Preprava návštevníkov z električkovej zástavky na výstavisko, doplnenie verejnej dopravy, preprava kontajnerov s balíkmi v logistickom centre: To všetko sú možné oblasti použitia pre autonómne vozidlá kyvadlovej dopravy.
Predpokladom je, že sa bezpečne dostanú z bodu A do bodu B – v dvoch zmysloch slova: bezpečne a spoľahlivo. Tu projekt 3F „Autonómne a na chyby tolerantné vozidlá v oblasti nízkych rýchlostí“ začal a zameral sa na zaistenie proti výpadkom. „Cieľom bolo vyvinúť riešenie, ktoré umožní, aby sa automatizované vozidlá kyvadlovej dopravy mohli bezpečne pohybovať, aj keď sa náhle objaví technická porucha alebo prekážka,“ hovorí Steffen Knoop, projektový manažér pre výskum a vývoj v spoločnosti Robert Bosch GmbH.
Konkrétne išlo o to, aby systém v prípade chyby úplne nezlyhal, ale aby vozidlo mohlo pokračovať v jazde. Okrem firmy Bosch ako vedúcej spoločnosti konzorcia sa do projektu, ktorý bol financovaný spolkovým ministerstvom hospodárstva sumou 4,3 milióna EUR, zapojili ďalšie tri firmy, jedna vysoká škola a výskumná inštitúcia: StreetScooter GmbH, RA Consulting GmbH, FZI Forschungszentrum Informatik, Finepower GmbH a RWTH Aachen.
Istota je istota: Redundantné napájanie energií a senzorika
„Autonómne vozidlá kyvadlovej dopravy musia spĺňať odlišné požiadavky než napríklad vysoko autonómne osobné vozidlá,“ vysvetľuje koordinátor projektu firmy Bosch Thomas Schamm. Vozidlá kyvadlovej dopravy môžu byť používané bez (bezpečnostných) vodičov, iba ak monitorujú svoj systém nezávisle – t. j. vykonávajú diagnostické úlohy – a dokážu sa vyrovnať s identifikovanými technickými poruchami a pokračovať v jazde. Zároveň musia v prípade kritických chýb uviesť systém do bezpečného stavu a prípadne zastaviť. Projekt 3F pracoval na jednotlivých požiadavkách, návrhu systému na základe týchto požiadaviek a na optimalizácii interakcie jednotlivých komponentov.
Riešenie: Redundancia, t. j. zdvojenie bezpečnostne relevantných funkcií. Vedci tak napríklad vyvinuli redundantné napájacie systémy, takže elektrický pohon a elektrický systém sú spoľahlivo zaistené a senzory sa prispôsobujú a zdokonaľujú priamo podľa konštrukcie vozidiel. Aby bolo možné spoľahlivo detekovať prekážky, bolo na rôznych miestach vozidla umiestnených niekoľko lidarových a radarových senzorov. Vďaka tomu je možné sledovať okolie z rôznych polôh, dosiahnuť 360° celkového výhľadu, eliminovať slepé uhly a vytvoriť tak určité 3D ochranné pole. Týmto spôsobom sú rozpoznané nielen prekážky na ceste, ako závory, ale tiež visiace konáre.
Rozpoznať, klasifikovať, prispôsobiť jazdné správanie
Ďalšie riešenie: Tolerancia chyby, t. j. čiastočná kompenzácia výpadku subsystému inými funkciami. To funguje podobne ako u ľudí: Ak v uzatvorenej miestnosti zrazu zhasne svetlo, pomaly sa „prehmatáte“ vpred, namiesto toho, aby ste úplne ustrnuli na mieste. Vozidlo kyvadlovej dopravy sa správa podobne: Ak je v nejakej oblasti slepé, pretože senzoru vo výhľade bránia nalepené listy alebo veľký objekt, ako napr. smetiarske vozidlo, ktoré úplne blokuje výhľad v jednom smere, vozidlo svoju jazdu spomalí alebo nerozpoznateľné oblasti z trasy vyradí.
Projekt tiež pracoval na zaistení toho, aby vozidlá kyvadlovej dopravy reagovali na odchýlky v prostredí v rámci ich definovanej trasy. Keď sa približujú pohybujúce sa objekty, vozidlá by mali spomaliť alebo v prípade pochybností neznáme objekty s dostatočným odstupom obísť. Pri detekcii opakujúcich sa značiek, ako sú lampy pouličného osvetlenia, jazda pokračuje nezníženou rýchlosťou. Ak hrozí nebezpečenstvo, nariadi si vozidlo kyvadlovej dopravy zastavenie z bezpečnostných dôvodov.
Cieľ: Vozidlo prispôsobuje svoje jazdné správanie v reálnom čase okolnostiam, ale ak je to možné, pokračuje vo svojej jazde, a to aj v prípade porúch systému alebo navzdory prekážkam na trase.
Telemetria na tretiu, aplikácia na druhú
Údaje o aktuálnej jazde a technickom stave je možné prenášať z vozidla a späť do vozidla. Informácie idú tam a späť s tromi funkciami: Diagnostika, monitorovanie, riadenie. Telemetria, t. j. prenos nameraných hodnôt, tak povediac na tretiu, a preto: Telemetria. Na tomto základe je možné celú flotilu automatizovaných vozidiel pre kyvadlovú dopravu ovládať na diaľku z riadiaceho centra, v prípade potreby opraviť alebo ovládať, napríklad otvoriť dvere. Takto môžu byť vozidlá podporované v prípade, že dosiahnu svoje limity, ak ide o detekciu a kompenzáciu chýb, alebo ak potrebujú plánovanú údržbu.
Riešenia vyvinuté v projekte je možné použiť nielen v autonómnych vozidlách pre kyvadlovú dopravu, ale umožňujú tiež robustnú podporu logistických procesov. Bol vyvinutý asistenčný systém v interakcii medzi vodičom a vozidlom, ktorý umožňuje veľmi presné polohovanie kontajnerových podvozkov – špeciálnych vozidiel pre presun kontajnerov v logistických centrách. Cieľom bolo premiestniť vozidlá na centimeter presne pod kontajnerové portálové žeriavy, aby sa prepravné kontajnery mohli rýchlo zdvihnúť. To vyžaduje presnú lokalizáciu a určitý druh automatizovaného parkovania pod mostom. V praxi tento automatický manéver umožňuje bezchybné zdvihnutie a umiestnenie kontajnera.
Vyvinuté riešenia boli testované na niekoľkých testovacích dráhach: S dvomi vozidlami kyvadlovej dopravy bola vo výskumnom areáli spoločnosti Bosch v Renningene testovaná preprava osôb na ploche, kde sa pohybujú aj chodci. V inovačnom parku blízko Cách a v priestore balíkového centra Deutsche Post/DHL bola interakcia medzi vodičom a automatizovaným vozidlom overovaná pomocou logistického vozidla.
Ďalšie informácie na internete: www.3f-projekt.de
