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Uno sportivo, un istruttore, un pilota ed un navigatore. Luca è un Istruttore di Guida Operativa Sicura quasi a tempo pieno e per questo un suo intervento non può di certo mancare nella nostra sezione. Gli argomenti che potrebbe trattare sono diversi ed eterogenei quindi, per non rendergli la vita facile, a Luca volevo chiedere un intervento in materia di sistemi di sicurezza attiva. Vediamo che consigli ci da!

Sicurezza attiva dei veicoli
di Silvi Luca “Red”
Istruttore diplomato di guida operativa sicura e navigatore

“Ben ritrovati…nel mio primo articolo abbiamo esaminato, in generale, quelli che sono i sistemi di sicurezza presenti nella maggior parte dei veicoli, distinguendo tra sistemi di sicurezza attiva e sistemi di sicurezza passiva. In questa seconda sezione entriamo nello specifico, andando ad analizzare i principali sistemi di sicurezza attiva; ricordando come per sicurezza attiva s’intende l’insieme delle soluzioni costruttive capaci di ridurre il rischio di incidente di un veicolo.

Prima di entrare nel dettaglio, però, voglio precisare come la maggior parte dei dispositivi che andremo ad analizzare devono il loro funzionamento ad un sensore, posto in ogni ruota, c.d. RUOTA FONICA ed ENCODER. Con l’avvento della gestione elettronica nel controllo dinamico del veicolo è stato necessario disporre di sensori in grado di rilevare la velocità di rotazione delle ruote. I sensori usati inizialmente riescono ad individuare velocità a partire da 4-5 km/h (Ruota Fonica); i sensori attivi, di ultima generazione, riescono, invece, a rilevare la velocità di rotazione a partire da 0 km/h (e sono in grado di rilevare, anche, il verso di rotazione (Encoder).

I vantaggi sono l’avere maggiore precisione d’intervento dei sistemi di controllo dinamico (ABS, ASR, ESP, ecc.) ed un segnale di spostamento/velocità aggiuntivo al navigatore, in caso di assenza di copertura satellitare (es. gallerie).

Passiamo ora, dopo le dovute premesse, ad analizzare i principali dispositivi elettronici destinati a migliorare la sicurezza attiva dei nostri veicoli:

ABS.

Ha il compito di evitare il bloccaggio delle ruote durante una frenata a fondo.

Frenare evitando che le ruote non si blocchino assicura i seguenti vantaggi:

• direzionalità del veicolo durante la pressione energica del pedale, che si traduce in capacità di evitare un ostacolo durante la frenata;

• traiettoria rettilinea del veicolo anche in caso di frenata su fondi di appoggio delle ruote con differente attrito;

• spazi d’arresto ragionevoli.

Una vettura senza ABS richiede, invece e per ottenere una frenata efficacie, l’azionamento del freno quando non si interviene sullo sterzo o in caso di scivolamento, c.d. attrito radente, un’alternanza di pressione sul pedale del freno, c.d. attrito volvente.

L’ABS è costituito da:

1. un sensore di rotazione su ogni ruota;

2. 4 elettrovalvole nel circuito idraulico dell’impianto frenante (una per ogni freno);

3. una centralina elettronica di controllo dove i sensori dialogano.

Durante una frenata se i sensori di rotazione individuano il bloccaggio di una ruota la centralina elettronica agisce sulla relativa elettrovalvola, in modo da modulare la pressione frenante sulla pinza freno corrispondente e al fine di evitare il bloccaggio della ruota.

Quindi l’ABS non opera in tutti i frangenti ma solo quando si verifica una situazione “critica”. In un certo senso si può dire che l’ABS “dorme” fino a che non avviene il bloccaggio di una o più ruote.

ESC (elettronic Stability Control) / VDC (Vdeicle Dinamic Control)/ ESP (Elettronic Stability Program) / DSC (Dinamic Stability Control).

Mamma mia quanti acronimi……!!! Non preoccupatevi, indicano lo stesso sistema di sicurezza, soltanto che ogni casa automobilistica lo chiama in modo differente. E’ un accessorio che interviene nelle manovre al limite della stabilità. Quando la vettura si avvicina ad una condizione limite, per la stabilità del veicolo (sottosterzo o sovrasterzo), questo sistema interviene in modo differenziato sui 4 freni della vettura, o sul sistema di erogazione della coppia motrice, consentendo alla vettura di seguire fedelmente la traiettoria impostata dal guidatore.

