Электронные тормозные системы – как новый шаг к повышению безопасности движения.

Канд.техн.наук Г.Г.Клюшкин (Кнорр-Бремзе СфН ГмбХ, г.Москва) Канд.техн.наук В.А.Галашин, В.С.Перфильев, Н.В.Кравцов (МГТУ им.Н.Э.Баумана, г.Москва) Внедрение новых систем активной безопасности транспортных средств, безусловно, является наиболее действенным методом снижения числа дорожно-транспортных происшествий, в том числе с участием грузового транспорта. Прошло уже около 20-и лет, как фирма Кнорр-Бремзе выпустила первую антиблокировочную систему пневматического тормозного привода (АБС). За прошедшее с того момента время фирмой был проведён ряд работ как по повышению эффективности работы АБС, так и по разработке новых принципов построения тормозной системы грузовых автомобилей, автобусов и прицепов. Результатом данной работы стала внедрённая впервые в 1998 году на автомобилях “Scania” новая система электронного управления тормозным приводом, получившая название (EBS или Electronic Brake System). Быстрое развитие позволило уже через год выпустить в серию третье поколение данных систем, включивших, наряду с контролем тормозов, и функцию управления устойчивостью в процессе движения (ESP или Electronic Stability Program). На рис. 1 приведён внешний вид компонентов тормозной системы грузовых автомобилей фирмы “MAN”, “Scania”, “Mercedes” и т.д., эксплуатируемых на сегодняшний день в России и Белоруссии.

Рис. 1 Состав системы EBS для тягача
Использование воздуха в контурах управления тормозных систем обуславливает большое время запаздывания срабатывания, наличие гистерезиса и пониженную точность управляющего воздействия. Наряду с подобной “неоптимальностью управления” применение воздуха требует наличия большого количества клапанов управления, трубок и фитинга, что в свою очередь увеличивает себестоимость системы в целом и вероятность выхода её из строя. Идея создания систем EBS заключается в устранении данных недостатков путём замены управляющего пневмосигнала на электрический. Это требует замены всех пневматических клапанов на электропневматические, причём воздух будет выполнять лишь роль рабочего тела непосредственно в тормозных механизмах. Таким образом, электронная тормозная система в корне отличается от традиционной АБС (Антиблокировочной Системы), поскольку контролирует не только процесс торможения от начала нажатия на педаль и до полной остановки транспортного средства, но и процесс движения, в отличие от АБС, включающейся в работу лишь при начале блокировке колёс. Исходя из данных проблем фирмой Кнорр-Бремзе была реализована схема тормозного привода, приведённого на рисунке 2. Тормозная система с EBS2.2 построена c раздельным передним и задним пневматическим контурами, при этом пневматическое управление сохраняется с целью обеспечения аварийного торможения. Отсутствуют такие пневмокомпоненты, как регуляторы тормозных сил, клапаны ограничения давления и т.д. Однако не исключено, что в будущем подобные системы будут реализованы сначала с одним резервным пневмоконтуром, а затем вообще без пневматического резервирования. На рис. 2 представлена классическая компоновка компонентов EBS на тягаче. Толстыми линиями обозначены пневматические контуры, а тонкими - черными – электрические связи. Блок управления EBS (1) анализирует сигналы внутренних и внешних датчиков и управляет модулями регулирования давления (2,8) передней и задних осей, а так же модулем управления тормозами прицепа (7).
Рис. 2 Схема компоновки EBS
К внешним датчикам относятся датчики скорости колёс (5), датчики износа тормозных накладок, датчик загрузки задней оси (10), который представляет собой датчик вращения, монтируемый в одну из пневморессор (не показаны) задней оси. Внутренние, или встроенные датчики включают в себя датчики положения тормозной педали в подпедальном кране (3), датчики давления в модулях управления давлением (2,8) и датчик давления в модуле управления тормозами прицепа (7). Для уменьшения количества жгутов проводов в системе EBS 2.2 была предусмотрена схема обмена данными по CAN-шине. Для этой цели каждый из модулей управления давлением (2,8), подпедальный тормозной кран (3) и кран управления тормозами прицепа (7) оснащены аналогово-цифровыми платами, которые преобразуют и передают сигналы датчиков вращения, давления и износа накладок. Подобный принцип был сохранён и в электронной тормозной системе следующего поколения EBS2.3. Однако следует отметить, что для грузовых автомобилей и автобусов малого класса минимизация стоимости комплектующих является первостепенной задачей, поэтому в четвёртом поколении электронных тормозных систем Кнорр-Бремзе (EBS 4) предусмотрено прямое подключение датчиков вращения, износа накладок и датчика давления к блоку управления (см. далее), как это принято для современных систем АБС. Модуль управления давлением передней оси представлен на рисунке 3. Модуль задней оси выполнен по аналогичной схеме, что и передней оси (см. рис. 5). Согласно схеме компоновки модули имеют пневматические вход питания (обозначение –1, рис. 3), управляющий вход (обозначение –4, рис. 3) и выход (обозначение –2, рис. 3) к тормозным камерам.

