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19/06/2018

Piston Head Origens: Frenagem Autônoma de Emergência

Como a busca por mais segurança levou ao desenvolvimento da frenagem automática de emergência – desde a década de 1950.

Em 1935, de acordo com números oficiais registrados, havia quase 26.5 milhões de  veículos nas estradas americanas. Apenas quinze anos depois, impulsionado pela expansão econômica após a Segunda Guerra Mundial, este número cresceu para mais de  49 milhões – um aumento de 85%. 

O grande aumento no número de carros, ônibus e caminhões também não mostrou nenhum sinal de queda. Em 1955, quase outros 14 milhões de veículos haviam sido registrados. 

Previsivelmente, o número de acidentes também aumentou num nível alarmante. A demanda e a necessidade de melhorias na segurança levaram a muitos desenvolvimentos durante a década de 1950, tais como painéis acolchoados, colunas de direção que colapsam ao impacto, cintos de segurança e parachoques que absorvem o choque da colisão. Muitos destes se tornaram itens padrão e salvam inúmeras vidas. 

Por outro lado, algumas pessoas estavam buscando meios de prevenir acidentes. Após a Segunda Guerra Mundial, muitas empresas estavam investigando meios de usar e ganhar dinheiro com algumas das inovações tecnológicas da guerra. Motores a jato, adesivos de cianoacrilato, injeção de combustível, sistemas de telecomunicação, visão noturna, novos materiais e tecnologias, todos encontraram aplicações comerciais e civis.   

O engenheiro especialista do departamento de RCA, que foi envolvido em vários projetos avançados durante a guerra, também estava estudando meios de capitalizar seu recém adquirido conhecimento. Logo vários ramos novos de pesquisa foram criados, sendo um deles o Departamento de Engenharia de Radar do Governo. 


Um dos engenheiros assistente neste departamento – que aparentemente desenvolveu sistemas tanto com fins de defesa como domésticos – foi o especialista em radar e rádio Nathaniel Korman. Ele havia dirigido previamente a divisão de desenvolvimento de radar e televisão da RCA e, como outros na empresa, estava investigando meios de aplicar estas novas tecnologias na defesa e em sistemas de desenvolvimento e transporte.  

A maior parte do trabalho de Korman naquela época, além das suas pesquisas relacionados à hardware, focava no conceito de melhorar o fluxo do tráfego, utilizando sistemas de controle de velocidade com base em radares. Vários dos seus projetos de controle por radar focavam nos trens, em particular, já que esta abordagem permitiria um melhor controle de velocidade média e o uso em entroncamentos – o que melhoraria o fluxo do tráfego e a capacidade da rede em questão. 

Ele também observou que isto poderia ser aplicado a qualquer tipo de veículo usado na estrada. “A invenção utiliza um sistema de radar levado pelo veículo a ser controlado”, disse Korman. “O sistema de radar desenvolve uma voltagem que depende da distância do veículo a sua frente. Esta voltagem é comparada à uma voltagem que depende da velocidade do veículo; o veículo é controlado de acordo com os resultados da comparação”.

Esta configuração, de um veículo que recebe o sinal de uma unidade de radar sendo usado para efetuar uma mudança no sistema de controle do veículo, foi detalhada numa patente submetida em 1948. Ela foi concedida em 1955. Mais tarde, as empresas Studebaker-Packard, General Motors, Bendix, Ford, Toyota e Bosch fariam referência ao trabalho Korman em pesquisas relacionadas. 

À medida que ficou claro que o radar tinha aplicações civis fora da aviação e à medida que os compradores e órgãos do governo continuavam a fazer campanhas para melhorar a segurança nas estradas, o interesse em usar o radar em aplicações automobilísticas aumentou. 


O inventor George Rashid foi o primeiro a detalhar um sistema de frenagem automatizada baseado em um radar, para ser usado especificamente em carros,   submetendo uma patente para um 'sistema de controle automático de veículo' em 1954. Ele vivia próximo ao lago Michigan onde uma névoa muito densa muitas vezes era um problema nas estradas locais, fazendo com que as pessoas colidissem contra obstáculos ou veículos que não tinham visto. 

Um sistema de radar, em condições similares, poderia “ver” através do nevoeiro e parar o veículo, se necessário – ou pelo menos alertar o motorista da presença de um obstáculo. Rashid também observou um problema de falta de atenção por parte dos motoristas em viagens longas nas novas “super-estradas” da nação, bem como problemas com motoristas mais velhos, de reações mais lentas ou com dificuldade de enxergar, e concluiu que a automação seria solução.  

O engenheiro de radares Paul Dudeck ajudou a desenvolver o sistema de Rashid,  que podia “cortar” o acelerador do carro e aplicar os freios se achasse que uma colisão fosse eminente. Este não era um conceito impossível; fala-se que o sistema de Rashid provou suas capabilidades em vários testes e ganhou muitos elogios daqueles que o testaram.  

O que aparentemente parou o seu desenvolvimento, naquela época, foram as preocupações com confiabilidade e responsabilidade legal. Se um carro equipado com freios por radar decidisse erroneamente que ele precisava fazer uma parada rápida de emergência, fazendo com que todos atrás dele batessem nele, então poderíamos ter batalhas legais bem significativas. 

A configuração também dependia de um grande número de válvulas termiônicas que faziam com que ficasse mais caro, volumoso e difícil de comercializar. Infelizmente, isto – em conjunto com os assuntos legais em potencial – significou que o sistema de Rashid nunca chegaria ao mercado. 


