Zarządzanie wypadkami

Bez względu na to, czy producenci samochodów stosują system „inteligentny” na drogach, czy układ czujników wewnątrz pojazdu, ostateczny cel zapewniający bezpieczeństwo jest ten sam: eliminacja wypadków

Już od ponad dziesięciu lat pojęcia bezpieczeństwa aktywnego i biernego w przemyśle motoryzacyjnym są równoznaczne z minimalizowaniem ryzyka obrażeń odniesionych w wyniku wypadków. Poduszki powietrzne, klatki bezpieczeństwa i strefy zgniotu nie tyle służyły zapobieganiu wypadkom, co rozwiązywaniu problemów związanych z ogromną energią wyzwalaną w ciągu milisekund po zderzeniu.

 POJAZDY samochodowe niższej klasy – takie jak Chevrolet Aveo – mogą skorzystać z infrastruktury dróg inteligentnych, ponieważ ich cena prawdopodobnie nigdy nie pozwoli na zamontowanie kosztownego pokładowego systemu zapobiegania kolizjom

Teraz to się zmienia. Zamiast dyskutować na temat klatek bezpieczeństwa i stref zgniotu, producenci samochodów i ustawodawcy zaczęli popierać wizję… unikania kolizji. Zamiast mówić o poduszkach powietrznych i pasach bezwładnościowych, mówią o… braku wypadków. Zero wypadków. Czyżbyśmy byli świadkami narodzin nowej dziedziny, którą możnaby nazwać „zarządzaniem wypadkami”?

– Zdają sobie teraz sprawę, że najlepszym sposobem na przeżycie wypadku jest jego uniknięcie – zauważa Glenn Widmann, główny inżynier ds. zaawansowanych zintegrowanych produktów bezpieczeństwa w Delphi Automotive, dostawcy pojazdów samochodowych. – Poświęcamy obecnie tyle uwagi kolizjom, ile tylko jesteśmy w stanie – dodaje rzecznik Krajowego Wydziału Transportu Ruchu Drogowego (NHTSA) w USA. – W przyszłości zamierzamy ratować życie poprzez zapobieganie wypadkom.

Faktycznie, zapobieganie to obecnie gorący temat w przemyśle motoryzacyjnym nie tylko w USA, ale również w Europie i Japonii. W Szwecji rząd wspólnie z producentem samochodowym Saab opracowuje program „Wizja Zero,” który ma na celu całkowite (!) wyeliminowanie kolizji. W Niemczech Daimler-Chrysler omawia wizję „bezwypadkowej jazdy,” podczas gdy Siemens VDO Automotive przyjął program „Zero Wypadków.” A tymczasem Japonia przygotowuje się podobno do budowy inteligentnych dróg, które faktycznie wyeliminowałyby wypadki.

Aby nie pozostawać w tyle Stany Zjednoczone rozważają własną imponującą koncepcję. Z jednej strony Amerykański Wydział Transportu bada możliwości umieszczenia inteligentnego systemu elektronicznego przy znakach stop, sygnalizacji świetlnej i poboczach na terenach miejskich o ludności powyżej 400 mieszkańców oraz wzdłuż 53 000 km wiejskich dróg międzystanowych. Z drugiej strony producenci samochodów snują wizję „kokonu bezpieczeństwa” wewnątrz pojazdu, pełnego radarów, laserów, systemów wizyjnych i czujników ultradźwiękowych. W istocie obie te idee mają jeden i ten sam cel: pozwolić, by pojazdy „widziały” swoje otoczenie, ostrzegały kierowcę, a nawet w nagłych wypadkach przejmowały kontrolę nad hamulcami i układem kierowniczym. (Jako ciekawostka warto nadmienić, iż plany budowy takiej infrastruktury drogowej, a także masowej produkcji pojazdów mogący automatycznie w niej się poruszać, powstawały już w latach 50. i 60. ubiegłego stulecia. Przedruki amerykańskich publikacji można znaleźć w polskich tygodnikach motoryzacyjnych z tamtego okresu – przyp. redakcji). – Twierdzimy, że 95% wypadków można uniknąć – zauważa wybitny konsultant przemysłowy, David Cole, dyrektor Centrum Badań Samochodowych. – Zawsze będą kolizje, którym nie można zapobiec, ale w dzisiejszych czasach możemy gwałtownie zredukować liczbę śmiertelnych wypadków na drogach.

