Грузовик будущего: водитель больше не нужен

В ближайшее десятилетие водителям грузовиков придется несладко: их вполне могут заменить умные системы управления, которым не нужна зарплата и отдых. В Daimler AG успешно испытали такую систему на обычных дорогах

В преддверии ганноверской выставки компания Daimler AG организовала мировую премьеру транспортной системы будущего. Показ проходил на строящейся трассе М14, что в окрестностях Магдебурга.

Фото автора и Daimler AG

Идея автоматизированного управления автомобилем в транспортном потоке на магистралях витала в воздухе давно. Были предложены различные решения этой проблемы. В начале 60-х годов прошлого века американцы предлагали особым образом обустроить дорожное полотно, снабдив его специальным кабелем для индуктивной связи с транспортным средством (ТС). Однако эта идея повисла в воздухе по причине колоссальных затрат на инфраструктуру. Далее последовали работы по применению технического зрения, на этом этапе впереди планеты всей оказались японцы. Вместе с тем уровень техники и технологий на данном отрезке времени не позволял отслеживать ситуацию в экстремальных условиях. По этой причине скорость автоматизированного автомобиля ограничивалась 30 км/ч.

Пока грузовик сам по себе «рулит», с помощью планшетного компьютера можно заняться...

К середине 1990-х годов, с появлением радаров, всевозможных сенсорных устройств, а также системы GPS, автоматизированное движение существенно продвинулось вперед. Кульминацией этого процесса можно считать появление Google Car, когда в дополнение ко всем имеющимся в распоряжении разработчиков решений прибавились наработки в IT-технологиях.

Несмотря на то, что в большинстве случаев данные решения рассматривались применительно к легковым автомобилям, соответствующие работы велись и в отношении коммерческого транспорта. В частности, в 2009 году был разработан проект KONVOI, позволявший управлять движением «сцепки» из нескольких магистральных автопоездов с применением искусственного интеллекта.

...планированием рабочего дня на завтра, не забыв при этом перерывы на отдых...

Все перечисленные направления в области работ по автоматизированному движению ТС были направлены на обепечение большей безопасности движения, увеличения пропускной способности магистралей, а также уменьшения расхода топлива и как следствие — снижения выбросов вредных веществ в окружающую среду.

Особняком шли работы по автоматизированному управлению транспортными средствами в районах боевых действий. Здесь наиболее всего продвинулась американская компания Oshkosh со своей системой TerraMax Unmanned Ground Vehicle Technology.

...поиском приличной стояники на ночлег со всей положенной для этого инфраструктурой...

По-настоящему решение проблемы автоматизированного движения стало возможным только после выхода на новый уровень компьютерной техники, программного обеспечения, прорыва в области систем безопасности, но самое главное — технического зрения (точнее, распознавания зрительных образов), а также IT-технологий (внешняя коммуникация по принципу сотовой связи: авто — авто, авто — дорожные датчики и т. п.).

Для чего все это надо? Как уже было вскользь замечено на повестке дня, в особенности применительно к коммерческому транспорту, все отчетливее встают вопросы эффективности перевозок (скорость доставки, снижение затрат на топливо и т. п.), их безопасность, а с некоторых пор и снижение воздействия на окружающую среду. В общем, проблема комплексная и требовала такого же комплексного подхода для ее решения.

...а заодно и просмотром меню для заказа еды

Прогнозы развития грузовых перевозок в Европе исходят из отчетливого их роста. Все едины во мнении: основная нагрузка будет приходиться на автомобильные грузовые перевозки, поскольку переход на другие транспортные средства возможен лишь в ограниченном масштабе.

Уже сегодня статистическая служба Европейского Союза в исследовании 2012 года приводит следующие данные о доле автомобильных грузовых перевозок в грузовых перевозках в ЕС, которая по их оценке составляет около 76 %. В шести самых густонаселенных странах ЕС эта величина колеблется от 66 % в Германии до 96 % в Испании.

Вот таким образом происходит взаимодействие участников движения на трассе

В будущем Министерство транспорта Германии прогнозирует в рамках недавно опубликованного «Прогноза перевозок 2030» для грузовых автомобилей прирост объема перевозок только в Германии на 39 %.

