Круиз-контроль: предвестник беспилотных авто

Технический прогресс особенно ярко проявляет себя в автомобилестроении. Современное транспортное средство буквально напичкано системами, призванными упростить для водителя управление машиной. Но останавливаться на достигнутом автопроизводители не собираются, и уже полным ходом идут испытания беспилотных авто. Производители таких ТС утверждают, что, согласно опросам, пересесть на такие автомобили готова большая половина респондентов. Мы бы не были столь оптимистичными, но система под названием круиз-контроль, внедряемая в транспортные средства достаточно давно, как раз и является реально действующей беспилотной компонентой. Ирония состоит в том, что многие владельцы машин, оснащённых этой функцией, крайне редко или вовсе ею не пользуются, поэтому имеет смысл рассказать, что это такое, из чего состоит и как работает.

Для чего предназначен круиз-контроль в автомобиле

Читая описание новых авто, вы наверняка сталкивались в перечне опций с термином «круиз-контроль». До недавних пор этой функцией оснащались преимущественно топовые модели, но сегодня круиз-контроль – нередкий гость даже бюджетных авто. Его основное предназначение – поддержание крейсерской скорости ТС на заданном уровне. Как правило, подобная функция используется при движении по автомагистрали во время длительных по времени и расстоянию поездок, позволяя водителю расслабиться и не нажимать на педаль акселератора. Другими словами, установка круиз-контроля на машине означает, что часть функций по управлению транспортным средством перекладывается на электронику, связанную с исполнительным устройством. Если предполагается рваный, неравномерный режим езды, типичный для городских условий, использование подобной функции нерационально.

Схема функционирования круиз-контроля достаточно проста: после выезда на трассу и перехода в скоростной режим езды водитель включает данную функцию с указанием предпочтительной скорости движения, и система, вне зависимости от типа и состояния дорожного полотна, будет поддерживать эту скорость без участия водителя. Интересно, что изобретателем подобной системы оказался слепой американский инженер. Первое подобное устройство Ральф Титор разработал в далёком 1935 году, однако оно было несовершенным, и ему пришлось потратить ещё несколько лет, чтобы новинка оказалась более-менее пригодной для установки на серийный автомобиль. Но грянула война, и все планы пришлось отложить до лучших времён. Поэтому запатентовать устройство Титор смог только спустя 10 лет, а ещё 13 ушло на попытки внедрения изобретения в производство. И в 1958 году серийный Chrysler Imperial уже мог похвастаться наличием функции контроля скорости движения. Интересно, что принцип функционирования круиз-контроля, предложенного Титором, используется и сегодня. Система отслеживает текущую скорость вращения карданного вала, и на основании полученной информации регулировала объём бензина, подаваемого в карбюратор.

История появления идеи занимательна сама по себе. Родившись в 1890 году в захолустном городке, затерянном на западной оконечности тата Алабама, Ральф в пятилетнем возрасте в результате несчастного случая полностью ослеп. Это не сломило его жажду к знаниям – будучи любопытным юношей, он окончил школу с отличием. А затем, несмотря на отсутствие в ту пору специальных обучающих программ для незрячих, успешно закончил и университет, а спустя некоторое время заслуженно завоевав звание одного из лучших современных инженеров. Первое признание ему принесло решение считавшейся невыполнимой технической задачи по балансировке пароходных турбин, работающих на пару. И вот в начале 30-х он совершал длительную поездку на автомобиле, которым управлял его адвокат. В пути они много разговаривали, и во время этих разговоров водитель, не имея достаточных навыков управления машиной, невольно сбавлял скорость. Это раздражало изобретателя, обладающего, как и большинство слепых, особой чувствительностью. Вот тогда и родилась у него идея создания автомобильного «автопилота», благо в авиации подобные устройства в то время уже существовали.

