Русский инженер-электронщик разработал «черный ящик» для автомобиля

В состав импровизированного «черного ящика» входят несколько акселерометров и твердотельных гироскопов для учета наклонов
Эта небольшая коробочка отслеживает и записывает ускорения, а затем по этим данным вычисляет скорость и траекторию транспортного средства. И все это документируется — фиксируется в энергонезависимой памяти для дальнейшего использования

Юрий Фирсаев вышел на эту идею под впечатлением ставших рутинными картин автопроисшествий. С его соседом был случай. Разъезжаясь на перекрестке, машины чиркнули одна другую. Никаких преимуществ при расхождении не было ни у одного из ездоков. Но поскольку оба не согласились на «обоюдку», дело дошло до суда. Правда, и там ничего не выяснилось. Пару раз дело отправлялось на доследование, но в конце концов закрылось за отсутствием документированных данных: кто первым нажал на газ, кто по какой пошел траектории. (Точка зрения закона, скорее всего, на этот счет будет такова: оба виноваты, как минимум, в нарушении п. 9.10 ПДД — несоблюдение бокового интервала. — Прим. «ПМ».)

Вопрос «Кто виноват?», подумалось Фирсаеву, здесь, на удивление, решается со слов самих участников ДТП. Плюс противоречивые показания свидетелей. Фиксируя статику конечной фазы аварии, стражи порядка вручную производят измерения, на глазок выводят данные о скорости, навскидку — о длине тормозного пути. Пресловутый плюс-минус тут может исчисляться уже не в сантиметрах, а в десятках метров. И уж точно едва ли кто скажет, сколько секунд было у водителя на выполнение спасительного маневра.

Посочувствовав приятелю, Фирсаев подумал: «Бывает и хуже». Порой чужую вину вам припишут просто так, за здорово живешь. Спорным вопросам несть числа. Работал ли у вас стоп-сигнал, когда следовавший за вами автомобиль разбил вам багажник? Если работал — невиновны. (Нет, невиновны практически всегда. Дело в том, что в обоих случаях непосредственной причиной ДТП будет нарушение водителем автомобиля, едущего сзади, п. 9.10 ПДД — несоблюдение безопасной дистанции до движущегося впереди транспортного средства. — Прим. «ПМ».) Но работал ли? Сможете ли вы доказать, что он был исправен? Вы будете жутко уязвлены несправедливостью, так как тысячу раз правы. В ряде случаев человек на дороге совершенно не защищен от ложных обвинений и ему негде взять доказательных материалов о своей невиновности в метрах и в секундах. Изобретатель засел за работу.

Новорожденный дожидается имени

На журнальном столике перед нами единственный интересующий нас с Юрием в данную минуту объект. Это черная коробочка размером с карманный калькулятор, объемом примерно в 120 куб. см. Основная его задача — документировать скоростной режим транспортного средства и траекторию его движения в секунды, предшествовавшие столкновению. С помощью этого прибора можно снять вопрос о субъективности при выяснении обстоятельств ДТП. Главная работа такого самописца — расчет ускорения, приобретаемого транспортным средством перед аварией. Зная его, мы можем рассчитать и скорость, и траекторию.

Макет устройства еще десять минут назад работал на испытательном стенде. После снятия крышки глазу открываются размещенные внутри элементы и узлы. Для контроля работы на прибор установлен жидкокристаллический дисплей, по которому скользят цифры. Самое незначительное движение руки провоцирует изменение скорости бега цифр. Точно так же прибор поведет себя в деле. Сердце прибора — его силовой сенсор, микросхема акселерометра. В этом маленьком устройстве чувствительный элемент фиксирует ускорение по двум осям. Конечно, акселерометр изобретен не сегодня, рассказывает изобретатель. В механическом варианте это был подпружиненный по оси металлический шарик. Зная его массу, по степени отклонения от центрального положения можно было измерять ускорение.

На сбор данных работают и другие компоненты устройства. В связке с акселерометром действует такой электронный прибор, как пьезокерамический гироскоп. Это тоже микросхема, рассчитывающая угловую скорость.

Юрий объясняет, что роль гироскопа — убрать ускорения, вызванные проекцией притяжения Земли на негоризонтальные участки дороги. При езде с горы водитель может притормаживать, соблюдая скоростной режим, однако на акселерометр действует притяжение Земли, и он завысит скорость. Гироскоп вносит коррективы в эти данные: «черный ящик» покажет точно, сколько было на самом деле. Микроконтроллер — мозг устройства, узел, отвечающий за сбор и хранение информации, снимаемой с датчиков, в энергонезависимой памяти.

