از اواخر دهه 90 میلادی به بعد، تقویت ایمنی خودرو، مهم‌ترین هدف کمپانی‌های مطرح خودروسازی جهان شد. با پیشرفت علم الکترونیک و گسترش آن در صنعت خودرو، ایمنی خودروها به طور فزاینده‌ای ارتقا پیدا کرد. از سال 2005 میلادی به بعد، سیستم‌های کنترل و هدایت در خودروها بیشتر مورد توجه قرار گرفت. بر این اساس خودروسازان مطرح از سال 2010 با سرمایه‌گذاری بیشتر در این زمینه، رانندگی خودکار یا خودران را گسترش دادند، تا جایی که این روزها سیستم‌ کمکی رانندگی ADAS جزو پیشرفته‌ترین سیستم های ایمنی خودرو به حساب می‌آید.

در این مطلب به بررسی سیستم‌‎های فوق پیشرفته ایمنی خودرو می‌پردازیم.

سیستم‌های ایمنی فعال

سیستم‌های ایمنی فعال، سیستم‌هایی هستند که با کنترل حرکت خودرو، ارائه خدمات به راننده و یا دادن هشدارهای لازم می‌توانند از وقوع تصادف جلوگیری کنند. به عبارت دیگر سیستم‌های ایمنی فعال، وظیفه جلوگیری از بروز تصادف را برعهده دارند. سیستم‌های ایمنی فعال بر اساس نوع وظیفه‌ای که انجام می‌دهند به دو گروه سیستم‌های ایمنی برای کنترل حرکت خودرو، و سیستم‌های ایمنی فعال هشدار دهنده و ادراکی تقسیم‌بندی می‌شوند.

1- سیستم‌های ایمنی برای کنترل حرکت خودرو:

در بسیاری از اوقات، عدم توانایی راننده در کنترل خودرو و یا نامساعد بودن شرایط جاده می‌تواند باعث برهم خوردن تعادل راننده شود. برای کنترل رفتارهای حرکتی خودرو و پایداری آن، علاوه بر توانایی راننده، قابلیت‌های خودرو نیز حائز اهمیت است. به همین منظور در خودروهای امروزی از سیستم‌های جدیدی استفاده شده است که می‌تواند پایداری و رفتار حرکتی خودرو را بهبود بخشند.

مهم‌ترین این سیستم‌ها عبارتند از: انواع سیستم‌های پیشرفته ترمز: عملکرد مناسب سیستم ترمز می‌تواند در جلوگیری از وقوع حوداث‌ها و تصادف‌ها بسیار موثر باشد. یک ترمز مطلوب باید بتواند تا حد امکان، طول خط ترمز را کاهش دهد و در عین حال، پایداری و تعادل خودرو را حفظ کند. از مهم‌ترین سیستم‌هایی که در این زمینه کاربرد دارند، می‌توان به سیستم ترمز ضدقفل ABS، سیستم ترمز توزیع الکترونیکی EBD یا EBS و سیستم کمکی ترمز اضطراری EBA اشاره کرد.

همچنین انواع سیستم‌های کنترل کشش TCS و ضدلغزش ASR، انواع سیستم‌های کنترل پایداری همانند سیستم کنترل پایداری الکترونیکی ESP، سیستم کنترل پایداری دینامیکی DSC و سیستم دینامیک درایو DDS نیز وجود دارند. از سوی دیگر انواع سیستم‌های کنترل کننده سرعت همانند سیستم کروز کنترل یا نمونه پیشرفته آن یعنی کروز کنترل پیشرفته یا کروز کنترل تطبیقی، محدود کننده سرعت و انواع سیستم‌های هدایت خودکار خودرو همانند سیستم فرمان الکتریکی EPS و سیستم فرمان حساس به سرعت خودرو، تعبیه شده اند تا ایمنی خودرو را بر اساس عملکرد صحیح، ارتقا دهند.

2-سیستم‌های ایمنی فعال هشدار دهنده و ادراکی:

این سیستم‌ها با ارائه هشدارهای لازم به راننده و کمک به درک بهتر او از شرایط جاده و موقعیت خودرو، می‌توانند در بهبود عملکرد راننده در شرایط بحرانی نقش موثری داشته باشند. از جمله این سیستم‌ها می‌توان به سیستم‌های هشدار دهنده مانند چراغ‌های راهنما، بوق، علائم هشدار دهنده روی صفحه نمایشگر، سیستم‌های تشخیص دهنده نقاط کور و سنسورهای راداری، سیستم دید در شب، سیستم هشدار انحراف از مسیر، سیستم بارکد خوان خیابان، سیستم هشدار هنگام خواب‌آلودگی راننده و چراغ‌های تطبیقی جلو جهت ایجاد دید بهتر برای راننده اشاره کرد.

ارتقای ایمنی با پیشرفت سیستم‌های الکترونیکی

با پیشرفت سیستم‌های الکترونیکی، ساختار خودروها متحول شد. همچنین با ایجاد یک شبکه برق‌‎رسانی هوشمند موسوم به مالتی‌‎پلکس، واحدهای پردازشگر مرکزی یا یونت‌‎های مرکزی بسیاری در خودرو تعبیه شدند و با نصب سنسورها و عملگرها، رفتارهای رانندگی به صورت کاملا دقیق و مهندسی، محاسبه شده و در نهایت از بروز تصادف یا برخورد جلوگیری شده تا جان سرنشینان داخل کابین حفظ شود.

