سیستم ترمز ضد قفل یا ABS چگونه کار میکند؟ اجزای تشکیل‌دهنده‌ی آن چیست؟ آیا خودروهای مجهز به این نوع سیستم ترمز، ایمنی بیشتری دارند؟
توقف خودرو به‌خصوص در سرعت‌های بالا و در آب‌و‌هوای بارانی کار آسانی نیست؛ سیستم ترمز ضد قفل (ABS) در این شرایط، یکی از بهترین گزینه‌های موجود است که راننده می‌تواند به آن تکیه کند. در حقیقت در جاده‌های خیس و بارانی، حتی راننده‌های حرفه‌ای با ترمزهای معمولی نمی‌توانند به خوبی یک راننده‌ی متوسط با ترمز ABS خودرو را متوقف کنند. در این مقاله قصد داریم همه‌چیز در مورد سیستم ترمز ABS را به زبان ساده توضیح دهیم؛ از اهمیت این سیستم ترمز، اجزای تشکیل‌دهنده‌ی و نحوه‌ی کار آن تا مشکلات معمول این نوع سیستم مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
سیستم ترمز ضد قفل زیر ذره‌بین
فلسفه‌ی به‌کارگیری ترمز ABS پیچیده نیست. چرخی که در حال سُر خوردن است در مقابل چرخی که لیز نمی‌خورد، چسبندگی کمتری با جاده دارد. اگر تابه‌حال در مسیرهای یخی رانندگی و احتمالاً گیر کرده باشید، با تجربه‌ی نداشتن چسبندگی چرخ‌ها و درجا زدن به‌خوبی آشنا هستید. ترمزهای ABS با جلوگیری از سُر خوردن چرخ‌ها در هنگام ترمزگیری، دو فایده‌ی مهم دارند؛ توقف سریع‌تر و فرمان دادن خودرو در هنگام ترمزگیری.
به‌طور کلی سیستم ترمز ضد قفل از چهار بخش تشکیل شده است:
سنسورهای سرعت
پمپ
سوپاپ‌ها
کنترلکننده
سنسورهای سرعت
در سیستم ترمز ABS برای تشخیص قفل شدن ناگهانی ترمزها باید اطلاعات کافی ردوبدل شود. سنسورهای سرعت که که معمولاً در هر چهار چرخ یا در برخی خودروها در دیفرانسیل نصب شده‌اند، این اطلاعات را فراهم می‌کنند.
سوپاپ‌ها
در هر لوله‌ی ترمز، یک سوپاپ وجود دارد؛ در برخی سیستم‌های ABS، سوپاپ‌ها در ۳ وضعیت قرار دارند:
وضعیتی که سوپاپ باز است؛ در این حالت فشار از طریق سیلندر اصلی به‌طور مستقیم به ترمز می‌رسد (سیلندر اصلی فشار غیر هیدرولیک را به فشار هیدرولیک تبدیل میکند).
وضعیتی که سوپاپ، ارتباط بین ترمز و سیلندر اصلی را بلوکه میکند؛ در این حالت در صورت فشردن بیش از حد ترمز پدال، از فشار بیش از حد به ترمز جلوگیری می‌شود.
وضعیتی که سوپاپ نقش دفع‌کننده دارد؛ در این وضعیت سوپاپ از فشار ترمزها کم میکند.
پمپ
از آنجایی که سوپاپ قابلیت کم کردن فشار ترمز را دارد، باید راهی برای بازگشت این فشار در سیستم وجود داشته باشد. کار پمپ، برگشت دادن فشار در سیستم پس از کاهش دادن فشار توسط پمپ است.
کنترلکننده
کنترلکننده اساساً کامپیوتر این سیستم است که با نظارت بر سنسورهای سرعت و کنترل کردن پمپ‌ها، انجام وظیفه میکند.
نحوه‌ی کارکرد ترمز ABS
سیستم‌های متنوع و البته الگوریتم‌های مختلفی برای ترمزهای ABS در مدل‌ها و برندهای مختلف وجود دارد. در ادامه نحوه‌ی کارکرد یکی از ساده‌ترین نوع از ترمزهای ABS را بررسی می‌کنیم.
