www.teknolojikarastirmalar.org ISSN:1304-4141 Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi 2006 (1) 50-59 TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR Teknik Not Otomobillerde Kullanılan Frenleme Yardımcı Sistemlerinin İncelenmesi Ali ÇAVDAR * Hüseyin BAYRAKÇEKEN** * Kocaeli Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Makine Eğitimi Bölümü, Kocaeli ** Afyon Kocatepe Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi, Afyonkarahisar ÖZET Son yıllarda meydana gelen trafik kazaları incelendiğinde sürücü hatalarının sebep olduğu kusur oranları yaklaşık olarak % 95 ler civarındadır. Taşıt sistemlerindeki arızalardan dolayı oluşan kaza oranı ise yaklaşık %1 civarındadır. Sürücüden ve/veya taşıttan kaynaklanan bu hataların belli bir oranı da frenleme kusurlarından ve sürücünün reaksiyon zamanının geç olmasından kaynaklanmaktadır. Sürücüden ve taşıttaki sistemlerin eksikliğinden kaynaklanan frenleme hatalarını azaltmak ve taşıt sistemlerindeki güvenliği arttırmak için frenleme yardımcı sistemleri geliştirilmiştir. Frenleme yardımcı sistemleri, sürücülerin bazı tehlikeli - riskli durumlarda gösterdikleri reaksiyon zamanını en aza indirmekte ve güvenli bir frenleme sağlamada yardımcı olmaktadır. Mümkün olduğu kadar çabuk ve güvenli frenleme yaparak sürücü ve yol şartlarından kaynaklanan hatalar azaltılmaktadır. Bu çalışmada, taşıtların sürüş güvenliğini sağlayan frenleme yardımcı sistemleri incelenmiştir. Anahtar Kelimeler: Sürüş güvenliği, Frenleme sistemleri, Kaza oranları 1. GİRİŞ Türkiye ve dünyada meydana gelen trafik kazalarının yaklaşık olarak % 95 i sürücü hatalarından kaynaklanmaktadır. Hemen hemen bu kazaların yarısı kadarı da sürücünün sabit sürüş şartlarındaki davranış bozuklukları ve dikkatsizliklerinden meydana gelmektedir. Sürücü hatalarının veya kazaya sebebiyet veren sürücü davranışlarının azaltılması acil olarak yapılması gereken çalışmaların en önemlisidir. Hem sürücü davranışındaki hatalar hem de taşıt tasarımındaki eksiklikler taşıt çarpışmalarındaki ve trafik kazalarındaki ölüm risklerinin en önemli rolünü üstlenmektedirler. Bu hataların ve eksikliklerin önüne geçmek için taşıt üreticileri sürekli bir gelişme içine girmişlerdir. Sürücülerin, trafik kazalarından sakınması ve daha az kazaya karışması için frenleme yardımcı sistemlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Taşıt üreticileri ve tasarımcıları güvenliğe giderek daha fazla önem vermektedirler[1]. Sürüş güvenliği için sürücü yardımcı sistemleri taşıtın kazaya karışmaması için geliştirilen sistemlerdir[2]. Sürüş güvenlik sistemleri veya aktif güvenlik sistemleri, ağırlıklı olarak mekanik sistemlerden oluşmakla beraber elektronik sistemler de gittikçe artan oranda kullanılmaktadır. Taşıtlarda kullanılan frenleme yardımcı sistemleri; sürücünün kontrolünde olan sistemlerden ve tehlike anında devreye giren sistemlerden oluşmaktadır[3]. Taşıt kullanma sırasında insan davranışları seyir özelliklerini belirlemektedir. Bu durumda önemli olan değişik durumlarda sürüş sırasındaki fiziksel ve psikolojik baskılar altında sürücünün ne şekilde davranıyor olduğudur. Yol planlayıcıları açısından ise taşıtın yolda gidiş şekli önemlidir. Örneğin virajlar da çeşitli sürücülerin taşıtlarını nasıl hareket ettirdikleri konusu seyir özelliklerine ait bir konu olmaktadır[4]. Taşıtın aktif emniyeti ile ilgili en önemli unsur frenleme sistemleridir. Taşıtlardaki frenleme sistemleri sürücülere sürüş anında doğabilecek
