ESP Nie przewrócisz

[Minimus123]

Ta sama systuacja przy włączonym ESP – zarówno wewnętrzne koła naczepy, jak i ciągnika pozostają przy nawierzchni.


Współczesny transport drogowy to coraz więcej ładunków, coraz mocniejsze samochody, ale też coraz większe wymagania zlecających przewozy co do terminowości i bezpieczeństwa dostaw. Powoduje to, że kierowcy ciężarówek muszą je sprawnie prowadzić niezależnie od warunków zewnętrznych. By wspomóc ich w tych zadaniach i uczynić bezpieczniejszą obecność na drogach wielkich pojazdów wprowadza się do ich konstrukcji coraz więcej urządzeń wspomagających kierowanie. Pod koniec września polską prezentację kilku takich elektronicznych asystentów przeprowadził MANSTAR Trucks, pokazując ich możliwości w ciężarówce MAN TGA 18.480.


Nowe systemy montuje się nie tylko ze wspomnianych na wstępie przyczyn. Chodzi również o zmniejszenie liczby ofiar i uniknięcie innych skutków wypadków z udziałem samochodów ciężarowych.
A nie ma na to lepszej metody niż po prostu niedopuszczenie do występowania takich zdarzeń. Według badań niemieckich instytucji zajmujących się analizowaniem wypadków drogowych z udziałem ciężarówek i samochodów osobowych rocznie ginie proporcjonalnie cztery razy więcej ludzi niż w tych, w których uczestniczą tylko te ostatnie. Badacze doszli także do innych ciekawych wniosków.
A mianowicie, że zastosowanie tylko elektronicznego układu stabilizacji jazdy (ESP) może zapobiec rocznie 100 wypadkom śmiertelnym, 500 poważnym obrażeniom ciała i 10.000 wypadków. Są to bardzo sugestywne dane, a trzeba jeszcze pamiętać o możliwości ograniczenia gigantycznych strat materialnych.
Koncern MAN mając to na uwadze postanowił wyposażyć swój flagowy model TGA w kilku takich zaawansowanych technicznie „asystentów”. Było to o tyle proste, że model ten ma wysoko zaawansowaną elektroniczną strukturę urządzeń peryferyjnych pozwalającą na łatwą komunikację pomiędzy ich czujnikami i jednostkami sterującymi oraz dotychczas stosowanymi systemami pojazdu. Te nowe urządzenia to ESP (Electronic Stability Program) - układ kontroli trakcji i stabilizujący jazdę, ACC (Adaptive Cruise Control) - system w adaptacyjny sposób dostosowujący prędkość jazdy do pojazdu poprzedzającego, LGS (Lane Guard System) - umożliwia śledzenie toru jazdy oraz TPM (Tyre Press Monitoring) - ciągła kontrola ciśnienia powietrza w oponach. Teraz opisujemy pierwszy z nich, pozostałe w drugiej części za miesiąc.



Rdzeniem bezpieczeństwa jazdy w TGA jest oferowany już jako wyposażenie dodatkowe układ ESP. Na początek istotna informacja - jeśli auto jest weń wyposażone układ działa permanentnie - nie można go wyłączyć. ESP może działać dzięki nowoczesnemu elektronicznie sterowanemu układowi hamulcowemu (EBS). Łączy i synchronizuje jego pracę ze swoimi podukładami - ABS-em (przeciwpoślizgowy układ zapobiegający blokowaniu kół podczas hamowania) oraz ASR-em (chroni koła napędowe podczas ruszania, przyspieszania i hamowania silnikiem przed zerwaniem przyczepności).
ESP przy pomocy czujników w sposób ciągły monitoruje dynamikę jazdy i interweniuje za pomocą systemów zarządzania silnikiem i układu hamulcowego w przypadku wystąpienia ryzyka utraty przyczepności bądź poślizgu. Jest zdolny do rozpoznawania niebezpiecznych sytuacji nawet szybciej niż doświadczeni kierowcy i do utrzymania pojazdu pod kontrolą w obrębie praw fizyki. Jest to możliwe m.in. dzięki temu, że komunikacja między poszczególnymi systemami MAN-a TGA odbywa się za pośrednictwem szybkich łączy szyny CAN-Bus. Typowe sytuacje mogące być przyczynami wypadków, takie jak zbyt szybkie skręcanie, śliskość nawierzchni, nagłe hamowanie i gwałtowne manewry unikania zderzenia z niespodziewaną przeszkodą, stają się dzięki niemu mniej niebezpieczne. Według MAN-a optymalny efekt osiągany jest w zestawie ciągnik siodłowy z naczepą wyposażoną w EBS, jednak nawet starsze naczepy z konwencjonalnym układem hamulcowym mogą współpracować z ESP ciągnika TGA.