Następny krok: inteligentna droga

Inteligentna droga to koncepcja, która przykuwa coraz więcej uwagi. Gwoli przypomnienia, świat motoryzacji już wcześniej spotkał się z problemem tak zwanych inteligentnych dróg. Osiem lat temu na skutek współpracy przemysłowo-rządowej wprowadzono w życie wizję inteligentnej drogi poprzez umieszczenie czujników pod powierzchnią chodnika wzdłuż drogi szybkiego ruchu w San Diego, co pozwoliło na poruszanie się masy pojazdów w skoordynowany sposób. Nowa wizja jest jednak całkiem inna. Nie wymaga już niszczenia infrastruktury ani konstrukcji drogi. A po jej ostatecznym urzeczywistnieniu będzie dostępna dla każdego pojazdu poruszającego się po drodze, dlatego Amerykański Wydział Transportu ma podobno zainwestować w ciągu najbliższych pięciu lat 50 milionów dolarów w budowę floty demonstracyjnej wykorzystującej tę koncepcję.

Zasadniczo nowa inteligentna droga jest produktem ubocznym świata komputerów osobistych, dlatego też jej stworzenie leży w gestii przedsiębiorstw specjalizujących się w elektronice i oprogramowaniu, które nie mają najmniejszego doświadczenia w dziedzinie motoryzacji. Kluczowym elementem tej koncepcji jest specjalny system komunikacji krótkiego zasięgu (DSRC), który zasadniczo składa się z radiowego urządzenia nadawczo-odbiorczego, anteny i odpowiedniego okablowania. Federalna Komisja Komunikacji już przeznaczyła na cel projektu pasmo o częstotliwości transmisji 5,9 GHz, a inżynierowie z branży motoryzacyjnej zaczęli opracowywać oprogramowanie oraz sprzęt komputerowy dla tego systemu. Specjaliści szacują, że koszt wprowadzenia takiej technologii do wnętrza pojazdu nie przekroczy 50 dolarów na jeden pojazd, ponieważ trzeba będzie jedynie dodać do GPSa urządzenie nadawczo-odbiorcze oraz dodatkowy mikrokontroler. Koszty sprzętu instalowanego na drodze również będą kształtowały się na minimalnym poziomie.

– Można by zamontować jedno z tych urządzeń radiowych przy sygnalizacji świetlnej, znaku stop, lub skrzyżowaniu, by nadawało informacje dla zbliżających się pojazdów – zauważa Bob Lange, dyrektor wykonawczy ds. struktury i integracji bezpieczeństwa firmy General Motors Corp. – W przypadku zagrożenia kolizją, mogłoby ostrzegać kierowców. W skrajnych sytuacjach mogłoby być nawet na tyle autonomiczne i ofensywne, by interweniować i nacisnąć hamulec, bądź nawet przejąć kontrolę nad układem kierowniczym.

System mógłby dokonywać takich wyczynów, dzięki zastosowaniu GPSa oraz urządzenia nadawczo-odbiorczego, które pozwoliłoby pojazdom „rozmawiać” ze sobą. W istocie elementy techniczne tworzyłyby bezprzewodową sieć lokalną (LAN) z „kwaterą główną” zlokalizowaną na poboczu. Znając liczbę, położenie oraz prędkość uczestników sieci LAN, połączony system mógłby przewidywać potencjalne zagrożenia korzystając z doświadczenia zdalnej komputerowej bazy danych połączonej z przydrożnymi urządzeniami.

Inżynierowie twierdzą, że możliwości bezpieczeństwa takich systemów są niemalże nieograniczone. Sieć LAN, mogłaby na przykład ostrzegać pojazdy przy sygnalizacji świetlnej, że kierowca przejedzie na czerwonym świetle, mogłaby informować kierowców włączających się do ruchu na autostradzie, że powinni przyspieszyć lub zwolnić; mogłaby ostrzegać kierowców zmieniających pas ruchu, że ktoś znajduje się w ich martwym polu; mogłaby ostrzegać o rychłej kolizji, o zbliżaniu się pojazdów uprzywilejowanych, niskich wiaduktach, pracach drogowych, drogach jednokierunkowych, a nawet o złych warunkach panujących na drodze.

