosti 24

pohybu vysílače signálu oproti pozorovateli, který tento signál zachycuje. Radar adaptivního tempomatu před vozidlo vysílá frekvenční impulzy a porovnává je s frekvencí impulzů, které se vrátí od vpředu jedoucího vozidla nebo jiné překáţky. Touto metodou je zajištěno velice přesné zjištění rychlosti vozidla před námi. [17, 19]

Obr. 11 - Dopplerův radar [17]

Pokud radar rozpozná nebezpečí, řídící jednotka adaptivního tempomatu rozhodne o vhodném způsobu zpomalení vozidla na základě vzdálenosti od vozidla před námi a jeho rychlosti. V případě, ţe rozdíl v rychlosti vozidel je malý, odstaví pouze přísun točivého momentu na kola automobilu a dojde tak k vyrovnání rychlostí bez pouţití odlehčovacích brzd. Jestliţe je rychlost mezi vozidly větší, dojde k aplikaci odlehčovacích brzd, k podřazení převodového stupně pomocí automatické převodovky kvůli maximálnímu účinku odlehčovací brzdy a případně také k aplikaci provozních brzd automobilu. Nejnovější systémy jsou pomocí tohoto postupu schopné dosáhnout zpomalení aţ 2,5 m/s2, coţ dle výrobců nákladních vozidel představuje aţ 90% všech situací, kdy je potřeba brzdit. Pakliţe ani takové zpomalení nezabrání vyřešení dané krizové situace, dojde pomocí vizuálních a akustických signálů k varování řidiče před hrozící sráţkou. Ten má díky včasnému varování dostatek času pouţitím pedálu provozní brzdy vozidlo zbrzdit na poţadovanou rychlost. Varování před hrozící sráţkou je aktivní i v případě, kdy řidič nemá adaptivní tempomat zapnutý. [17] 25

Radar adaptivního tempomatu dokáţe rozpoznat vozidla aţ na vzdálenost cca 180 m. Vozidla si systém rozdělí do dvou skupin. První skupinou jsou vozidla rozpoznaná a druhou je vozidlo zaměřené (Obr. 12). Zatímco rozpoznaných vozidel můţe být aţ 12, zaměřené je vţdy pouze jedno. Dle něj určuje ACC vzdálenost a rychlost našeho automobilu. Jedná se o vozidlo, které jede v našem jízdním pruhu a je k nám nejblíţe. Pokud nás předjede rychlejší vozidlo a zařadí se před nás, stane se zaměřené vozidlo z něj a z předchozího zaměřeného automobilu se stane vozidlo rozpoznané. [17]

Obr. 12 - Činnost adaptivního tempomatu [17]

Řidič si podle aktuálních poţadavků silničního provozu můţe nastavit poţadovaný časový odstup od vozidla před ním. Časový interval lze nastavit v rozmezí 1,5 - 3,5s. Nejnovější systémy ACC jsou také vybaveny gyroskopickým snímačem, který sleduje příčné zrychlení. V případě, ţe se zaměřené vozidlo před námi ztratí z dosahu radaru a gyroskopický snímač zjistí zvýšené hodnoty bočního zrychlení, adaptivní tempomat vyhodnotí, ţe se vozidlo nachází v zatáčce. Po dobu zatáčení vozidla udrţuje současnou rychlost soupravy, i kdyţ radar dočasně nemá v dosahu ţádné vozidlo. Po jeho opětovném zachycení znovu rychlost s vozidlem vpředu srovná. [17] Nejnovějším systémům ACC nevadí tma, déšť ani mlha. Pouze v extrémních podmínkách můţe radar namrznout a nepracovat správně. V takovém případě je řidič na tuto skutečnost upozorněn prostřednictvím informačního systému. [17]

26

5.2

Podpora hlídání mrtvého úhlu LCS (Lane Changing Support)

Tento podpůrný systém pomáhá řidiči bezpečněji přejíţdět z levého do pravého jízdního pruhu. V momentě, kdy řidič započne jízdní manévr na změnu jízdního pruhu a vedle nákladního automobilu se na spolujezdcově straně nachází jiné vozidlo, je na tuto skutečnost řidič upozorněn a můţe včas zareagovat na hrozící nebezpečí. Vedoucí společností v této problematice je firma Volvo, která tento systém jiţ nabízí do svých vozidel. Systém se automaticky aktivuje, kdyţ řidič zapne znamení o změně směru jízdy (zapne směrovku na pravé straně) a zároveň je rychlost nákladního automobilu vyšší jak 35km/h. [17] Systém LCS pouţívá pro zachycení vedle jedoucího vozidla radarovou technologii. Radarový senzor je umístěn na spolujezdcově straně nad podběhem pravého předního kola tahače. Snímá tzv. mrtvý úhel, tedy prostor vedle vozidla, který odpovídá délce tahače a je v něm pro řidiče velmi těţké vozidlo zpozorovat pouze pomocí zpětného zrcátka (Obr. 13). [17]

Obr. 13 - Radar systému LCS [17]

Pokud radar zjistí, ţe se v mrtvém úhlu nachází jiný automobil, řidič je upozorněn rozblikáním indikátoru umístěného na spolujezdcově sloupku kabiny (Obr. 14). Jestliţe řidič vyţaduje pro vyšší bezpečnost zároveň také akustickou výstrahu, můţe si jí navolit v menu informačního systému vozidla. [17]

27

Obr. 14 - Indikátor vizuální signalizace systému LCS [17]

5.3

Podpora sledování jízdního pruhu LKS (Lane Keeping Support)

Různí výrobci nákladních automobilů nazývají tento systém vlastní zkratkou. Například společnosti DAF a Iveco zvolili zkratku LDWS (Lane Departure Warning System), MAN pouţil název LGS (Lane Guard System), Scania se rozhodla pro zkratku LDW (Lane Departure Warning) a Volvo nabízí tento systém pod označením LKS (Lane Keeping Support). Ve všech případech se ale jedná o velmi podobný systém, který se od sebe liší jen detaily. Podstatou podpory pro sledování jízdního pruhu je zabránit nechtěnému opuštění jízdního pruhu z důvodu únavy, nepozornosti nebo ztráty potřebné koncentrace. Oblastí nejčastějšího vyuţití je dálniční dálková doprava, kdy jede řidič dlouhou dobu v monotónním prostředí způsobeném minimálním provozem. Systém LKS je tvořen třemi základními komponenty. Jedinou viditelnou součásti je digitální videokamera (Obr. 15) umístěna na horním, případně spodním, okraji čelního skla. Kamera neustále monitoruje podélné silniční značení a informace přeposílá do obrazového procesoru (Obr. 15), kde dojde k jejich zpracování. Odtud jsou předány řídící jednotce. Elektronický systém vozidla je přímo propojen s řídící jednotkou systému LKS, proto má řídící jednotka také k dispozici informace o rychlosti vozidla, 28

poloze brzdového pedálu, zapnutých směrových světlech a dalších potřebných údajích. Pokud jsou na základě informací ze všech propojených řídících jednotek zaznamenány data o nechtěném opuštění jízdního pruhu, řídící jednotka vydá akustický varovný signál. [17]

Obr. 15 - Komponenty systému LKS, a) digitální videokamera, b) obrazový procesor [17]

