ระบบเบรกรถยนต์ป้องกันล้อล็อก ABS มีคำถามจากผู้ที่สนใจเรื่องรถยนต์ถามว่า “ปัจจุบันระบบเบรก ABS กลายเป็นส่วนประกอบสำคัญของรถยนต์ไปเสียแล้วหรือ ?”

เพื่อความปลอดภัยสูงสุดของผู้ขับขี่และผู้โดยสาร ในวงการอุตสาหกรรมรถยนต์จึงได้คิดค้นและพัฒนาเทคโนโลยีความปลอดภัยหลายรูปแบบ ไม่ว่าจะเป็นระบบเบรก ABS, ถุงลมนิรภัย, คานเสริมรับแรงกระแทก ซึ่งในครั้งนี้ จะกล่าวถึงระบบเบรก ABS เทคโนโลยีที่จะช่วยให้รถหยุดได้อย่างมั่นใจในสภาวะคับขัน

ระบบเบรก ABS ย่อมาจาก Anti-Lock Brake System หรือระบบเบรกป้องกันล้อล็อก ที่เรียกเช่นนี้เพราะว่า สามารถป้องกันการ ล็อกตัวของล้อในขณะเบรกได้ แล้วการที่ล้อจะล็อกหรือไม่นั้น เกิดขึ้นและมีผลอย่างไรกับการขับขี่

อธิบายง่ายๆ ว่า ในเวลาที่รถเคลื่อนที่ จะเกิดแรงที่ส่งให้รถหรือสิ่งใด ๆ ที่อยู่ในรถ เคลื่อนที่ไปข้างหน้า เราเรียกเจ้าแรงนี้ว่า “แรงเฉื่อย” ปริมาณของแรงเฉื่อยจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับน้ำหนักรวมและความเร็วของรถในขณะนั้น ถ้าในระหว่างที่ขับมาดีๆ มีเหตุให้ต้องหยุดรถกะทันหัน วิธีเดียวที่จะทำได้ก็คือ หาแรงมาต้านในปริมาณที่เท่ากับแรงเฉื่อยที่ว่า รถจึงจะหยุดได้ แรงต้านที่ปลอดภัยที่สุดก็คือ แรงที่ได้มาจากการเบรก

วิศวกรออกแบบระบบเบรก โดยใช้ประโยชน์จากความฝืด เวลาเราเหยียบเบรก แรงจากการเหยียบจะถูกเพิ่มปริมาณขึ้นโดยระบบคานงัดของขาแป้นเบรก, หม้อสุญญากาศเพิ่มแรงบวก, และระบบไฮดรอลิก พอไปถึงล้อ แรงที่ได้ก็จะสูงกว่าแรงเฉื่อย แต่แรงดังกล่าวจะไม่เกิดผลใดๆ เลย ถ้าระหว่างผ้าเบรกกับจานเบรกและระหว่างยางกับพื้นถนน ไม่มีความฝืด ตรงนี้แหละที่เกี่ยวข้องกับการล็อกตัวของล้อ

ความฝืดระหว่างผ้าเบรกกับจานเบรกคงไม่มีปัญหาอะไร เพราะอยู่ในขอบเขตที่สามารถออกแบบให้มีความฝืดตามที่ต้องการได้ (ถ้าใช้ผ้าเบรกราคาถูกจะว่าไม่มีปัญหาก็ไม่ถูกนัก เพราะที่แน่ ๆ คือ ค่าสัมประสิทธิ์ความฝืด ย่อมไม่เท่ากับผ้าเบรกของแท้อย่างที่วิศวกรออกแบบเอาไว้) ที่จะมีปัญหาก็คือ ความฝืดระหว่างยางกับพื้นถนน เพราะถ้าความฝืดดังกล่าว มีค่าน้อยกว่า ความฝืดระหว่างผ้าเบรกกับจานเบรกและน้อยกว่าแรงเฉื่อย เช่น บนพื้นถนนที่ลื่น, ถนนลูกรัง, ถนนที่มีน้ำขังหรืออย่างในประเทศที่มีอากาศหนาวมากๆ มีแผ่นน้ำแข็งเกาะอยู่ ล้อก็จะถูกล็อกตาย แล้วลื่นไถลไปตามทิศทางของแรงเฉื่อยที่เกิดขึ้น ทีนี้ไม่ว่าจะหมุนพวงมาลัยไปทางไหนก็ตาม รถก็จะยังคงไถล ไปตามทิศทางของแรงเฉื่อย อยู่นั่นเอง นี่แหละครับ อันตรายของการที่ล้อล็อกตายในขณะเบรก

