Со слов автора. Опять снега навалило… насколько же больше сцепления у колес под тягой! На заднем приводе хорошо ездится только вокруг передних колёс… Что-то я отвлекся.

Сокращает ли антиблокировочная система тормозной путь? С одной стороны тема примитивная, с другой – востребованная, в чем легко убедиться, почитав баталии на автомобильных форумах. Задав этот вопрос гуглу, вы получите противоположные ответы. При этом они будут как-то аргументированными, иногда даже, казалось бы, самым наглядным образом – натурными сравнениями, запечатленными на видеокамеру (ютюб пестрит подобными роликами).

Как так получается? Очень просто: задавая вопрос, сокращает ли ABS тормозной путь, необходимо уточнить – по сравнению с чем? Какая именно ABS? И где? Без этих ответов все рассуждения не имеют смысла.

ABS – антиблокировочная система тормозов. То есть из её названия следует, что она придумана для того, чтобы не давать колёсам блокироваться при торможении. Как она устроена с механической точки зрения, описывать смысла не вижу, так как это сто раз разжевано и ничего нового я тут не скажу.

Давайте посмотрим на неё в действии.

Как видим, в данном случае, когда колесо блокируется, ABS приотпускает тормоза, позволяя колесам начать катиться, потом опять позволяет им заблокироваться, и так по кругу. Неужели это лучший способ остановить автомобиль?

Давайте разбираться.

Для начала поговорим о том, как именно автомобиль тормозит.

Автомобиль замедляет сила трения (сила сцепления), которая имеется между колесами и дорогой. Чем больше сила сцепления, тем быстрее замедляется автомобиль. Причем тут речь идет о сумме тех четырех сил, что действуют в пятне контакта каждой из шин.

Начнем с сухого асфальта, и для начала рассмотрим торможение одного колеса в отрыве от автомобиля.

В интернете вы можете прочитать, что по асфальту автомобиль с заблокированными колесами тормозит хуже, чем с катящимися, «потому что сила трения покоя больше, чем сила трения скольжения». Однако помимо того факта, что заблокированная шина в пятне контакта нагревается настолько сильно, что начинает плавиться, и машина по сути тормозит как по смазке — в данном случае и для катящегося колеса работает далеко не школьная физика. Из-за этого возникают явления, которые не поддаются объяснению с точки зрения школьных знаний и обычной человеческой логики, например зависимость сцепления от угла увода колеса.

Если вы когда-нибудь пытались разобраться с автомобильной физикой, вы наверняка встречали графики наподобие этого:

Авторство данного рисунка принадлежит известному автомобильному просветителю М. Горбачеву

Авторство данного рисунка принадлежит известному автомобильному просветителю М. Горбачеву

В данном случае график очень сильно схематичный, но нам важна его суть.

Если вы никогда не встречали понятия «угол увода», то вот эти картинки вам объяснят, что это такое:

Говоря простым языком, график изображает то, что сила сцепления, которую может развить шина, зависит от того, насколько эта шина «деформирована» приложенной к ней силой, и максимальное сцепление шина развивает при некотором среднем значении «сдвига». Если смотреть на это с точки зрения школьной физики, это кажется абсурдом. Но в реальном мире всё обстоит именно так. Для того, чтобы намекнуть, откуда берется это явление, хочу оставить тут скан первой страницы раздела "Трение и механика контактного взаимодействия эластомеров" книги "Механика контактного взаимодействия и физика трения. От нанотрибологии до динамики землетрясений" / Попов В.Л. — М. : ФИЗМАТЛИТ, 2013 , в которую (и ей подобные) вы углубитесь при желании сами.

Ровно это же явление возникает и когда автомобиль замедляется (или ускоряется) по прямой – точно так же происходит некоторая деформация резины, только сдвиг этот не поперечный, а продольный.

И именно на этом явлении (вот мы и подошли к тормозящему колесу!) основан приём, называемый «threshold braking» (прошу прощения за обилие английских терминов – к сожалению, общепринятые русскоязычные аналоги существуют не всегда, поскольку у нас вообще гоночная теория развита слабо). По сути, максимальную силу сцепления при торможении шина развивает не когда она катится, а когда немного проскальзывает, то бишь когда за один оборот колеса шина проходит расстояние немного больше (а в случае разгона – меньше), чем длина своей окружности. То есть самое эффективное торможение – это торможение не просто на грани блокировки, а торможение, когда колесо всё ещё продолжает крутиться, но уже начало проскальзывать.