Porém, o pior estava por vir; seus filhos, depois de sua  morte, modernizaram o sistema com transistores compactos e circuitos integrados em meados de 1970. Então, eles começaram a fraudar uma grande quantidade de investidores no curso de vários anos, levantando dinheiro para viver um estilo de vida extravagante, fazendo muito pouco para que esta tecnologia, que funcionava bem e valia a pena, entrasse no mercado.  

Este fato poderia ter diminuído o entusiasmo de alguns fabricantes por sistemas de frenagem automática. Porém, o conceito de Rashid não foi totalmente desperdiçado; a  Mercedes-Benz, Honda, Bosch, Toyota e vários outros fabricantes importantes, como no caso da idéia da Korman, fariam referência a este design e sua execução em sistemas automatizados de segurança que foram desenvolvidos posteriormente.   

Isto dito, outros fabricantes estavam trabalhando em sistemas de frenagem com base no radar desde a década de 50. A Studebaker-Packard Corporation inventou um sistema similar ao de Rashid em 1956; ele usava um radar menor, montado na grade frontal do carro, cujos sinais seriam processados e usados para eletronicamente ativar o cilindro mestre do carro e então ativar os freios. 

Isto fez com que a revista Popular Mechanics questionasse se os freios controlados por radar seriam produzidos a partir de 1957. Eles não foram, como esperado, já que o sistema provou ser muito caro e impraticável para a produção convencional; uma fonte cita um custo potencial de $300, o que em 1956 equivaleria a algo em torno de £2.640 nos dias de hoje. Tenha em mente que, em 56, equipar um Thunderbird com direção hidráulica, freios servo assistidos, vidros elétricos, limpadores de para-brisa e um rádio custaria bem menos que esta quantia.

A General Motors também exibiu um sistema com base em radar no seu carro conceito Cadillac Cyclone em 1959, que tinha dois radares – desenvolvidos pela divisão da Delco Radio – dentro de conjuntos membranas metálicas duplas. Os eletrônicos ativados por eles geravam um som e ativavam uma luz de alerta quando o carro chegava próximo a um objeto. 

Novamente, o custo e a confiabilidade eram tidos como o maior impecilho para introduzir o sistema no mercado. Os engenheiros da GM também observaram um outro problema: o fato do sistema, devido as suas capabilidades, fazer com que os motoristas prestassem menos atenção no que havia à frente na estrada.


O engenheiro Joe Bidwell, que posteriormente se tornou o diretor executivo dos Laboratórios de Pesquisa da General Motors, falou para a Popular Mechanics em 1958 sobre o assunto; ele fez o seguinte alerta: "Todo mundo imagina um sistema que permita com que se leia uma revista enquanto se dirige em uma autoestrada a 70 milhas por hora. Quando nós colocarmos isto num carro, as pessoas irão ler revistas, ou até mesmo baixar o banco e dormir".

A Chrysler tinha descoberto algo parecido, que os motoristas freqüentemente pensariam que o sistema faria todo o trabalho por eles – resultando num desvio. Apesar disto, o desenvolvimento continuou nas décadas de 60 e 70,  com empresas tais como a RCA e Bendix continuando a testar sistemas com base em radar. 

Os engenheiros da Bendix, assim como os da GM, afirmaram que mais trabalho seria necessário para garantir com que os benefícios fossem entregues sem o comprometimento da segurança. Órgão governamentais também eram igualmente céticos, com a Administração Nacional de Segurança de Tráfego nas Autoestradas (National Highway Traffic Safety Administration) sugerindo que – mesmo na década de 1980 – um sistema livre de “bugs” estaria distante mais de uma década. 

Finalmente, demorou até 1992 para que um sistema de segurança básico com referência na distância chegasse até o mercado – o Debonair da Mitsubishi em 1992; o seu “Alerta de Distância” a laser simplesmente emitiria um alerta para o motorista se o carro da frente estivesse muito perto. 

Este sistema de alerta de colisão frontal foi rapidamente seguido pelo “Controle de Distância Prevista” Diamante da Mitsubishi, que “corta” o acelerador e  diminui a marcha para reduzir a velocidade do carro e dar mais tempo de reação. 


Estes sistemas adaptáveis de controle de cruzeiro se desenvolveram rapidamente e, em  1999 – no caso da configuração do “Distronic” com base em radar da Mercedes-Benz – eles eram capazes de frear parcialmente para manter uma distância segura do carro da frente. 

A extensão destes sistemas para propiciar a frenagem de emergência era lógica, uma vez que todo o hardware estava presente – e foi a Honda, em maio de 2003, que entregou pela primeira vez um sistema de frenagem automática com base em radar. O seu “Sistema de Frenagem de Mitigação de Colisão” (Collision Mitigation Braking System), colocado no Inspire de quarta geração, era capaz de acionar uma luz ou frear pesadamente a fim de evitar uma batida – ou, pelo menos, reduzir a gravidade da colisão. 

A Toyota, Mercedes e Volvo não estavam muito atrás e, no curso dos anos seguintes, à medida que o custo do hardware caia e os requisitos de segurança aumentavam, vários outros fabricantes começaram a implantar sistemas de frenagem de emergência. 

O benefício destes sistemas autônomos de frenagem de emergência, que continuam a ser desenvolvidos para operar numa faixa mais ampla de velocidade e em condições mais desafiadoras, não deve ser subestimado. Estudos feitos nos Estados Unidos, por exemplo, indicaram que a frenagem autônoma de emergência poderia mitigar 70% das colisões traseiras e quase 50% das frontais. Conseqüentemente, 20 fabricantes já se comprometeram a tornar a frenagem de emergência a distância, AEB - Autonomous Emergency Braking, um equipamento padrão para os carros do mercado americano até 2022.

Traduzido de PistonHeads. Leia a matéria na íntegra aqui (inglês).

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