Podpora sledování jízdního pruhu je velice významným prvkem aktivní bezpečnosti, protoţe právě nechtěným vyjetím vozidla z jízdního pruhu je způsobena více jak jedna třetina všech nehod nákladních automobilů na dálničních sítích. Příčinou je často neodhadnutí svých schopností ve smyslu únavy řidiče a následném upadnutí řidiče do mikrospánku. V součinnosti s adaptivním tempomatem je také do značné míry potlačena hrozba nehody při ztrátě koncentrace, například kdyţ si řidič ladí rádio nebo je jinak odvedena jeho pozornost od řízení. Systém LKS je aktivní pouze při rychlostech nad 60km/h. Za tmy dokáţe LKS pracovat také, k činnosti mu postačuje nasvícení od potkávacích světel automobilu. Pokud je ovšem extrémně sníţena viditelnost z důvodu silného deště, hustého sněţení nebo mlhy, LKS nemusí jiţ dokázat správně rozpoznávat podélné silniční značení. Při takové situaci je o tom opět řidič upozorněn prostřednictvím informačního systému. Celý systém lze deaktivovat příslušným tlačítkem na přístrojové desce. [17] Upozornění řidiče při nechtěném opuštění pruhu je akustické a vizuální formou informačního systému. Systém LDWS společnosti DAF dokonce vydá akustický signál z reproduktoru na příslušné straně, kde dochází k hrozbě vyjetí vozidla. [6] 29

5.4

Podpora bdělosti řidiče DAS (Driver Alert Support)

Jedná se o rozšiřující prvek podpory sledování jízdního pruhu. V současnosti je dostupný pro vozidla Volvo. Tento systém vyuţívá stejné komponenty jako systém LKS, proto pokud chceme mít vozidlo vybavené systémem DAS, je nutné mít vozidlo vybavené také podporou sledování jízdních pruhů. Cílem podpory bdělosti řidiče je předejít nehodám způsobených mikrospánkem řidiče. Je navrţen tak, aby včas informoval řidiče o změně jeho chování na silnici. [17] Systém sleduje chování řidiče - pohyby volantu a polohu plynového pedálu, respektive pozici vozidla v jízdním pruhu a předešlé reakce řidiče na upozornění systému LKS. V případě, ţe vyhodnotí řidičovo chování jako nebezpečné, doporučí řidiči prostřednictvím informačního systému, aby zastavil a udělal si přestávku (Obr. 16). [17] Řidič je v průběhu jízdy informován palubním počítačem o aktuálním stavu jeho soustředění. To je rozděleno do pěti stupňů a na displeji je indikováno graficky pomocí prouţků. Řidič tak vidí, ţe se jeho pozornost sniţuje. Kdyţ uzná za vhodné, můţe zastavit i dříve, neţ k tomu bude vyzván vizuálním a posléze akustickým signálem. [17] Pokud digitální kamera není schopna rozeznávat průběţné silniční značení, je o tom stejně jako u systému LKS řidič informován a podpora bdělosti řidiče je v daný okamţik neaktivní. Systém funguje v rychlostech nad 65km/h a lze ho kdykoliv vypnout. Po nastartování vozidla se opět automaticky aktivuje. [17]

Obr. 16 - Varování podpory bdělosti řidiče [8]

30

5.5

Systém Alcolock Alkoholový zámek - to je přesný překlad tohoto systému do českého jazyka. Jedná

se o systém, který na základě mnoţství alkoholu v dechu řidiče rozpozná, zdali řidič před jízdou poţil nebezpečné mnoţství alkoholu či nikoliv. Obdobná zařízení pouţívají i policejní sloţky ve většině států Evropy. Hlavní rozdíl oproti konvenčním řešením je v řídící jednotce, která je propojená s elektronikou motoru a při nepovolené hladině alkoholu v krvi dokáţe odstavením přívodu energie do startéru, palivového čerpadla a zapalování řidiči zabránit v nastartování vozidla. [4] V současnosti je na trhu třetí vývojová verze. Je zaloţena na principu palivových článků. Její největší výhodou je vysoká přesnost a méně častá potřeba kalibrace přístroje, kterou stačí provádět jednou ročně. Alcolock se skládá z ruční jednotky s displejem a ovládacími tlačítky a z centrální řídící jednotky (Obr. 17). [17]

Obr. 17 - Komponenty systému Alcolock [4]

S pouţíváním systému Alcolock se začalo ve Skandinávii. Byl to jeden z nosných bodů projektu, kterým se Evropská unie ve spolupráci s výrobci nákladních automobilů pokouší sníţit počet nehod nákladních vozidel, které jsou způsobeny alkoholem za volantem. Statistiky ukazují, ţe alkohol je příčinou přibliţně jedné třetiny všech nehod 31

v EU, při kterých dojde k úmrtí některého z účastníků. Z celkového počtu všech těchto nehod je ovšem profesionálním řidičům nákladních automobilů prokázána vina v minimálním počtu případů, přesto je však důleţité začít s prevencí především v nákladní a autobusové dopravě a dát tak příklad a impuls k uţívání systému Alcolock i v osobních automobilech. Především veřejnost a média často špatně přisuzují největší podíl na nehodách způsobených alkoholem řidičům nákladních vozidel. Ti, spolu s dispečery a majiteli dopravních společností, jsou nuceni dokazovat, ţe tomu tak není. V tomto ohledu je pro ně systém Alcolock přínosem. Bohuţel se zatím stále jedná o příplatkovou výbavu, která nepatří k nejlevnějším. Vše by se změnilo v momentě, kdy by bylo nařízeno Evropskou unií celoplošné pouţívání alkoholového zámku ve všech vozidlech. [17] Prvním výrobcem, který tento systém začal nabízet, byla společnost Volvo. Od roku 2002 bylo moţné vybavit vozidlo dodatečně tímto systémem v rámci příslušenství a od roku 2005 jako první na světě zavedlo Volvo alkoholový zámek jako volitelnou výbavu postupně pro většinu států EU, která je do automobilu montována uţ přímo při jeho výrobě. Zároveň je systém Alcolock této společnosti zatím jediným, který je homologován pro pouţívání ve vozidlech ADR - vozidla přepravující nebezpečný náklad. Dalším výrobcem nákladních automobilů, který se na poli alkoholového zámku angaţuje, je společnost Scania, která z výroby nabízí přípravu pro funkci Alcolock. Vozidlo je pak dle přání zákazníka dovybaveno uţ jen ruční jednotkou vybraného výrobce a dle cílové destinace vyrobeného vozidla se nastaví patřičné tolerance alkoholu v krvi řidiče pro danou zemi. [11, 17] Pouţívání alkoholového zámku řidiče zdrţí jen nepatrně. Před nastartováním vozidla musí vdechnout do náustku na ruční jednotce po dobu pěti vteřin. Ihned po ukončení vdechu je jednotkou vyhodnocena přítomnost případného alkoholu. Pokud je vše v pořádku, řidič můţe jednoduše nastartovat vozidlo. Pakliţe ale alkoholový zámek zjistí z dechu řidiče alkohol, vozidlo se zablokuje na dobu jedné hodiny, po které můţe řidič pokus opakovat. Kontrolní vdech je řidič povinen praktikovat po kaţdém zastavení vozidla delším jak půl hodiny. [17]

32

Značnou výhodou pro velké dopravní společnosti, které se rozhodnou pro integraci alkoholového zámku do svých vozidel, je moţnost v reálném čase pozorovat všechna svá vozidla. Dispečer se tak případně dozví, ţe některý z jeho řidičů kvůli alkoholu nemůţe nastoupit do sluţby a můţe včas zajistit jeho nahrazení jiným řidičem nebo odvézt náklad jiným vozidlem. Firma, která do alcolocku investuje, tak můţe získat vynaloţené peníze zpět ušetřením např. na sankcích za pozdní doručení nákladu a můţe také odměnit vzorné řidiče a naopak zavést postihy pro ty nepoučitelné. [17]