Dwie główne funkcje realizowane przez ESP to DSP (Dynamic Stability Program) - dynamiczna stabilizacja jazdy oraz ROP (Roll-Over Protection) ochrona przed przewróceniem. Obie wymagają mierzenia przez czujniki w sposób ciągły i porównywania z prędkością jazdy trzech zmiennych: kąta skrętu, przyspieszenia poprzecznego oraz kąta obrotu pojazdu wokół osi pionowej. DSP zapewnia głównie stabilność pojazdu na mokrej, oblodzonej lub ośnieżonej drodze (przy niskim współczynniku przyczepności). Mimo stale prowadzonego nadzoru interweniuje tylko wtedy, kiedy wystąpi znacząca różnica między zamierzonym kierunkiem jazdy a faktycznym ruchem pojazdu. Różnice między zamierzonymi i zmierzonymi zmiennymi prowadzą ESP do interwencji. Generuje on wówczas siły i momenty kompensujące przez selektywne hamowanie poszczególnych kół w przypadku nadsterowności lub podsterowności pojazdu. Zapewnia to wyprowadzanie pojazdu z krytycznych sytuacji, a kierowca bardzo szybko odzyskuje pełne panowanie nad pojazdem.
W skrócie wygląda to tak: kiedy ciągnik jest nadsterowny - np. w sytuacji kiedy kierowca zbyt szybko wprowadza go w zakręt i ostro skręca - tylne koła pchane przez rozpędzoną naczepę zaczynają jechać nie tylko do przodu, ale także w bok. Jeśli kierowca w ciągniku bez lub z wyłączonym ESP w tym momencie zacznie hamować, zestaw złamie się i zacznie składać jak scyzoryk. Jedyny wtedy ratunek to ostre dodanie gazu i odkręcenie kierownicą na zewnątrz zakrętu - to jednak teoria, bo na drodze przeważnie nie ma na to miejsca, a siła bezwładności wyciąga taki składający się zestaw na zewnątrz łuku drogi. A jak w takiej sytuacji pomaga ESP? Uruchamia tzw. hamowanie kompensacyjne - włącza hamulec przedniego zewnętrznego koła wytwarzając siłę przeciwdziałającą nadsterowności i dodatkowo włącza hamowanie kołami naczepy co powoduje rozciągnięcie (wyprostowanie) zestawu.
Nieco inaczej wygląda hamowanie kompensacyjne, gdy ciągnik jest podsterowny, czyli kiedy mimo skrętu przednich kół ciągnika, cały zestaw nadal ma tendencję do jechania prosto i jest wypychany na zewnątrz łuku. Wtedy ESP przez przyhamowywanie wewnętrznych tylnych kół (lub koła - coraz częściej stosowane jest w tym miejscu pojedyncze koło z szeroką oponą typu supersingle) wytwarza moment wymuszający powrót ciągnika na właściwy tor jazdy.