سیستم پیشرفته پیشگیری از برخورد یا تصادف:

از سال 2008 میلادی به بعد، خودروسازان مطرحی مانند مرسدس‌‎بنز، آئودی، ب‌ام‌و، فورد، کادیلاک، تویوتا، ولوو ، نیسان و هوندا در محصولات لوکس خود از سیستمی تحت عنوان پیشگیری از برخورد استفاده کردند. اما از سال 2015 میلادی به بعد این سیستم در خودروهای به‌روز وجود دارد و به عنوان یک استاندارد مطرح می‌شود. این سیستم که دارای عملکرد هوشمند است، اقدامات خود را در چندین مرحله انجام می‌دهد.

به طور معمول، این اقدامات عبارتند از: 1- در نخستین مرحله، اطلاعات مربوط به تصادف و نحوه آن از طریق سنسورها دریافت می‌شود. 2- هشدارهای لازم توسط سیستم‌های هشدار دهنده به راننده اعلام می‌شود. 3- به منظور افزایش ایمنی، سقف شیشه‌ای پانورامیک یا سانروف و شیشه‌های کناری بسته شده و کمربندها کشیده می‌شوند. 4-ترمزگیری خودکار به آهستگی شروع می‌شود تا راننده هشدارهای لازم را دریافت کند. 5- به صورت خودکار، شدت ترمزگیری افزایش می‌یابد، تا حدالامکان از بروز تصادف جلوگیری شده و یا شدت آن کاهش یابد.

سیستم تشخیص نقطه کور(BSD) و (BLIS):

سیستم تشخیص نقطه کور یا Blind Spot Detection System (به اختصار (BSD به این منظور تعبیه شده که هر قدر که شرایط برای افزایش دامنه دید راننده فراهم باشد، باز هم ممکن است نقاطی وجود داشته باشد که از طریق شیشه‌ها و آینه‌ها در محدوده دید راننده قرار نگیرد. به این نقاط که در دامنه دید راننده قرار ندارند، نقاط کور گفته می‌شود. سیستم تشخیص نقطه کور(BSD) که به آن سیستم اطلاعات نقطه کور(Blind Spot Information System) نیز گفته می‌شود با داشتن سنسورهای راداری و لیداری، می‌تواند هرچیزی که در موقعیت نقاط کور آینه‌های خودرو قرار می‌گیرد را تشخیص داده و در مورد وجود آنها، به راننده هشدار دهد.

سنسورهای راداری یا لیداری این سیستم معمولا در گوشه‌های عقب خودرو نصب می‌شوند و نقاط کور آینه‌ها دردسترس آن‌ها قرار دارد. هنگامی که این سنسور راداری یا لیداری، وجود جسمی را در پشت خودرو و یا کناره‌های آن احساس کند، سیگنالی را به واحد کنترل کننده الکترونیکی(ECU) ارسال می‌کند. واحد کنترل الکترونیکی نیز فرمانی را صادر می‌کند تا سیستم‌ هشدار دهنده فعال شوند. این سیستم هشدار دهنده معمولا به صورت یک چراغ چشمک‌زن است که بر روی آینه‌های جانبی خودرو نصب می‌شود. گاهی اوقات نیز ممکن است که سیستم هشدار دهنده از نوع ویبره یا لرزش فرمان باشد.

سیستم تشخیص عابرپیاده( Pedestrian Detection):

نحوه کارکرد سیستم تشخیص عابرپیاده یا Pedestrian Detection مانند سیستم هشدار نقطه کور بوده با این تفاوت که سنسورهای راداری یا لیداری به کمک دوربین‌هایی باکیفیت بالا، وجود عابرپیاده یا دوچرخه‌سوار به عنوان یک جسم متحرک را به ECU اطلاع داده و پس از انجام محاسبات، سیستم هشدار دهنده ویبره، علائم هشدار دهنده یا چراغ چشمک‌زن نقطه کور فعال شده و در صورت عدم عملکرد صحیح از سوی راننده، سیستم ترمز اضطراری خودکار به سرعت فعال می‌شود.

سیستم هشدار برخورد از جلو (FCW):

سیستم هشدار برخورد از جلو یا (forward collision warning) به منظور پیشگیری از برخورد در زمان حرکت رو به جلو خودرو تعبیه شده است. به عبارت دیگر زمانی که راننده تمرکزی بر نواحی جلو نداشته و با سرعت به جلو حرکت می کند، سیستم هشدار دهنده به کمک تشخیص نقاط کور و عابرپیاده فعال شده و در شرایط ضروری، سیستم ترمز اضطراری خودکار نیز فعال می شود.

کروز کنترل تطبیقی(ACC):

این سیستم که با نام Adaptive Cruise Control شناخته می‌شود، علاوه بر ثابت نگه داشتن سرعت خودرو می‌تواند حداقل فاصله تا خودرو جلو را نیز حفظ کند.