Teknolojik Araştırmalar : MTED 2006 (1) 50-59 Otomobillerde Kullanılan Frenleme Yardımcı Sistemlerinin İncelenmesi herhangi bir tehlike anında yardımcı olmaları amacıyla geliştirilmişlerdir. Bu çalışmada, taşıtlarda kullanılan ve sürüş güvenlik sistemlerinden olan frenleme yardımcı sistemleri incelenmiştir. 2. FRENLEME YARDIMCI VE SÜRÜŞ GÜVENLİK SİSTEMLERİ Frenler; güvenli sürüş için taşıtlarda bulunan en önemli donanımlardır. Frenlerden çok yüksek güvenilirlik ve dayanıklılık beklenmektedir. Taşıtlarda kullanılan frenleme sistemleri en önemli aktif güvenlik elamanıdır. Kazaların azaltılması konusunda da birinci sırada olan güvenlik sistemleridir. Bu konuda yapılan çalışmalara göre fren sistemleri taşıt kazalarında yaklaşık olarak % 20 gibi bir güvenlik oranına sahip olduğu varsayılmıştır[5]. Taşıtın frenlenmesinde kullanılan frenleme yardımcı sistemleri; sürücünün kontrolünde olan sistemler ve tehlike anında devreye giren sistemler olmak üzere iki bölümde incelenmektedir. Bu sistemlerin içine yer alan Kilitlenmeyi Önleyici Fren Sistemi, Elektronik Fren Gücü Dağıtım Sistemi, Yük Kontrollü Fren Gücü Dağıtım Sistemi, Acil (Panik) Fren Destek Sistemi, Çekiş (Patinaj) Kontrol Sistemi, Savrulma Kontrol Sistemi ve Akıllı Sabit Hız Kontrol Sistemi başlıcalarını oluşturmaktadır. 2.1. Bloke Olmayı Önleyici Fren Sistemi Aracın hızını azaltmak amacıyla frene basıldığında, eylemsizlik prensibi doğrultusunda araç ileri gitmek istemekte ve lastiklerle yol arasında ileri yönde bir kuvvet oluşmaktadır. Fren şiddeti ile doğru orantılı olarak büyüyen bu kuvvet, çok sert frenlemelerde(panik fren) yol-lastik sürtünme katsayısını aşabilmektedir. Bu durumda lastik artık dönmemekte(bloke olma hali) ve yol üzerinde kaymaya başlamaktadır. Tekerleğin bloke olması, iki sebepten ötürü tehlikeli ve istenmeyen bir durumdur; 1. Kayma esnasında, ileri doğrultudaki sürtünmenin % 20 daha düşük olması (Şekil 1), aracın fren mesafesini bu oranda artırmakta, yani araç daha geç durmaktadır. 2. Lastiklerin özellikle ön lastiklerin yol üstünde kayması, direksiyon hâkimiyetinin kaybolmasına sebep olurken arka tekerleklerin kayması taşıtın kendi ekseni etrafında dönmesine neden olmaktadır. Yanal sürtünmenin % 90 oranında azalması sebebiyle, viraj içindeyken oluşacak bir bloke olma, aracın savrulmasıyla sonuçlanmaktadır. Islak, buzlu ve gevşek zeminlerde yol-lastik sürtünme katsayısının daha düşük olması, az bir frenleme olayında bile lastiklerin kaymasına yol açabilmektedir. Özellikle tek tekerleğin kaygan zemine düşmesi, aracın yoldan çıkmasını kolaylaştırmaktadır. Bloke Olmayı Önleyici Fren Sistemi nin temel amacı lastikleri kayma sınırında tutarak hem fren mesafesini en aza indirmek hem de direksiyon hâkimiyetini kaybetmemektir[6]. Bloke Olmayı Önleyici Fren Sistemi; hız algılayıcısı, valf, pompa ve mikroişlemciden oluşan bir sistemden oluşmaktadır(şekil 2, 3, 4). Şekil 1 Kayma-Sürtünme katsayısı grafiği[6] Şekil 2 Bloke Olmayı Önleyici Fren Sistemi bağlantı şeması[6] 52
