تاریخچه سیستم ترمز ضد قفل Anti-lock Brake System یا ABS :
سیستم ترمز ABS یکی از تکنولوژی‌های برتر در صنعت خودرو می‌باشد و جان بسیاری از انسان‌ها را نجات داده است. سیستم ترمز ضدقفل (Anti-lock braking systems) در طی سالیان به تکامل رسیده و برای اولین‌بار در سال ۱۹۳۰ در هواپیما به‌شکل مکانیکی مورد استفاده قرار گرفت. در همان زمان تحولات زیادی در توسعه این سیستم در صنعت هوانوردی بوجود آمد، اما جالب بود که بررسی این سیستم برای چندین سال متوقف شد تا اینکه در سال ۱۹۷۵ تا ۱۹۷۶ برای اولین‌بار این سیستم در کامیون‌های سنگین در آمریکا برای کاهش تصادفات به خاطر از دست دادن پایداری کامیون در جاده‌ها مخصوصا جاده‌های لغزنده مورد استفاده قرار گرفت. در سال ۱۹۸۰ در تکنولوژی ایمنی خودرو تحول عظیمی رخ داد و سیستم ABS به شکل امروزی (الکترونیکی) در خودروهای سواری مورد استفاده واقع شد.
سیستم ضد قفل ترمز، یکی از اولین سیستمهای کمکی خودروست که نخستین بار بر روی بنز S-Class اتاق (W-116) در سال 1978 نصب شد. طبق تحقیقی که در استرالیا انجام گرفته است، ترمز ABS، خطر برخورد خودروها را 18% کاهش داده، ولی احتمال تصادف با اشیا در جاده های لغزنده، 35 درصد افزایش پیدا کرده است.
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.
پردازنده مرکزی خودرو با کمک سنسورهای موجود در هر چرخ، سرعت دوران چرخ‌ها را در حالت ترمزگیری بررسی می‌کند. در صورتی که سرعت دوران یکی از چرخ‌ها نسبت به سایر چرخ‌ها متفاوت باشد، پردازنده با فرمان لازم به سوپاپ الکتریکی سیلندر ترمز، میزان فشار درون سیلندر را تغییر می‌دهد که با این کار میزان نیروی ترمز وارده به چرخ تغییر می‌کند و چرخ از حالت بحرانی خارج می‌شود. پس احتمال قفل شدن آن نیز کم می‌شود. روند بالا به صورت مداوم و با سرعت زیاد انجام می‌شود، به‌طوری که در هر دقیقه بین ۱۵ تا ۲۰ مرتبه این روند تکرار می‌شود.
۱- حسگرهای سرعت: سیستم ترمز ضد قفل باید بداند چه‌موقع چرخ در حال قفل کردن است، حسگرهای سرعت که در هر چرخ یا در بعضی مواقع در دیفرانسیل قرار گرفته‌اند این اطلاعات را فراهم می‌کنند.
۲- سوپاپ‌ها: در هر لوله‌ی ترمز که به هر ترمز می‌رود یک سوپاپ وجود دارد که با کنترل‌کننده کنترل می‌شود. در بعضی از سیستم‌ها سوپاپ سه حالت دارد:
• در حالت اول سوپاپ باز است و فشار از سیلندر اصلی مستقیما به ترمز می‌رسد
• در حالت دوم سوپاپ، لوله‌ی ترمز را می‌بندد و ترمز را از سیلندر اصلی جدا می‌کند. این حالت از افزایش بیش از حد فشار ترمز وقتی راننده روی پدال فشار می‌آورد، جلوگیری می‌کند
• در حالت سوم سوپاپ مقداری از فشار ترمز را کم می‌کند
۳- پمپ: چون سوپاپ می‌تواند فشار ترمز را کم کند باید به طریقی این فشار از دست رفته را جبران کرد و این کاری است که پمپ انجام می‌دهد. بعد از اینکه سوپاپ فشار را در یک ترمز کم کرد پمپ دوباره فشار را ایجاد می‌کند.
۴- کنترل‌کننده: کنترل‌کننده یک پردازنده است که با توجه به حسگرهای سرعت، سوپاپ‌ها را کنترل می‌کند.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