Это чисто гоночный приём. Сами можете представить, сколько нужно тренироваться гонщику, чтобы научиться тормозить именно так.

Но доступен ли этот приём современной ABS? В теории — вполне! ABS видит не только полную блокировку колеса, но и замедление его вращения (сам алгоритм вычисляет так называемую «справочную скорость»), а частота «проверок и реакции» у неё достаточно большая (может быть порядка 20 раз в секунду).

Посмотрите, как тормозит этот Ниссан (с 20-й секунды — максимально замедленный, т.е. самое наглядный кусок):

В данном случае начиная с определенной скорости (хорошо заметно в конце торможения) автомобиль выполняет тот самый гоночный threshold braking – алгоритм ABS здорово попал в покрытие и прочие переменные.

Почему же все гражданские машины не тормозят всегда именно так? Потому что не всё так просто.
Вспомним об одном из важнейших предназначений ABS – при паническом торможении «в пол» сохранить автомобилю управляемость, то есть адекватную реакцию на руль. Если водитель поворачивает руль – автомобиль должен поворачивать. А как мы знаем, если автомобиль находится в предельном торможении, то повернуть он абсолютно не способен ни на миллиметр. Чтобы вернуть автомобилю способность поворачивать, нужно снизить интенсивность его замедления, причем чем сильнее мы хотим поворачивать, тем сильнее нам нужно «растормозить» автомобиль. Гонщик это делает, приотпуская педаль тормоза (ещё один гоночный приём — trail braking, используется как раз для того, чтобы занести торможение поглубже в поворот), но у нас имеется паническое торможение «в пол», поэтому эта задача ложится на плечи ABS.

Современная ABS «видит» и поворот руля, а вот какую часть доступного сцепления отдать на торможение, а какую на поворот – это вопрос к настройке конкретной системы на конкретном автомобиле. Некоторые автомобили очень плохо слушаются руля при торможении со срабатыванием ABS, но при этом хорошо тормозят, другие при торможении «в пол» легко объезжают препятствия, но при этом слишком сильно «растормаживаются» и укатываются дальше (при этом в зависимости например от покрытия они могут меняться местами). Как производитель видит предназначение, что он считает более безопасным для целевой аудитории данного автомобиля – так и настраивает систему.

Далее, если ABS используется в гонках (а во многих сериях ABS разрешена), то как правило это спортивная, настраиваемая ABS, и гонщик имеет возможность её настроить под каждую конкретную трассу. Гражданскую же ABS настраивают один раз, когда создают машину (максимум могут сервисной кампанией поправить алгоритмы), и она должна нормально работать на любом покрытии в любых условиях. Вообще, от спортивной ABS требуется именно хорошо тормозить, при этом «подчистив» неточности пилота, а некоторая нестабильность автомобиля и потеря управляемости (потеря способности поворачивать) – это то, с чем пилот способен справиться самостоятельно. Тогда как «гражданской» ABS важнее всего сохранить автомобилю устойчивость и управляемость, при этом минимальным тормозным путем можно и пожертвовать. Именно поэтому некоторые, а точнее даже многие гонщики «не любят» гражданские ABS. Приведу условный (но зато наглядный) пример – подброс автомобиля на поребрике, совмещенный с торможением. При подбросе колёса одной стороны автомобиля оказываются в воздухе, то есть дорога перестаёт оказывать им сопротивление, и торможение сразу их блокирует. ABS эту блокировку определяет и полностью растормаживает вторую сторону, которая держится за асфальт и всё ещё способна тормозить, причем довольно эффективно. Для ABS такая ситуация подобна той, когда автомобиль одной стороной интенсивно тормозит по асфальту, а второй – по голому льду. Если ничего не сделать, автомобиль развернёт — и ABS растормаживает «асфальтовую» сторону, не давая автомобилю отправиться во вращение. Но дело в том, что разворачивает автомобиль довольно плавно, и подготовленный пилот способен парировать это рулем и приотпусканием педали тормоза. Желание машины развернуться его не пугает, а вот то, что машина перестаёт тормозить, ему крайне не по душе, так как портится время круга.