Çavdar, A., Bayrakçeken, H. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2006 (1) 50-59 Şekil 3 Bloke Olmayı Önleyici Fren Sistemi Hız Algılama Elemanları[6] Şekil 4 Hız Algılama Sargısı Bloke olmayı önleyici fren sistemleri farklı tiplerde yapılabilmektedir. Tek kanallı sistemlerde bir algılayıcı ve bir valf mevcuttur. Algılayıcı diferansiyele monte edilir ve arka tekerleklerin ortalama hızını ölçer. Bu sistemlerde tek tekerleğin kayması algılanamamakta, ancak iki tekerlek birden kaymaya başladığında Bloke Olmayı Önleyici Fren Sistemi aktif hale geçmektedir. Üç kanallı sistemlerde arka tekerlekler için ortak tek bir valf mevcutken, ön tekerleklerin her biri için bir valf kullanılmıştır. Dört kanallı sistemlerde ise her tekerleğin kendine ait bir algılayıcısı ve valfı bulunmaktadır. Dört kanallı bir pompa/valf grubu Şekil 5 de görülmektedir. Şekil 5 Dört kanallı pompa / valf grubu[7] Gevşek zeminli yollarda tekerleklerin bir miktar bloke olması, özellikle düşük hızlarda daha iyi sonuçlar verebilmektedir; zira böyle yollarda tekerleklerin kilitlenerek yol üzerinde sürtünmesi, lastiklerin bir miktar gömülmesine ve gevşek malzemenin lastiğin önüne birikerek sürtünmeyi artırmasına yaramaktadır. Bu şekilde sürtünme katsayısının % 50 artması mümkündür. Arazi moduna sahip bazı Bloke Olmayı Önleyici Fren Sistemi donanımları, tekerlek hızlarındaki dalgalanmayı analiz ederek gevşek zemini algılamakta ve araç 30 km/h hızın altındayken arazi moduna geçmektedirler. Bu modda sistem, daha yüksek bir kayma oranına izin vermektedir[8]. Elektronik Fren Gücü Dağıtım Sistemi Frenleme esnasında araç üzerinde ileri yönde bir kuvvet oluşmaktadır. Süspansiyon sistemi üzerine etki eden bu kuvvet, aracın ön kısmının yere yaklaşmasına ve arkasının ise yukarıya kalkmasına neden olmakta, yani ön lastikler üzerindeki yük artarken arka lastikler üzerindeki yük azalmaktadır. Frenleme ne kadar sert olursa ön/arka tekerlekler arasındaki bu yük farkı da o nispette artmaktadır. Eğer fren basıncı her iki aksa aynı oranda dağıtıldığında ise arka tekerlekler üzerindeki düşük yük nedeniyle arka frenler, ön frenlerden daha önce bloke olacaklar; ya da arka aks Bloke Olmayı Önleyici Fren Sistemi donanımı daha erken devreye girmektedir. Elektronik Fren Gücü Dağıtım Sistemi ise fren basıncını, bu yük 53
Teknolojik Araştırmalar : MTED 2006 (1) 50-59 Otomobillerde Kullanılan Frenleme Yardımcı Sistemlerinin İncelenmesi dengesizliğini giderecek şekilde ön ve arka akslara dağıtmaktadır(şekil 6). Yani sert frenleme durumunda ön aks da daha çok, arka aks da daha az fren gücü elde edilmektedir. Bu sayede arka tekerleklerin bloke olma ihtimali azaltılmış olmaktadır[9]. Şekil 6. Elektronik Fren Gücü Dağıtım Sistemi basınç dağıtımı[9] Elektronik Fren Gücü Dağıtım Sistemi, Bloke Olmayı Önleyici Fren Sistemi ile birlikte kullanılan yardımcı bir sistem olduğundan, basınç kontrol görevini de Bloke Olmayı Önleyici Fren Sistemi mikroişlemcisi üstlenmektedir. Bu işlemci, frene basma şiddetiyle orantılı olarak arka aksa giden basınç miktarını azaltmaktadır. Ayrıca, arka aks üzerindeki tekerlekleri sürekli kontrol eder. Her iki arka tekerleğin aynı anda bloke olduğunu tespit ettiğinde arka aks basıncını daha da düşürür. Ön/arka basınç farkı, Bloke Olmayı Önleyici Fren Sistemi kutusu içerisindeki dağıtım valflarıyla ayarlanır[9]. 