Φρένα και ηλεκτρονικά

Tα φρένα ταμπούρων, η επέκτασή τους και στους τέσσερις τροχούς, η μετάβαση από το αμιγώς μηχανικό σύστημα ενεργοποίησής τους στο υδραυλικό, τα δισκόφρενα και, εσχάτως, τα μεκατρονικά brake-by-wire συστήματα αποτελούν ιστορικά την πορεία εξέλιξης των συστημάτων πέδησης. Από μηχανολογική, τουλάχιστον, άποψη, καθώς δύο σημαντικότατες καινοτομίες που σχετίζονται με αυτά συγκαταλέγονται στον τομέα της ηλεκτρονικής, και δεν είναι άλλες από το ABS και το ESP.
Κι όμως, το σύστημα αντιμπλοκαρίσματoς των τροχών κατά το φρενάρισμα ξεκίνησε ως αμιγώς μηχανικό. Μια τέτοια καινοτομία αποτελούσε όνειρο των μηχανικών από τις πρώτες κιόλας δεκαετίες του 20ού αιώνα. Γνώριζαν, άλλωστε, πως η πίεση στο σύστημα πέδησης μπορεί να είναι μεγαλύτερη από τη μέγιστη δύναμη που είναι ικανά να μεταφέρουν τα ελαστικά. Ένας μπλοκαρισμένος τροχός δεν μπορεί να μεταφέρει πλευρικές δυνάμεις, και το αυτοκίνητο χάνει την ευστάθειά του και καθίσταται ακυβέρνητο. Ο Γερμανός Καρλ Βέσελ κατείχε την πατέντα για ένα μηχανισμό ρύθμισης της δύναμης πέδησης στους τροχούς από το 1928. Ωστόσο, το συγκεκριμένο σύστημα υπήρξε μόνο στα χαρτιά. Οι πρώτες προσπάθειες υλοποίησής του σε αεροπλάνα κατά τη διάρκεια του πολέμου είχαν περιορισμένη επιτυχία. Για τη σωστή λειτουργία του ΑΒS, χρειάζονταν αισθητήρες μέτρησης ταχύτητας τροχών και μια κεντρική μονάδα ελέγχου, που θα κατέγραφε και θα συνέκρινε τα δεδομένα και στη συνέχεια θα διόρθωνε κάθε απόκλιση, ρυθμίζοντας την πίεση πέδησης ξεχωριστά σε κάθε τροχό. Και το δύσκολο τότε ήταν η εξέλιξη αυτής της κεντρικής μονάδας, αλλά και οι περιορισμοί που προέκυπταν από τους μηχανικούς αισθητήρες της εποχής.
Το πρόβλημα των αισθητήρων φάνηκε να λύνεται στις αρχές της δεκαετίας του ’50. Από το 1952 τα ABS λειτούργησαν με ικανοποιητικά αποτελέσματα σε αεροπλάνα, δύο χρόνια αργότερα σε τρένα. Στα αυτοκίνητα, όμως, οι απαιτήσεις από τους σένσορες εξακολουθούσαν να είναι μεγαλύτερες, αφού, αντίθετα από την ευθύγραμμη κίνηση αεροπλάνων και τρένων, θα έπρεπε να είναι σε θέση να αντεπεξέλθουν σε αλλεπάλληλες επιβραδύνσεις-επιταχύνσεις, στροφές, ανώμαλα οδοστρώματα κτλ. Η Maxaret-Dunlop, μια εταιρεία με μεγάλη αεροπορική πείρα, ανέλαβε να εφοδιάσει το πρώτο αυτοκίνητο παραγωγής με αμιγώς μηχανικό σύστημα αντιμπλοκαρίσματος των τροχών το 1966. Ήταν το πρωτοποριακό Jensen FF, που διέθετε και τετρακίνηση. Παρά τις τεχνολογικές καινοτομίες του, δυστυχώς αποδείχθηκε αντιεμπορικό, γεγονός που δε συνέβαλε στην άμεση διάδοση του εν λόγω συστήματος ενεργητικής ασφάλειας. Ωστόσο, το 1967 η Mercedes, σε συνεργασία με την Teldix, κατάφερε να εξελίξει έναν επαγωγικό αισθητήρα που έθεσε τις βάσεις για το σύγχρονο ABS. H πρώτη -πειραματική- γενιά του παρουσιάστηκε στον Τύπο τρία χρόνια αργότερα και έτυχε ενθουσιώδους υποδοχής. Απαιτήθηκαν, όμως, άλλα οκτώ για να βρεθεί, λειτουργικό και αξιόπιστο, στη λίστα προαιρετικού εξοπλισμού της S-Class του 1978, έναντι 2.217,60 γερμανικών μάρκων. Πέντε χρόνια χρειάστηκε μόνο η Bosch για να εξελίξει την ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου - η οποία, χάρη στην πρόοδο της τεχνολογίας, δεν ήταν πλέον... αναλογική, αλλά διέθετε ολοκληρωμένα κυκλώματα, άρα λιγότερα και πιο αξιόπιστα εξαρτήματα.