Впрочем, востребованным круиз-контроль стал не сразу, да и то благодаря случившемуся в 70-х обвальному росту цен на горючее. Для американцев, привыкших путешествовать на приличные расстояния, возможность сэкономить бензин во время топливного кризиса оказалась весьма кстати. Ну, а позже новшество дошло и до Старого Света, и до азиатских автопроизводителей. Нелишним будет напомнить, что и сегодня доля расходов на горючее остаётся достаточно высокой, и это один из ответов на вопрос, зачем в машине нужен круиз-контроль. Вдобавок к таким аргументам, как снижение усталости водителя в дальней дороге. Так что если вы тоже любитель дальних поездок, то эта функция определённо окажет вам хорошую службу. К сожалению, отечественный автопром на протяжении длительного времени игнорировал это новшество, и только относительно недавно системой круиз-контроля начали оснащать люксовые комплектации. Хотя при наличии желания и финансовых возможностей установить систему можно и самостоятельно. Согласно статистике, эта операция выполняется не так уж редко, причём независимо от типа трансмиссии и силового агрегата.

Устройство системы круиз-контроль

Схематически устройство контроля скорости движения ТС можно представить в виде трёх основных компонентов:

• датчика расстояния;
• исполнительного механизма;
• электронного управляющего блока.

Функция датчика расстояния заключается в измерении текущей скорости движения машины, а также для вычисления расстояния до ближайшего транспортного средства, едущего впереди по курсу. В качестве таких приборов используются лидары или радары. Принцип действия лидара – излучение в инфракрасном диапазоне, когда лазерный луч направляется на исследуемый объект и отражается от него. Изменение характеристик отраженного сигнала позволяет вычислить расстояние до объекта (по времени прохождения луча) и его скорость (по смещению частоты отражённого луча). Эти значения преобразуются в аналоговый электрический сигнал, который в режиме реального времени передаётся в управляющий блок. Недостатком лидаров является их неважная погодоустойчивость, поэтому, несмотря на более низкую стоимость, не получили широкого распространения. Радары вместо лазерного луча используют излучение в электромагнитном спектре, во всём остальном принцип измерения скорости и расстояния до впереди едущего автомобиля такой же. Единственное отличие – радарам не страшны оптические атмосферные явления в виде осадков или тумана, то есть они являются всепогодными.

Обычно ДР монтируют спереди автомобиля – на бампере или где-нибудь в районе радиаторной решётки. Дальность действия прибора не превышает 130-150 метров. В адаптивных системах круиз-контроля последнего поколения применяются датчики расстояния, способные излучать в коротком/длинном диапазонах волн. ДР короткого диапазона умеет равномерно уменьшать скорость движения машины до полной её остановки, ДР длинного волнового диапазона позволяет снижать скорость до 30 км/час. Благодаря этим новшествам появилась возможность придерживаться практически любого скоростного режима, включая поездки на небольших скоростях, характерные для езды по городу. Устройством, анализирующим полученные от датчиков скорости данные, является ЭБУ, который способен обрабатывать следующую информацию:

• текущую скорость движения автомобиля;
• скорость и расстояние до впереди едущего автотранспорта;
• боковое ускорение;
• угол, на который поворачивается руль;
• радиус кривизны при входе в поворот.

Все эти параметры участвуют в расчётах, основанных на сравнении фактических данных с расчётными. В случае возникновения расхождений вырабатываются соответствующие команды, воздействующие на управляющие устройства. Именно так происходит корректировка скорости движения в зависимости от выбранного режима. Примечательно, что исполнительные механизмы, используемые адаптивным круиз-контролем, не являются частью данной системы – они входят в состав других систем (например, автоматической трансмиссии, системы курсовой устойчивости, управляемой электроприводом дроссельной заслонки).

Принцип функционирования круиз-контроля

Алгоритм работы КК следующий:

• если водитель придерживается выбранной скорости движения, педаль акселератора длительное время находится в неизменном положении. Если в этот момент активировать круиз-контроль, положение дроссельной заслонки, соответствующее нажатию педали газа, будет взято за основу микропроцессорным модулем;
• если машина едет в гору, при неизменном положении педали скорость начнёт падать. ЭБУ учитывает этот момент, приводя в действие исполнительные механизмы, изменяющие положение дроссельной заслонки, тем самым увеличивая скорость движения авто;
• при движении во время спуска всё происходит с точностью до наоборот: компенсируя увеличение скорости, сервопривод соответствующим образом изменяет положение ДЗ, то есть происходит торможение двигателем без использования педали тормоза;
• для отключения режима использования КК достаточно однократно нажать на педаль тормоза – это будет сигналом, что водитель взял управление автомобилем на себя.