2.3. Yük Kontrollü Fren Gücü Dağıtım Sistemi Yük Kontrollü Fren Gücü Dağıtım Sistemi, yalnız başına veya Elektronik Fren Gücü Dağıtım Sistemi sistemiyle birlikte kullanılan benzer bir fren gücü oranlama sistemidir. Bu sistem, frenleme anındaki dinamik yük değişiminin ötesinde, aracın boş veya dolu olmasından kaynaklanan statik yükü (dingil ağırlığı) de göz önüne alarak fren gücünü dağıtır. Böylece özelikle aracın yüksüz olduğu durumlarda arka frenlerin bloke olma riski en aza indirilmektedir[5]. Yük Kontrollü Fren Gücü Dağıtım Sistemi, arka şasi üzerine monte edilen bir valftır. Valfe kumanda eden kol, arka dingile veya arka stabilizatör çubuğuna bağlanır(şekil 7). Arka dingildeki yük arttıkça, şase ile dingil arasındaki mesafe azalacak, yük azaldıkça da mesafe artacaktır. Bu mesafeye bağlı olarak kol hareket etmekte ve kolun açısına göre de valf, hidrolik basıncını ayarlamaktadır. Sistem sadece arka aks fren gücünü kontrol etmekte, ön aks fren basıncı doğrudan tekerleklere uygulanmaktadır(şekil 8). Bu sayede Bloke Olmayı Önleyici Fren Sistemli veya Bloke Olmayı Önleyici Fren Sistemsiz olarak kullanılabilmektedir[10]. Şekil 7. Yük Kontrollü Fren Gücü Dağıtımı düzeneği[10] Şekil 8. YKFD bağlantı şeması[10] 54
Çavdar, A., Bayrakçeken, H. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2006 (1) 50-59 2.4. Acil (Panik) Fren Destek Sistemi Yapılan kaza analizlerinde, çoğu sürücünün bir panik anında hızla tepki vererek frene bastığı, ancak çoğunun özellikle deneyimsiz olanların tereddüt geçirerek pedala yeterli kuvveti uygulayamadığı ortaya çıkmıştır. Sürüş simülatörleriyle yapılan deneylerde de benzer sonuçlar elde edilmiştir. Önlerine aniden engeller çıkarılan erkek ve bayan sürücülerin % 90 ı frene yeterli şiddette basmakta çok geç kalmaktadırlar. Bu durumda ise tekerleklere azami fren gücü uygulanamamakta ve Bloke Olmayı Önleyici Fren Sistemi devreye girmemektedir. Gerek standart ve gerekse takviyeli (servo) fren donanımlarında tekerleklere uygulanan basınç, sürücünün fren pedalına yaptığı basınçla doğru orantılıdır. Acil Fren Destek Sistemi, sürücünün fren pedalına ani olarak bastığını algıladığı andan itibaren tekerleklere azami fren basıncını uygulamaktadır. Bu durumda mevcut Bloke Olmayı Önleyici Fren Sistemi donanımı devreye girerek lastiklerin bloke olmasını önlemekte, böylece hem direksiyon hâkimiyetinin devamını sağlamakta, hem de aracın en az süre ve mesafede durmasını temin etmektedir(şekil 9). A: Kızaklama seviyesi B: BAS ile C: İyi sürücü D: Ortalama sürücü Şekil 9 Panik Fren Mesafelerinin Karşılaştırılması[11] Fren ana silindiri üzerine monte edilen fren pedalı algılayıcısı, pedalın konum bilgisini Acil Fren Destek Sistemi mikroişlemcisine göndermektedir. Mikroişlemci, pedal konumunu sürekli izlemekte ve sürücünün normalde ki fren pedalına basma hızını kaydetmektedir. Eğer sürücü pedala çok kısa süreli olsa bile