ระบบเบรกป้องกันล้อล็อก ABS เกิดมาจากแนวคิดในการแก้ปัญหาการลื่นไถลในขณะเบรก เนื่องจากความฝืดของระบบเบรกมีมากกว่าความฝืดของยางกับพื้นรถ เราทราบกันดีว่า ในขณะเบรกเราไม่ต้องการให้ล้อล็อกตายเพราะจะทำให้ควบคุมรถไม่ได้และการที่ล้อล็อกตายก็เพราะมีแรงจากการเบรกกดอยู่ การทำให้ไม่ให้ล้อล็อก ต้องปลดแรงจากการเบรกออก แต่พอปลดแรงเบรกออก รถก็ไม่หยุด เป็นเงื่อนไขกลับไปกลับมาอยู่อย่างนั้น

วิศวกรจึงแก้ปัญหานี้โดยการออกแบบให้ระบบเบรกทำงานแบบจับ-ปล่อยในจังหวะที่เร็วประมาณ 50 ครั้ง/วินาที เพราะพบว่าถ้าทำได้เร็วมาก ๆ จะทำให้ได้ผลอย่างที่ต้องการทั้งสองทางคือ การที่ล้อไม่ล็อกทำให้ยังสามารถที่จะควบคุมทิศทางของรถได้ และในขณะเดียวกันก็สามารถทำให้รถหยุดได้ด้วย แต่การที่จะให้ระบบเบรกทำงานอย่างนั้นได้ต้องมีอุปกรณ์ที่ค่อนข้างซับซ้อนเข้ามาเกี่ยวข้อง เช่น ต้องมีตัวตรวจจับการหมุนของล้อ, มีหน่วยประมวลผล เป็นต้น เพื่อรับทราบว่าความเร็วในการหมุนของล้อแต่ละข้างเริ่มจะหยุดนิ่งหรือแตกต่างกันหรือไม่ อย่างไรก่อนจะสั่งการให้ระบบเบรกทำงาน รวมทั้งมีชุดปั๊มและวาล์วที่สามารถทำงานด้วยความถี่หลายสิบครั้งต่อวินาที

ลักษณะการทำงานแบบจับๆ ปล่อยๆ นี้เองที่ผู้ขับขี่บางท่านสงสัยว่าระบบเบรกในรถของตนจะผิดปกติหรือไม่ เพราะเมื่อเหยียบเบรกแล้วมีแรงต้านกระตุกถี่ ๆ ที่แป้นเบรก ซึ่งในกรณีนี้ถ้าเป็นที่มีระบบ ABS ไม่มีอะไรผิดปกติแต่กลับแสดงว่าระบบทำงานได้ดี แต่ถ้าเป็นรถที่ไม่มีระบบ ABS แล้วมีอาการคล้าย ๆ อย่างนั้น คงต้องนำรถเข้าศูนย์ตรวจเช็กกันเสียทีแล้ว เพราะจานเบรกอาจจะคดหรือมีชิ้นส่วนอะไรหลุดหลวมก็ได้

ก่อนที่จะลองไปตรวจสอบระบบเบรกของรถตนเอง มีข้อควรระวังที่อยากจะฝากไว้ว่า เบรก ABS ไม่ได้ทำให้รถหยุดได้ทันใจมากขึ้น กลับจะทำให้ระยะเบรกยาวขึ้นด้วยซ้ำ เพียงแต่เบรก ABS ช่วยให้สามารถควบคุมการบังคับเลี้ยวของรถได้ในขณะใช้เบรกบนพื้นผิวถนนที่ลื่นเท่านั้น

ABS : ความปลอดภัยที่ต้องเรียนรู้
——————————————————————————–
รถยนต์ทุกคันล้วนมีระบบเบรกพื้นฐานแต่การเบรกกระทันหันอย่างรุนแรง หรือบนเส้นทางลื่นยังเสี่ยงต่อการเกิดอาการล้อล็อก ABS จึงถูกเสริมเข้ามา เพื่อลดความเสี่ยงนั้น

ผู้ผลิตรถยนต์ล้วนมีการพัฒนาเพิ่มประสิทธิภาพของระบบเบรกพื้นฐานอยู่ตลอด เพื่อการหยุดการขับเคลื่อนจากเครื่องยนต์สมรรถนะสูงที่ไม่เคยหยุดนิ่งในการพัฒนา เพิ่มแรงม้าอย่างสมบูรณ์ที่สุด เช่น ดิสก์เบรกที่ระบายความร้อนได้ดี ผ้าเบรกเนื้อเยี่ยม และอีกสารพัดแนวทาง