Техническая реализация данного функционала зависит от типа трансмиссии, установленной на автомобиль.

Как работает круиз-контроль на механике

Особенность движения машины с МКПП заключается в том, что для каждой передачи имеется свой скоростной режим. И если торможение или ускорение не связано с переключением на повышенную/пониженную передачу, никаких действий предпринимать не нужно. Но если преодолеваемый склон имеет достаточно большой градиент и протяжённость, потребуется ручное переключение передач. В частности, при движении вверх по крутому склону увеличение подачи топлива не поможет преодолеть подъём, поскольку на высокой передаче крутящего момента в какой-то момент окажется недостаточно. Поэтому придётся вручную переходить на пониженную передачу. При спуске ситуация аналогична – уменьшение подачи горючего не способно затормозить автомобиль настолько, чтобы сохранить скорость его движения неизменной без переключения на пониженную передачу. Так что круиз-контроль на механике назвать полностью автоматизированной системой нельзя.

Нюансы работы КК на авто с АКПП

Совсем другое дело – автоматическая трансмиссия, которая при снижении/увеличении скорости самостоятельно изменяет передаточное число. Другими словами, принцип работы круиз-контроля на авто с АКПП не требует вмешательства водителя при преодолении крутых склонов – корректировка скорости выполняется автоматически с учётом необходимого крутящего момента.

https://www.youtube.com/watch?v=vJIY_9AB8J4

Разновидности КК

Классификация систем круиз-контроля включает две большие группы устройств: пассивные и адаптивные. Первые исторически считаются классикой систем управления скоростью движения ТС. Они используются более полстолетия, пригодны для машин с обоими типами трансмиссий, достаточно надёжны и относительно дёшевы. Адаптивный круиз-контроль считается более передовым в техническом и эксплуатационном аспекте устройством, и в настоящее время такие системы востребованы гораздо сильнее. Рассмотрим особенности обеих групп.

Пассивный круиз-контроль

Характеризуясь простотой конструкции, пассивный КК имеет и минимальный функционал, отвечая исключительно за соблюдение заданной скорости. Это в принципе всё, что нужно знать, чтобы ответить на вопрос, что такое пассивный круиз-контроль. Технически всё это реализуется посредством датчиков скорости и блока управления, управляющего сервоприводами ДЗ. Принцип работы устройства также достаточно прост. Прежде всего нужно уяснить, что использование данного режима имеет смысл только при движении по загородной автотрассе с идеальным покрытием. Наличие большого количества ям, трещин, наплывов и других дефектов дорожного покрытия, а также езда по грунтовым дорогам и в городе являются явным противопоказанием к использованию круиз-контроля.

Если же условия позволяют, необходимо разогнаться до той скорости, которая, по мнению водителя, должна быть крейсерской. Включать КК необходимо именно в этот момент. После задействования режима КК за дело берутся датчики и микропроцессор. Датчики отслеживают скорость движения ТС, а также текущее положение ДЗ, передавая эти данные в режиме реального времени в ЭБУ. При езде по ровной дороге этого достаточно для поддержания требуемой скорости, но как только дорожная обстановка изменится (а для этого достаточно незаметного для глаза, но продолжительного подъема или спуска), изменится и скорость движения. В этом случае блок управления попытается скорректировать возникшее расхождение, управляя работой сервопривода дроссельной заслонки. Отметим, что на едущий впереди автомобиль пассивный КК не реагирует, как и на другие возможные препятствия, поэтому водитель должен оставаться предельно внимательным и при включённой системе.

Адаптивный круиз-контроль

Функционал этого типа устройств значительно шире. АКК умеет не только соблюдать заданный водителем скоростной режим, но и в определённых рамках реагировать на изменения дорожной обстановки. Этому способствует установка дополнительных датчиков, камер, а также изменения в программном обеспечении, отвечающем за обработку полученной информации. Рассмотрим, как работает адаптивный круиз-контроль более детально.

