Obowiązkowe i opcjonalne systemy w samochodach

Samochody są wyposażane w coraz to nowsze i bogatsze systemy poprawiające bezpieczeństwo, ograniczające wpływ na środowisko i podnoszące komfort jazdy. Jedne zdobywają popularność wśród kierowców, inne nie są lubiane, ale producenci montują je, ponieważ żądają tego organizacje definiujące standardy bezpieczeństwa.

Pod tym względem palma pierwszeństwa niewątpliwie należy się instytucjom Unii Europejskiej, które dbają o nasze bezpieczeństwo.

Zmiany, zmiany…

Historia wzbogacania samochodów osobowych o dodatkowe urządzenia jest długa. Do wielu z nich przyzwyczailiśmy się tak bardzo, że zakładamy, iż są montowane od zawsze. Zapominamy, że np. pasy bezpieczeństwa, choć zostały wynalezione przez Szweda Nilsa Bohlina w 1958 roku, są obowiązkowe w Polsce dopiero od roku 1983. Zresztą wtedy obowiązek zapinania pasów dotyczył wyłącznie przednich foteli, tylne uwzględniono dopiero w 1991 roku.

Od 1 lipca 2006 roku wprowadzono obowiązek montowania układu ABS w wersjach podstawowych wszystkich samochodów osobowych sprzedawanych w Polsce. W Europie Zachodniej obowiązek ten wprowadzono dwa lata wcześniej, 1 lipca 2004 roku. Pierwszą wersję ABS opracowano 26 lat wcześniej, w 1978 roku.
W układ ESP muszą być wyposażone wszystkie samochody, które otrzymały świadectwo homologacji po 1 listopada 2011 roku. Od 31 października 2014 obowiązek objął wszystkie nowe samochody sprzedawane na terenie Unii Europejskiej.

1 listopada 2014 na terenie Unii Europejskiej zaczęto wymagać kolejnych dodatków: czujników ciśnienia w oponach, „doradcy” podpowiadającego, kiedy należy zmienić bieg, dwóch zaczepów systemu ISOFIX na tylnej kanapie, wzmocnienia oparcia tylnej kanapy chroniącego przed uderzeniem ciężkimi przedmiotami przewożonymi w bagażniku, sygnalizacji akustycznej i wzrokowej niezapiętych pasów bezpieczeństwa.

Ciekawostka, opcja, obowiązek

Większość wspomnianych wynalazków przeszła podobną drogę. Po fazie testów wprowadzano je jako opcjonalne wyposażenie samochodów z górnej półki. Po kilku latach wchodziły do standardu w klasie wyższej i udostępniano je za dopłatą w tańszych autach. Niektóre z nich ostatecznie trafiły na listę niezbędnych elementów wyposażenia wszystkich sprzedawanych samochodów.
ABS – najpierw nowinka technologiczna zapożyczona z przemysłu lotniczego, później przez lata oznaka luksusu typowa dla aut z wyższej półki, a w końcu obowiązkowy układ montowany we wszystkich samochodach osobowych, które mają być dopuszczone do sprzedaży na terenie Unii Europejskiej.

W pierwszym okresie ESP montowano w samochodach luksusowych, później jako opcję z możliwością odłączenia w każdej chwili. Dzisiaj coraz mniej samochodów pozwala na wyłączenie systemu ESP. Albo nie mają wyłącznika, albo po wyłączeniu system wciąż działa, tylko staje się znacznie bardziej tolerancyjny. Próby brutalnego wyłączenia ESP przez wyjęcie bezpiecznika albo wprowadzenie samochodu w tryb serwisowy kończą się porażką, bo kontroler silnika rozpoznaje, że układ nie działa, i nie wchodząc w szczegóły, ogranicza maksymalną prędkość obrotową silnika.
Każdy z opisanych układów może znaleźć zastosowanie w samochodach autonomicznych, poruszających się po drogach publicznych bez udziału kierowcy. Wydaje się, że taki będzie ostateczny cel konstruktorów samochodów osobowych: zbudowanie auta, w którym człowiek – kierowca jest opcją i można się obejść bez niego.

W najbliższym czasie można oczekiwać wprowadzenia na listę systemów obowiązkowych dwóch kolejnych kandydatów instalowanych obecnie w samochodach z górnej i środkowej półki cenowej: ISA i AEB. Przyjrzyjmy się im bliżej.