In pratica la centralina elettronica che gestisce il sistema ha nella sua memoria la mappatura delle condizioni ottimali di stabilità della vettura; in funzione dell’angolo di sterzo, dell’accelerazione laterale e della velocità delle ruote definisce quale deve essere l’angolo di coricamento ideale dell’auto. Istante per istante la centralina confronta tale valore ideale con l’effettivo angolo della vettura.

Semplificando possono verificarsi due condizioni di intervento:

• l’angolo di coricamento è minore dell’angolo effettivo; in questo caso la vettura sta sottosterzando e il sistema interviene frenando una o entrambe le ruote interne alla traiettoria percorsa;

• l’angolo di coricamento è maggiore dell’angolo effettivo; in questo caso la vettura sta sovrasterzando e il sistema interviene frenando una o entrambe le ruote esterne alla traiettoria percorsa.

EBD (ripartitore elettronico di frenata, Electro Brake Dinamic).

Gli impianti frenanti sono dimensionati in modo che, pur frenando al limite, non si giunga mai al bloccaggio delle ruote posteriori prima delle anteriori, in quanto si verificherebbero sbandate del retrotreno fino a giungere a pericolosi testa-coda. Il bloccaggio delle ruote posteriori va evitato indipendentemente dall’entità del carico trasportato dalla vettura.

La condizione di marcia con il solo conducente è la più critica nei confronti di un possibile bloccaggio dell’asse posteriore. Pertanto, nelle vetture prive di ripartitore di frenata, il circuito idraulico dei freni è dimensionato in modo da evitare il bloccaggio del posteriore in questa condizione. Quando, però, la vettura viaggia a pieno carico il rischio di bloccaggio del posteriore si riduce notevolmente ma la capacità frenante dei freni posteriori resta, ovviamente, la stessa.

L’EBD è in grado di fornire la massima pressione frenante compatibile con le condizioni di carico del veicolo; carichi posteriori o carichi laterali.

Sulle vetture di vecchia generazione tale sistema era di tipo meccanico oppure, sui veicoli di segmento inferiore, era costituito da una “valvola a taglio fisso” (rubinetto preimpostato) che, raggiunta una soglia limite (individuata a veicolo scarico per motivi di sicurezza), impediva l’aumento di pressione al circuito delle ruote posteriori.

ASR (Anti Slip Regulation).

L’ASR è un sistema per il controllo automatico della trazione che, sfruttando gli stessi sensori dell’ABS, è in grado di minimizzare il pattinamento di una o di entrambe le ruote motrici, dovuto ad un eccesso di potenza motrice. L’ASR può intervenire con due differenti modalità:

• se il pattinamento interessa entrambe le ruote la centralina ASR, dialogando con la centralina che controlla il motore, riduce l’erogazione di coppia motrice ripristinando l’aderenza;
• se il pattinamento interessa una sola ruota motrice il sistema interviene sul freno di quella ruota, agendo come un differenziale autobloccante.

Il sistema ASR è apprezzabile sia sui fondi a bassa aderenza, sia sui fondi ad alta aderenza.

MSR (Motor Schleppmoment Regulation-Sistema anti bloccaggio delle ruote motrici).

L’MSR serve per evitare il bloccaggio delle ruote motrici provocato dal freno motore, a causa del rilascio dell’acceleratore su fondi a bassa aderenza o a causa di una brusca scalata di marcia.

L’MSR, che sfrutta gli stessi sensori dell’ABS e dell’ASR, quando individua che le ruote motrici si stanno bloccando e che il freno non è stato azionato, dialogando con la centralina che controlla il motore, fornisce un lieve incremento di coppia motrice in modo da evitare il bloccaggio delle ruote causato dall’eccessivo freno motore.

Tale sistema, inizialmente nato per le grosse berline a trazione posteriore (BMW, Mercedes Benz, ecc.), dove il bloccaggio dell’asse posteriore si verificava più facilmente, si è diffuso anche su modelli a trazione anteriore, per i benefici che apporta alla sicurezza attiva.

DPC (dinamic performance control).

Il DPC sfrutta lo stesso principio fisico dell’ESP, tuttavia, al contrario di quest’ultimo, anziché intervenire sui freni e sul motore, rallentando in modo opportuno una o più ruote, interviene sul motore e sul differenziale fornendo coppia motrice (accelerando) in modo differenziato le ruote posteriori al fine di ripristinare la traiettoria corretta.

Tale sistema, che è stato introdotto con la BMW X6, per funzionare richiede, in particolare, l’adozione di un sofisticato differenziale posteriore a gestione elettronica.