به عبارت دیگر تا زمانی که هیچ مانع و یا خودرویی در مسیر حرکت خودرو وجود ندارد، خودرو با سرعت ثابت تعریف شده در حافظه سیستم (مبتنی بر انتخاب راننده) به حرکت خود ادامه می‌دهد؛ اما در هنگام نزدیک شدن به خودرو جلویی، این سیستم ابتدا با دستور به دریچه گاز، باعث کاهش دور موتور شده و سپس در صورت نیاز، عمل ترمزگیری را به صورت خودکار انجام می‌دهد. همچنین در این سیستم به منظور تعیین فاصله خودرو با خودروی جلویی، یک سنسور تشخیص فاصله تعبیه شده که این سنسور از نوع راداری یا لیداری است.

سیستم دید در شب (NVS):

درصد قابل توجهی از تصادفات خودرو با عابرپیاده یا با خودروهای دیگر، مربوط به زمان تاریک بودن هوا است که راننده نمی‌تواند عابرپیاده یا خودرو دیگر را به خوبی تشخیص دهد. به همین دلیل، استفاده از سیستم دید در شب (Night Vision System) در پیشگیری از وقوع چنین حوادثی موثر است.

سیستم دید در شب(NVS) در حقیقت یک دوربین مادون قرمز(Infra Red) است که می‌تواند به دید راننده در هنگام شب کمک کند. این سیستم از سال 2000 میلادی بر روی خودروهای کادیلاک، مرسدس‌بنز و ب‌ام‌و و از سال 2010 بر روی خودروهای آئودی مورد استفاده قرار گرفته است.

سیستم هشدار خواب‌آلودگی(DDS):

یکی از خطرناک‌ترین حالت‌هایی که به عنوان یکی از عوامل اصلی ایجاد تصادفات شدید شناخته می شود، خواب‌آلودگی راننده است. براساس بررسی موسسه بیمه ایمنی بزرگراه ایالات متحده، هنگامی که چشم‌های راننده بسته است و هوشیاری ندارد، وی در صورت بروز حادثه نمی‌تواند از خود واکنش لازم را نشان دهد.

به همین دلیل مهندسان خودروساز همواره به دنبال سیستمی بوده‌اند که بتواند خواب‌آلودگی راننده را تشخیص داده و هشدارهای لازم را به وی اعلام کند. در این سیستم، روی غربیلک فرمان یا در سقف خودرو دوربین و سنسورهایی تعبیه شده که در صورت خواب‌آلودگی راننده، هشدارهای صوتی، لرزش فرمان یا لرزش صندلی را فعال می‌کنند.

سیستم کنترل فواصل(DCS):

این سیستم، هماهنگی بالایی با کروز کنترل تطبیقی داشته و به منظور حفظ فاصله یک خودرو با خودرو دیگر و پیشگیری از برخورد آنها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مطابق بررسی‌های سازمان ایمنی اروپا یوروانکپ حدود 58 درصد تصادفات به دلیل عدم حفظ فواصل میان خودروها رخ می دهد. بنابراین این سیستم با کمک سنسورهای راداری و لیداری و همچنین ایجاد هماهنگی با سیستم ترمز اضطراری خودکار از برخورد خودرو بر براساس کاهش سرعت آن در مواقع لازم، جلوگیری می‌‎کند.

سیستم هشدار انحراف از مسیر(LDW):

این سیستم با نام سیستم هشدار انحراف غیرارادی (Involuntary Lane Alert System) به صورت مخفف(ILAS) یا (Lane Departure Warning System) نیز شناخته می‌شود. این سیستم وظیفه اخطار دادن به راننده در هنگام منحرف شدن خودرو را برعهده دارد.

اگر در صورت خواب‌آلودگی راننده و یا حواس‌پرتی وی، خودرو از مسیر منحرف شود، این سیستم در کمتر از 0.2 ثانیه به طور خودکار فعال شده و هشدارهای لازم را به وسیله ویبره (لرزش) صندلی راننده و یا غربیلک فرمان اعلام می‌کند.

سیستم حفظ مسیر(حرکت بین خطوط):

سیستم حفظ مسیر یا حرکت بین خطوط (Lane Keeping System) به وسیله سنسورهای مادون قرمزی که در زیر سپر خودرو وجود دارد، مسیرخط‌کشی‌های خیابان را ردیابی کرده و در صورت ایجاد هرگونه انحراف از مسیر، اخطارهای لازم را به راننده می‌دهد. این اخطارها نیز می‌تواند به صورت صوتی، نوری یا لرزشی باشد.

سیستم بارکدخوان خیابان‌(SBS):

این سیستم دارای عملکردی مشابه سیستم هشدار انحراف از مسیر است و حتی در بسیاری از اوقات از همان تجهیزات به صورت مشترک برای این سیستم نیز استفاده می‌‎شود.

در این سیستم از همان سنسورهای مادون قرمز استفاده می‌شود که توانایی تشخیص خطوط سفید جاده را دارند. در این سیستم، قوانین و علائم رانندگی توسط خطوط بارکد در کناره‌های جاده تعریف می‌شود.