5.6

Sledování tlaku v pneumatikách TPM (Tyre Pressure Monitoring)

Jak název napovídá, jedná se o systém, který sleduje tlak vzduchu v jednotlivých pneumatikách a prostřednictvím informačního systému vozidla upozorní řidiče, pokud v kterémkoliv kole dojde i jen k jemnému poklesu tlaku oproti doporučené hodnotě. Optimální hodnotu tlaku si řidič přes informační systém navolí sám. Sjíţdění pneumatik na nákladním vozidle a jejich nutná obměna je jedním z největších finančních nákladů na jeho provoz. Nejsledovanějším ukazatelem je kilometrický proběh jednotlivých pneumatik. Na ten mimo jiné v největší míře negativně působí špatný tlak vzduchu v pneumatice. Dalším projevem nesprávného huštění je také vyšší valivý odpor a s tím spojená zvýšená spotřeba paliva, ale také zhoršení jízdních vlastností. Podhuštěním dochází k sníţení jízdní stability vozidla, coţ přímo ovlivňuje aktivní bezpečnost. Ve většině případů dochází k problémům s nízkým tlakem v pneumatice v delším časovém úseku, tedy zanedbanou údrţbou. Systém sledování tlaku vzduchu v pneumatikách tento fakt minimalizuje a zvyšuje ekonomickou efektivitu provozu vozidla spolu se zvýšením bezpečnosti. Základem TPM je řídící jednotka a snímače tlaku na jednotlivých kolech (Obr. 18). Snímače jsou součástí ventilků kol. Kaţdý snímač má v sobě umístěn také vysílač, který odesílá signál řídící jednotce a baterii. Ta je dimenzována na zhruba 5 let provozu. Aby nemohlo dojít k záměně jednotlivých senzorů, kaţdý snímač má přidělen svůj originální kód, prostřednictvím kterého komunikuje s řídící jednotkou. Pokud je systémem 33

sledování tlaku vzduchu vybavena celá souprava, tedy i přípojná technika, obsahuje systém ještě druhou řídící jednotku pro návěs vybavenou vysílačem, který informace o tlacích vzduchu z jednotlivých kol návěsu přeposílá do hlavní řídící jednotky systému TPM. [17]

Obr. 18 - Schéma komponentů systému TPM [17]

Za normálních okolností snímače kol posílají zprávu o tlaku vzduchu v konkrétní pneumatice do řídící jednotky kaţdých patnáct minut. Výjimku tvoří situace, kdy dojde k náhlému poklesu tlaku. V takovém případě je varování odesláno ihned a řidič dle grafického znázornění na displeji informačního systému přesně ví, které kolo je potřeba vyměnit. [17]

5.7

Asistent rozjezdu do kopce (Hill Holder)

Ve většině nákladních automobilů je tento systém jiţ součástí standardní výbavy. Asistent rozjezdu do kopce zabraňuje nechtěnému popojetí soupravy z kopce v momentě, kdy řidič přešlapává z brzdového na plynový pedál. Zvýší se tak nejen bezpečnost, ale také namáhání spojky vozidla při rozjezdu, především při plně naloţené soupravě. Pokud se řidič nachází ve svahu a je nucen se rozjet s vozidlem vybaveným manuální převodovkou, vyšlápne spojkový pedál, zařadí poţadovaný rychlostní stupeň a zmáčkne vypínač systému Hill Holder (Obr. 19). Od tohoto momentu můţe uvolnit brzdový pedál, v brzdové soustavě je však stále vyvozován tlak potřebný k bezpečnému 34

stání vozidla. Řidič tak můţe plynule pouštět spojkový pedál a postupně přidávat plyn. Jakmile dosáhne motor potřebný točivý moment pro rozjezd vozidla, elektronika uvolní brzdy a souprava se rozjede dopředu. Jakmile je uţ vozidlo v pohybu, řidič opětovným stiskem tlačítka systém deaktivuje. U nákladních automobilů vybavených automatickou převodovkou je postup obdobný, pouze je vynechána operace se spojkovým pedálem. Asistent rozjezdu do kopce by měl být vyuţíván pouze při rozjezdech ve svahu, proto je po kaţdém nastartování motoru automaticky deaktivován. [17]

Obr. 19 - Vypínač systému Hill Holder [8]

5.8

Kamery pro přední a zadní pohled

5.8.1 Kamera pro přední pohled Výhled z vozidla je omezen konstrukčním řešením kabiny daného vozidla. Pro přední výhled lze s výhodou pouţít čelní zrcátko, které zvětšuje zorné pole. Do tohoto zrcátka se však většina řidičů dívá zpravidla pouze při parkování či jemném manévrování. Dalším moţným rozšířením čelního výhledu je kamera (Obr. 20). Její výhodou je moţnost automatického zapnutí, pokud vozidlo jede menší neţ nastavenou rychlostí, případně ji lze zapnout vypínačem na přístrojové desce vozidla. Hlavní funkci plní na městských křiţovatkách, kde před vozidlem přechází chodci nebo vedle automobilu zastaví cyklista. V takovém momentě řidič v určitých případech cyklistu zpozoruje i v

35

čelním nebo bočním zrcátku, se stoprocentní jistotou však můţe nahlédnout do obrazovky kamery a patřičně zareagovat. [5] Celý systém se skládá z kamery, která je umístěna nad čelním sklem, kabeláţe a monitoru. Ten většinou přenáší obraz pouze z jedné nebo více kamer na vozidle, u některých výrobců nákladních automobilů lze však integrovat obraz z kamery i např. do sdruţeného monitoru či monitoru navigace.

Obr. 20 - Schéma zorného pole s čelní kamerou [5]

5.8.2 Kamera pro zadní pohled Jednou z nejsloţitějších operací, která na kaţdého řidiče čeká, je couvání. V nákladním automobilu se řidič musí spoléhat výhradně na zpětná zrcátka. Varováním pro okolní účastníky, především chodce, jsou zpáteční světla a také akustické zařízení, které vydává výstraţný tón. Jediným řešením, jak zvětšit zorné pole, je umístění kamery do zadní části vozidla. Kamera pro zadní pohled, někdy také nazývaná parkovací kamera, má za úkol poskytnout řidiči obrazovou informaci o tom, co se děje za vozidlem. Společně se zpětnými zrcátky a výstraţným akustickým zařízením tak zajišťuje mnohem větší bezpečnost při couvání a manévrování v úzkých prostorách.

36

Systém je opět tvořen kamerou, tentokrát umístěnou na přípojné technice v oblasti registrační značky nebo horní hrany nástavby, kabeláţí v potřebné délce dle typu přípojné techniky a monitoru. Aktivace kamery proběhne automaticky po zařazení zpátečky, případně manuálně vypínačem na přístrojové desce.