PBA (Panic Brake Assist – Assistenza nelle frenate di panico) ed EHB (Electronic Hidraulic Brake).

Si è riscontrato che, in caso di frenate generate dal c.d. “panico del conducente”, gli utenti agiscono sul pedale del freno in maniera repentina ma senza esercitare la pressione sufficiente per fare entrare in azione il sistema ABS. Il Panic Brake Assist è costituito da attuatori elettroidraulici e da una centralina elettronica di controllo che, sulla base di alcuni parametri definiti (pressione e velocità di aumento della pressione nel circuito idraulico dei freni), riesce ad individuare una frenata di panico. In tale evenienza, il sistema fornisce una sovrapressione sull’impianto frenante garantendo così l’intervento dell’ABS e minimizzando gli spazi d’arresto.

Si stanno progressivamente diffondendo, inoltre, nuovi tipi di impianti frenanti integrati del tipo “Electronic Hidraulic Brake”: il pedale del freno è collegato ad un sensore che individua il fabbisogno frenante del guidatore e, tramite una centralina elettronica di controllo, attiva una elettropompa che mette in pressione il circuito idraulico dei freni che comanda le quattro pinze.

I principali vantaggi di questo sistema sono i seguenti:

• il sistema può generare più velocemente la massima pressione idraulica;
• migliore funzione di assistenza nelle frenate di panico; anziché acquisire l’informazione di una frenata di panico dalla pressione del liquido freni (con gli inevitabili ritardi) si acquisisce direttamente dai sensori che rilevano l’azione sul pedale freno;
• la pressione frenante viene generata in modo differenziato su ogni ruota in funzione delle circostanze (es. in curva la pressione frenante sulle ruote esterne è maggiore);
• spazi di arresto minori grazie all’ottimizzazione elettronica di tutte le funzionalità del sistema;
• possibilità di pre-allertare il sistema frenante: in base alla velocità con cui si rilascia l’acceleratore il sistema può accostare le pastiglie ai dischi in modo da rendere ancora più pronta l’azione frenante;
• migliori funzioni di controllo/attivazione di ABS, ESC, ecc.. A far intervenire i sistemi elettronici di sicurezza dinamica, infatti, non è soltanto il dato proveniente dalle ruote o da altri sensori del veicolo ma anche l’informazione della forza/velocità con cui si interviene sul pedale del freno;

• maggior comfort; assenza di pulsazioni sul pedale freno in caso di attivazione dell’ABS.

Sistemi per il monitoraggio ed il controllo della distanza di sicurezza o dell’Avanzamento del veicolo per non uscire dalla propria corsia di marcia.

Tutte le principali case automobilistiche hanno messo a punto sistemi per il controllo della distanza di sicurezza. Tali sistemi, le cui modalità di intervento sono differenti a seconda delle molteplici scelte di marketing delle diverse case costruttrici, hanno la finalità di monitorare in tempo reale la distanza tra il veicolo ed altri ostacoli (fissi o in movimento) adottando strategie quali:

• la segnalazione acustico/luminosa di possibile collisione;
• l’intervento parziale sull’impianto frenante, in genere senza mai arrivare a sviluppare la massima potenza frenante (non vengono mai commercializzati come «piloti automatici»!);
• l’intervento parziale sull’impianto frenante con contestuale segnale acustico/luminoso, per allertare il pilota ad intervenire sui freni;
• il ripristino automatico della velocità di crociera impostata.

Nelle versioni più complete e sofisticate tale sistema sfrutta il funzionamento dei seguenti componenti:

• sensori radar a corto raggio (collocati generalmente dietro al rivestimento del paraurti anteriore) aventi raggio di azione compreso tra 20 cm e 30 m e un angolo di scansione di circa 80°;
• sensori radar a medio-lungo raggio (collocati generalmente dietro la mascherina del radiatore) con portata fino a 60-200m ed angolo di scansione di circa 60-20°.

I segnali provenienti da tali sensori attivano l’impianto frenante che può, in modalità automatica, arrivare fino all’arresto della vettura, sviluppando, comunque, decelerazioni non superiori a 4-5 m/sec² (pari, cioè, a circa il 50% della massima potenza frenante).

Appena le condizioni del traffico lo consentono, se il veicolo non è giunto al totale arresto, il sistema può ripristinare la velocità di crociera impostata dal conducente.

Nella prossima uscita vi spiegherò cosa si intende per sicurezza passiva dei veicoli, e andremo ad analizzare alcuni dei sistemi di sicurezza che fanno parte di quella categoria. Un caro saluto a tutti.”