Ровно этот же эффект дают ямы или кочки на дороге, брусчатка и т.п., в общем всё то, что заставляет колеса «прыгать» по дороге, теряя сцепление. Если у машины не очень хорошая или неудачно настроенная под данный конкретный участок покрытия подвеска (а колеса на дороге держит именно подвеска) и/или не очень хорошо настроена электроника, то происходят вот такие «казусы» – наверняка многие водители с большим стажем на такие эффекты попадали. Аналогично работают и резкие перестроения, особенно на высоких и валких машинах (которые при резких маневрах сильно разгружают внутренние колёса).

Ещё раз повторюсь, что это не недостаток ABS в принципе, это недостаток данной конкретной системы, её настройки, так как алгоритмы работы ABS пытаются все эти моменты учитывать. Либо это может быть даже не недостаток, а просто компромисс в настройке, и прежде чем ругать ABS, стоит выяснить, не получилось бы хуже, если бы она вас не растормозила; если вам не хватило навыков справиться с растормаживанием машины, то почему вы думаете, что вам хватило бы навыков справится с машиной, потерявшей устойчивость и управляемость?

Конечно, в крайних случаях это крайне неприятно :

Но водитель может и должен знать такие ограничения своей машины и уметь с ними справляться (в частности, приотпустить на долю секунды до разгруза педаль тормоза, знать, как «перезапустить» ABS и так далее). Совсем без ABS ему было бы намного тяжелее.

В общем, подводя итог этой части, можно только процитировать производителя системы ABS, компанию BOSCH: «The ABS function is a compromise between drivability and brake effectiveness. Drivability is the primary focus for passenger based vehicles. The ABS is designed to keep the passenger vehicle maneuverable and stable under any circumstances and under any conceivable driving conditions. In a motorsports context, this compromise shifts towards brake effectiveness, as experienced drivers can still control a slightly unstable vehicle.»

Теперь перейдем к четырем колёсам.

Помните, выше я приводил выдержку из «трения эластомеров», когда рассказывал об угле увода? Ещё один важный эффект особенности трения шины и асфальта называется «tire load sensitivity». Если попробовать его сформулировать простым языком, то получится примерно следующее – когда шина сильнее начинает давить на асфальт, её сцепление с асфальтом растет медленнее, чем растет сила, с которой она давит на асфальт; или, если вам больше нравится такая формулировка, коэффициент сцепления шины с асфальтом падает при увеличении силы, с которой шина давит на асфальт (то есть по сути с увеличением веса). На практике это означает, что любое перераспределение веса автомобиля снижает его сцепление с дорогой – нагруженные колёса приобретают меньше сцепления, чем теряют разгруженные. Именно поэтому спортивным автомобилям стараются сделать как можно более низкий центр масс, как можно более широкую колею и т.п. – это всё снижает перераспределение веса при боковых и продольных ускорениях. И поэтому же важнейшим свойством любого автомобиля является его развесовка (а так же его момент инерции, но это немного из другой области).

С точки зрения торможения это означает, что чем больше у автомобиля база и чем ниже центр масс, а так же чем удачнее он развешен, тем быстрее он способен остановиться. В теории – если бы он пытался тормозить всеми колесами как можно лучше. Но, во-первых, многие гражданские автомобили ради безопасности настроены так, чтобы тормозить гораздо «сильнее» передними колесами, чем задними. Чтобы автомобиль максимально тормозил всеми четырьмя колесами, он должен быть очень тонко настроен. Поэтому для исключения блокировки задних колёс (которая мгновенно приводит к потере устойчивости) при любом торможении на любом покрытии автомобили настраивают так, чтобы основную работу выполняли именно передние колёса, что важность низкого центра тяжести резко снижает.

Во-вторых, тут очень важно то, как настроена подвеска. Именно подвеска удерживает колёса автомобиля на дороге.