Intelligent Speed Assistant

System rozpoznaje znaki drogowe ograniczające prędkość albo identyfikuje odcinki drogi, na których obowiązuje ograniczenie na podstawie pozycji pojazdu wyznaczonej przez odbiornik GPS. Po rozpoznaniu ograniczenia wpływa na kierowcę, żeby
się do niego zastosował.
Testowane są trzy odmiany systemu. Pierwsza, nazywana otwartą, ma wyłącznie znaczenie doradcze. Kierowca otrzymuje informację o ograniczeniu i ewentualnie o przekroczeniu prędkości, ale system nie wpływa na prowadzenie pojazdu. Można go bez konsekwencji zignorować.
Druga, półotwarta, wersja systemu prezentuje kierowcy informacje identyczne jak wersja otwarta, ale oprócz tego utrudnia kontynuowanie jazdy ze zbyt dużą prędkością. W rozwiązaniach, które testowano, automat zwiększał opór stawiany przez pedał gazu. Jazda z niezmienioną prędkością wymagała wciskania pedału z większą siłą.
Wersja trzecia, zamknięta, ma największy wpływ na zachowanie pojazdu. System informuje kierowcę o przekroczeniu prędkości, a następnie automatycznie zmniejsza prędkość. Zależnie od intencji producenta system można wyłączyć albo nie. Takie działanie systemu wydaje się najbardziej pożądane z punktu widzenia instytucji zajmujących się bezpieczeństwem ruchu drogowego. Brak wyłącznika może budzić uzasadniony sprzeciw kierowców.
Wyobraźmy sobie następującą sytuację: kierowca jedzie w terenie niezabudowanym, drogą dwupasmową o dozwolonej prędkości 90 km/h. Rozpoczyna manewr wyprzedzania ciągnika siodłowego z długą naczepą. Kończąc wyprzedzanie, wjeżdża na odcinek drogi, na którym obowiązuje ograniczenie prędkości do 70 km/h, i samochód automatycznie zwalnia, stosując się do znaku. To może być bardzo niebezpieczne.
Na stronach Komisji Europejskiej można przeczytać, że w 2004 roku jedna czwarta europejskich kierowców uznała wyposażenie samochodów w urządzenie powstrzymujące przed przekraczaniem prędkości za pożądane.
Warto wspomnieć o jeszcze jednym projekcie europejskim: wdrożeniu systemu dynamicznego ograniczania prędkości. Znaki pokazujące stałe wartości prędkości miałyby być zastąpione wyświetlaczami informującymi o ograniczeniach uwzględniających porę dnia, warunki atmosferyczne i natężenie ruchu.

Autonomous Emergency Braking

Kolejny system wpływający na prędkość jazdy, znany z aktywnych tempomatów wyższej klasy. Czujniki umieszczone w przedniej części samochodu stale mierzą odległość od pojazdu jadącego przed nim, potrafią też rozpoznać nieruchomą przeszkodę na drodze. Podstawowym zadaniem systemu jest unikanie kolizji, a jeśli zapobieżenie jej jest niemożliwe, przynajmniej zminimalizowanie strat.
Żeby to osiągnąć, mikrokontroler sterujący systemem sprawdza w czasie rzeczywistym, czy kierowca znajduje się w bezpiecznej odległości od poprzedzającego pojazdu lub przeszkody. Margines bezpieczeństwa zależy od prędkości pojazdu. Im wyższa prędkość, tym większy odstęp trzeba zachować. Jeśli odległość jest zbyt mała, samochód samoczynnie hamuje. Siła hamowania jest tym większa, im większa jest prędkość zbliżania się do przeszkody.
System ma działać samoczynnie, a kierowca nie mógłby go zablokować. Celowe staranowanie nieruchomej przeszkody albo innego pojazdu byłoby niemożliwe. To nie byłby samochód dla Bonda…