normalden daha hızlı basarsa, mikroişlemci sürücünün panik durumu ile karşılaştığına karar vermektedir. Bu kararı vermede, araç hızı bilgisinden de faydalanılmaktadır. Araç hızı bilgisi, tekerlekler üzerine monte edilmiş Bloke Olmayı Önleyici Fren Sistemi sensörleri tarafından CAN veri yolu ile iletilmektedir. Acil frene karar verilmesi durumunda, hidrolik pompası çıkışındaki selenoid valf harekete geçirilerek pompanın tüm basıncı sisteme uygulanmaktadır. Sürücünün pedalı bırakması durumunda ise bu valf derhal kapatılarak fren desteği devreden çıkarılmaktadır(şekil 10). Acil Fren Destek Sistemi, genellikle Taşıt Savrulma Kontrol Sistemiyle beraber çalışmaktadır[11]. 2.5. Çekiş (Patinaj) Kontrol Sistemi Çekiş (Patinaj) Kontrol Sistemi nin teorisi temelde Bloke Olmayı Önleyici Fren Sistemi ile uyuşmaktadır. Her iki sistemin de ana parametresi yol-lastik sürtünme katsayısıdır ve her ikisi de yol ile lastik arasındaki doğrusal kuvveti sürtünmenin izin verdiği seviyede tutarak lastiğin yol üzerinde kaymasını önlerler. Frenleme esnasında bu kuvvet ileri yönde oluşmakta ve bu esnadaki bir kayma olayı bloke olma olarak adlandırılmakta idi. Patinaj ise tam tersine, gaza basıldığında tekerlek yüzeyinde oluşan geri yöndeki kuvvetin, yol ile lastik arasındaki sürtünme eşiğini aşmasıyla oluşan kayma durumudur. 55
Teknolojik Araştırmalar : MTED 2006 (1) 50-59 Otomobillerde Kullanılan Frenleme Yardımcı Sistemlerinin İncelenmesi Şekil 10. Acil Fren Destek donanımı[11] Frenleme ile arasındaki tek fark, yola etki eden kuvvetin yönüdür. İlk olarak 1981 yılında piyasaya çıkan Çekiş Kontrol Sistemi, aynen Elektronik Fren Gücü Dağıtım Sistemi veya Acil Fren Destek Sistemi gibi, mevcut Bloke Olmayı Önleyici Fren Sistemi altyapısından yararlanmaktadır(şekil 2). Tekerlekler üzerindeki hız algılayıcılarından elde edilen bilgi mikroişlemciye aktarılmaktadır. Ancak kaymanın tespiti burada daha kolaydır; çünkü kayma (patinaj) ancak güç aktarımının uygulandığı (diferansiyelin bağlı olduğu) dingile bağlı tekerleklerde olmaktadır. Dolayısıyla bu tekerlerle diğerleri arasındaki fark normal olarak patinaj oranını verecektir. Sürekli olarak denetlenen bu hız farkı belirli bir oranı aştığında mikroişlemci ilgili tekerleğe ait Bloke Olmayı Önleyici Fren Sistemi donanımını harekete geçirerek momenti düşürür. Patinaj sona erdiğinde Bloke Olmayı Önleyici Fren Sistemi devre dışı kalır ve bu işlem de saniyede on-onbeş kez tekrarlanır. Frenin devreye sokulması hızlı ve pratik bir çözüm olsa bile, patinajın süreklilik gösterdiği durumlarda motor gücünün de azaltılması gerekir. Bunun için Bloke Olmayı Önleyici Fren Sistemi / Çekiş Kontrol Sistemi denetleyicisi, CAN veri yolu üzerinden Motor Kumanda Birimine patinaj bilgisi gönderir. Bu bilgiyi alan Motor Kumanda Birimi, motor gücünü azaltmak için farklı tedbirler alabilir; Yakıt karışımını daha geç ateşlemek, Yakıt püskürtme sistemli araçlarda enjektöre giden sinyalleri değişimli olarak keserek, Ateşleme sinyallerini değişimli olarak keserek, Gaz kelebeğine kumanda ederek motor gücü azaltılmaktadır. 