U situaciji potpunog gubitka kontrole i nekontroliranog tangencijalnog proklizavanja, efektom podupravljivosti (understeer), automobilske gume, već razmjerno lošeg početnog prianjanje (ljetne na vlažnom i hladnom asfaltu), nemaju mogućnost prijenosa dodatnih sila trenja koje bi omogućile stabiliziranje automobila i korekciju putanje, posebice jer se stabilizacijski kočni impulsi ESP sustava ostvaruju unutarnjim kotačima, koji su uslijed djelovanja centrifugalne sile rasterećeni te mogu stvarati male sile trenja…
Autor: Željko Marušić Foto: Screenshot HRT
U “stručnoj” medijskoj raspravi, vezanoj za tragičnu nesreću na Korčuli, podvaljena je tvrdnja, načinom kao da se zna o čemu se priča, kako bi ESP sustav, da je bio ugrađen u automobil kojim su se tri mladića, 2. siječnja 2022. oko 00:45, na ljetnim gumama sjurila skliskim asfaltom državne ceste D-118 te brzinom od oko 120 km/h došli do blagog lijevog zavoja, spriječio potpuni gubitak kontrole automobila, koji je potom izazvao tangencijalno proklizavanje, izlijetanje s ceste, strahovit udarac u deblo bora, prepolovljenje automobila te usmrćenje vozača i oba suputnika.
Ne bi! Situacija je, već pri uzlasku u zavoj, bila izgubljena. Potpuno! Volkswagen Golf 3, da je imao ESP sustav i da ga je čak vozio Michael Schumacher iz svojih najboljih dana, ne bi se nimalo drukčije ponašao. Ishod bi bio isti. Ali da je automobil bio opremljen kvalitetnim zimskim gumama, čak i bez ESP-a, možda bi se provukao kroz zavoj, ili bi proklizavanje nastupilo kasnije i manje intenzivno, pa se ne bi zabio u bor. Siguran bi ishod, pri konkretnoj brzini, uz kvalitetne zimske gume, izvjesno, omogućio kvalitetan i hrapav asfalt (mikroasfalt). U toj “jednadžbi” ESP (Electronic Stability Program) tek je na trećem mjestu. Ali to je druga priča…
Kako bismo shvatili zašto je u ovoj i ovakvim situacijama nalijetanja velikom brzinom u zavoj, nemogućnosti njegovog svladavanja i posljedičnog tangencijalnog izlijetanja, pri lošem prianjanju guma na asfalt, ESP sustav praktički neučinkovit, potrebno je najprije razjasniti osnove dinamike vožnje i rada ESP sustava.
Automobil bi kroz svaki zavoj trebao proći idealnom putanjom (po tome se vidi kvaliteta vozača), pričem je promjenjivi radijus zakrivljenosti putanje (dijela kružnice) nešto veći nego radijus zavoja. Poznatim efektom “sječenja” zavoja svaki vozač teži povećati radijus zakrivljenosti putanje, koliko je to sigurnosno moguće, jer se time smanjuje centrifugalna (bočna) sila, koja nastoji destabilizirati automobil.
A – Ako se automobil po putanji kreće tako da je u svakom trenutku uzdužna simetrala postavljena tangencijalno na putanju, ponašanje je neutralno, vozač drži izabrani kut volana te ga ne treba ni dodavati niti oduzimati.
B – Ako se u zavoju automobil, vozeći izabranom putanjom, dodatno zakreće prema zavoju, napuštajući željenu putanju i prelazeći na putanju manjeg radijusa zakrivljenosti, prema unutrašnjosti zavoja, počinje se ponašati preupravljivo (oversteer), pričem se povećava centrifugalna sila, nastaje spirala poremećaja, koji se slijedno povećava i automobil prelazi u pogibeljnu piruetu. Kako bi dinamički stabilizirao automobil i vratio ga na željenu putanju, vozač treba smanjivati kut zakrenutosti volana (“oduzimati volan”). U tom je slučaju ESP spasonosan, u svrhu povrata automobila na željenu putanju, a dinamika vožnje istodobno mu osigurava i povećava djelotvornost.
C – Ako se u zavoju automobil vozeći izabranom putanjom manje zakreće od potrebnog, napuštajući željenu putanju prelazeći na putanju većeg radijusa zakrivljenosti, prema vanjskom rubu zavoja, počinje se ponašati podupravljivo (understeer). Pritom se smanjuje centrifugalna sila, automobil se stabilizira (!), ali tako da stabilno iz krivocrtnog prelazi u pravocrtno kretanje (gubi se stabilizacijska centripetalna sila prianjanja guma na asfalt, koja omogućuje krivocrtno kretanje) i tangencijalno izlijeće s ceste. To pokazuje da stabilno ne mora biti i sigurno. Vozač pokušava dinamički stabilizirati automobil i vratiti ga na željenu putanju povećavajući kut zakrenutosti volana (“dodavati volan”), ali u ekstremnim situacijama to ne pomaže. Zbog toga se na utrkama izrađuju “zone izlijetanja”, a na cestama je, ako ima masivnih i krutih objekata u zoni izlijetanja, ili je u zoni izlijetanja provalija, potrebno postaviti zaštitnu ogradu i/ili ograničiti brzinu. I u ovom bi slučaju ESP bio spasonosan, u svrhu povrata automobila na željenu putanju, ali mu dinamika vožnje oduzima djelotvornost.