Эксперты независимой швейцарской службы управленческого консультирования РrоgТrаns в сценарии World Transport Rероrts исходили из роста грузовых перевозок в ЕС с кризисного 2008 до 2025 года примерно на 20 % Другие источники, например исследование Ifmo (lnstitute fоr Mobility Research), предсказывают при динамичном развитии экономики ежегодный двухпроцентный прирост в ЕС. Это означает суммарное увеличение на 50 % в течение следующих 20 лет и удвоение текущего транспортного спроса к 2050 году. Собственно, при годовом приросте всего 0,7 % рост объема перевозок за этот период достигает почти 30 %.

Инвестиции в транспортную инфраструктуру, согласно статистике, напротив, снижаются: если в 1970 году они составляли в ЕС 1,5 % валового национального продукта, их доля за все это время снизилась примерно наполовину. Сеть автострад и магистральных дорог за прошедшие годы в крупных странах ЕС почти не выросла. Дороги перегружены, прежде всего в 3ападной Европе. Только в Германии суммарная длина пробок на автострадах и магистральных дорогах в 2012 году составила без малого 600 тыс. км, и водители простояли там порядка 230 тыс. часов. Наиболее загруженные участки автострад в рабочие дни должны справиться с интенсивностью потока 150–200 тыс. автомобилей в день, более 20 000 из которых — грузовые.

Ко всему прочему компании, занимающиеся автомобильными грузоперевозками, ощущают рост затрат. Цены на топливо и пошлины на дорогах становятся все выше, грузовой транспорт, согласно новым, более жестким законодательным инициативам, все дороже. Это подтверждает введение норм токсичности отработавших газов Евро-6 в начале этого года. К тому же в этом году законодательно утверждается обязательное использование систем стабилизации курсовой устойчивости (ESP), а в следующем году — продвинутых тормозных систем AEBS, а также систем удержания ТС на полосе движения LDWS.

...кому необходимо уступить дорогу...

С другой стороны, предприятия все сильнее ощущают нехватку профессиональных водителей. Это обусловлено демографическими процессами, более жесткими требованиями к подготовке водителей-профессионалов, скромным заработком, неудобным для семьи графиком работы и, наконец, непрестижностью профессии водителя грузовика в обществе.

Вместе с тем технологический уровень прогресса среди производителей грузовых автомобилей в последние годы достиг такого положения, на которое еще несколько лет назад вряд ли можно было рассчитывать.

При взгляде в будущее важно понять положение автомобиля в общем контексте логистической цепочки и транспортной системы в целом. Центральные аспекты в этих системах — обработка данных и связь, навигация и взаимодействие транспортных средств. Потенциал эффективности будущего не только в самих автомобилях, но и в согласованности потока транспорта, инфраструктуры и логистической системы.

...и кто, собственно, находится в поле его зрения

Не последнюю роль в становлении автоматизированных систем движения сыграли уже упоминаемые революционные прорывы: компьютер Watson фирмы IBM и Google Саr. Это новая эра в развитии искусственного интеллекта. Расширение сети Интернет происходит не только за счет людей, но и вещей — за счет снабжения датчиками автомобилей, метеостанций, устройств обработки технологических данных производственной техники и других устройств, непосредственно взаимодействующих с окружающей средой системы. На этой основе возможны абсолютно новые формы объединения технических систем, особенно в области транспорта и мобильности.

Dаimlеr Trucks также была инициатором разработки и внедрения многочисленных систем активной безопасности грузовиков, телематических продуктов по управлению транспортом. Естественно, что их объединение стало насущным шагом в развитии компании. Системы не только соединяются, но и дополняются друг с другом, как видеокамеры и радары.

Именно с этой целью Dаimlеr Trucks и продемонстрировала свои наработки в создании транспортной системы будущего, разработанной в рамках инициативы Shaping Future Тrаnsроrtаtiоn по ресурсосбережению и сокращению выбросов вредных веществ всех видов при одновременном обеспечении максимально возможной безопасности движения.

Концептуальный Mercedes-Benz Future Truck 2025 демонстрировался в условиях, максимально приближенных к реальным: движение на скорости до 80 км/ч на участке строящейся автострады A14 недалеко от Магдебурга.