2.6. Savrulma Kontrol Sistemi Alman Sigortacılar Birliğinin (ASB) Münih te yaptırdığı yeni bir araştırmada, ölümle sonuçlanan kazaların % 30 ile % 40 ının, aracın savrulması nedeniyle meydana geldiği tespit edilmiştir[12]. Buna göre araç sürücüsü, aşırı hız nedeniyle virajı alamamakta veya bir tehlike anında direksiyonu hızla çevirdiğinden taşıtın hâkimiyetini kaybetmekte, bunun sonucu olarak şarampole yuvarlanmakta veya bariyerlere çarpmaktadır. Daha kötü senaryolarda ise araç kontrolden çıktıktan sonra karşıdan gelen araca önden ve/veya yandan çarpmaktadır. Ölümler de en çok yandan çarpma sonrası görülmektedir. Bu araştırma sonucunda varılan nokta, her türlü yol ve sürüş şartlarında aracın dinamik kararlılığını sağlayacak bir elektronik sistemin geliştirilmesi olmuştur. Eğer Bloke Olmayı Önleyici Fren Sistemi ni Frenleme Güvenliği elemanı, Çekiş Kontrol Sistemi ni de Hızlanma Kontrol donanımı olarak nitelendirirsek, Savrulma Kontrol Sistemi için Yönlenme Kontrol sistemi denilmesi doğru olacaktır. Bloke Olmayı Önleyici Fren Sistemi donanımının sadece frene basıldığında, Çekiş Kontrol Sistemi nin ise gaza basılmasıyla devreye girmesine karşılık, Savrulma Kontrol Sistemi her an aktif olan ve sürekli sürücü hareketleriyle aracın tepkisini ölçen bir sistemdir ve hem Bloke Olmayı Önleyici Fren Sistemi, hem de Çekiş Kontrol Sistemi nin işlevlerini içermektedir. Savrulma Kontrolünün temelinde, sürücünün davranışlarıyla aracın hareketinin karşılaştırılması yatmaktadır. Eğer araç, savrulursa Savrulma Kontrol Sistemi derhal devreye girerek tekerleklerin yeniden rotasına gelmesini sağlar. Savrulmanın sebebi de 56
Çavdar, A., Bayrakçeken, H. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2006 (1) 50-59 yine yol-lastik sürtünmesini aşılmasıdır; ancak buradaki fark, kuvvetin yönüdür. Bloke olma durumunda etki eden kuvvetin ileri yönde, patinaj durumunda ise geri yönde olmasına karşılık, viraj dönerken oluşan kuvvet, merkezkaç kuvvettir ve yana doğrudur. Merkezkaç kuvvet, araç hızının karesiyle orantılı olduğundan, yapılması gereken eylem, araç hızının azaltılmasıdır. Bunun için Savrulma Kontrol Sistemi de Motor Kumanda Sistemine CAN veri yolu aracılığıyla bilgi göndererek motor gücünün azaltılmasını sağlar. Ancak yavaş tepki gösteren bu yöntem dışında hızlı çalışan fren sisteminden de faydalanılır[13]. Savrulma Kontrol Sistemi, sürücü ve aracı izlemek için bazı ek sistemlere ihtiyaç duyar; Direksiyon dönüş açısı algılayıcısı, Fren pedalı konum algılayıcısı, Yanal kuvvet algılayıcısı, Savrulma algılayıcısı. Viraj içinde iki türlü savrulma hareketi görülmektedir. Birincisinde, arka tekerleklerin yana kaymasıyla araç virajın içine savrulur(şekil 11). Bu durumda Savrulma Kontrol Sistemi mikroişlemcisi, dış ön tekerleğe fren uygulayarak araç yönünün düzeltilmesini sağlar. Ön tekerleklerin yana kaymasında ise araç virajın dışına çıkar(şekil 12). Bu durumda ise içteki arka tekerlek frenlenir. Ancak Savrulma Kontrol Sistemi, sürücünün veya aracın hareketlerine göre daha farklı kombinasyonları da kullanabilir. Savrulma Kontrol Sistemi, her bir tekerleğe fren uygulamak için mevcut Bloke Olmayı Önleyici Fren Sistemi donanımından faydalanır. Sistem, elektronik vites kutusu donanımlı araçlarda CAN veri yolu üzerinden otomatik vites değiştirme