6

KONSTRUKCE A VYBAVENÍ VOZIDLA ZVYŠUJÍCÍ AKTIVNÍ BEZPEČNOST

6.1

Exteriér vozidla

6.1.1 Hlavní světlomety Ačkoliv to na první pohled nemusí být patrné, světlomet kaţdého automobilu je jeho velmi důleţitou a neodmyslitelnou součástí. Slouţí nejen k tomu, abychom lépe za nepříznivých podmínek viděli, ale také abychom byli ostatními účastníky silničního provozu lépe a včas zpozorováni. Při jízdě v noci je dobře svítící světlomet rozhodujícím prvkem aktivní bezpečnosti. Nákladní automobily mohou být v současné době vybaveny dvěma typy optiky světlometů. V zásadě se jedná o parabolické (reflektorové) a projekční světlomety, případně o jejich kombinaci pro různé typy světla. Od parabolického způsobu osvětlení se u tlumených světel opouští, pouţívá se ovšem stále pro potřeby dálkových a mlhových světel. Tlumená světla jsou jiţ dnes převáţně řešena projekčním typem optiky světlometu. [16] Od roku 1962 se pouţívají jako zdroj světla halogenové ţárovky. Halogenové se nazývají z důvodu, ţe jsou plněny určitým typem halogenového plynu. Tyto ţárovky vyuţívají efektu rozţhaveného wolframového vlákna, kterým prochází elektrický proud. Postupem času se vyvíjeli různé typy těchto ţárovek, proto lze vidět označení H1 aţ H15. Jednotlivé typy se liší např. počtem wolframových vláken (jedna ţárovka funguje jako tlumené i dálkové světlo), tvarem a velikostí či příkonem. Nejběţnějšími typy jsou H1, H4 a H7. Halogenové ţárovky mají hodnotu světelného toku aţ 1500 lm, barevnou teplotu světla 3200 K (barevná teplota denního světla je 5200 K) a ţivotnost dosahuje 37

500 hodin provozu - u některých typů i 700 hodin. Jejich nevýhodou jsou výše zmíněné parametry, naopak výhodou je jejich nízká cena. [1, 2] Na začátku 90. let byla vynalezena xenonová výbojka. Tento typ výbojek bývá označován zkratkou HID (High-Intensity Discharge), coţ lze přeloţit jako výboj o vysoké intenzitě. Xenonové výbojky svítí díky elektrickému oblouku mezi dvěma elektrodami. Světlo je vytvářeno při řízeném výboji v plynné náplni výbojky, která je tvořena xenonem, příměsí kovů a dalšími přísadami. Xenon je ve výbojce především proto, aby po zapálení byl náběh výbojky do plného výkonu dostatečně rychlý, přesto je stále pomalejší neţ u halogenových ţárovek. To je důvodem, proč se tyto výbojky nerozšířili i do dálkových světel. Konstruktéři však tento problém u dálkových světel dokázali obejít vytvořením tzv. bi-xenonových světlometů, kde je mezi čočku světlometu a xenonovou výbojku vloţena elektromagnetická clona, která standardně usměrňuje tlumené světlo a v případě potřeby dálkového světla se clona odklopí. Většinou je ještě bi-xenonový projekční světlomet kombinován s druhým párem halogenových ţárovek pro dálkové světlo, dosáhne se tak maximálního moţného osvětlení. Pro správnou funkci nestačí do vozidla nainstalovat pouze xenonovou výbojku. Nutností je také startér, který zapálí elektrický oblouk vysokonapěťovým impulzem v řádech tisíců voltů a elektronická řídící jednotka. [1, 2] Dle platné legislativy musí být xenonové světlomety vybaveny vysokotlakými ostřikovači a automatickým nastavováním jejich sklonu. Xenonové světlomety mohou být namontovány pouze na vozidlo, které je vybaveno vzduchovým odpruţením, jeţ udrţuje konstantní jízdní výšku. Tímto typem světlometů tedy nelze vybavit např. nákladní automobil pro odvoz dřeva nebo vozidlo pro stavebnictví se sklápěcí nástavbou, které budou odpruţeny pomocí listových pruţin. [17] Parametry xenonové výbojky jsou o poznání zajímavější neţ u konvenční halogenové ţárovky. Hodnota světelného toku je aţ 3200 lm, barevná teplota světla je 4100 K. Průměrná ţivotnost je u výbojek aţ 6x delší neţ u halogenových ţárovek - více neţ 3000 hodin provozu. Nevýhodou je vysoká pořizovací cena xenonových světlometů a rovněţ i vysoká cena za výbojku. Rozdíl ve svítivosti (Obr. 21) je však značný.

38

Výsledkem je větší bezpečnost a vyšší pohodlí řidiče, protoţe jeho oči nejsou při jízdě v noci tolik namáhané. [2]

Obr. 21 - Rozdíl v osvětlení halogenovým a bi-xenonovým světlometem [8]

6.1.2 Statické rohové světlomety Dobrá viditelnost při noční jízdě po městě je rovněţ důleţitá. Zejména při zatáčení na křiţovatkách a manévrování jsou významným prvkem aktivní bezpečnosti statické zatáčecí světlomety (Obr. 22), které řidiči přisvětlí prostor na levé nebo pravé straně od vozidla. Ten získá lepší představu o místě, do kterého odbočuje nebo v něm manévruje. Statické rohové světlomety jsou jiţ poměrně rozšířeny u osobních automobilů, s postupnou modernizací kabin jednotlivých výrobců nákladních vozidel si ale postupně nacházejí cestu i do nákladního segmentu. Aktivace rohových světlometů se provede vypínačem na přístrojové desce. Poté je systém aktivní a je připraven k pouţití. Světlomet pracuje v rozsahu malých rychlostí do cca 30 - 40 km/h (dle výrobce automobilu). Světlomet je rozsvícen aţ při zapnutí 39

znamení o změně směru jízdy. Také v případě zařazení zpátečky dojde, kvůli lepšímu osvětlení prostoru kolem vozu při manévrování či parkování, k rozsvícení obou rohových světel. Pokud jsou však vypnuté hlavní světlomety automobilu nebo je svícení v denním módu, nedojde ani k rozsvícení statických rohových světlometů. [17]

Obr. 22 - Statický rohový světlomet a vypínač systému [8]

6.1.3 Vnější zrcátka Téměř zanedbatelné procento nákladních automobilů je vybaveno parkovací kamerou, která by řidiči poskytovala obrazovou informaci o situaci za vozidlem. Proto jediným kontaktem řidiče s děním, které se za ním odehrává, zprostředkovávají vnější zpětná zrcátka. I v případě kombinace s parkovací kamerou však zpětná zrcátka hrají podstatnou roli a kaţdý řidič nákladního automobilu je na nich doslova závislý. Vnější zrcátka na vozidle se rozdělují do několika kategorií. U nákladních vozidel jsou nejpodstatnější třídy II, IV, V a VI. Do třídy II patří klasická vnější zpětná zrcátka, do třídy IV vnější širokoúhlá zpětná zrcátka. Nájezdové (blízkopohledové) boční zrcadlo na straně spolujezdce se řadí pod třídu V a třídu VI tvoří čelní zrcadlo. Současné poţadavky na výhledové pole udává směrnice 2003/97/ES. Ta stanovuje pro všechna nová nákladní vozidla registrovaná po 27. lednu 2007 povinnost být nově vybavena také širokoúhlými zrcátky na straně řidiče a zároveň i čelním zrcadlem (Obr. 23). [9]

40

Směrnice 2007/38/ES přikazuje všem nákladním vozidlům kategorie N2 a N3 s první registrací od 1. 1. 2000 dovybavit tato vozidla třídou zrcadel IV a V. Pakliţe jiţ těmito zrcadly vozidlo vybaveno je, musí také odpovídat předepsaný poloměr vyklenutí zrcadla. Výjimky nákladních automobilů, pro které výše uvedené neplatí, jsou rovněţ uvedeny v této směrnici. Kontrolou plnění podmínek jednotlivých typů zrcadel jsou pověřeny stanice technické kontroly při pravidelných technických prohlídkách. [9]

Obr. 23 - Předepsané výhledové pole řidiče dle směrnice 2003/97/ES [9]