ไม่ว่าจะมีการพัฒนาระบบเบรกพื้นฐานให้เหนือชั้นขึ้นเพียงใด ก็ยังมีอีกปัญหาหนึ่ง ที่เสี่ยงต่อการเกิดอุบัติเหตุ คือ เบรกแล้วเกิดอาการล้อล็อก-หยุดหมุน ในขณะที่ตัวรถยนต์ ยังพยายามเคลื่อนที่อยู่ เช่น เมื่อมีการเบรกกระทันหันอย่างรวดเร็วรุนแรง หรือการเบรก บนเส้นทางลื่น เมื่อล้อล็อกก็จะส่งผลให้พวงมาลัยไม่สามารถควบคุมทิศทาง ได้ตามปกติหรือรถยนต์ปัดเป๋-หมุนคว้างได้

แม้ผู้ขับมือดี จะมีแนวทางแก้ไขด้วยตัวเองโดยการตั้งสติกดเบรกหนักแต่พอประมาณ แล้วปล่อยออกมาเพื่อย้ำซ้ำ ๆ ถี่ ๆ ไม่กดแช่ เพื่อไม่ให้ล้อล็อก แต่ในการขับจริงทำได้ยาก เพราะอาจขาดการตั้งสติ คิดไม่ทัน หรือย้ำได้แต่ไม่ถี่พอ

ABS-ANTILOCK BRAKING SYSTEM
เป็นแค่ระบบที่ถูกพัฒนาเสริมเข้ามา ไม่ใช่เมื่อมีเอบีเอสแล้วไม่ต้องมีระบบเบรกพื้นฐาน จะเป็นดิสก์เบรก 4 ล้อ หน้าดิสก์-หลังดรัม หรือดรัม 4 ล้อ ก็ยังต้องมีอยู่ เอบีเอส ทำหน้าที่คงและคลายแรงดันน้ำมันเบรกสลับกันถี่ ๆ เพื่อป้องกันล้อล็อก เมื่อต้องเบรกในสถานการณ์แปลก ๆ ข้างต้น เหนือกว่าการควบคุมของมนุษย์ คือ แม่นยำและมีความถี่มากกว่า มีการจับ-ปล่อยผ้าเบรกสลับกันหลายครั้งต่อวินาที โดยผู้ขับมีหน้าที่ กดแป้นเบรกหนัก ๆ ไว้เท่านั้น

สาเหตุที่ต้องป้องกันล้อล็อก
เพราะต้องการให้พวงมาลัยยังสามารถบังคับทิศทางพร้อมกับการเบรกอย่างกระทันหัน ไม่ใช่เบรกแล้วทื่อไปตามของแรงส่งในการเคลื่อนที่อย่างไร้การควบคุมทิศทาง และป้องกันไม่ให้รถยนต์ปัดเป๋-หมุนคว้าง

ลองเปรียบเทียบถึงรถยนต์ที่แล่นบนพื้นน้ำแข็งที่ลื่นมาก และมีการกดเบรกอย่างเร็ว-แรง ล้อจะหยุดหมุน-ล็อก ในขณะที่ตัวรถยนต์ยังลื่นไถลต่อ ตามแรงในการเคลื่อนที่ หรือแรงเหวี่ยง โดยพวงมาลัยแทบจะไร้ประโยชน์เพราะถึงจะหักเลี้ยวไปทางซ้าย แต่ถ้ารถยนต์มีแรงส่งไถลไปทางขวา ก็จะไม่สามารถควบคุมทิศทางให้ไปทางซ้าย ตามที่ต้องการได้

การเบรกในสถานการณ์เช่นนั้น ต้องลดความเร็วลงในขณะที่ยังสามารถควบคุมทิศทาง ด้วยพวงมาลัยได้ มิใช่ปล่อยให้ไถลไปตามอิสระ ส่วนในการเบรกตามปกติ ที่ไม่กระทันหัน หรือเส้นทางไม่ลื่น เอบีเอสก็ไม่ได้มีโอกาสทำงานควบคุมแรงดันน้ำมันเบรก ยังใช้ประสิทธิภาพจริงของระบบเบรกพื้นฐานเป็นหลักเท่านั้น