olanağı da sağlamaktadır. Şekil 11. Viraj içine savrulma Şekil 12. Viraj dışına savrulma 2.7. Akıllı Sabit Hız Kontrol Sistemi Akıllı hız kontrol sistemleri, sabit hız kontrol sistemine ek olarak, önünde seyreden diğer araçları algılayan ve aracın hızını buna göre ayarlayan bir sistemdir. Akıllı hız kontrol sistemi, öndeki araçla arada emniyetli bir mesafenin bırakılmasını hedeflemektedir. Bu amaçla öndeki aracın göreceli hızı ve aradaki mesafe sürekli ölçülmektedir. Gerekli emniyet mesafesi araç hızı ile doğru orantılıdır; araç hızlı giderken mesafe fazla, yavaş giderken ise az olmaktadır. Şeridin boş olduğu veya önde giden aracın daha hızlı seyrettiği durumlarda sistem sabit hız kontrol sistemi ile aynı şekilde çalışarak aracın hedef hızda sabit hareketini sağlar; ancak önde daha yavaş giden bir araç algılandığında araç hızı da otomatik olarak düşürülmektedir. Akıllı hız kontrol sistemi, uzun yol sürücülerinin işini çok kolaylaştırması ve yorgunluğunu azaltmasının ötesinde, sollayan bir aracın aniden taşıtın önüne geçmesi, seyir halinde iken taşıtın önüne aniden bir engel yada canlının çıkması, sisli-puslu havalarda öndeki aracın emniyetli takibi gibi ani tepki verilmesi gereken durumlarda da aktif güvenliği artırıcı bir donanım olarak görülmektedir. AHK sistemi ile şehir dışı trafikte gaz ve fren pedallarını kullanmadan araç sürmek mümkün olmaktadır. Araç, şerit boş olduğu sürece ayarlanan azami hızda seyretmekte, önde araç olduğunda ise onunla aynı 57
Teknolojik Araştırmalar : MTED 2006 (1) 50-59 Otomobillerde Kullanılan Frenleme Yardımcı Sistemlerinin İncelenmesi hızda ve emniyetli bir mesafede devam etmektedir. Şerit değiştirip sollama yapıldığında ise, otomatik olarak hızlanmaktadır. Sistem araç hızını kontrol ederken, elektronik gaz kelebeği kumandası ve vites değiştirme gibi tekniklerin dışında, belli bir şiddette frenleme de uygulayabilmektedir. Bu özellik akıllı hız kontrol sistemini, sabit hız kontrol sistemlerinden ayırmaktadır. Akıllı hız kontrol sistemi, lazer radar, sapma [rotadan çıkma], yanal ivmelenme, tekerlek hızı ve yönlendirme açıları için kullanılan sensörlerden algılanan bilgileri kullanmaktadır. Radar sensörü tampona yerleştirilmiştir ve öndeki şeritte bulunan taşıtı tanımlamada kullanılır. Motor gücü, emniyetli bir mesafeyi korumak için sistem tarafından kontrol edilir. Eğer iki taşıt birbirine çok yaklaşacak olursa sürücü ya ikaz ışıkları ya da sesli olarak uyarılmaktadır[14]. AHK sistemlerinde önceleri özellikle lazer algılayıcılar kullanılmışsa da, bunlarda görülen sorunlar nedeniyle sonradan radar sensörlerine geçilmiştir[şekil 13]. 1- Lazer Radar Sensör 2- Kumanda Butonları 3- Kontrolör 4- Motor ve Vites Kutusu 3. SONUÇ VE DEĞERLENDİRME Şekil 13. Lazer Radar Sensörünün Öndeki Taşıtı Algılaması [15]. Fren sistemleri bir taşıtta bulunması gereken en önemli aktif güvenlik sistemleridir. Taşıtlarda kullanılan frenleme yardımcı sistemleri taşıt, sürücü ve yolcu güvenliğini arttırmakta ve daha güvenli sürüş şartları sağlamaktadır. Frenleme yardımcı sistemleri; herhangi bir tehlike ve kaza olasılığında sürücüye yardım edecek sistemlerdir. Bloke olmayı önleyici fren sistemi, taşıtlarda