6.1.4 Pneumatiky Kontakt vozidla s vozovkou je zprostředkován pomocí pneumatik. Jejich hlavní funkcí je udrţovat ideální přilnavost s vozovkou, přenést hmotnost celé soupravy, přenášet hnací a brzdící momenty, boční síly a také jsou důleţitým prvkem při odpruţení automobilu. Jedná se tak o významný prvek aktivní bezpečnosti. V mnohých situacích jsou právě pneumatiky nejpodstatnějším faktorem, který rozhoduje o vyjetí vozidla ze silnice, vzniku smyku a jeho následném zvládnutí nebo vzniku aquaplaningu. [14] Provozovatelé nákladních automobilů od pneumatik poţadují především co nejniţší ekonomickou náročnost. Tou je vysoká kilometrická ţivotnost a nízký valivý odpor, který zaručí co nejniţší spotřebu paliva. Výrobci jsou tak donuceni vyvíjet stále 41

nové technologie, které splní výše zmíněné poţadavky, ale také zajistí dostatečnou přilnavost po co nejdelší dobu. U nákladních vozidel se s výhodou uţívá prořezávání dezénu pneumatik a následné protektorování. Prořezání opět zvýší přilnavost pneumatiky a zároveň prodlouţí její ţivotnost. U pneumatik, které jsou k tomu z výroby určené, lze po sjetí dezénu na minimální vzorek protektorovat. Tím se dosáhne opět kvalit nové pneumatiky a navíc lze i protektorovanou pneumatiku opět prořezat. Celkově lze tímto postupem dosáhnout více neţ dvojnásobné ţivotnosti standardní pneumatiky při sníţených nákladech a menším zatíţení na ţivotní prostředí. S ekonomickou stránkou také souvisí fakt, ţe jen velmi malé procento dopravců v ČR pouţívá v zimním období pneumatiky přímo určené na tento provoz. Převaţující většina pouţívá celoroční pneumatiky, které svojí funkci sice plní dokonale převáţnou část roku, ovšem v obtíţných zimních podmínkách se zimním pneumatikám nemohou rovnat. Důvodem je měkčí směs zimní pneumatiky a také větší počet lamel v dezénu (Obr. 24). Relativní novinkou na poli pneumatik je tzv. antisplash systém (Obr. 24). Jedná se o límec (výběţek vrstvy gumy po obvodu pneumatiky), který sniţuje rozstřik vody od pneumatik do stran. Antisplash systém výrazně zvyšuje aktivní bezpečnost při dálniční jízdě za deště, kdy jsou předjíţdějící vozidla doslova „ohozena“ mnoţstvím vody od kol nákladních automobilů a autobusů.

Obr. 24 - Pneumatiky nákladních vozidel: a) vodící celoroční, b) vodící zimní, c) antisplash systém [8]

42

6.2

Interiér kabiny

6.2.1 Dešťový senzor Hlavním úkolem tohoto systému je zabránit rozptylování řidiče během jízdy v dešti. Dešťový senzor přebírá za řidiče povinnost obsluhovat stěrače čelního okna a ten se tak můţe plně věnovat řízení. V případě, ţe by řidiči v daném okamţiku nevyhovovala nastavená frekvence stírání, můţe si na páčce stěračů zvolit z několika citlivostí snímače umístěného na čelním skle (Obr. 25). Dešťový senzor také sleduje rychlost vozidla, proto za stejné intenzity deště bude frekvence stírání při různých rychlostech vozidla odlišná. Celý systém je aktivní pouze v jedné poloze páčky stěračů, takţe je zachována i moţnost běţného manuálního ovládání stěračů. [17]

Obr. 25 - Dešťový senzor [17]

Senzor pracuje na základě infračervené, světlo emitující diody, která vytváří světelný paprsek o známé intenzitě. Foto dioda absorbuje světlo, které se odráţí zpět. Při postříkání čelního okna kapkami vody dojde k tomu, ţe se část světelného paprsku úplně neodrazí, ale vystoupí z čelního skla ven. Ztráta intenzity, která je výsledkem tohoto jevu, je veličinou, podle které dešťový senzor určí intenzitu deště. Poté se měří časová prodleva mezi setřením stěračů a vytvořením nových kapek na senzoru. Na základě těchto údajů, informaci o aktuální rychlosti vozidla a nastavené citlivosti senzoru řidičem, je zajištěna vhodná frekvence stírání za kaţdé situace. [14]

43

6.2.2 Sedadlo řidiče Nejvybavenější sedadla jsou vyrobena z více neţ 700 součástek (Obr. 26). Všechny součástky mají společně za úkol poskytnout řidiči maximální pohodlí a bezpečnost. Důleţité je, aby si kaţdý řidič našel vhodnou polohu za volantem a sedadlo mu poskytovalo ideální ergonomickou oporu i na dlouhých cestách. [17]

Obr. 26 - Luxusní sedadlo řidiče s integrovaným pásem [17]

Sedadla nákladních automobilů bývají běţně vybavena vzduchovým vakem, který je umístěn pod sedákem. Umoţňuje nastavit správnou výšku sezení a aktivně se, pomocí sady ventilů, střídavě plní a vypouští. Zvyšuje tak pohodlí řidiče, který je daleko lépe izolován od nerovností na silnici. U moderních sedadel se pro zvýšení pohodlí nabízí pás integrovaný přímo do sedačky. Při jízdě po nerovném povrchu se tak pás pohybuje spolu se sedadlem a nedochází k otírání o část těla či oděvu řidiče, coţ je některým řidičům nepříjemné. [17] Stále častěji se sedadlo řidiče vybavuje elektrickým seřizováním. Řidič skrze ovládací tlačítka na boku sedadla můţe nastavovat výšku sedadla, sedák, opěradlo, 44

přifukování bederních opěrek a sklon hlavové opěrky. To nese nejen výhodu jednoduššího a rychlejšího nalezení ideální polohy neţ u konvenčního manuálního seřizování, ale především moţnost uloţit si své nastavení a stiskem příslušného tlačítka ho opět kdykoliv vyvolat. To je praktické pro vozidla, s nimiţ jezdí různí řidiči, ale i pro vozy s jediným řidičem, protoţe při delších cestách obvykle řidič zpravidla volí jinou polohu sedadla neţ při jízdě ve městě. [17] Komfortním prvkem ve výbavě sedadla je jeho vyhřívání a odvětrávání. Výhřev sedadla je vhodný při začátku jízdy v zimním období, kdy je interiér kabiny ještě nevyhřátý. Poskytuje řidiči rychlé prohřátí sedadla a řidič se můţe jiţ od začátku plně soustředit na jízdu. Odvětrávání je vyuţíváno naopak v teplém letním počasí. Stejně jako vyhřívání má i odvětrávání dva stupně provozu. Druhý stupeň je vhodný při příchodu do rozpáleného interiéru k dosaţení rychlého zchlazení, první pro udrţení dobrého klimatu v průběhu jízdy. [17] 6.2.3 Klimatizace Vhodné klima v kabině je alfou a omegou bezpečné jízdy. Kaţdý řidič upřednostňuje jinou teplotu, ať uţ při jízdě, spánku či jen obyčejném odpočinku. K zajištění tohoto poţadavku se do nákladních vozidel montují klimatizace a nezávislá topení. Vozidlo můţe být vybaveno klimatizací manuální nebo automatickou. Ta je jiţ dnes více častá a poskytuje maximální moţný komfort. Klimatizace je zařízení, které při vysokých vnějších teplotách ochlazuje vzduch a tento ochlazený vzduch vyfoukává do interiéru kabiny, kde zajišťuje vhodné mikroklima pro řidiče. U manuální klimatizace lze nastavit na příslušném ovladači teplotu vyfukovaného vzduchu z výdechů pouze od nejstudenějšího po nejteplejší. U automatické klimatizace si řidič navolí poţadovanou teplotu ve stupních celsia (Obr. 27). V kabině je umístěn senzor, který snímá aktuální teplotu v kabině a také senzor, který snímá intenzitu slunečního svitu. Podle toho řídící jednotka klimatizace nastavuje teplotu a intenzitu vyfukovaného vzduchu, aby bylo dosaţeno poţadované teploty v kabině. Řidič si také můţe určit, ze kterých výdechů bude vzduch proudit a dále tak ovlivňuje mikroklima v kabině. Automatická klimatizace také umoţňuje vnitřní recirkulaci vzduchu. Tato funkce uzavře nasávání vnějšího vzduchu a dojde k nasávání vzduchu z kabiny, který je zpracován a opětovně 45

