ЭМС на дорогах и в транспорте

За последнее десятилетие наблюдается значительное увеличение числа электронных, электрических и коммуникационных систем и компонентов практически во всех  отраслях промышленности и областях нашей жизни. Электромагнитная совместимость (ЭМС) обеспечивает способность таких систем и компонентов работать правильно, без сбоев даже в плохих "электромагнитных" условиях, когда они расположены слишком друг к другу или внешнему источнику помех.

Вместе с ростом возможностей наших приборов, систем и гаджетов также растет и число потенциальных проблем с ними по причине электромагнитных помех и нежелательных воздействий. В зависимости от характера электромагнитного сигнала мы называем их излучаемыми помехами или помехами проводимости (кондуктивными). Таким образом индустрия ЭМС стала ключевой и чувствительной темой сегодня, как для производителей систем и оборудования и их поставщиков в самых разных отраслях, включая автомобильную, аэрокосмическую, оборонную, коммуникационную, железнодорожную, бытовую электронику, энергетику и здравоохранение, так и для покупателей и потребителей. 

   Параллельно растет и количество всевозможных правил совместного использования устройств и стандартов, призванных обеспечить надлежащее функционирование электрических и электронных устройств в своей электромагнитной среде. Для обеспечения перехода от теории и стандартов к практике применения или разработке устройства многие производители применяют компьютерное моделирование устройств с точки зрения электромагнитных процессов, протекающих внутри них и в окружающем пространстве.

Моделирование особенно часто применяют в аэрокосмической и автомобильной промышленности, где значительно сокращается время разработки и испытаний, а также количество прототипов. ЭМС приложения включают в себя, среди прочего, эмиссию радиопомех, устойчивость к разрядам молнии и излучаемым полям высокой интенсивности, электромагнитные импульсы. В них можно рассчитать, например, эффективность экранирования изделия и радиационную стойкость.

 На картинке выше можно увидеть пример подобного моделирования испытания автомобиля до 1 ГГц. Порой это требует обработки более терабайта оперативной памяти и длительного времени расчета, однако, требования снижаются путем разбиения, упрощения задач, использования современных "солверов" и методов моделирования, мощностью серверов и документальных станций, использованием видеокарт. Для автотранспорта число всевозможных электронных блоков и блоков управления растет не менее стремительно. Посчитайте количество управляемых узлов в Вашем автомобиле: электронные системы впрыска и зажигания, анти-блокировка тормозов, климат-контроль, музыка, радиосвязь, информационная панель, противоугонные системы, разнообразные датчики - им нет числа. И если в личном транспорте они станут проблемой владельца, то в общественном - это уже неприятность для десятков и сотен пассажиров единовременно. Электромобили и предполагаемый перевод общественного транспорта на электродвигатели увеличит проблему ЭМС в этих областях. Также, как и в других областях, в автомобильной существуют приемочные испытания, предварительные, контрольные, исследовательские и другие. Некоторые зарубежные авто-гиганты проводят также и периодические испытания на ЭМС автотранспорта собственного производства. Неплохо было бы увидеть и в нашей стране подобный контроль как личного так и общественного транспорта со стороны государства в виде разумного количество электромагнитных воздействий и измерений, например, в объеме ежегодного технического осмотра (ТО) для личных автомобилей. Ответственность за исправную работу электросистем в любых условиях на общественном транспорта должна нести эксплуатирующая организация вроде ГУП "Мосгортранс" в Москве. А как иначе доказать, что вы используете безопасный транспорт?   

Испытательные центры сегодня есть на каждом автомобильном предприятии. Не смейтесь, но даже АО "Автоваз" обладает подобным. Специалисты говорят, что меры по защите электронных систем LADA приводят к повышению стоимости автомобиля всего на 2%. Хотя электроника отечественного автопрома значительно уступает иностранной, она должна быть безопасной (слово качество здесь не применяют) и также соответствовать международным стандартам по ЭМС ISO и SAE. Электронные узлы, помимо внешних электромагнитных воздействий, подвергаются значительному влиянию со стороны бортовой сети при коммутациях, пуске двигателя, сбросом нагрузок, подаче зарядного тока и т.п. Хотя скорее это связано с тем, чтобы достойно представлять наши автомобили на мировом рынке, нежели для фактического удобства и безопасности водителя.

