A járművezetők egy részének körében tapasztalható egy furcsa ellenszenv a technikai innovációkkal szemben, félnek a bonyolultnak látszó szerkezeti megoldásoktól. Motorosoknál is így van ez. Sokan ellenzik például a blokkolásgátlóval felszerelt motorok használatát. Pedig egyáltalán nem bonyolult szerkezet egy ilyen és a legkevésbé sem jogos az iránta tanúsított averzió .
Miért van rá szükség?
Az általános iskolában megtanultuk, hogy csúszó felületek között kisebb erő lép fel, mint tapadó társaik esetében. Ugyanezt az autós iskolában, majd az életben is belénk sulykolták: egy blokkoló kerék kisebb erővel lassítja a járművet, mint egy olyan, amelyik még a csúszás határának környékén van ugyan, de forog. (Itt most a szilárd felületek közötti súrlódásra szeretnék csak kitérni, valamint a közúti használatra. Laza szerkezetű talajon más törvényszerűségek uralkodnak.)
Ez azonban a kisebbik baj. A nagyobbik, hogy egy csúszó felület csak a csúszással ellentétes irányú erőt képes leküzdeni, míg egy tapadó bármilyen irányút. Ez a gyakorlatban azt jelenti, hogy egy blokkoló kerekekkel száguldó jármű olyan, mint egy darab eldobott kő: csak várjuk, hogy hol fog becsapódni, egyebet – amíg a kerekek nem forognak – nem tehetünk. Tehát a kerekek állóra fékezését az irányíthatóság megőrzése érdekében mindenképpen meg kell akadályozni.
Bár mondhatnánk azt is, hogy motoron viszonylag könnyű dolgunk van, ugyanis ahány kerék, annyi fékkar/pedál van, de emiatt csak tovább tagolódik a figyelmünk és egyszerűen nem vagyunk alkalmasak egy ilyen helyzetet mindenkor maximális pontossággal kezelni.
A járműről, annak környezetéből a vezető irányába (vagyis felénk) ugyanis nagy sebességgel áramlik az információ, amíg azonban ebből valamilyen tudatos reakció lesz, ez az áramlás lényegesen lelassul, sőt az információ egy részét nem is vesszük figyelembe. Ehhez hozzáadódik az, hogy izmainkon keresztül nem vagyunk képesek kellően gyors szabályzást végrehajtani, nem vagyunk mindig csúcsformában, továbbá az a tény, hogy nem mindenről rendelkezünk megfelelően pontos információval. Ezek együttesen – és sokunk esetében a megfelelő tapasztalat hiánya – eredményezik az adott helyzetben a nem megfelelő reakciót.
Hogyan is működik?
Az ABS ezt a szabályzási kört nyitja fel, és avatkozik be a fékezés folyamatába, akár úgy is, hogy bizonyos időre felülbírál minket, vagyis a kerék forgásban tartásának érdekében csökkenti a fékerőt minden igyekezetünk ellenére. Gondolom e tulajdonsága az, ami nem nyeri el mindenki tetszését. Pedig ha megnézzük a baleseti statisztikákat, akkor azt láthatjuk, hogy a baleseteknek csupán 0,2 százalékát okozza műszaki hiba, tehát a leggyengébb láncszem a járműirányítás folyamatában tulajdonképpen mindig az ember.
Erre már 1920-ban rájöttek, ezért elkezdték keresni a módját az első blokkolásgátlók létrehozásának. Bár akkor még nem a közúti járművek, hanem a repülőgépek jelentették a kérdés felvetésének alapját. Leszálláskor ugyanis a pilóták rendszeresen túlfékezték a kerekeket, ezzel tetemes javítási költségeket generálva.
Bár a rendszer csak mechanikus elemekből állt, de a javítási számlák csökkenésén kívül a fékút is csökkent mintegy 30 százalékkal, mert a pilóták bátrabban nyomhatták a féket, nem kellett a csúszáshatárra figyelniük.
Később a Daimler-Benz is kísérletezett egy teherautón blokkolásgátló használatával. Működése egyszerű volt: minden kerék egy-egy fékrásegítőt hajtott meg, a blokkolni készülő kerék fordulatszáma leesett, ezért az általa hajtott rásegítő hatásfoka csökkent és vele együtt az adott kerékre jutó fékerő is. Hátránya volt a sebesség mérséklésével csökkenő hatékonysága, a nehezen megszokható sebességfüggő fékerőváltozás, valamint, hogy igazán csúszós felületen (jégen) a vezető képes volt a használata mellett is állóra fékezni a kereket.