Zdaniem zwolenników piękno tego systemu polega na tym, że nie wymaga on, aby władze miast zrywały nawierzchnie dróg. Nie ma też ryzyka, że po jakimś czasie system stanie się przestarzały, gdyż cała elektronika nie jest zakopana pod grubymi warstwami asfaltu. Zamiast tego, korzysta z ciągłego postępu technik elektronicznych oraz z wiedzy i doświadczenia inżynierów przemysłowego oprogramowania, którzy muszą zakodować mnóstwo danych opisujących wyniki scenariuszy potencjalnych wypadków.

– Jeśli naprawdę zamierza się uczynić wielki krok w kierunku zapobiegania wypadkom, należy brać również w rachubę drogi – mówi Cole z firmy CAR. – Cała idea samochodu „połączonego z drogą” jest fantastyczną sprawą, a teraz stoi ona na progu urzeczywistnienia – dodaje.

Inteligentny system pokładowy

Podczas gdy Wydział Transportu USA bada koncepcję połączenia samochodu z drogą, czołowi producenci przygotowują własny plan: ograniczyć liczbę śmiertelnych wypadków poprzez umieszczenie na pokładzie pojazdu niezależnego od infrastruktury drogowej inteligentnego systemu. W przeciwieństwie do systemu DRSC, który polega na tym, że pojazdy orientują się w otoczeniu, na podstawie przydrożnych komunikatorów, techniki pokładowe umożliwiają pojazdom „spoglądanie” we wszystkich kierunkach oraz podejmowanie w każdej sytuacji uzasadnionych (teoretycznie) decyzji.

Niektóre takie systemy już są dostępne. Elektroniczna Kontrola Stabilności (ESC) łącząca czujniki odchylenia kierunkowego z hamulcami nie blokującymi się jako środek zapobiegania poślizgom jest obecnie szeroko uznawana jako jedna z najskuteczniejszych metod ograniczania wypadków śmiertelnych (zobacz pasek z boku).

W czerwcu Instytut Ubezpieczeniowy Bezpieczeństwa Drogowego oszacował, że stosowanie ESC na pokładzie pojazdu może wyeliminować rocznie w USA 10 000 śmiertelnych wypadków.

Jednak zamiar osiągnięcia stabilnego poziomu zera wypadków wymaga wiele większych środków. Dostawcy i producenci samochodów pracują wspólnie nad tymi środkami i położyli podwaliny pod progresywny plan, który rozpoczyna się od tempomatu adaptacyjnego, następnie przechodzi do autonomicznego utrzymywania pasa ruchu oraz zapobiegania kolizjom. Wszystkie te techniki wymagają użycia zaawansowanych czujników. A skoro o czujnikach mowa, warto nadmienić, iż np. TRW Automotive wprowadza na rynek tempomat adaptacyjny, który wykorzystuje 77-GHz czujnik radarowy o dalekim zasięgu.

Dla producentów samochodów nieodłącznym wyzwaniem związanym z instalacją takich systemów jest konieczność scalenia ogromnych ilości danych pochodzących z radarów, laserów, zapisów magnetowidowych, czujników stopnia obrotu samochodu oraz urządzeń GPS.

– Oczywiście, w miarę jak łączymy te wszystkie dane, wymagania dotyczące systemów komputerowych rosną – zauważa Phil Cunningham, dyrektor ds, planowania produktu w TRW Chassis Systems.

Faktycznie, inżynierowie stoją przed dylematem przetwarzania danych, nie tylko z powodu ich ogromnej ilości pochodzącej z czujników, ale z powodu samej złożoności tego procesu. Aby to wszystko miało sens, producenci samochodów łączą dane wejściowe czujników w celu stworzenia modelu oprogramowania, który daje „holistyczny” obraz zewnętrznego otoczenia.