Έκτοτε, η εξέλιξη των ηλεκτρονικών ήταν φυσικό να συμβαδίσει με την εξέλιξη του ABS. Κάθε γενιά γινόταν ελαφρύτερη, φθηνότερη, ταχύτερη. Στην ένατη πλέον γενιά του ζυγίζει μόλις 1,1 κιλό (έναντι των 6,2 κιλών της πρώτης) και λειτούργει στα 20Hz -ελέγχει, δηλαδή, τις ταχύτητες των τροχών 20 φορές/δλ.- έναντι των 3Hz του πρώτου μηχανικού συστήματος. Η συμβολή του ΑΒS στη βελτίωση της οδικής ασφάλειας αποδείχθηκε τεράστια. Το σύστημα όχι μόνο μείωσε δραστικά την απόσταση ακινητοποίησης των αυτοκινήτων, φορτηγών και μοτοσικλετών, αλλά επέτρεψε για πρώτη φορά και τον έλεγχό τους κατά τη διάρκεια ενός φρεναρίσματος πανικού.
Το 2001 τα μέλη του Συνδέσμου Ευρωπαίων Κατασκευαστών Αυτοκινήτου (ΑCEA) δεσμεύτηκαν αυτοβούλως, στο πλαίσιο της βελτίωσης της οδικής ασφάλειας, ότι όλα τα αυτοκίνητα που θα παράγονταν για την ευρωπαϊκή αγορά από την 1η Ιουλίου 2004 θα ήταν εξοπλισμένα με ABS. Tην ίδια δέσμευση ανέλαβαν άμεσα και οι αντίστοιχοι σύνδεσμοι Ιαπώνων (JAMA) και Κορεατών κατασκευαστών (KAMA), έτσι ώστε να εναρμονιστούν με τους Ευρωπαίους συναδέλφους τους. Η αρχιτεκτονική του αποτέλεσε τη βάση για περαιτέρω εξελίξεις ασφαλείας· το σύστημα ελέγχου πρόσφυσης (ΑSR), σταθερότητας (ESP), τα μεκατρονικά φρένα. Οι απόγονοι των πρώτων επαγωγικών αισθητήρων παρέχουν τα δεδομένα ταχύτητας των τροχών για μια πληθώρα εφαρμογών, από τα κιβώτια ταχυτήτων μέχρι τις ενεργές αναρτήσεις.
Τα συστήματα ελέγχου επιβράδυνσης και επιτάχυνσης (ABS και ASR) ήρθε να ενοποιήσει το 1995 το ESP, ολοκληρώνοντας το τρίπτυχο ενεργητικής ασφάλειας. Το τελευταίο προϋποθέτει για τη λειτουργία του την ύπαρξη των δύο πρώτων. Επιπλέον αισθητήρες γωνίας τιμονιού, επιτάχυνσης πλευρικής και γύρω από τον άξονα περιστροφής του αυτοκινήτου δίνουν τη δυνατότητα πλήρους ελέγχου της συμπεριφοράς του. Με την ενεργοποίηση κάθε φρένου ξεχωριστά και τη μείωση της ροπής του κινητήρα, το αυτοκίνητο διατηρείται στην τροχιά του και η υποστροφή ή υπερστροφή καταστέλλονται εν τη γενέσει. Διάφορες έρευνες κατασκευαστών, πανεπιστημίων, ανεξάρτητων φορέων καταλήγουν στο ίδιο συμπέρασμα: Η συμβολή του ESP στην αποφυγή ατυχημάτων, θανάτων και τραυματισμών είναι καταλυτική. Τα ατυχήματα λόγω απώλειας πρόσφυσης μειώνονται κατά 80%, όπως απέδειξε έρευνα της VW. Οι ανθρώπινες απώλειες θα μειώνονταν κατά 4.000 ετησίως και θα είχαμε 100.000 λιγότερους τραυματίες πανευρωπαϊκά, αν όλα τα αυτοκίνητα ήταν εξοπλισμένα με ESP, σύμφωνα με έρευνα του πανεπιστημίου της Κολονίας. Στις ΗΠΑ το 34% όλων των ατυχημάτων με ένα εμπλεκόμενο αυτοκίνητο και το 71% των ανατροπών θα είχαν αποφευχθεί. Το ESP είναι πλέον αποδεδειγμένα το δεύτερο σημαντικότερο στοιχείο ασφάλειας μετά τη ζώνη, και σίγουρα πολύ σημαντικότερο από τους αερόσακους.
Πρώτες οι αμερικανικές αρχές φρόντισαν να επιδείξουν τα αντανακλαστικά τους στα διαθέσιμα στοιχεία: Από το Σεπτέμβριο του 2011 κάθε νέο αυτοκίνητο έως 4,5 τόνους που θα πωλείται στις ΗΠΑ θα είναι υποχρεωτικά εφοδιασμένο με ESP. Ακολουθούν Αυστραλία και Ευρώπη από το Νοέμβριο του 2013 και 2014, αντίστοιχα. Πρόσφατα το Υπουργείο Μεταφορών της Κορέας ανακοίνωσε την πρόθεσή του να υιοθετήσει το ίδιο μέτρο. Έτσι, έστω και εμμέσως, καθίσταται υποχρεωτική και η χρήση του ABS, αν και εδώ και τουλάχιστον έξι χρόνια είναι κομμάτι της αυτοκινητικής μας ζωής. Η ώρα της δικαίωσης;_ Ν. Κ.