کنترلکننده همیشه در حال بررسی سنسورهای سرعت است و به دنبال کاهش سرعت در چرخ‌ها می‌گردد. در واقع دقیقاً قبل از قفل شدن یک چرخ، کاهش سرعت شدیدی در آن اتفاق می‌افتد. در این شرایط، سرعت توقف چرخ در برابر سرعت توقف خودرو بسیار سریع‌تر است. در شرایط مناسب جاده‌ای، حدود پنج ثانیه طول می‌کشد تا یک خودرو با سرعت ۱۰۰ کیلومتر بر ساعت به حالت توقف کامل برسد؛ درحالی‌که یک چرخ قفل‌شده در کمتر از یک ثانیه از حرکت دورانی بازمی‌ایستد.
کنترلکننده سیستم ضد قفل به واسطه‌ی برنامه‌ریزی خاصی که شده است، آگاهی دارد که چنین کاهش سرعت در زمان کم غیر ممکن است؛ بنابراین تا جایی که افزایش شتاب و دوران در آن چرخ به وجود بیاید، از فشار ترمز کم میکند. سپس بلافاصله فشار را زیاد میکند تا دوباره کاهش شتاب و دوران در آن چرخ اتفاق بیافتد. کنترلکننده این اعمال را با سرعت زیادی انجام می‌دهد و تغییر سرعت چرخ، روند ثابتی تجربه میکند. حاصل این کار، کاهش سرعت چرخ به موازات سرعت خودرو است؛ با وجود حداکثر سرعت ترمزگیری، چرخ‌ها تا نزدیک‌ترین حالت ممکن به قفل شدن کنترل می‌شوند. زمانی که ترمز ABS در حال استفاده باشد، در پدال ترمز حالت تکان‌های ضربان مانند حس می‌شود. دلیل این امر باز و بسته شدن سریع سوپاپ‌ها است. برخی سیستم‌ها تا ۱۵ بار در ثانیه می‌توانند سوپاپ‌ها را باز و بسته کنند.
انواع مختلف ترمز ABS
سیستم‌های ترمز ضد قفل بر اساس ترمزهای مختلف موجود در آن‌ها، به چند طرح تقسیم‌بندی می‌شوند. در ادامه رده‌بندی مختصری بر اساس تعداد کانال‌ها (سوپاپ‌های مستقل) و سنسورهای سرعت از انواع ترمز ABS ایجاد می‌کنیم.
سیستم چهار کاناله به همراه چهار سنسور سرعت
در این طرح، برای هر چهار چرخ سنسور سرعت و سوپاپ مستقل وجود دارد که بهترین طرح ترمز ABS است. کنترلکننده سرعت هر چرخ را به‌طور جداگانه بررسی میکند که حاصل آن، حداکثر قدرت ممکن در ترمزگیری است.
سیستم سه کاناله به همراه سه سنسور سرعت
این نوع طرح بیشتر در وانت پیکاپ‌های مجهز به ترمز ABS در هر چهار چرخ وجود دارد. در این طرح، سنسور سرعت و سوپاپ در هر دو چرخ جلو وجود دارد؛ ولی برای دو چرخ عقب فقط یک سنسور سرعت در اکسل عقب و یک سوپاپ قرار داده شده است. در این سیستم سرعت هر دو چرخ جلو به‌طور جداگانه بررسی می‌شود که به همین دلیل، حداکثر قدت ترمزگیری در محور جلو وجود خواهد داشت. اما سرعت چرخ‌های عقب در کنار هم بررسی می‌شوند که به همین دلیل امکان قفل شدن یکی از چرخ‌های عقب در ترمزگیری وجود دارد. در مقایسه با طرح چهار کاناله، این طرح قدرت ترمزگیری کمتری ارائه می‌دهد.