Z punktu widzenia warsztatu

Każdy kolejny system jest bardziej skomplikowany od poprzedniego i ma większy wpływ na bezpieczeństwo kierowcy i pasażerów. Rośnie skala trudności naprawy i odpowiedzialność mechanika/mechatronika za poprawne działanie układów, od których zależy życie oraz zdrowie kierowcy i pasażerów. Coraz większą rolę w eksploatacji samochodu odgrywają systemy, które mogą korzystać z dostępu do internetu. Nie chodzi tylko o pokładowe centra rozrywki, ale o umożliwienie zdalnej diagnostyki pojazdu, regulacji i aktualizacji oprogramowania.
Warsztaty samochodowe będą musiały dostosować się do tych zmian, zatrudniając specjalistów mechatroników, elektroników i informatyków, albo nawiązując stałą współpracę z firmami posiadającymi doświadczenie w tym obszarze. Trzeba się pogodzić z faktem, że za kilka lat problemy z zaawansowanymi systemami zaczną nękać przeciętnych posiadaczy samochodów, którzy zdecydowali się odkupić taki model od pierwszego, drugiego, trzeciego właściciela.
Dzisiaj ta grupa klientów stara się unikać autoryzowanych stacji obsługi. Swoje cudeńka przyprowadzą do niezależnych warsztatów. Czy zostaną tam sprawnie i bezpiecznie obsłużeni – to zależy od decyzji, które właściciele podejmują dzisiaj. Bo już dzisiaj trzeba zdecydować, jak przygotować firmę do działania w realiach, które staną się aktualne za kilka lat.

Niezależni mogą mieć pod górkę

W przypadku samochodów wyposażonych w zaawansowane systemy wspomagające kierowcę, a zwłaszcza autonomicznych, instytucje wydające homologację zwrócą uwagę na kwestię oprogramowania. Będą chciały mieć pewność, że oprogramowanie sterujące pracą każdego systemu jest oryginalne i zawsze aktualne. Niefachowe albo celowo złośliwe modyfikacje mogłyby być katastrofalne w skutkach. Zabezpieczenia na pewno będą bardziej zaawansowane niż spotykane obecnie w kontrolerach silników (ECU). Amatorski chip tuning może spowodować zniszczenie silnika, a ingerencja w układ nadzorujący jazdę mogłaby doprowadzić do katastrofy.
Nie można mieć za złe producentom, że dążą do zapewnienia jak najwyższego poziomu zabezpieczeń, ale trzeba być świadomym, że ochrona przed niepożądaną przed modyfikacją oprogramowania może ograniczyć swobodę działania niezależnych warsztatów samochodowych. Siłą rzeczy będą musiały zostać włączone do sieci dystrybucji aktualizacji oprogramowania. Jeśli producenci pojazdów zdecydują się zastosować zabezpieczenia sprzętowe kontrolerów, to warsztat niezależny nie poradzi sobie bez urządzeń udostępnianych przez producentów. Na jakich warunkach i w jakiej cenie?

Wyższa szkoła diagnostyki i kalibracji

Wszystkie systemy pojazdu współpracują ze sobą. Im ściślej są powiązane, tym trudniej wymienić jeden moduł, nie wywierając wpływu na działanie pozostałych. Znamy to z informatyki, nawet domowej: urządzenie A może współpracować z urządzeniem B, ale tylko pod warunkiem, że oba mają zgodne wersje oprogramowania. Już dzisiaj wymiana niektórych elementów musi być połączona z kalibracją i testami, z wprowadzeniem numeru seryjnego nowego czujnika do nadzorującego go kontrolera. W przyszłości wiele napraw uznawanych dziś za trywialne może wymagać dostępu do specjalistycznego oprogramowania, przyrządów pomiarowych, a przede wszystkim do dokumentacji technicznej i wiedzy.

Samochody nadzorowane przez wyspecjalizowane mikrokomputery będą podatne na atak z zewnątrz w takim samym stopniu, jak dzisiaj są na niego podatne laptopy, tablety, smartfony, bankomaty. Normalny cykl życia oprogramowania sterującego każdym z tych urządzeń zakłada, że od czasu do czasu zostanie zauważony jakiś błąd w programie. Niektóre z tych błędów będą miały krytyczne znaczenie dla bezpieczeństwa, więc producent oprogramowania wyda odpowiednie „łatki”. W pewnej chwili oprogramowanie zestarzeje się moralnie i producenci przestaną mieć interes w wydawaniu kolejnych poprawek nawet wtedy, kiedy zostanie odkryta bardzo poważna luka w zabezpieczeniach.Tak stało się z Windows XP, a wcześniej z jego poprzednikami. Brak aktualizacji oznacza spadek poziomu bezpieczeństwa praktycznie do zera. Czy „inteligentne” samochody bez wsparcia producentów oprogramowania będą dostawały zakaz jazdy? Czy warsztatom będzie wolno je naprawiać? Te pytania dotyczą przyszłości, ale odległej nie więcej niż o 10, może 15 lat.