výdechy do kabiny vypuštěn. Vnitřní recirkulace tak zabraňuje vnikání závadného vzduchu do kabiny. Kromě teploty v kabině lze pomocí klimatizace regulovat i vlhkost vzduchu. Toho se vyuţívá při odmlţování oken. Účinnost je několikanásobně větší, neţ u vozidel bez klimatizace. Zvyšuje se tak aktivní bezpečnost, protoţe při jízdě se zapnutou klimatizací k zamlţování oken nedochází. Je ovšem potřeba pravidelně měnit kabinový filtr. [17]

Obr. 27 - Ovládací panel automatické klimatizace a schéma distribuce vzduchu v kabině [17]

Pro spokojený spánek, který je základem fyziologického zdraví řidiče za volantem, se do nákladních vozidel montují nezávislé klimatizace a topení. Nezávislá klimatizace se umísťuje na střechu nebo na zadní stěnu kabiny vozidla. Dokáţe udrţovat vhodné klima, i pokud je motor vozidla vypnutý. Pro zimní provoz se naopak vyuţívá nezávislé topení. To můţe být řešeno teplovzdušným nebo teplovodním způsobem. Teplovzdušné topení je kompaktnější a umisťuje se na různá místa v kabině vozidla, dle výrobce automobilu. Výhodou je menší příkon a s ním související menší hodinová spotřeba. Teplovodní topení je umístěno vně kabiny (opět na různých místech dle výrobce). Při zapnutí teplovodního topení je také vyhříván malý chladící okruh bloku motoru. Vzduch je v kabině šířen prostřednictvím výdechů klimatizace a topení. Výhodou je vlhčí vzduch a předehřev motoru, nevýhodou vyšší příkon a cena.

46

6.2.4 Volant V dnešní době uţ volant není určen pouze k řízení. U nákladních vozidel jsou volanty vybaveny velkým mnoţstvím vestavěných funkcí. Některé mají za úkol zvyšovat komfort a pohodlí, jiné usnadňují ovládání nebo přispívají k bezpečnosti řidiče. Různí výrobci vybavují volanty celou řadou obsluţných tlačítek, které ovládají více či méně funkcí. Běţně se dnes z volantu ovládá houkačka, rádio, vestavěný telefon nebo také tempomat, navigace či palubní počítač. Se speciální podloţkou se dá volant s výhodou vyuţívat jako psací stůl na vyplnění potřebných dokumentů. Důleţitá je také vhodná pozice řidiče za volantem. Proto je u nákladních vozidel vysoká variabilita jeho nastavení a jednoduchý ovládací mechanismus. Kaţdý výrobce upřednostňuje trochu jiné řešení nastavovacího systému. Nastavení probíhá buď sešlápnutím speciálního noţního pedálu a následným posunem volantu, nebo zmačknutím (sešlápnutím) příslušného tlačítka. Výškově lze volant nastavit aţ v rozsahu 9 cm a naklonit lze aţ do úhlu 30 stupňů. Moţnost jednoduchého nastavení volantu také zvyšuje prostor v kabině při odpočinku. [17] V neposlední řadě ale volant musí být bezpečný. To si často uvědomíme aţ v momentě nárazu, a to uţ bývá bohuţel pozdě. Konstruktéři však tento problém řeší dlouho dopředu. V momentě nárazu je aktivován airbag (pokud je jím vozidlo vybaveno). Následně se celá jednotka volantu odtáhne směrem od řidiče k přístrojové desce a zároveň je aktivován systém nastavení volantu s cílem pohltit co nejvíce energie vzniklé kolizí. Při extrémně silných nárazech se navíc volant začne cíleně deformovat (Obr. 28). To vše má minimalizovat zranění řidiče. [17]

Obr. 28 - Testování bezpečné deformace volantu při vývoji [17]

47

7

BUDOUCÍ SYSTÉMY AKTIVNÍ BEZPEČNOSTI

Stálým cílem konstruktérů a výrobců vozidel je vyrábět stále bezpečnější nákladní automobily. Na poli pasivní bezpečnosti bude docházet k vylepšování skeletu kabin, deformačních zón a dalších částí vozidla. Větší pokroky se však pravděpodobně budou odehrávat v oblasti aktivní bezpečnosti. S vývojem nových informačních technologií se jich značná řada stane dostupnějšími a konstruktéři budou moci své dlouhodobé vize a nápady lépe realizovat. To se děje jiţ dnes, a proto se postupně budou v blízké budoucnosti do sériových vozidel zabudovávat stále sofistikovanější systémy napomáhající řidiči předcházet krizovým situacím. U osobních automobilů se jiţ můţeme setkat se systémy pro podporu sledování jízdního pruhu, které při hrozícím vybočením z jízdního pruhu varují řidiče nejen akustickým signálem, ale také případnou vibrací volantu nebo dokonce navedením vozidla zpět do jízdního pruhu. Obdobné zdokonalení systémů LKS lze očekávat v nejbliţší době také u nákladních automobilů. Trendem budoucnosti bude určitě sdruţování funkcí do jednoho multifunkčního displeje. Ten pravděpodobně nahradí současné analogové ukazatele na přístrojové desce. Výhodou pro řidiče bude skutečnost, ţe si bude moci nastavit zobrazované informace dle svých představ a potřeb. V nákladních automobilech, podobně jako v osobních, se začne zanedlouho vyuţívat technologie tzv. head up displeje, coţ je technologie převzatá z vojenských tryskových letounů. Řidiči jsou důleţité informace promítány na čelní sklo a on nemusí pro zjištění např. aktuální rychlosti odvracet zrak ze svého přirozeného zorného pole. [17] Zcela jistě dojde také k vylepšování kamerových systémů, které mají za úkol minimalizovat mrtvé úhly a upozorňovat na objekty v nich. Při zastavení nákladního automobilu před přechodem pro chodce bude řidiči znemoţněno se rozjet do doby, neţ kamery zachycující prostor před vozidlem, vedle vozidla a všechny mrtvé úhly nákladního automobilu, nevydají řídící jednotce motoru informaci, ţe se jiţ ţádný objekt kolem vozidla nenachází. Aţ poté řídící jednotka motoru dovolí řidiči pomocí pedálů zvýšit otáčky motoru a plynule se rozjet. [17]

48

7.1

Sledování fyziologie řidiče

Únavou řidiče je způsobeno 20% všech nehod a jedná se o nejčastější příčinu dopravních nehod nákladních automobilů, kde je účastníkem nehody pouze jedno vozidlo. Únava je zapříčiněna nedostatečným spánkem nebo přetěţováním organismu. Bezpečný řidič je ale pouze ten, který je bdělý, odpočinutý a pozorný. Aby tyto tři výše zmíněné poţadavky byly v praxi naplněny a mohli být kontrolovány, vyvinul se, a v současné době se testuje, systém pro sledování fyziologie řidiče. Systém se skládá z kamery, která nepřetrţitě sleduje pohyb hlavy a očí řidiče a řídící jednotky, která nasbíraná data vyhodnocuje (Obr. 29).