«Проводя обкатку, — продолжает Фирсаев, — мы записываем показания от бортового регистратора в память, чтобы отработать порядок отзыва востребованной информации в систему восстановления параметров движения (СВПД) постфактум. Ради чего все и затевалось. Пока отработана система документирования двух основных параметров: скоростного режима транспортного средства и его траектории. Но я должен сказать, что и с названными основными параметрами самописец уже прозрел; он способен проливать свет на очень тонкие, едва уловимые вещи. Например, он покажет, что при скорости в 100 км/ч автомобиль, который следовал по прямой линии, вдруг изменил направление движения по дуге с радиусом в 2 км. В этом случае поворот движущейся машины настолько мал, что сторонний наблюдатель, да и пассажир, его не заметит. Поворот будет воспринят как движение по прямой. Но при анализе действий участников аварии эти данные скажут о многом. Превышение скорости, опасное подрезание, резкое торможение — фиксируется все».

Детище «Формулы-1»

На Западе идея зародилась шесть лет тому назад в кузнице новых технологий автостроения, каковой считаются гонки «Формулы-1». (Идея, скорее всего, появилась намного раньше. Например, компания General Motors комплектует некоторые свои серийные модели вполне полноценными «черными ящиками» еще с 1990 года. Видимо, автор имеет в виду обязательное оснащение. — Прим. «ПМ».) На сегодняшний день в США и в Японии прошли испытания моделей «черных ящиков» для массового пользователя. Сейчас ряд фирм уже устанавливают их на некоторую часть своей серийной продукции. Разумеется, интерес компаний простирается дальше заботы о безопасности. Заодно с решением проблем страховых фирм «черный ящик» задним числом способствует выявлению слабых мест в конструкции машины, дает пищу для размышлений при отработке моделей. Так, самописцы помогли специалистам Ford изменить в кузовах конструкцию пола. Как итог, сообщает вице-президент службы инжиниринга компании Джон Вэлентайн, у попавших в аварию владельцев резко сократилось число травм ног и коленей.

«Подсказки могут быть разными по степени сложности, — считает Фирсаев. — Ну, скажем, можно, устанавливать дефекты в конкретных машинах. Можно, накопив статистику, укоротить или видоизменить форму капота, чтобы водитель лучше видел участок дороги, по которому он едет. Можно добыть информацию, правильно ли спроектирован тот или иной перекресток. Меня, признаюсь, прибор порой уводит в область автомобильной футурологии: он помог бы сконструировать фары, которые следовали бы за поворотом рулевого колеса, — это пригодилось бы на вираже в темное время суток. (Такие фары не вопрос будущего. Подобной системой уже оснащены многие серийные представительские машины: Mercedes Eкласса, «пятерка» BMW, Lexus RX330. А вообще первые поворотные фары появились еще в 1967 году на автомобиле Citroen DS21, там они поворачивались вслед за рулем с помощью системы механических тяг. — Прим. «ПМ».)

А нам это надо?

В России проблема документирования последствий дорожных катастроф может обостриться даже раньше, чем мы думаем. Речь о введенном обязательном порядке страхования личного транспорта. Одно дело, когда тяжба идет между физическими лицами, и другое — между тяжеловесами в лице страховых компаний. Вероятно, компании будут не прочь получать максимум информации об авариях с участием их клиентов.

«Черный ящик» легко снимает возникающие вопросы. Ключом к истине становятся данные о фактических действиях водителя до точки невозврата, а именно — о степени агрессивности вождения, о времени принятия решения, о скоростном режиме, тормозном пути, работе трансмиссии, электрооборудования, о том, что происходит с автомобилем за десять, пять, три, одну секунду до столкновения. И все это в метрах, в секундах, в единицах понятных специалистам физических величин.

Фирсаев уверен, что будущее за автосамописцами. На самолетах, говорит он, долгое время «черных ящиков» не ставили. Для чего их придумали? Людям понадобилось совершенствовать конструкцию самолетов, способы навигации и сопровождения наземными службами, навыки пилотов. Что объединяет самолет и автомобиль? Оба — средства передвижения, у каждого из которых, правда, своя опора. Однако, как мы видим, загруженность земных трасс не идет ни в какое сравнение с загруженностью трасс небесных.

Так что вопрос скептика «А нам это надо?» придется переадресовать квалифицированному законопослушному водителю. Уж он-то точно останется от нововведения в выигрыше. Впрочем в конечном итоге оно благотворно отразится и на остальных. «Черный ящик» будет их перевоспитывать.

Статья опубликована в журнале «Популярная механика» (№10, Октябрь 2003).