ABS az autók világában
A következő lépcső már a BOSCH nevéhez fűződik. 1936-ban levédetett egy érzékelőkből és nyomásszabályzóból álló rendszert. Mivel azonban ez mintegy 1000 (!) analóg komponenst tartalmazott és működési kultúrája, megbízhatósága nem érte el az elvárt szintet, soha nem került sorozatgyártásba. Arra várni kellett egészen a digitális technológia megjelenéséig, amivel sikerült a részegységek számát mintegy 140-re csökkenteni – ezzel nem kis előrelepés történhetett a megbízhatóság és a megfizethetőség felé is. 1978-ban be is mutatták az első elekrtonikusan vezérelt blokkolásgátlót, amit bárki megrendelhetett az akkor gyártott Mercedes S osztályhoz, a W116-hoz. (Bár ezt megelőzőlen is volt blokkolásgátló a Lincoln Continetal III-ban, de az csak a hátsó kerekekre hatott, feladata elsősorban a jármű megpördülésének megakadályozása volt.)
A Mercedes után a többi járműgyártó is piacra dobta a saját autóiban az ABS-t, ma már nincs is szinte olyan modell, ahol ez ne lenne elérhető.
Működési elve könnyen átlátható: a kerék fordulatszámának érzékelője felügyeli annak mozgásállapotát. Amennyiben valamelyik keréknél blokkolás előtti állapot következik be, a kerék kerületi lassulása és a kerék csúszása nagyon megnő. Ha ez egy kritikus (előre beállított) küszöbérték alá csökken, a vezérlőegység utasítást ad a mágnesszelepnek, hogy a kerékfék nyomásának növekedését állítsa meg, illetve hogy ezt a nyomást csökkentse is akár, amíg a blokkolás veszélye el nem múlik. Majd a fékezőnyomás újbóli felépítésével a folyamat kezdődik elölről. Tehát a vezérlőegységnek fel kell ismernie a kerék stabil és instabil mozgását, és a nyomás kialakításának, megtartásának és megszüntetésének ciklikus váltakozásával kell a kereket a talajra átvihető legnagyobb fékerőt biztosító sávban tartania. Mindezt úgy, hogy a szabályzás ne legyen darabos, a kerék ne egy csúszó-forgó ciklusú test legyen, hiszen ezzel értékes méterek vesznének el – mintha mi próbálnánk a vezetőülésből szakaszolt fékezéssel kivédeni a blokkolást.
A következő oldalon már a motorok kerekei sem blokkolnak.
[ pagebreak ]
Ha csak két kerekünk van…
A kétkerekű járműveknél a blokkolásgátló szerepe akár nagyobb is lehet, mint a fentebb taglalt négy (vagy több) kerekű társaik esetében. Hiszen – mint azt minden motoros tudja – a motornál az első kerék blokkolása esetén nem csupán az irányíthatóság veszik el, hanem legtöbb esetben a jármű stabilitása is. Hiszen amint megáll az első kerék, megszűnik a jármű egyenesfutását biztosító giroszkopikus erőhatás – és ha ilyenkor a vezető a legkisebb mértékben is megtámasztja testsúlyát a kormányon, már csúszik is ki oldalirányban a motor eleje. Ez pedig egyenes út a bukáshoz!
A motorkerékpárok blokkolásgátlóval való ellátása ugyanakkor műszakilag nagyobb kihívást jelentett a mérnököknek, mint a személygépkocsik esetében. Ennek oka egyszerű: a motoroknál kevesebb a „referenciakerék” (vagyis az a kerék amellyel össze lehet hasonlítani az éppen megcsúszni készülő kerék mozgását.) Ezen felül itt még kevésbé engedhető meg a durva, szakaszos szabályzás.
Ezért a motorok ABS-szel való felszerelésére várni kellett egészen 1988-ig, amikor is az úttörő feladatot a BMW vállalta fel a K100-as modelljével. Természetesen a konkurencia válasza sem késlekedett sokáig, 1992-ben a Honda is bemutatta a saját blokkolásgátlós motorkerékpárját az ST1100 Pan European személyében. Az autóknál tapasztalt evolúció a motoroknál is megfigyelhető: eleinte csak a nagy luxusgépeken van jelen a rendszer, majd elérhetővé válik az olcsóbb járműveken is, miközben kisebb, könnyebb, egyszerűbb, megbízhatóbb és megfizethetőbb is lesz.
