Recording the parameters of road traffic accidents by passive safety system of vehicle

Abstract

The paper considers the possibility of using the electronic module of passive safety system of vehicle as a “black box” to register the parameters of road and transport accidents during airbag deployment.

Full Text

Современный автомобиль насыщен электронными системами, оперирующими точны- ми цифровыми данными о движении и работе агрегатов. Запись данных о параметрах дви- жения в случае ДТП может оказать значительную помощь сотрудникам ГИБДД и экспертам для установления параметров столкновения. Малоизвестно, но возможность записи параметров столкновения имеется практически на каждом легковом автомобиле, оснащенном подушками безопасности. При столкновении, приводящем к раскрытию подушек, в электронном блоке управления происходит запись па- раметров движения автомобиля в момент удара - “CRASH-DATA”. Эта запись может содер- жать такие данные, как скорость в момент столкновения, положение педали газа, обороты двигателя, признак нажатия педали тормоза и другие данные. Таким образом, электронный блок управления подушками безопасности выполняет функции “черного ящика”. Впервые эту функцию на своих автомобилях реализовала компания GM ещё в 1990-х годах. Впоследствии многие производители, работающие на американском рынке, стали оснащать свои автомобили подобными системами. К 2005 г. такие компании, как Mazda, Mitsubishi, Ford, Subaru, Suzuki, Isuzu, продавали в США автомобили, имеющие в составе си- стем пассивной безопасности функцию записи “CRASH-DATA”. С сентября 2014 г. наличие функции записи параметров ДТП стало обязательным для всех легковых автомобилей, впер- вые продаваемых на рынке США [1]. В открытом доступе появилось оборудование фирм VETRONIX, а затем BOSCH, позволяющее считывать “CRASH-DATA” через диагностиче- ский разъем автомобиля или непосредственно с электронного блока управления подушками безопасности. Полученная таким образом информация может быть представлена как в виде таблич- ных данных, так и в виде графиков, что позволяет быстро сделать выводы о действиях води- теля и обстоятельствах ДТП и провести беспристрастное расследование. В качестве примера можно привести аварию с участием вице-губернатора штата Мас- сачусетс Тимоти Мюррея. В 2011 году чиновник попал в ДТП на служебном автомобиле Ford Crown Victoria. После аварии Мюррей утверждал, что соблюдал скоростной режим и был пристегнут, но проверка “черного ящика” полицией установила, что чиновник не вос- пользовался ремнем безопасности и ехал со скоростью 160 км/ч в зоне, где ограничение со- ставляет 120 км/ч. В результате Мюррея обязали выплатить штраф за превышение скорости в размере $555. Кроме того, чиновник возместил штату полную стоимость разбитого автомо- биля [2]. В нашей стране также имеется опыт использования данных, зафиксированных си- стемами пассивной безопасности автомобиля. Так, в расследовании обстоятельств ДТП с участием машины замглавы "Лукойла" на Ленинском проспекте 25 февраля 2010 г. были ис- пользованы данные расшифровки так называемых "черных ящиков", эксперты Mercedes и Citroen установили скорости, с которыми двигались автомобили перед ДТП. В момент столкновения Citroen двигался со скоростью 75 км/ч, Mercedes ехал со скоростью 35 км/ч. Также экспертиза показала, что угол столкновения автомобилей был равен 180 градусам, то есть автомобили столкнулись буквально "лоб в лоб". Также выяснилось, что водитель и пас- сажир Citroen не были пристегнуты ремнями [3]. Этот пример наглядно демонстрирует возможность фиксации данных об аварии борто- вым оборудованием автомобиля, что позволяет объективно оценить обстоятельства ДТП. Однако отсутствие на российском рынке специализированной аппаратуры и программного обеспечения затрудняет извлечение и дешифровку данных, представленных в гексадеци- мальном коде, в форму, удобную для восприятия человеком, что вынуждает российских сле- дователей и экспертов обращаться на завод-изготовитель. Применить американское оборудование для чтения CRASH-DATA на европейских ав- томобилях, к сожалению, невозможно, так как в США и Европе существуют различные под- ходы к обеспечению пассивной безопасности и электронные блоки выполняют свои функции по-разному. Так, в европейских автомобилях сначала срабатывает преднатяжитель ремня безопасности, прижимая водителя и пассажиров к сиденью, и только потом раскрывается подушка, т.е. предполагается, что человек изначально пристегнут ремнем безопасности. Ограничение подвижности человека с помощью ремня позволяет избежать травм от раскры- вающейся подушки. В американских автомобилях подушки должны обеспечить безопас- ность даже если человек не пристегнут ремнем. Поэтому американские подушки больше (~ в 1,5 раза) и раскрываются они быстрее, чем европейские. При этом существенно повышается вероятность получения травмы от раскрывшейся подушки. Кроме того, подушки большого объема, раскрываясь при закрытых окнах, повышают давление воздуха в салоне (за счет практически мгновенного изменения объемных характеристик) до величин, опасных для здоровья человека. Чтобы этого избежать, в американских системах в зависимости от тяже- сти столкновения предусмотрено частичное стравливание газового заряда, т.