Посмотрите, как работает подвеска автомобиля при спокойном движении по ровному асфальту:

Причем не надо думать, что это важно только для плохих дорог. На треке, где асфальт "ровный как стол", подвеска очень часто работает вообще на всю длину хода. Но чем хуже дорога – тем хуже ситуация (раллийный VW Polo или Hyundai i20 имеет ход подвески 30см), и если бы не было подвески, колёса гораздо больше времени проводили бы без сцепления с дорогой.

Поэтому для минимизации тормозного пути важно и то, насколько качественно настроена подвеска. Самый банальный и наглядный пример – не желающий останавливаться на гребенке или брусчатке под трамвайными путями автомобиль (на таком покрытии даже авто без ABS будет останавливаться гораздо хуже, чем на ровном асфальте).

И это мы рассмотрели только сухой асфальт. А ведь бывает ещё и грязный асфальт, и другие различные покрытия, такие как лёд или сыпучие грунты, где физика взаимодействия шины и покрытия совсем другая, в частности, требуемая для максимального замедления степень блокировки может быть совершенно другой (и даже разной для разных шин)…

А есть ещё один пласт проблемы – несовершенство водителя, его навыков. Есть очень много типичных ошибок, которые в предаварийных ситуациях совершает водитель типичного среднего уровня. Для примера, когда в повороте поскальзываются передние колёса и машина начинает ехать мимо поворота, естественная реакция плохо обученного водителя – повернуть руль ещё глубже в поворот, хотя законы физики требуют ровно обратного действия. Таких типичных ошибок очень и очень много. Производители автомобилей очень хорошо знают их все, и настраивают свои машины таким образом, чтобы их скомпенсировать. На ездовых качествах это зачастую сказывается печальным образом, но зато убиться на таком автомобиле значительно труднее.

В общем, представьте, с каким количеством сложностей сталкиваются производители, которые должны один раз и на все случаи жизни настроить ABS на машине, на которой к тому же поедет человек, который слыхом не слыхивал о торможении ничего, кроме того, что для него существует левая педаль…

Хотя вся необходимая информация у блоков управления есть – скорости вращения колёс, угол поворота руля, ускорения и угловая скорость автомобиля вокруг вертикальной оси – обо всём этом сообщают соответствующие датчики, имеющиеся в системе ABS (а точнее, в системе, которую принято делить на несколько разных – ABS, ESP и т.д., хотя по сути это единый комплекс). Иногда для помощи этим датчикам у машины есть ещё и кнопки, которые может нажать водитель, сообщив машине, по какому конкретно покрытию он сейчас едет (обычно такое бывает на внедорожниках, или например знаменитая «асфальт-гравий-снег» у Митсубиси Эво). И иногда такие машины очень здорово тормозят по снегу, льду…

Вопрос лишь в том, насколько скрупулёзно производитель написал программные алгоритмы для того, чтобы торможение автомобиля находилось в максимальной гармонии с законами физики, насколько его алгоритмы готовы к различным покрытиям и насколько способны скомпенсировать эффекты наподобие тех, что возникают на гребенке, единичных подбросах колеса и так далее. А так же в том, каким производитель видит позиционирование своего автомобиля и его целевую аудиторию.

Итак, сокращает ли ABS тормозной путь? Теперь ответ очевиден. :)

Каково моё личное отношение к ABS и вообще к электронике? На двух из моих машин ABS не было предусмотрено изначально, на двух других я периодически её выключал, чтобы потренироваться ездить без неё (хотя традиционные варварские способы с предохранителями или отсоединением датчиков – это плохая идея, т.к. у грамотных тормозов для начала должен быть правильный баланс, а мы его нарушаем, выводя из строя отвечающую за него электронику). Безусловно, без ABS ездить интереснее, но в предуборной ситуации на дороге или в режиме атаки на время (не на тренировке, а при потребности поставить своё лучшее время здесь и сейчас) я однозначно предпочту качественно настроенную ABS её отсутствию. Она высвобождает некоторую часть ресурсов мозга, которые можно направить на другие моменты — более точную подготовку машины к повороту, более точный выбор точки торможения и так далее. Конечно, на заезженном до дыр треке разницы практически никакой, но если ехать «с листа» и «на ушах», то это ощущается весьма сильно. По словам мастера спорта международного класса Станислава Грязина, спортивная ABS помогает ему снять с круга Нордшляйфе около 10 секунд. Да, ездить без электроники весело. Но в вождении автомобиля бывают такие ситуации, когда вслед за «весело» возникают весьма печальные последствия. Взять, допустим, систему стабилизации на моей текущей BMW. Выезжая на трек, я сразу же её полностью отключаю – она там просто лишняя. Но если я поеду на Нордшляйфе, которая больше напоминает раллийный доп, чем стационарный автодром — выключить её полностью мне в голову не придёт, даже если она где-то будет излишне на мой взгляд перестраховываться, учитывая сложность трассы и тот бешеный ход, который там есть, и понимая, что малейшая ошибка – и в лучшем случае придется 2.5 тыс км тащить на эвакуаторе остатки машины, предварительно отдав несколько тысяч евро за забор и эвакуацию… Можно считать себя крутым водителем, катаясь по МКАДу, но когда шутки реально заканчиваются, идея отказываться от подстраховки электроники перестаёт казаться удачной.