A fejlődés azonban itt sem állhat meg. Minden eddig tárgyalt megoldás közös jellemzője ugyanis a hagyományos fékrendszerbe ültetett szabályzó egység, aminek velejárója a kerékfék munkahengerektől viszonylag távol eső szabályzó szelepek és a pedálon/karon tapasztalható visszajelzés a rendszer működéséről. Ez sokakat vészhelyzetben megriasztott, ezért – és a tervezők számára nagyobb szabadságot és a kiegészítő funkciók további alkalmazhatóságát is jelentő, hatékonyabb kialakítás érdekében – kezdték el alkalmazni (ismét a légi járművek után) az elektronikus fékrendszert.
Az elektronika korszaka
Az elektronikus fékrendszer, illetve amit ma ezen értünk, a nagy haszonjárművekben 1996 óta szériafelszereltségnek számít, a motorkerékpáron pedig mostanában kezd meghonosodni. A rendszer az irányítása szempontjából valóban „brake-by-wire”, hiszen a vezető lassulásra vonatkozó igényét egy redundáns szenzorral mérik, majd egy sor más jellemző alapján a központi vezérlőegység kiszámítja, hogy az adott keréken milyen fékezési nyomatékot kell megvalósítani, és a kerékhez közeli hidraulikus, vagy elektromechanikus aktuátor azt végrehajtja. Ilyen értelemben nincs közvetlen (mechanikus, hidraulikus vagy pneumatikus) kapcsolat a fékkar/fékpedál és a kerékfék között. Az eddigi tapasztalatok alapján ezek a rendszerek magas megbízhatósággal működnek. Ami miatt mégis minden jármű fel van még szerelve hidraulikus (vagy teherautónál pneumatikus) back-up rendszerrel, azt a bizonyos fokú bizalmatlanság miatti vevői igény indokolja, azonban ez a rendszer a fékezési folyamatban csak akkor vesz részt, ha az elektronikus rendszer meghibásodna.
Az első „brake-by-wire” fékrendszere a motorkerékpárok világában a Honda C-ABS-e volt. (Korábbi cikkünk részletesen bemutatja ennek működését, illetve a róla szerzett tapasztalatainkat.) Biztosak lehetünk abban, hogy előnyei (gyorsabb reagálás, nagyobb tervezési szabadság, kisebb súly, komfort funkciók) miatt gyorsan terjedni fog.
Személygépkocsiknál, és teherautóknál jól megfigyelhető az a tendencia, amelyből egyértelműen látszik, hogy igyekeznek a járművezetőt minél inkább segíteni menetdinamikai szabályzórendszerekkel úgy is, hogy a szándékát támogatják, de úgy is, hogy a vezetőt bizonyos időre felülbírálják, és annak szándékával ellentétes hatást fejtenek ki. A mai technológia alkalmas lenne egy veszélyes szituációban teljesen kiiktatni a vezetőt a baleset elkerülése érdekében, csupán az a kérdés, hogy szabad-e?
Ennek a kérdésnek a megválaszolása kevésbé műszaki, sokkal inkább jogi és erkölcsi kérdés. Aki azt gondolja, hogy nem, mindig az ember legyen az úr a járművében, annak azt javaslom, hogy látogasson ki egy vezetéstechnikai tréningre, akár csak mint néző és figyelje meg, hányan nem tudnak még helyesen fékezni sem (közel a résztvevők száz százaléka…).
A jövő a blokkolásgátlóé
Nem véletlen, hogy az EU döntéshozói is fontolóra vették minden újként értékesített motorkerékpárnál az ABS kötelezővé tételét. Ellenérvként el szokott hangozni, hogy nem is biztos, hogy rövidebb vele a fékút. Ez igaz, vannak esetek, amikor valóban nem. De használata mellett a jármű minden esetben irányítható marad, és a jelenleg kapható legbutább rendszer reakcióideje is gyorsabb, mint a legjobb pilótáé, valamint az ABS sohasem másnapos, fáradt, vagy figyelmetlen.
Ezen okok miatt nincs kétségem afelől, hogy előbb-utóbb minden jármű része lesz egy blokkolásgátló, vagy egy arra épülő menetdinamikai szabályozó rendszer, hiszen a használatával járó esetleges hátrányok eltörpülnek az előnyei mellett.