е. неполное раскрытие подушки. Таким образом, имеются существенные различия в аппаратном и програм- мно-алгоритмическом обеспечении и интерфейсах передачи данных американских и евро- пейских систем пассивной безопасности. Следует отметить так же, что процедура записи и снятия параметров удара никак не регламентирована ISO-стандартами и производители ре- шают данный вопрос по своему усмотрению. В связи с этим разработка и стандартизация собственных методов и средств извлечения данных из блоков управления подушками без- опасности представляет значительный научный и практический интерес. Министерство транспорта России рассматривает вопрос о реализации функции “черно- го ящика” в рамках системы экстренного реагирования при авариях “ЭРА-ГЛОНАСС”, включающей в себя датчик автоматической идентификации события ДТП, предназначенный для установления факта ДТП на основе обработки данных, поступающих от входящего в его состав трехосевого датчика ускорения, и предоставляющий информацию во внешние устройства для записи профиля ускорения при ДТП и (или) оценки тяжести ДТП. Причем для транспортных средств категории М1, к которым относятся легковые автомобили, датчик автоматической идентификации события ДТП может входить в состав штатной автомобиль- ной системы, требования к которой устанавливаются производителем транспортного сред- ства [4]. Рассмотрим подробнее работу штатной системы пассивной безопасности автомобиля. Подушки срабатывают от электрического импульса, исходящего от датчиков удара в момент столкновения. Датчиков удара (ускорения или давления, либо на основе микроконтроллеров) в автомобиле может быть от двух до десяти в зависимости от конкретного авто. На срабаты- вание датчика удара влияют не только скорость автомобиля в момент столкновения, но и ха- рактер самого удара (угол, жесткость препятствия). В то же время экстренное торможение с любой скорости не может заставить сработать подушки безопасности. Система безопасности - одна из самых сложных компьютеризированных систем автомобиля. Она состоит из блока управления, а также множества других компонентов, таких как модуль подушки безопасно- сти водителя в рулевой колонке, модуль подушки безопасности пассажира, модуль пред- натяжителя ремня безопасности, датчик положения сиденья, датчик бокового удара, датчик переднего удара. Помимо этих компонентов могут также встречаться и такие как: задние шторки, задние датчики удара, датчик неровной дороги и т.п. Преднатяжители ремней безопасности могут находиться на катушке ремня безопасно- сти, в основании ремня безопасности к кузову или креслу автомобиля, а также на замках ремней безопасности, в которые ремень защёлкивается. Также частью системы может быть защёлка ремня безопасности, индицирующая, пристёгнут или не пристёгнут человек. По- следнее может играть роль при принятии решения о запуске пиропатрона ремня в момент удара. Передний датчик удара располагается на передней арматуре автомобиля, как правило в районе решётки радиатора. Датчик удара является устройством, регистрирующим перегруз- ки, которым подвергается корпус автомобиля. Определённая сила перегрузок играет роль при принятии решения о срабатывании подушек безопасности. Также имеет значение, на ка- кой именно датчик приходится усилие. Датчик ускорения также может быть установлен непосредственно в блоке управления. Помимо фронтальных датчиков, автомобиль может быть укомплектован боковыми и задними датчиками удара. Боковые датчики, как правило, принимают решение о срабатыва- нии шторок автомобиля или боковых подушек, расположенных в сиденье водителя и перед- него пассажира. Датчики бокового удара установлены в средних стойках кузова автомобиля и соедине- ны с диагностическим блоком. Благодаря тому что эти датчики работают независимо друг от друга, достигается более быстрая активизация подушек безопасности, поскольку быстрее фиксируется боковое ускорение. Кроме того, повышается точность определения бокового удара. Датчик бокового ускорения содержит акселерометр и микроконтроллер, питание к которым подается от блока управления. Цепь питания также обеспечивает информационный интерфейс между датчиком бокового удара и блоком при помощи серии информационных сообщений. Величина бокового ускорения при ударе вычисляется микроконтроллером и пе- редается блоку управления. На основании этих данных блок принимает решение о необхо- димости активизации боковых и оконных подушек безопасности. Датчик положения сиденья определяет, в каком положении находится сиденье пасса- жира или водителя. Датчик присутствия пассажира на переднем сиденье, определяющий факт присутствия пассажира на сиденье, установлен в подушке сиденья переднего пассажира между пористым наполнителем и обивкой. Блок управления обычно располагается в центральной консоли. В задачи блока входят: определение состояния удара; снятие и запись параметров удара; активация подушек безопасности; тестирование работоспособности и мониторинг системы пассивной безопасности; индикация готовности системы, а также индексация неисправностей с использованием индикаторов на панели приборов; необходимый обмен информацией с диагностическим оборудованием. Существуют различные стратегии работы системы, которые обеспечивают сценарий срабатывания подушек и преднатяжителей ремней безопасности, соответствующий силе и направлению удара. Стратегия воспламенения пиропатронов подушек и преднатяжителей также зависит от сигналов, поступающих от концевых выключателей замков ремней без- опасности, от датчика присутствия пассажира на переднем сиденье и от различий, суще- ствующих между автомобилями. Запасной источник питания в блоке гарантирует, что даже в случае обрыва цепи пита- ния от замка зажигания сигнал о воспламенении пиропатронов будет дан в течение 150 мс с зафиксированного системой момента аварии [5, 6]. Таким образом, штатная система пассив- ной безопасности имеет широкие возможности для определения состояния ДТП [7, 8, 9] и за- писи профиля ускорения. Помимо этого, фиксируются и другие параметры, о которых гово- рилось выше. Записанная информация, как правило, не может быть считана и удалена обыч- ным диагностическим оборудованием. Для считывания и анализа данных блоков пассивной безопасности необходимо разра- ботать отечественный программно-аппаратный комплекс. Также целесообразно было бы со- здать законодательную базу, определяющую набор параметров, фиксируемых блоком, вре- менные интервалы записи, дальнейшее использование полученных данных в судебных спо- рах и страховых случаях. Впрочем, ничто не мешает отечественным автопроизводителям са- мостоятельно реализовать функции “черного ящика” на своих автомобилях, благо для этого не нужно вносить изменения в аппаратную часть, достаточно изменить программное обеспе- чение и открыть доступ к памяти блоков управления подушками безопасности.