Грузовик будущего за счет системы Highway Pilot последовательно и объективно реагировал на изменяющуюся обстановку: обменивался информацией с окружающей инфраструктурой и при этом ехал автономно.

Основой для Future Truck 2025 с системой Highway Pilot послужил седельный тягач Mercedes-Benz Actros 1845 с двигателем мощностью 449 л. с., максимальным крутящим моментом 2200 Нм, с 12-стyпенчатой роботизированной коробкой передач Mercedes PowerShift 3. Для получения большего эффекта тягач дополнили продвинутым полуприцепом Аеrоdуnаmiсs Тrаilеr. Его использование в составе автопоезда способно обеспечить снижение расхода топлива до 5 %.

Внешний облик, как и внутреннее пространство от любопытных взглядов защищала маскировка. Однако дополнительные мониторы уже дают представление о том, что это рабочее место водителя-менеджера перевозок грузовика будущего. Да-да, именно менеджера.

По замыслу разработчиков, подобными ТС будут управлять не водители грузовиков, а менеджеры перевозок. На привлекательном с точки зрения дизайна и комфорта мобильном рабочем месте можно будет наиболее эффективно реализовывать свои профессиональные навыки. Уже сегодня у нового Actros в кабине рабочая зона визуально отделена от жилой. В будущем внутри водительской кабины добавится удобная и функциональная рабочая зона для режима автономного движения.

Способности Mercedes-Benz Future Truck 2025 как грузового автомобиля для автономного движения определяет его техническое оснащение. Установленный в нижней передней части радар сканирует зону перед автомобилем. Передний радар имеет дальность действия 250 м и угол охвата 18 градусов. Радар ближнего действия имеет дальность 70 м и покрывает угол 130 градусов. Радары служат основой для доступной уже сегодня системы поддержания дистанции и системы экстренного торможения Еmеrgеnсу Braking Assist.

Зону перед автомобилем, кроме того, охватывает обзор стереокамеры за ветровым стеклом. В настоящее время это место установки занимают монокамеры для опциональной системы контроля полосы движения. Дальность действия стереокамеры будет достигать 100 м, зона охвата составит 45 градусов по горизонтали и 27 градусов по вертикали.

Стереокамера Mercedes-Benz Future Truck 2025 идентифицирует одно- и двухполосное дорожное полотно, пешеходов, движущиеся и неподвижные предметы, все объекты внутри контролируемого пространства, а также качество полотна дороги. Контроль дорожного полотна слева и справа от грузовика выполняют расположенные по бокам радары. Они установлены слева и справа перед задним мостом тягача. Дальность действия составляет 60 м, радары покрывают угол в 170 градусов.

Все радары связаны между собой сетью и создают полную картину окружения. Фиксируются все без исключения движущиеся и неподвижные объекты в окружении грузовика. Путем совмещения данных переднего радара, боковых радаров, а также фронтальной камеры в мощном многоядерном процессоре центрального компьютера «на виду» вся область впереди и по бокам грузовика.

Для сравнения: человеческий глаз обладает полем зрения в 150 градусов, однако его зона резкости составляет лишь малую долю этого диапазона.

Радары и камеры действует во всем диапазоне скоростей, от неподвижного положения до максимальной законодательно разрешенной для грузовиков скорости 80 км/ч. Кроме того, основой служит цифровая трехмерная карта, которая уже применяется для системы Predictive Powertrain Control (РРС). Таким образом, грузовик в любой момент прекрасно информирован о прохождении маршрута и топографии. Дополнительно для определения собственного местоположения используются цифровые карты и информация от сети датчиков.