Jest to ważne, mówią specjaliści, bo skoro pojazdy będą mogły w przyszłości unikać potencjalnych wypadków, będą musiały najpierw wiedzieć – co znajduje się wokół nich. W ten sposób unikając jednego wypadku, nie spowodują drugiego, gorszego…

Z tej przyczyny inteligencja pojazdu ewoluuje w sposób hierarchiczny. Na szczycie tej hierarchii potężne centralne procesory będą zarządzały danymi wejściowymi pochodzącymi z układu napędowego, podwozia, programów informacyjnych oraz wewnętrznych systemów zasilania. Te centralne procesory będą na ogół stosowały klaster czterech bądź pięciu mikroprocesorów typu PowerPC, które będą badać niezbędne dane z podsystemów.

– System ten mógłby pobierać dane wejściowe z urządzeń nawigacyjnych i, wiedząc, że przed pojazdem jest zakręt, mógłby nakazać skrzyni biegów zredukować bieg – mówi Peter Schulmeyer, dyrektor strategii i marketingu grupy Freescale Semiconductor’s Transportation and Standard Products Group. – Nie zastępuje on systemu nawigacyjnego ani kontrolera skrzyni biegów, ale za to nadbudowuje nad nimi inteligentnie funkcjonujący system.

W hierarchii tej warstwa podsystemów obsługiwałaby ABS, poduszki powietrzne, silnik i skrzynię biegów, pobierając instrukcje z procesorów centralnych. Pod tą warstwą czujniki poduszek powietrznych, systemów wizyjnych oraz systemów nawigacyjnych zaopatrzone w mikrokontrolery – gromadziłyby dane.

– Wymagałoby to zupełnie innego przetwarzania niż to, które mamy dziś – wyjaśnia Schulmeyer. – Sporo przetwarzania odbywałoby się w systemie radarowym lub wizyjnym. Ale decyzje byłyby podejmowane przez procesory centralne.

Kwestia kosztów Czynnikiem decydującym o tym, czy producenci samochodów będą optować za inteligentnymi drogami, czy inteligentnym systemem pokładowym, będą najprawdopodobniej koszty. Wielu obserwatorów wątpi, że pojazdy niższej klasy będą mogły sobie kiedykolwiek pozwolić na duże zestawy kosztownych czujników laserowych, wizyjnych czy radarowych. Z kolei większość obserwatorów twierdzi również, że wiele pojazdów średniej i wyższej klasy wykorzysta taką technologię.

– Aby uzyskać 360 stopniowe pole widzenia wokół pojazdu, potrzeba 10, 11 lub 12 czujników i dodatkowych procesorów CPU na pokładzie samochodu, które zarządzałyby wszystkimi danymi wejściowymi – zauważa Lange z GM. – Bez względu na to, jak skuteczne może być połączenie tych czujników, trudno sobie wyobrazić, by wiele takich 10 dolarowych czujników montowano w niższej klasy Chevrolecie Aveo.

Dodaje jednak, że producenci samochodów byliby skłonni zastosować tę technologię w pojazdach wyższej klasy. – Tak też się stanie – mówi. – Już to robimy. Ford, DaimlerChrysler i Toyota – wszyscy pracują nad tego typu technologiami.

Specjaliści utrzymują, że dzięki zastosowaniu którejkolwiek z tych metod można zapobiec znacznej ilości zdarzających się dziś śmiertelnych wypadków. Dlatego oczekuje się, że NHTSA podniesie poprzeczkę już tej jesieni, proponując poprawkę do ustawy nakazującą stosowanie technologii kontroli stabilności w USA w ciągu najbliższych trzech lat. Równolegle konsorcjum, w którego skład wchodzi 12 producentów, pracuje nad bezpiecznymi „przypadkami stosowania” modeli oprogramowania dla inteligentnych dróg bazujących na DSRC.

– Osiągnięcie zerowego poziomu wypadków jest nierealne nawet w ciągu najbliższych 20 lat – zauważa Adrian Lund, prezes Instytutu Ubezpieczeniowego Bezpieczeństwa Drogowego. Ważne jest jednak, aby zdać sobie sprawę z tego, że pewnego dnia wszystkie wypadki śmiertelne będą wypadkami możliwymi do uniknięcia. Musimy tylko zrozumieć, jak one powstają, a następnie musimy opracować metodę ich zapobiegania… 

Autor: TEKST: CHARLES J. MURRAY