kullanılan ve frenleme mesafesini azaltan bir sistemdir. Elektronik fren gücü dağıtım sistemi, fren basıncını frenleme anındaki yük dengesizliğini giderecek şekilde ön ve arka akslara dağıtmakta, Yük kontrollü fren gücü dağıtım sistemi, frenleme anındaki dinamik yük değişimine göre taşıtın boş veya dolu olmasından kaynaklanan statik yükü göz önüne alarak fren gücünü akslara eşit olarak dağıtarak aracın yüksüz olduğu durumlarda arka frenlerin bloke olma riskini en aza indiren bir sistemdir. Acil fren destek sistemi, sürücünün fren pedalına ani olarak bastığını algıladığı andan itibaren tekerleklere azami fren basıncını uygulayarak hem aracın en az sürede hem de en az mesafede durmasını temin eden bir sistemdir. Çekiş (patinaj) kontrol sistemi, patinaj durumlarında bloke olmayı önleyici fren sistemini harekete geçirerek momenti düşüren ve patinaj sona erdiren bir sistemdir. Savrulma Kontrol Sistemi, sürücünün davranışlarıyla taşıtın yapması gereken hareketi karşılaştırarak sistemin hemen devreye girmesini sağlayarak taşıtın tekerleklerinin yeniden rotasına oturmasını sağlamaktadır. Akıllı hız kontrol sistemi, öndeki araçla arada emniyetli bir mesafenin bırakılmasını hedefleyen ve göreceli olarak sağlayan bir sistemdir. 58
Çavdar, A., Bayrakçeken, H. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2006 (1) 50-59 4. KAYNAKLAR 1. Güner, H. "Trafik - Dünyanın Neresindeyiz?". Performans, Mais Oto Dergisi, Sayı 98, Temmuz- Ağustos 1997. 2. Seiffert, U. and Walzer, P. "Automotive Technology of the Future". SAE Pub., 1991. 3. Bauer, H., Automotive Handbook, 5 th Edition, Translation, Girling, P., Warren dale, Robert Bosch GmbH, 2000. 4. Göktan, A., "Taşıt Tasarımı Ders Notları", İTÜ Yayınları, İSTANBUL, 1992 5. Çavdar, A., Otomobillerdeki Aktif ve Pasif Güvenlik Sistemlerinin Taşıt Tasarımı ve Taşıt Güvenliği Bakımından İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Kocaeli, 2002. 6. Intelligent Transport Systems, Handbook, 1999-2000, Japan March 10, 2000. 7. Ronald K. Jurgen., Automotive Electronics Handbook, 98-49492, ISBN 0-07-034453-1, McGraw- Hill, 1999. 8. Becker. S., Radow D. Von, J. Felges., 1998. Driver Assistance System Industrial, Psychological and Legal Aspect, IEEE International Conference on Intelligent Vehicles. 9. Anonymous, 2001. Delphi Automotive Systems Integrated Safety Systems. 10. J.P. PAUWELUSSEN, H.B. PACEJKA. Smart Vehicles, Swets&Zeitlinger, 1995. 11. G.R.Widmann, W.A.Bauson, S.W.Alland. Development of Collision Avoidance Systems at Delphi Automotive Systems. IEEE International Conference on Intelligent Vehicles. 1998. 12. Arslan, R., Sürmen, A., Otomotiv Elektroniği, Aktüel Basım Yayın, İstanbul, 202 s, 2004. 13. S.Becker, D.Von Radow, J.Felges. Driver Assistance Systems industrial, psychological and legal aspects. IEEE International Conference on Intelligent Vehicles. 1998. 14. G. Widmann, M. Daniels, L. Hamilton, L. Humm, B.Riley, J. Schiffmann, D. Schnelker & W. Wishon, Adaptive Cruise Control: Forging Components into Systems, and Systems into a Company, Techcon 99, Kokomo, Indiana, 1999 15. Anonymous, Cruise Control Systems, http://www.howstuffworks.com/automotive/, 2004. 59