В части прямолинейного движения обе системы работают идентично. Но если впереди появится автомобиль, движущийся в том же направлении, но с другой скоростью (которая может изменяться динамически), АКК в состоянии определить скоростные параметры потенциального препятствия, адаптируя движение собственного транспортного средства таким образом, чтобы соблюсти безопасную дистанцию. Если едущее впереди транспортное средство увеличит скорость или затормозит, датчики это зафиксируют, а ЭБУ передаст соответствующие команды на сервопривод для снижения или увеличения собственной скорости движения. Адаптивные системы КК последнего поколения в стоянии даже принимать ов внимание дорожную разметку, демонстрируя дальнейшую эволюцию таких устройств, направленную на уменьшение доли участия водителя в управлении автомобилем.

Стоимость АСС (английская аббревиатура адаптивного круиз-контроля, часто встречающаяся в описании комплектаций авто) существенно выше пассивный           устройств, но постепенно они становятся стандартом де-факто. Рост цены обусловлен использованием дополнительных датчиков, камер и радаров, а также более совершенного программного обеспечения, учитывающего не два параметра, а порядка десяти. Предупреждение водителя о возникновении аварийной ситуации (уменьшении дистанции между авто и препятствием до небезопасного) может осуществляться подачей как визуальных, так и акустических сигналов.

Отметим, что адаптивный КК в большинстве случаев работает в связке с другими системами (курсовой устойчивости и антиблокировочной). Это означает, что неисправность ESP или ABS обусловит невозможность использования и АСС. Хотя адаптивный круиз-контроль более совершенен, самостоятельная его установка – процедура весьма трудоёмкая и дорогостоящая. Поэтому для автомобилей, в базовой комплектации не оснащённых системой КК, имеет смысл осуществлять монтаж более простых, дешёвых и надёжных пассивных устройств, функционала которых достаточно для поддержки равномерного движения по автостраде.

https://www.youtube.com/watch?v=6Z_jRIKVZk0

Как включить круиз-контроль

Как видим, принцип работы КК не так уж сложен, но многие водители без опыта общения с этим устройством интересуются, насколько легко управлять круиз-контролем в реальных условиях. Их любопытство понятно: хотя качество российских дорог оставляет желать лучшего, количество автострад с дорожным покрытием хорошего качества неуклонно растёт. Впрочем, как и поток автомобилей на них. И возможность не держать постоянно одну ногу на педали уже не воспринимается как блажь. Для тех, кто только планирует пересесть за автомобиль, оснащённый этой опцией, мы и расскажем правила и особенности пользования круиз-контролем. Если КК установлен в заводских условиях, кнопку включения круиз-контроля, как и другие элементы управления, следует искать непосредственно на руле, хотя иногда их располагают на подрулевых лепестках.

Если устройство было смонтировано самостоятельно, кнопки управления, расположенные в отдельном пульте, также монтируются на руле. Такое расположение не случайно: пользование круиз-контролем предполагает удобный и быстрый доступ к кнопкам управления, и руль в этом плане – вне конкуренции. Расположение кнопок на подрулевых переключателях менее комфортно, но в принципе это дело привычки – визуальный обзор при таком расположении ненамного хуже, расстояние до кнопок тоже примерно одинаковое. Поскольку существует несколько видов КК и большое число производителей этих устройств, не следует ожидать от них абсолютной унификации, и всё же отличия носят скорее декоративный, нежели принципиальный характер. Мы рассмотрим наиболее общий алгоритм управления системой КК, который заключается в выполнении следующей последовательности действий:

• разгон авто до крейсерской скорости, на которой он и будет двигаться по трассе в автоматическом режиме. Большинство моделей круиз-контроля позволяют включить КК, начиная с 40 км/час;
• включение устройства осуществляется либо переведением переключателя в положение «ON», либо нажатием кнопки, на которой изображена пиктограмма тахометра, дополненная стрелкой;
• в результате на приборной панели загорится лампочка, информирующая о включении системы. Она также выполнена в виде пиктограммы тахометра со стрелкой. Преобладающий цвет сигнальной лампочки – белый или жёлтый. Особо отметим, что именно эти цвета свидетельствуют лишь о том, что КК уже включён, но переход к автоматическому поддержанию заданной скорости ещё не состоялся. При самостоятельной установке устройства сигнальная лампочка загораться не будет по вполне понятным причинам;
• активизация режима происходит посредством нажатия кнопки «SET» («установка»). Хотя такое название кнопки считается стандартным, на некоторых моделях оно может быть другим, хотя предназначение от этого не меняется;
• о том, что устройство активировано и работает, свидетельствует изменение цвета лампочки на зелёный;
• настройка круиз-контроля также осуществляется посредством соответствующих кнопок: увеличить/уменьшить скорость движения можно клавишами «+» и «-», при этом значение скорости будет изменяться с шагом 1-2 км/час;
• стандартный способ выключения круиз-контроля заключается в нажатии кнопки «OFF», им пользуются, когда, например, въезжают в город или при совершении манёвров. Экстреннее выключение КК осуществляется нажатием на педаль тормоза, при этом полное управление транспортным средством мгновенно переходит к водителю. При нажатии кнопки КК выключается полностью и индикатор гаснет, при использовании педали тормоза лампочка будет светиться белым/жёлтым цветом, то есть водитель может в любой момент продолжить пользоваться устройством. На автомобилях с адаптивным круиз-контролем можно использовать альтернативный способ отключения устройства – нажав педаль акселератора.

Отметим, что программное обеспечение, управляющее работой КК, предусматривает самостоятельное отключение данной функции при возникновении следующих ситуаций:

• если машина начинает двигаться с ускорением, превышающим значение 5.54 км/час;
• если перевести рычаг автоматической коробки в нейтральное положение.

Перевод водителем рычага механической коробки в нейтральное положение не отключит КК: машина начнёт снижать скорость, однако рёв мотора продолжится, как будто педаль газа остаётся нажатой. Как видим, ничего сложного в управлении системой нет. Более того, возможность применения системы круиз-контроля предоставляет немало преимуществ:

• водитель получает возможность отдохнуть. Причём это касается только ног – голова и руки должны работать по-прежнему;
• если автомобиль достаточно часто ездит по автостраде, включённая функция КК позволит экономить до 5-8% топлива за счёт отсутствия изменения положения ДЗ;
• адаптивное устройство, кроме поддержания скорости на заданном значении, позволяет контролировать и безопасную дистанцию до движущихся впереди транспортных средств;
• установить круиз-контроль на свою машину можно самостоятельно, или воспользовавшись услугами автосервиса.

Отметим, что недостатки у устройства также имеются. Прежде всего, стоит отметить, что неисправность любого датчика вызовет неработоспособность всей системы, а у адаптивного КК таких датчиков немало. Второй момент чисто психологический – частое использование данной функции может привести к ослаблению концентрации и внимания водителей, чего допускать нельзя – дорожная обстановка может измениться за считанные секунды. Большинство автопроизводителей советуют не пользоваться круиз-контролем при езде ночью, а также при неблагоприятных погодных условиях (туман, дождь, снег, гололёд), поскольку риск возникновения аварийной ситуации в подобных случаях возрастает.

Плюсы и минусы использования круиз контроля

Частично достоинства применения данной опции описаны в предыдущих разделах. Прежде всего, речь идёт о том, что отпадает необходимость постоянно напрягать правую ногу при монотонном движении по загородной трассе. Водители, ежедневно проводящие многие часы в дороге, безусловно оценят такую возможность. Во-вторых, идеально постоянная скорость движения способствует ощутимой экономии горючего. Если держать ногу на педали акселератора, добиться такого режима езды практически невозможно, а любое, даже небольшое ускорение – это дополнительные траты бензина. Наконец, наличие в транспортном средстве адаптивной системы КК повышает безопасность пассажиров и водителя во время продолжительных поездок.

Недостатки круиз-контроля тоже очевидны. Так, внезапный выход из строя одного из датчиков может привести к резкому отключению функции, что чревато непредвиденным торможением и созданием аварийной обстановки. В городских условиях наличие данной опции становится бесполезной тратой денег, поскольку здесь движение с постоянной скоростью используется крайне редко из-за постоянно меняющейся дорожной обстановки. Так что решать, нужен ли на вашем автомобиле круиз-контроль, необходимо, учитывая все вышеприведённые факторы. Но если вам в силу жизненных обстоятельств приходится часто совершать поездки на большие расстояния, круиз-контроль окажется для вас неоценимым подарком. Конечно, это при условии, что вы дисциплинированный и аккуратный водитель и много внимания уделяете содержанию машины в исправном состоянии.