I sistemi ABS e ESP aiutano a mantenere il contro del veicolo quando si eseguono manovre brusche e in caso di sbandata. Come funzionano e come possono cambiare in futuro.
I sistemi che aiutano il guidatore a mantenere il controllo del veicolo, anche mentre si esegue una sterzata o una frenata brusca, sono principalmente due: ABS che evita il bloccaggio delle ruote; ESP che aiuta ad evitare che l’auto sbandi in modo incontrollato. ABS ed ESP, a meno che si guidi un’auto d’epoca, sono presenti sulle vostre vetture. L’ABS è obbligatorio dal 2004, su tutte le nuove auto. Dal 2011 tutti i nuovi modelli di auto devono essere dotati di ESP. Se si guida in modo prudente sarà difficile che questi sistemi entrino in azione, ma se si sta eseguendo una manovra di emergenza, frenando e sterzando in modo molto brusco, non ci si deve preoccupare se dal pedale del freno si sentono vibrazioni oppure strani rumori dalle ruote: sono questi sistemi che intervengono ad aiutarci a gestire la situazione, senza perdere il controllo del veicolo. Vediamo come funzionano e quali possono essere i futuri sviluppi.
Il sistema ABS
Il sistema ABS, acronimo di Antilock Braking System, è un dispositivo di sicurezza installato ormai su quasi tutti i veicoli, autovetture, bus e camion, moto, che evita il bloccaggio delle ruote durante la frenata. Il funzionamento dell’ABS si basa su sensori installati sulle ruote che monitorano la velocità di rotazione di ciascuna di esse. Quando un sensore rileva una situazione di potenziale bloccaggio della ruota su cui è installato, il sistema ABS entra in azione modulando rapidamente l’azione del freno su quella ruota specifica. Quando l’ABS entra in azione si sentono delle continue “pulsazioni” sul pedale del freno, per effetto delle continue e rapidissime azioni di frenata e sfrenata.
L’ABS è stato introdotto per la prima volta negli anni ’70 ed è diventato uno standard nella maggior parte dei veicoli moderni. Questo sistema ha rivoluzionato il settore automobilistico, contribuendo in modo significativo a salvare vite e ridurre gli incidenti stradali. Il principale beneficio dell’ABS è di consentire al guidatore, anche in una frenata di emergenza, che cioè dovrebbe ridurre del massimo possibile la velocità dal veicolo, di continuare a poter controllare la direzione del veicolo. Quando le ruote sono bloccate, infatti, qualunque azione sullo sterzo è inutile, il veicolo continua a procedere diritto in avanti. Con l’ABS è quindi possibile cercare di evitare l’ostacolo mentre si sta frenando “con il piede a fondo corsa”.
In termini di spazio di frenata, il beneficio dell’ABS dipende dal tipo di fondo stradale. Secondo i dati pubblicati dall’ACI, l’ABS diminuisce lo spazio di frenata in presenza di fondo asciutto del 4%, su un fondo bagnato del 14%. Se il fondo è bagnato/consumato/leggermente fangoso si arriva ad una riduzione del 43%. In caso di fondo ghiacciato/scivoloso si riduce del 10%. Ma in presenza di pietrisco/sabbia asciutta, invece, lo spazio di frenata aumenta del 28%.
Tutto sommato, considerando che non è frequente muoversi su un fondo di sabbia, il beneficio dell’ABS in termini di riduzione dello spazio di frenata è importante, soprattutto quando la frenata è critica per il fondo stradale bagnato o scivoloso. Un limite dell’ABS è che non interviene per velocità inferiori ai 6-10 Kmh. Il motivo è semplice: a queste basse velocità il sensore non riesce a distinguere bene se la ruota è ferma perché bloccata (e dovrebbe intervenire) o perché il veicolo è fermo (e non dovrebbe intervenire, altrimenti il veicolo non resterebbe fermo e frenato). A queste basse velocità su un fondo ghiacciato l’ABS, quindi, non aiuta e le ruote rimangono bloccate.
L’ABS non è la soluzione di tutti i problemi. Su un fondo ghiacciato riduce del 10% lo spazio di frenata, ma il restante 90% è comunque uno spazio assai lungo e l’intervento sullo sterzo sarebbe comunque poco efficace. Quindi sempre massima prudenza su fondi molto scivolosi, anche con ABS. Con l’ABS evitiamo quindi di perdere il controllo del veicolo durante una frenata di panico, di emergenza. Ma esiste una seconda situazione di emergenza dove perdiamo il controllo del veicolo: la sbandata.