سیستم یک کاناله به همراه یک سنسور سرعت
این نوع طرح بیشتر در وانت پیکاپ‌های مجهز به ترمز ABS محور عقب دیده می‌شود. در این طرح یک سوپاپ برای کنترل هر دو چرخ عقب در کنار یک سنسور سرعت در محور عقب قرار گرفته است. این سیستم همانند نحوه‌ی کارکرد محور عقب در طرح سه کاناله کار میکند که بنابراین احتمال قفل شدن یکی از چرخ‌های عقب وجود دارد. با نگاهی کوتاه به اتصال T شکل ترمز به دو چرخ عقب و وجود سنسور سرعت در نزدیکی دیفرانسیل در محور عقب، می‌توان این خودروها را تشخیص داد.
آیا می‌توان در جاده‌های لغزنده از تکنیک ترمز پیدرپی در ABS استفاده کرد؟
مطلقاً خیر. تکنیک فشردن پیدرپی پدال ترمز معمولا در جاده‌های بارانی و لغزنده و جهت جلوگیری از قفل شدن چرخ‌ها در خودروی فاقد ترمز ABS استفاده می‌شود. در خودروهایی که به ترمز ABS مجهز هستند، همانطور که واضح است چرخ‌ها قفل نمی‌شوند و بنابراین استفاده از این تکنیک کاملا بیهوده است و صرفاً مدت‌زمان توقف و ترمزگیری را افزایش می‌دهد.
در خودروهایی که ترمز ABS دارند، باید پدال ترمز را فشار بدهید و آن را در همین حالت نگه‌دارید تا سیستم تمام کار را برایتان انجام دهد. همانطور که قبلا ذکر شد، ممکن است تکان‌های ضربان مانند در پدال ترمز حس کنید؛ این حالت کاملاً طبیعی است پس نگران نشوید و پای خود را روی پدال ترمز نگه‌دارید.
آیا ترمز ABS واقعا کاربردی است؟
بدیهی است که ترمز ABS به‌طور کلی توقف خودرو را راحت‌تر و بهتر انجام می‌دهد، از قفل شدن چرخ‌های جلوگیری میکند و در کمترین مسافت ممکن، خودرو را متوقف میکند. شاید بهترین ملاک برای آگاهی از تأثیر ترمز ABS، بررسی آن در آمار تصادفات جاده‌ای باشد. آیا واقعا این سیستم ترمز، از تصادفات شدید جلوگیری میکند؟
کارشناسان مؤسسه‌ی بیمه و ایمنی بزرگراه‌های آمریکا (IIHS) در طی چندین پژوهش، نقش ترمز ABS در تصادفات شدید را بررسی کرده‌اند. بر اساس پژوهشی که در سال ۱۹۹۶ انجام شد، پژوهشگران مشاهده کردند که احتمال تصادف خودروهای مجهز به ترمز ABS یا خودروهای فاقد این سیستم ترمز تفاوت چندانی نمی‌کند. نکته‌ی جالب این است که بر اساس یافته‌های این پژوهش، خطر صدمات شدید به سرنشینانی که در خودروی با ترمز ABS هستند به‌خصوص خودروهای تک سرنشینه، بیشتر است.
برای توجیه این نتایج، موارد مختلفی گفته شده است. برخی کاشناسان معتقد هستند که رانندگان خودروهای با ترمز ABS از این نوع ترمز به‌درستی استفاده نمی‌کنند؛ به‌عنوان مثال تکنیک ترمز پیدرپی را به‌کار می‌برند یا با حس کردن تکان ضربانی در پدال ترمز، آن را رها می‌کنند. از سوی دیگر به دلیل اینکه خودروهای مجهز به ترمز ABS در حین ترمزگیری قابلیت فرمان دادن و هدایت دارند، برخی رانندگان در شرایط ترمزگیری به علت دستپاچه شدن از جاده خارج می‌شوند. بر اساس پژوهش‌های امروزی، ترمز ABS برای جلوگیری از تصادف مفید است؛ البته هنوز نتایج به قدر کافی نیستند و در واقع شواهد لازم برای اثبات ایمنی بیشتر خودروهای مجهز به ترمز ABS وجود ندارد.
به‌طور کلی ترمز ABS یکی از بهترین سیستم‌های ترمز برای رانندگان معمولی است. از سوی دیگر در شرایطی که جاده مناسب باشد، رانندگان حرفه‌ای هنوز هم ترمز معمولی را ترجیح می‌دهند.