автоваз безэховая камера

3/4

   Строгое исполнение требований ЭМС стандартов играет особую роль в автономных системах (автопилот, автономные и дистанционно управляемые средства, системы управлением трафика). Видимо, поэтому их нет в России, мы строго исполнять не умеем. Для правильной работы подключаемых и автономных транспортных средств для критических функций, таких как торможение, рулевое управление, также должны обеспечиваться свои уровни электромагнитной совместимости и помехоэмиссии. С учетом того, что для их функционального обеспечения необходимо использовать связанные технологические магистрали, а также беспроводные и широковещательные каналы. Эти системы должны не только объединять датчики и элементы управления одного транспортного средства в систему, но и позволять подключенным к сети транспортным средствам «разговаривать» друг с другом и с окружающей инфраструктурой. Обеспечение электромагнитной совместимости высокочастотных и беспроводных систем и без того сложная задача, поскольку количество электромагнитных влияющих и ограничивающих факторов очень велико, начиная от совпадения частот, заканчивая расстоянием приема. И последствия несоответствия требованиям ЭМС в этой области носят совершенно разный характер. Если беспроводной датчик на колесе сработает неправильно из-за помех, это может привести к опасной ситуации для одного или нескольких людей. Если будет сбой в беспроводной системе управлением трафиком или автономными модулями общественного транспорта - это уже масштаб города. Таких моментов всегда боятся герои голливудских фильмов, так как подавляющее большинство систем в США управляется электронно. Нам же бояться нечего по причине их отсутствия. В детстве каждый из нас мог регулировать автотрафик путем замыкания торчащих из светофора проводов. 

   На самом деле, такие системы давно существуют в мире. Данные, передаваемые и полученные транспортными средствами, значительно возрастают при использовании сигналов GSM, 3G, 4G, Wi-Fi, Bluetooth, иногда даже других транспортных средств для связи с транспортными средствами. Согласно исследованию JD Power Vehicle Dependability Study, проведенному в 2016 году, количество проблем с информационно-развлекательными, навигационными системами и системами связи в автомобиле увеличилось и в настоящее время составляет около 20% от всех зарегистрированных проблем автовладельцев. Большая конкуренция и избирательность покупателей, которые скандалят даже из-за задержек связи, заставляет автоконцерны делать работу управляющей электроники почти идеальной, процент отказа которой намного меньше.

   Кстати, вот такой автобус  нового поколения от TOYOTA под управлением электронных систем с автоматической функцией, позволяющей подъезжать к остановке с заданными параметрами, можно будет увидеть на олимпийских играх 2020 года в Токио.

   В будущем автовладельцы и технические центры должны быть оснащены большим количеством электромагнитных устройств и диагностических инструментов для определения неисправностей по причине ЭМС, в том числе: диагностика повреждений кабелей, линии передачи данных, плохого приема Wi-Fi, измерения уровня электромагнитных помех. Все они будут формировать контрольные признаки электромагнитных помех или плохой производительности системы и несоответствия требованиям ЭМС для транспортных средств. Вся сложность и ирония ситуации заключается в том, что количество источников шума, установленных на транспортных средствах и их близость к чувствительным антенным системам, высокого уровня монтажа и ограниченность пространства, связывает проблемы электромагнитной совместимости автомобильной, военной и аэрокосмической областей, потому, делает невозможным определить причины возникающих проблем с электроникой и вовремя принимать меры по их устранению без специализированных приборов и инструментов.

   Традиционно считается, что безопасность автомобиля включает в себя системы торможения, системы обзора слепой зоны и системы предупреждения - это называют активными системами. Однако, с использованием в них автоматизации и электронного управления в них, тем более, при подключении к сетям, безопасность представляется в совершенно новом свете, выходит на новый уровень. Теперь безопасность - это не системы, это их бесперебойная работа в любых условиях. Сегодня безопасность - это ЭМС.

Убедитесь, что Вы в безопасности, Emctestlab