Конечно, повторюсь, надо хорошо знать собственную машину, то, как именно у неё настроена электроника, что она позволяет, какие ограничения накладывает, с чем вы как водитель способны справиться, а с чем – нет. Слова о том, что «я догнал переднюю машину, потому что ABS не тормозила» или «я бы вышел из заноса, если бы мне ESP не отключила педаль газа» — это на мой взгляд абсолютный абсурд, и до своего столба такие водители доехали бы намного раньше, если бы не «злые» ABS, ESP… Проблема не в том, что человек ударил машину – все мы люди, все ошибаемся, проблема в том, что причина и виновный были установлены совершенно неправильно, а значит шансы повториться у такой ситуации сильно выше.

Правда, у электроники есть и обратная сторона. Она может сильно расхолаживать водителя, не говоря о том, что навыков для управления такими машинами требуется намного меньше. Посмотрите для примера, человек ругает систему стабилизации BMW, потому что она «включается слишком поздно, позволяет заносу начаться, а потом резко вмешивается». На счет «слишком поздно» – и в режиме Sport+, в котором она включается намного позже, она уверенно парирует даже грубые ошибки водителя, в обычном же режиме она заботливее няньки над младенцем; а фразу «слишком резко» проясняет следующая: «У Ауди лучше было, тамошняя ESP вообще не позволяла заноса, и было понятно — хочешь ехать без заносов, держи стабилизацию включённой». Вообще-то, если хочешь ехать без заносов – не позволяй машине скользить, не выходи за грань сцепления шин с дорогой. А если не чувствуешь эту грань («Хотелось бы чтобы она делала свою работу предсказуемо») – то лучше пусть система стабилизации тебя чуть (абсолютно безопасно) поддёрнет, показав, что вообще-то машина уже теряет сцепление, чем если ты будешь ехать по грани, совершенно этого не понимая и не умея такое движение контролировать. Регулярно встречаю людей, которые считают, что система стабилизации – это штука для того, чтобы можно было быстрее заезжать в повороты, при этом не умея управлять автомобилем.

А касательно плохой системы стабилизации на BMW… Как вы думаете, меньше ли раскладывается Audi, чем BMW? Риторический вопрос. Хотя BMW пока ещё всё же позволяет полностью отключить систему стабилизации

Как-то так.

Напоследок – ещё один красивейший ролик работы ABS. После прочтения данной заметки вы лучше будете понимать, что именно видите. Кстати, обратите внимание на задние колёса.

----------------------------------
P.S. Друзья, хочу объясниться по поводу "много букв", поскольку очень много таких комментариев, некоторые дошли даже до обвинения в неуважении к читателям :). Статей на тему "сокращает ли ABS тормозной путь" написано уже миллион, даже на драйве вбейте в поиск эти слова — и увидите их целую пачку, и "много букв" там не будет. Там будет что-то типа "Мифы об АБС, миф1 — ABS сокращает томозной путь. На самом деле ABS предназначена для того, чтобы сохранить и бла-бла-бла". Всё это было бы замечательно, если бы от этой информации была какая-нибудь польза… Только вот вы продолжаете искать, и видите как, например, двухкратный чемпион России по ралли (и, кстати, замечательный педагог) говорит о том, что ABS тормозной путь сокращает. И что?

Источник