ESP: dispositivo “antisbandata“
Electronic Stability Program (ESP), controllo elettronico della stabilità, è un sistema di sicurezza attiva progettato per aiutare il conducente a mantenere il controllo del veicolo in situazioni di emergenza o a rischio di sbandata. Il sistema ESP utilizza sensori per monitorare costantemente la traiettoria del veicolo, la velocità di rotazione delle ruote, l’angolo della vettura rispetto alla direzione di movimento e altri parametri rilevanti per determinare se il veicolo sta iniziando a perdere aderenza.
Quando il sistema rileva una situazione di rischio di sbandata o instabilità, interviene automaticamente azionando il freno su una o più ruote e riducendo la potenza del motore, al fine di mantenere la stabilità del veicolo. L’intervento sulle ruote avviene tipicamente su una o due ruote, al fine di creare un momento angolare che contrasta la tendenza del veicolo a sbandare.
Facciamo un esempio: il guidatore sterza improvvisamente a sinistra. Inizialmente il veicolo tende comunque a proseguire diritto (sottosterzo) e il sistema ESP aiuta nella manovra frenando, solo, la ruota posteriore sinistra, creando quindi una forza che aiuta il veicolo a ruotare verso sinistra. Successivamente però il veicolo va in sovrasterzo, l’auto tende a sterzare a sinistra di più di quanto viene richiesto dallo sterzo e si innesca una sbandata, cioè la vettura tende a ruotare in senso antiorario. A questo punto il sistema ESP frena la sola ruota anteriore sinistra, creando un momento angolare che si oppone al sovrasterzo.
Il sistema ESP si basa sulle informazioni ricevute da una serie di sensori.
- Sensori di velocità delle ruote: rileva eventuali differenze di velocità tra di esse. Se una ruota inizia a girare più velocemente di un’altra, potrebbe essere segno di perdita di aderenza.
- Sensori di angolo sterzo: per determinare la direzione in cui il conducente intende dirigere il veicolo.
- Sensori di angolo di imbardata: è l’angolo del veicolo rispetto un asse verticale, se cambia in modo anomalo rispetto alla direzione richiesta dallo sterzo, è indice di sbandata in corso.
Le informazioni raccolte dai sensori vengono elaborate da un’unità centrale di controllo che analizza rapidamente i dati e valuta se il veicolo sta iniziando a perdere aderenza. Se il sistema rileva una condizione di instabilità, interviene automaticamente frenando singole ruote per ristabilire la trazione e riducendo la potenza del motore, se necessario, per riallineare la traiettoria del veicolo alla direzione richiesta da parte dello sterzo.
Il sistema ESP è particolarmente efficace in situazioni come curve strette prese troppo velocemente, superfici stradali scivolose a causa di pioggia o neve, o manovre di emergenza per evitare un ostacolo improvviso. Il sistema ESP, riducendo la sbandata, è anche utile ad evitare ribaltamenti del veicolo, che spesso accadono quando il veicolo sbanda, soprattutto se il veicolo ha un baricentro alto, come nei SUV e nei furgoni.
Le altre “sentinelle elettroniche”
L’elettronica aiuta anche in altre situazioni ad evitare rischi di incidente. Ad esempio, il sistema di controllo della trazione (ASR, Anti Slip Regulation) evita che una ruota slitti in fase di avvio della vettura, ad esempio perché si trova, lei sola, su un terreno ghiacciato, permettendo quindi l’avvio del veicolo senza sbandate pericolose. Abbiamo poi sistemi che controllano il veicolo lungo discese molto ripide (Downhill Speed Control) oppure aiutano a ripartire in salita (Hill Holder).
Dove può arrivare la tecnologia
I sistemi che abbiamo descritto si basano tutti su sensori che misurano il movimento delle ruote e del veicolo, e intervengono laddove ci sia il rischio che i due movimenti non concordino tra di loro, cioè una o più ruote si trovino a slittare o ad essere prossime allo slittamento. Questi sistemi non tengono conto quindi del traffico circostante o delle condizioni ambientali intorno al veicolo.
I futuri sviluppi saranno in questa direzione, aggiungendo sensori che, monitorando l’ambiente circostante il veicolo, permetteranno di risolvere altre condizioni di potenziale pericolo. Una di queste condizioni è l’acquaplaning. Quando una ruota attraversa una pozzanghera troppo velocemente, si crea il fenomeno dell’acquaplaning: la ruota non riesce a far schizzare fuori l’acqua che incontra e quindi si trova a “galleggiare” sull’acqua, perdendo totalmente aderenza. Con una o più ruote in acquaplaning, il veicolo diventa difficile da controllare, anche con i sistemi descritti precedentemente. Una azienda italiana ha proposto una soluzione: un sensore che rileva il rischio di acquaplaning, se esiste un pericolo procede con l’attivazione di getti molto potenti per spostare l’acqua davanti alle ruote anteriori, prima che queste attraversino la pozzanghera.