Kako ESP funkcionira i zašto je učinkovit u slučaju preupravljivosti, a bespomoćan u slučaju brutalne podupravljivosti, kao u korčulanskoj tragičnoj nesreći?
ESP je elektronički sustav koji za stabilizacijsko upravljanje (to mu je “modus operandi”) koristi kočenje pojedinačnim kotačima, dakle asimetrični kočenje, mehanizmom upravljanja gusjeničara. Tenk ima lijevu i desnu gusjenicu, koje mu, osim za pogon, služe za upravljanje (nema drugi upravljački sustav). Dakle, kad želi skrenuti lijevo, vozač trenka u vožnji kratkotrajno zakoči lijevu gusjenicu, ili to radi višekratno, pulsirajuće.
Najvažnije djelovanja ESP-a je u sprječavanju preusmjerivosti (ovarsteer) – primjerice uđete u zavoj i energično zakrenete volan. Ali automobil sr, u jednom trenutku počinje zanositi tako što stražnji kotači proklizavaju prema vanjskom dijelu zavoja, a prednji prema unutrašnjem. To je posebice izraženo kod stražnjeg pogona. Vozač tada hitro treba zakrenuti volan u kontra smjeru, oduzeti gas i kako se vozilo stabilizira lagano vraćati volan prema zavoju i dodavati gas. Takav je manevar prilično kompliciran, čak i za dobre vozače, te se prosječni, pogotovo u uvjetima lošijeg prianjanja guma na asfalt, iz toga teško izvlače.
Tada nastupa ESP i počinje pulsirajuće kočiti vanjskim kotačima, dominantno prednjim. Dinamika vožnje pomaže vanjskim kotačima, jer se pod djelovanjem centrifugalne sile većina težine automobila prebacuje na njih. Zbog toga vanjski kotači (pogotovo prednji) ostvaruju učinkovitu kočnu silu, koja prednji dio automobila, iz povećane zakrenutosti prema zavoju, vraća na putanju. Kako se tim djelovanjem povećava polumjer zakrenutosti putanje automobila, poremećaj se slijedno smanjuje, a efekt stabilizacije pojačava.
Konačno dolazimo na nesretni korčulanski slučaj i objašnjenje zašto bi ESP bio potpuno beskoristan:
1. Zbog skliskog asfalta i loših guma ostvarive sile uzdužnog i poprečnog (bočnog) trenja su male, što apsolutno umanjuje učinkovitost ESP-a u svim situacijama. Naime, djelovanje je moguće jedino kroz prianjanje gume na asfalt i ako je ono loše, sve je loše!
2. U konkretnom je slučaju bila važna relativna, odnosno razmjerna učinkovitost ESP-a, uz već malu apsolutnu učinkovitost, s lošim gumama na skliskom asfaltu (mali krug trenja). Za efekt stabilizacije zaduženi su unutarnji kotači, koji bi automobil koji se zanosi prema vanjskom rubu zavoja asimetričnim kočenjem trebali vratiti prema središtu zavoja, na ispravnu putanju. Ali, avaj, njihova je ukupna raspoloživa sila trenja mala (krug trenja je mali), prvo, jer je cesta skliska, a gume su loše, i drugo, jer se i tako mala sila trenja između guma i asfalta dodatno znatno smanjuje, rasterećenjem unutrašnjih kotača djelovanjem centrifugalne sile. U ekstremnim situacijama vertikalno opterećenje, koje stvara trenje na asfaltu (množenjem s koeficijentom trenja), pada gotovo n nulu (podizanjem kotača, najčešće stražnjeg, uslijed bočnog naginjanja karoserije pri ekstremnoj vožnji zavojem, potpuno na nulu!). ESP sustav tada postaje – “ćorak”.
Dakle, kad se krajnje neodgovorni 19-godišnjak, Volkswagen Golfom 3 s ljetnim gumama, brzinom od oko 120 km/h, na glatkom, hladnom i vlažnom (dakle skliskom) asfaltu, sjurio u blagi lijevi zavoj korčulanske državne ceste D-118, situacija je već bila izgubljena. ESP, čak da je u tom trenutku volan mogao preuzeti Niko Pulić, ne bi pomogao ništa!