Highway Pilot превосходно дополняется объединением в сеть V2V и V2I. Каждое оснащенное им в ближайшее время ТС будет непрерывно выдавать информацию своему окружению, САМ (Соrроrаtе Awareness Message). С его помощью автомобиль уведомляет о себе. Сообщения содержат положение и тип транспортного средства, габаритные размеры, направление движения и скорость, возможные маневры ускорения, торможения и прохождение поворотов. Передача осуществляется с помощью технологии WLAN на единой европейской частоте G5 (5,9 ГГц). Базой является ITS Vehicle Station на бортy транспортного средства. Связь между транспортными средствами также стандартизирована, это гарантируют договоренности пула производителей автомобилей, поставщиков, общественных организаций и научно-исследовательских учреждений. Радиус дальности непрерывно отсылаемых сообщений составляет около 500 м. Тем самым транспортные средства обмениваются между собой информацией о своих перемещениях и могут тотчас предусмотрительно реагировать на них. Это касается, например, реакции на выход транспортных средств на автостраду или близкое окончание затора. Каждое такое сообщение сертифицируется, что предотвращает нарушение правил. Рассылка на таком расстоянии функционирует и в неблагоприятных погодных условиях. При необходимости непрерывные сообщения перекрываются уведомлениями DEN (Decentralized Environmental Notification). Они предупреждают об особых событиях, таких как экстренное торможение, включение аварийной сигнализации или противотyманных фар.

Таким образом, Mercedes-Benz Futurе Тruсk 2025 на своем маршруте не является «одиночкой», он постоянно и незаметно для своего водителя автоматически общается со своим окружением. Он передает информацию о своем движении и ходе поездки другим транспортным средствам, принимает сигналы о движении как других грузовиков, так и прочих транспортных средств. Так организуется связь в реальном времени между объединенными в сеть автомобилями, с которой не сравнится никакая самая точная радиослужба оповещения о ситуации на автомобильных дорогах.

Не предусмотренные автоматизированной системой обгоны водитель пока выполняет сам. То же относится к выходу с автострады или смене полосы на развилках дорог. Перед деактивацией Highway Pilot заранее информирует водителя сигналами, чтобы он мог взять на себя ручное управление грузовиком.

Итак, автономное движение освобождает водителя от управления во многих ситуациях, прежде всего, на утомительных и зачастую однообразных маршрутах большой протяженности. Поскольку грузовик сам регулирует свою скорость и самостоятельно ищет оптимальный путь с помощью навигационного процессора, так как экспедитор, грузоотправитель и грузополучатель постоянно в реальном времени информированы о местоположении, ходе поездки и ожидаемом времени прибытия, водитель освобожден от прессинга времени. Оно составляет сегодня значительную часть его рабочей нагрузки.

Кроме того, водитель может с помощью электронных средств коммуникации удобно общаться во время поездки с другими лицами. Так, например, он может договориться с другими водителями о перерыве, согласовать сроки встречи, найти информацию о дорожной ситуации или местах погрузки и разгрузки или уладить частные дела. Сюда относится и возможность заказа водителем во время поездки парковочного места на автостоянке при автостраде или автостанции. Он может уже в пути просмотреть в Интернете текущее меню, зарезервировать душевую и точно ко времени заказать еду. Он получает подтверждение на каждый заказ, включая номер парковочного места и время.

Между тем шаги перехода от ручного к автономному режиму движения должны поддерживаться законодательно. Технические предпосылки впервые продемонстрированы Меrсеdеs-Веnz Futurе Truck 2025, однако это потребовало адаптации законодательства к новому определению движения. Уже идет дальнейшая разработка «Венской конвенции о дорожном движении» от 1968 г., которую подписали и воплотили в жизнь почти все европейские страны. Это соглашение должно сделать дорожное движение более безопасным за счет стандартизации правил и выражено в ключевом высказывании: «Водитель должен управлять своим транспортным средством всегда и при любых обстоятельствах».

С уверенностью можно сказать, что Future Truck 2025 с системой Highway Pilot является ответом на вызовы будущего. Ответом на все более интенсивное дорожное движение, недостаточную инфраструктуру, растущее давление издержек и нехватку водителей.

В ближайшем обозримом будущем транспортные системы будут более гибкими, инфраструктура будет использоваться лучше. Предотвращение человеческих ошибок за рулем сократит количество опасностей и аварий. Экспедиторы будут работать более эффективно и гибко. Водители грузовиков, решая другие задачи, могут «вырасти» до менеджеров перевозок. Больше, чем когда-либо, они вместе со своими грузовиками будут способны образовывать независимую и высокоэффективную рабочую единицу.

Так выглядел рабочий момент на испытательной трассе. В задачу грузовика входило обнаружение препятствия и его последующий объезд с принятием влево. Водитель в этом никакого участия, естественно, не принимал