Obr. 29 - Sledování fyziologie řidiče [17]

Řídící jednotka zpracovává data, která jsou nasbírána v průběhu jízdy, kdy je řidič bdělý a odpočinutý. V okamţiku, kdy systém začne zaznamenávat rozdíly v řidičově fyzickém chování, začne řídící jednotka porovnávat aktuální informace o pohybu očí a hlavy s předchozími daty. Pokud systém vyhodnotí vysokou míru rizika usnutí, společně se zvukovou výstrahou se zobrazí varování, které řidiče upozorní na nebezpečí a doporučí mu, aby si udělal přestávku. [17] Sledování fyziologie řidiče je sloţitý systém, především z hlediska softwarového vybavení řídící jednotky. Musí být zajištěna stoprocentní funkčnost systému, ať uţ za volantem sedí muţ či ţena. Kaţdý člověk má trochu rozdílnou mimiku tváře, coţ se do určité míry odráţí i v prvních projevech únavy. Systém se testuje jiţ několik let a mělo by tedy být jen otázkou času, neţ vývojáři dokonale zmapují všechna úskalí a posunou tento systém aktivní bezpečnosti v budoucnu do volitelné výbavy sériových vozidel. 49

7.2

E-horizon

V budoucnu by mohla být běţná nákladní vozidla, která by dokázala sama rozpoznat, kdy se blíţí prudké stoupání nebo klesání a připravit na tuto skutečnost své pohonné ustrojí a brzdy. Samozřejmostí je také detekce nadcházejících zatáček, serpentin nebo křiţovatek a automatické zpomalení vozidla. Tyto systémy se společně označují pojmem E-horizon. Základním stavebním kamenem tohoto systému jsou mapové podklady s velmi podrobnými informacemi a s topografií s vysokým rozlišením. Technologie pro správné fungování tohoto systému jsou jiţ dnes k dispozici, hlavním problémem jsou zmíněné podrobné a kvalitní mapové podklady. K dokonalé funkčnosti jsou potřeba mapy s přesností 0,1 výškového procenta, které v současné době zatím neexistují. Je však jen otázkou času, kdy společnosti zabývající se mapovým softwarem své produkty zkvalitní na potřebnou přesnost. [17] Součástí systému E-horizon je detekce prudkých zatáček a serpentin. Pokud systém vyhodnotí, ţe se nákladní automobil blíţí k ostré zatáčce příliš vysokou rychlostí, řidič je na tuto skutečnost upozorněn varovným akustickým signálem a symbolem na multifunkčním displeji. Současně je mu pomocí grafiky doporučena optimální rychlost průjezdu zatáčkou (Obr. 30). Pokud by řidič nereagoval a blíţil se k zatáčce stále vysokou rychlostí, automaticky dojde k aktivaci brzd a bezpečnému průjezdu zatáčky bez hrozby převrácení soupravy. [17]

Obr. 30 - Varování systému E-horizon na prudkou zatáčku [17]

50

Systém E-horizon, pracující pomocí technologie GPS a odpovídajících mapových podkladů, bude mít obrovský přínos nejen na poli aktivní bezpečnosti, ale také efektivnosti a hospodárnosti dopravy. Automobil před prudkým stoupáním dokáţe automaticky pomocí informací ze systému E-horizon, informací o aktuální hmotnosti soupravy a dalších údajů vyhodnotit, jaký bude potřebný výkon na překonání stoupání a nastaví hnací systém vozidla pro maximálně efektivní výjezd na vrchol. Obdobný proces se odehraje při klesání, kdy se brzdění motorovou brzdou bude konat zcela automaticky bez potřeby zásahu řidiče. [17]

7.3

Projekt SARTRE

Za zkratkou tohoto projektu se skrývá anglická věta: Safe Road Trains for the Environment. V češtině lze tuto větu chápat jako: Bezpečné silniční vlaky přispívající k lepšímu ţivotnímu prostředí. Projekt SARTRE představuje konvoj vozidel (Obr. 31), ve kterém je profesionální řidič jedoucí v prvním vozidle následován několika dalšími vozidly. Kaţdé vozidlo konvoje je vybaveno technologiemi, které měří svůj rozestup, směr a rychlost. Vozidla jsou od sebe zcela oddělena, mohou se však z řady kdykoliv odpojit nebo připojit. Projekt je financován ze zdrojů Evropské unie. [13, 17]

Obr. 31 - Konvoj vozidel SARTRE [13]

51

Hlavními přínosy projektu SARTRE jsou skutečnosti, ţe řidič připojeného vozidla v konvoji můţe klidně odpočívat, číst si noviny, telefonovat nebo jíst a pít, zatímco se konvoj pohybuje vstříc cíli cesty. Značně se tak zvedne bezpečí na silnicích, ale díky minimálním rozestupům také klesne spotřeba a emise. Zásluhou jiţ zmíněných minimálních rozestupů mezi vozidly lze také často zabránit dopravním zácpám. [17] Nedávno byly provedeny první jízdní testy s reálnými automobily. Jedná se o důleţitý krok, protoţe dosud bylo vše zkoušeno pouze v prostředí počítačového simulátoru. Testu se účastnil jeden nákladní automobil, který byl následován jedním osobním vozidlem. Vývojáři nasbírali cenná data a testy dopadly nad očekávání dobře. Projekt SARTRE nevyţaduje ţádné významné změny současné

silniční

infrastruktury. To je další z řady výhod, proč se tento projekt jeví velmi zajímavým. Vývoj technologií, potřebných k realizaci projektu, pokračuje mílovými kroky a je pravděpodobné, ţe se do vozidel všechny potřebné technologie dostanou do několika let. Akcí, která si však můţe vyţádat delší realizační dobu, jsou nezbytné zákonné předpisy. Ty musí být schváleny ve všech členských státech EU, tedy všech 25 vlád musí přijmout podobné zákony. Předpokladem pro správné fungování celého projektu je profesionální a dokonale vyškolený řidič ve vedoucím voze konvoje. V podstatě se jedná o nejdůleţitější faktor. Situaci mu ale budou ulehčovat systémy aktivní bezpečnosti, jako jsou adaptivní tempomat, podpora sledování jízdního pruhu, podpora hlídání mrtvého úhlu, podpora bdělosti řidiče, alcolock, případně další systémy. [17] Jelikoţ je vlivem lidského faktoru zapříčiněno nejméně 80% všech silničních nehod, můţe být tento projekt mezníkem v oblasti bezpečnosti na dálnicích po celé Evropě, potaţmo celém světě.