Dotychczas wiele wypadków, podczas których dochodziło do przewrócenia się zestawu miało miejsce także w czasie dobrej pogody, na suchej i przyczepnej nawierzchni. Ich przyczyną niemal zawsze jest zbyt szybkie wejście w zakręt, często korygowane gwałtownym hamowaniem. Często też takie zdarzenie następuje przy próbie uniknięcia zderzenia z nagle pojawiającą się na drodze przeszkodą. Załadowana naczepa lub cysterna ma wysoko położony środek ciężkości i podczas nagłego wytrącenia pojazdu z równowagi zaczyna żyć własnym życiem. Kierowca jest wtedy w nie lada opałach. Na pierwszym lub także na kolejnych szybkich zakrętach, jakie wykonuje wtedy zestaw (niektórzy określają to jako taniec śmierci) wewnętrzne koła naczepy unoszą się znad nawierzchni wysoko w górę, a środek ciężkości naczepy przesuwa się gwałtownie w stronę kół, które wciąż pozostają na drodze. Powstaje wtedy ogromna siła bezwładności, która usiłuje przewrócić pojazd. Pierwsza przewraca się naczepa, a chwilę później ciągnik. Czasami ciągnik pozostaje na kołach, ma jednak wyrwane siodło, albo też pogiętą ramę. Nadaje się więc do kasacji.
Ochrona przed takim zdarzeniem to zadanie dla funkcji ESP określanej jako ROP. W zależności od chwilowej prędkości jazdy i innych zmiennych układ ten oblicza dopuszczalne przyspieszenie boczne pojazdu. Jeśli wartość zmierzonego przyspieszenia bocznego jest większa od dopuszczalnego, prędkość jazdy musi zostać zmniejszona, aby zapobiec wywróceniu się pojazdu. Jest to osiągane przez ingerencję w pracę silnika - zmniejszenie jego momentu obrotowego - lub przez hamowanie całego zestawu. Drugie zadanie ROP polega na wyliczeniu czy podczas jazdy po łuku któreś z wewnętrznych kół nie zostało uniesione ponad drogę. W ciągniku siodłowym zajmuje się tym układ ESP, w naczepie jednostka zarządzająca tego układu. Jeśli naczepa nie ma ESP, działanie ROP ogranicza się jedynie do pierwszej funkcji.
Jak widać korzyści z zastosowania ESP są istotne. Najważniejsza to o wiele większe bezpieczeństwo jazdy przez wyeliminowanie zagrożenia złożeniem się lub przewróceniem zestawu. Jest to szczególnie ważne przy przewożeniu materiałów niebezpiecznych. Efekt to również zwiększenie bezpieczeństwa innych użytkowników drogi oraz transportowanego ładunku. Pomaga także uniknąć wypadku spowodowanego błędem kierowcy i ogranicza koszty eksploatacji - w wyposażonych w ESP ciężarówkach wolniejsze jest zużycie okładzin hamulcowych oraz opon dzięki jego funkcji dostosowywania prędkości jazdy na zakręcie do rzeczywistych warunków. ESP reguluje bowiem prędkość nie tylko przez hamulce, ale także przez ograniczanie momentu obrotowego silnika i uruchamianie retardera lub hamulca silnikowego.



Praktyczne działanie funkcji ESP mieliśmy okazję sprawdzić na płycie lotniska na warszawskim Bemowie. Na próby sprowadzony został z Niemiec testowy zestaw ciągnik siodłowy MAN TGA 18.480 z silnikiem z wtryskiem Common Rail i ze specjalną naczepą cysterną firmy Willig, wyposażoną w podpórki i dodatkowe koła na ich końcach. Te ostatnie urządzenia zabezpieczają zestaw przed wywrotką podczas testów bez udziału ESP. Testowy ciągnik, w odróżnieniu od handlowej wersji, został wyposażony w jego wyłącznik. Poza tym przed każdym kołem naczepy umieszczona jest dysza, z której podczas hamowania tryska pod oponę woda. Ma ona za zadanie chronić przed zbyt szybkim spaleniem i starciem bieżnik, choć fabryczny kierowca testowy twierdzi, że wystarczają zaledwie na kilka miesięcy pokazów.
Po ostrym ruszeniu i przejechaniu zaledwie 100 metrów ostre wejście w zakręt przy wyłączonym ESP powoduje, że wewnętrzne koła naczepy szybko podnoszą się w górę. Przy próbach ustabilizowania jazdy zestawem miota w sposób opisany już powyżej. Gdyby nie podpórki i przestrzeń lotniskowego pasa... Po włączeniu ESP sytuacja zmieniła się diametralnie. W podobnej sytuacji układ włącza hamulce i redukuje moc w taki sposób, że ma się wrażenie jakby cały zestaw wręcz przysiadł lub przyssał się wszystkimi kołami do nawierzchni. Różnica w zachowaniu jest na pierwszy rzut oka porażająca. Kierowca musi się tylko przyzwyczaić do tego, że auto potrafi zahamować samo, bez naciskania przez niego na pedał hamulca. Gra jednak jest tego warta. Bo to jest gra o życie.

Pozdrawiam Minimus123