สถานการณ์ใดบ้าง ที่ต้องการเอบีเอส
ในประเทศที่มีหิมะตก หรือพื้นเส้นทางเคลือบไปด้วยน้ำแข็ง เอบีเอสมีโอกาสได้ทำงานบ่อย แต่ในประเทศแถบร้อนทั่วไป เอบีเอสก็มีโอกาสได้ทำงานพอสมควร เช่น การเบรก บนถนนเรียบ แต่เปียกไปด้วยน้ำ ทางโค้งฝุ่นทราย รวมถึงถนนเรียบแห้งสะอาด แต่มีการเบรกกระทันหันอย่างรวดเร็วรุนแรง โดยไม่ค่อยมีใครมองถึงประโยชน์ของเอบีเอส ในการเบรกขณะที่แต่ละล้อสัมผัสผิวเส้นทางที่มีความลื่อนต่างกัน เช่น การหลบลงไหล่ทาง แค่ 2 ล้อ ซึ่งมี 2 ล้อด้านขวาอยู่บนถนนฝืด แต่อีก 2 ล้อด้านซ้ายอยู่บนไหล่ทางผิวกรวดทราย ถ้าเบรกแรง ๆ แล้วรถยนต์อาจหมุนคว้างได้

หากนึกภาพการเบรกเมื่อแต่ละล้อสัมผัสผิวเส้นทางที่ลื่นต่างกันไม่ออกมีตัวอย่างชัดเจน จาการทดสอบรถยนต์ในต่างประเทศ ในสนามทดสอบมีการปูกระเบื้องผิวลื่นมาก เป็นแถบยาว แทรกไว้บนด้านหนึ่งของผิวคอนกรีตหรือยางมะตอยที่มีความฝืดตามปกติ แล้วมีการฉีดพรมน้ำตลอด เริ่มจากการขับรถยนต์ที่ไม่มีเอบีเอส ให้ 2 ล้อในซีกซ้ายแล่นบน ผิวถนนปกติ และอีก 2 ล้อซีกขวาแล่นบนกระเบื้องเปียก เมื่อกดเบรกอย่างแรง รถยนต์ จะหมุนคว้างในทันที เพราะ 2 ล้อที่อยู่บนกระเบื้องเปียกจะหยุดหมุนล็อกอย่างรวดเร็ว แล้วเมื่อทดสอบด้วรถยนต์ที่มีเอบีเอส ก็สามารถเบรกได้ในขณะที่รถยนต์ยังตรงเส้นทางอยู่ ส่วนบนเส้นทางวิบาก เช่น ลูกรัง ฝุ่นทราย เอบีเอสช่วยได้ดีเมื่อต้องเบรกแรง ๆ หรือกระทันหัน

เปรียบเทียบลักษณะการทำงานของเอบีเอส และระยะในการเบรกให้เข้าใจง่าย ๆ คือ คนใส่รองเท้าพื้นยางเรียบ ถ้าวิ่งเร็ว ๆ บนคอนกรีตแล้วมี 2 วิธีในการหยุด คือ

1. เสมือนไม่มีเอบีเอส หยุดซอยเท้าในทันทีพื้นรองเท้าก็จะครูดไปกับคอนกรีตไม่ไกล แล้วหยุดสนิท กับ
2. กระทำเสมือนมีเอบีเอส ค่อย ๆ ลดความเร็วในการซอยเท้า ก่อนที่จะหยุดสนิท แม้พื้นรองเท้าจะไม่ครูดไปกับคอนกรีตแต่ก็จะไม่ได้ระยะหยุดสั้นกว่าการหยุดแบบ หยุดซอยเท้าในทันทีแล้วปล่อยให้ครูด หากวิ่งบนลานน้ำแข็ง แล้วใช้ 2 วิธีในการหยุด เหมือนเดิม คือ

1. เสมือนไม่มีเอบีเอส หยุดซอยเท้าในทันที พื้นรองเท้าก็จะครูดไปกับผิวน้ำแข็ง มีระยะทางไกล กว่าจะหยุดสนิท ทั้งยังลื่นไถลปัดเป๋ไร้ทิศทาง กับ
2. การทำเสมือนมีเอบีเอส ค่อย ๆ ลดความเร็วในการซอยเท้าลงช้า ๆ ก่อนที่จะหยุดสนิท พื้นรองเท้าจะไม่ครูดไปกับผิวน้ำแข็ง ไม่ลื่นไถลและไม่ปัดเป๋ แล้วก็จะได้ระยะหยุดสั้นกว่าการหยุดแบบหยุดซอยเท้าในทันที