52

8

ZÁVĚR

Na předchozích stránkách této bakalářské práce jsem nejprve objasnil historii bezpečnostních systémů a uvedl jsem statistiku nejčastějších nehod nákladních automobilů. Dále jsem popsal jednotlivé elektronické systémy brzdové soustavy a podpůrné systémy aktivní bezpečnosti, které jsou v současnosti nejmodernější. Věnoval jsem pozornost také volitelným komfortním prvkům interiéru kabiny a nejdůleţitějším bezpečnostním prvkům exteriéru nákladního automobilu. Zmapoval jsem bezpečnostní systémy blízké budoucnosti a popsal trendy, kterými by se mohla aktivní bezpečnost nákladních automobilů ubírat. Tím jsem vytvořil ucelený a kompletní přehled problematiky systémů aktivní bezpečnosti nákladních automobilů. V současné době, kdy se vzhledem ke stále rostoucím nákladům na pohonné hmoty a mýtné kontrolují veškeré finanční náklady dopravních společností, je vybavenost vozidel moderními systémy aktivní bezpečnosti v jednotlivých státech Evropské unie odlišná. Obecně se dá říci, ţe dopravní společnosti především ve Skandinávii a také západní Evropě investují do bezpečnosti a pohodlí řidiče nejvíce finančních prostředků z celé Evropy. Rozšířenost nejmodernějších podpůrných systémů aktivní bezpečnosti v nákladních automobilech je bohuţel stále nízká. Důvodem je pravděpodobně jejich poměrně vysoká cena, ale určitě také nedostatečná informovanost o značném přínosu těchto systémů v praxi. Výrobci nákladních automobilů se snaţí vycházet dopravcům vstříc alespoň nabízením různých bezpečnostních „balíčků“, které vyjdou zákazníka podstatně levněji, neţ kdyby si zájemce měl vozidlo vybavovat kaţdým systémem zvlášť. Věřím, ţe do budoucna lze očekávat další nové systémy, ale především postupné rozšíření stávajících systémů do většího počtu nákladních automobilů. Jedině tak se bude sniţovat jejich cena, ale hlavně zvyšovat bezpečnost na silnicích po celém světě. Doba, kdy na silnicích nezahyne ţádná osoba, patrně nenastane v nejbliţších několika letech, ale důkladným vývojem nových systémů a také osvětou dopravních společností, to nemusí být hudba příliš daleké budoucnosti.

53

Seznam literatury [1]

Autolexicon.net: Světlomet automobilu. cs.autolexicon.net [Online] [cit. 201011-23]. Dostupné na:

[2]

Automotive lightning: Vývoj a konstrukce světlometů Škoda Auto a.s. Prezentace. [cit. 2011-03-07]. Dostupné na:

[3]

Bellis Mary: Truck history. inventors.about.com. [Online] [cit. 2011-01-22]. Dostupné na:

[4]

BigLorryBlog: Volvo first to fit Alcolock on-line. roadtransport.com. [Online] [cit. 2011-02-08]. Dostupné na:

[5]

DAF: Kamera pro přední pohled DAF. daf.eu. [Online] [cit. 2011-03-07]. Dostupné na:

[6]

DAF: Systém varování při opuštění jízdního pruhu (LDWS). daf.eu. [Online] [cit. 2011-02-02]. Dostupné na:

[7]

JAN Zdeněk, ŢĎÁNSKÝ Bronislav, ČUPERA Jiří, 2008: Automobily I Podvozky. Nakladatelství Avid s.r.o., Brno, 228 s. ISBN 978-80-87143-03-2.

[8]

Materiály a fotografie autora

[9]

Mekra: Evropská směrnice schválena - řešení dodatečné výbavy. ralparts.cz. [Online] [cit. 2011-03-11]. Dostupné na:

[10]

Pneu mania: Pneumatiky Michelin. pneu-mania.com. [Online] [cit. 2010-11-23]. Dostupné na:

54

[11]

Scania: Alcolock. scania.cz. [Online] [cit. 2011-02-09]. Dostupné na:

[12]

STRUGALA Karel, 2001: Nákladní automobily VOLVO včera, dnes a zítra. Point CZ s.r.o., Praha, 180 s.

[13]

The SARTRE Project: About the SARTRE Project. sartre-project.eu. [Online] [cit. 2011-04-03]. Dostupné na:

[14]

VLK František, 2003: Automobilová technická příručka. Prof. Ing. František Vlk, DrSc., nakladatelství a vydavatelství, Brno, 791 s. ISBN 80-238-9681-4.

[15]

VLK František, 2004: Elektronické systémy motorových vozidel 1. Prof. Ing. František Vlk, DrSc., nakladatelství a vydavatelství, Brno, 298 s. ISBN 80-2387282-6.

[16]

VLK František, 2004: Elektronické systémy motorových vozidel 2. Prof. Ing. František Vlk, DrSc., nakladatelství a vydavatelství, Brno, 592 s. ISBN 80-2387282-6.

[17]

Volvo: Interní dokumenty a materiály společnosti Volvo Trucks.

[18]

Wikipedia: ABS. cs.wikipedia.org. [Online] [cit. 2011-01-20]. Dostupné na:

[19]

Wikipedia: Dopplerův jev. cs.wikipedia.org. [Online] [cit. 2011-01-28]. Dostupné na:
[20]

Wikipedia: Losí test. cs.wikipedia.org. [Online] [cit. 2010-11-25]. Dostupné na:

55

Seznam obrázků Obr. 1 - Schéma losího testu .......................................................................................... 11 Obr. 2 - Nehody s podílem zraněných v nákladním automobilu ................................... 13 Obr. 3 - Nehody s podílem zraněných v osobním automobilu ...................................... 14 Obr. 4 - Nehody s podílem zraněných účastníků silničního provozu ............................ 14 Obr. 5 - Schéma brzdové soustavy moderního nákladního automobilu ........................ 15 Obr. 6 - Schéma systému ABS nákladního automobilu ................................................ 16 Obr. 7 - Graf účinnosti systému ABS ............................................................................ 17 Obr. 8 - Vypínač systému ASR (TCS) .......................................................................... 19 Obr. 9 - Zásah ESP při přetáčivém smyku..................................................................... 23 Obr. 10 - Zásah ESP při nedotáčivém smyku ................................................................ 23 Obr. 11 - Dopplerův radar.............................................................................................. 25 Obr. 12 - Činnost adaptivního tempomatu..................................................................... 26 Obr. 13 - Radar systému LCS ........................................................................................ 27 Obr. 14 - Indikátor vizuální signalizace systému LCS .................................................. 28 Obr. 15 - Komponenty systému LKS, a) digitální videokamera, b) obrazový procesor 29 Obr. 16 - Varování podpory bdělosti řidiče ................................................................... 30 Obr. 17 - Komponenty systému Alcolock ..................................................................... 31 Obr. 18 - Schéma komponentů systému TPM ............................................................... 34 Obr. 19 - Vypínač systému Hill Holder ......................................................................... 35 Obr. 20 - Schéma zorného pole s čelní kamerou ........................................................... 36 Obr. 21 - Rozdíl v osvětlení halogenovým a bi-xenonovým světlometem ................... 39 Obr. 22 - Statický rohový světlomet a vypínač systému ............................................... 40 Obr. 23 - Předepsané výhledové pole řidiče dle směrnice 2003/97/ES ......................... 41 Obr. 24 - Pneumatiky nákladních vozidel: a) vodící celoroční, b) vodicí zimní, c) antisplash systém ............................................................................................ 42 Obr. 25 - Dešťový senzor............................................................................................... 43 Obr. 26 - Luxusní sedadlo řidiče s integrovaným pásem .............................................. 44 Obr. 27 - Ovládací panel automatické klimatizace a schéma distribuce vzduchu v kabině ............................................................................................................. 46 Obr. 28 - Testování bezpečné deformace volantu při vývoji ......................................... 47 56

Obr. 29 - Sledování fyziologie řidiče............................................................................. 49 Obr. 30 - Varování systému E-horizon na prudkou zatáčku.......................................... 50 Obr. 31 - Konvoj vozidel SARTRE ............................................................................... 51

57