Рис. 3 Общий вид модуля управления передней оси Рис. 4 Место установки модуля передней оси на тягаче
Модуль управления тормозами в своём составе имеет стандартный клапан управления тормозами прицепа, который управляется электропневматическими клапанами подъёма и сброса давления. Специальный датчик измеряет давление на выходе управления тормозами прицепа.

Для адаптации EBS изучаются характеристики подпедального тормозного крана, тормозных механизмов, проводится тормозной расчёт для определения идеальной характеристики регулятора тормозных сил. Полученные данные вносятся с помощью компьютера в блок управления ЕBS и формируются параметры регулирования.

Электронная тормозная система следующего поколения была введена фирмой Кнорр-Бремзе в 2001 году и получила название EBS2.3. Её основное отличие заключается в наличии новой интегрированной системы управления устойчивостью, подразумевающей наличие дополнительного блока управления, датчиков поворота рулевого колеса (11) (см рис. 2), поперечного замедления и разворачивающего момента.

Рис. 5 Место установки модуля задней оси на тягаче Основной особенностью системы управления устойчивостью является её функционирование не только в процессе торможения, но и в процессе движения, т.е. активное влияние на динамику движения. Блок управления EBS2.3 (рис. 1), используя показания датчиков поворота рулевого колеса и датчиков угловой скорости колёс, рассчитывает теоретические показатели динамики движения и сравнивает их с показаниями датчиков разворачивающего момента и поперечного замедления. Возвращаясь к вопросу электронных тормозных систем для малотоннажных грузовых автомобилей, следует отметить, что первенцем оснащения в этом классе грузовых автомобилей является модель “Атего” фирмы “Mercedes”. В настоящее время применяется поколение EBS4, которая предназначена для 2-осных грузовых автомобилей полной массой 2 – 15,5 тонн с пневматической тормозной системой. Данная система имеет модульную конструкцию, которая по желанию клиента может быть исполнена в 3-х канальном или 4-х канальном варианте. Отличие 4-х канальной системы от 3-х заключается, в том, что 4-х канальная система обеспечивает индивидуальное регулирование для каждого колеса, имеется в виду регулирование давления в тормозных камерах. 3-х канальная обеспечивает регулирование по осям. Как вариант, обе системы могут включать модуль электронного управления прицепом. Управление осуществляется по двум контурам: по основному электропневматическому и резервному пневматическому, с помощью ножного тормозного крана EBS передней оси, с одного центрального блока управления расположенного в кабине автомобиля. В заключении хотелось бы отметить, что фирмой Кнорр-Бремзе также была разработана электронная тормозная система для прицепов и полуприцепов, получившая название TEBS (Electronic Braking System for Trailers). На данный момент в эксплуатации находится система TEBS4.


Рис. 3 Общий вид модуля управления передней оси	Рис. 4 Место установки модуля передней оси на тягаче