Рецепт будущего по версии Daimler AG
Проект системы автоматического вождения «Highway Pilot»

Автомобиль без водителя. Подобные проекты, особенно в сфере коммерческого транспорта, уже много лет будоражат умы конструкторов, инженеров и программистов. Источник активности в этой сфере – низкая квалификация многих современных водителей грузовиков, дефицит кадров, высокая аварийность, непрестижный статус профессии в обществе. А тут есть шанс обернуть всё наоборот. Освободив водителя от непрерывного контроля за транспортным средством, можно поручить ему дополнительные функции, считают в Daimler AG. И демонстрируют автопоезд, который передвигается по специально арендованному для презентации участку автобана, и его водитель спокойно прямо на ходу, закинув ногу на ногу, изучает содержимое планшетного компьютера. При этом автопоезд сам разгоняется, тормозит, преодолевает уклоны, объезжает препятствия, останавливается перед запрещающим сигналом светофора.

Серийный автомобиль с необычной начинкой

Концепция такого футурологического автопоезда названа «Mercedes-Benz Future Truck 2025», а функционал, обеспечивающий автономное движение по магистрали, – «Highway Pilot». Исходным объектом для постройки концептуально нового транспортного средства служит Mercedes-Benz Actros 1845. Его двигатель мощностью 330 кВт (449 л.с.) развивает максимальный крутящий момент 2200 Н∙м. Передачу мощности обеспечивает серийная 12-ступенчатая автоматизированная коробка передач Mercedes PowerShift 3. Получается, что в основе новинки вполне серийный автомобиль.

Внешний вид необычного автопоезда создаёт ощущение интриги: тягач в маскировочной плёнке вкупе с аэродинамическим полуприцепом. Два года назад проект Aerodynamics Trailer уже был представлен на Международной выставке коммерческой техники IAA. Из-за своей необычной формы он может обеспечить снижение расхода топлива автопоезда до 5 % и до 10 % одиночного транспортного средства.

В кабине грузовика будущего две функциональные зоны: рабочая и жилая. Все привычные органы управления присутствуют, но в глаза бросается обилие дополнительных мониторов и камер, а также полностью электронная приборная доска. В будущем внутри водительской кабины добавится удобная и многофункциональная рабочая зона для режима автономного движения.

Аппаратное обеспечение

Техническое обеспечение прогрессивной идеи реализуется в несколько этапов. В первую очередь используются уже хорошо знакомые серийные бортовые и телематические системы современных автомобилей. Это система контроля дистанции, вспомогательная система Stop-and-Go, система торможения Active Brake Assist 3, система контроля полосы движения и трёхмерные карты для системы Predictive Powertrain Control, а также телематические продукты управления транспортом FleetBoard для водителей и операторов. На втором этапе эти системы соединяются друг с другом и взаимодействуют. Это обеспечивают коммуникации, называемые V2V и V2I. Так, грузовик будущего интегрируется в сеть и способен «общаться» не только с управляющими им объектами, но и взаимодействовать с фактами, окружающими его на дороге, в том числе и другими автомобилями, оборудованными подобными системами.

Установленный в нижней передней части кабины радарный датчик сканирует зону перед автомобилем. Передний радарный датчик имеет дальность действия 250 м и угол охвата 18°. Датчик ближнего действия имеет дальность 70 м и покрывает угол 130°. Радарный датчик служит основой для системы поддержания дистанции и системы экстренного торможения Emergency Braking Assist. Кроме того, зону перед автомобилем контролируют стереокамеры за ветровым стеклом. В настоящее время они установлены вместо монокамеры для опциональной системы контроля полосы движения. Дальность действия стереокамер достигает 100 м, зона охвата 45° по горизонтали и 27° 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. Камера распознает всё, что выделяется на заднем плане, и благодаря этому может точно определить свободное пространство. Передняя стереокамера, помимо этого, воспринимает информацию о дорожных знаках. Кроме определения объектов и дистанции, стереокамера служит для распознавания полосы движения. Контроль дорожного полотна слева и справа от грузовика выполняют расположенные по бокам радарные датчики. Они установлены слева и справа перед задним мостом тягача. Дальность действия составляет 60 м, датчики покрывают угол обзора в 170°.

Такое обилие аппаратуры может смутить читателя, но тут уместно вспомнить о том, что частично автономная езда уже сегодня реализуется на дорогах общего пользования. Многие современные легковые автомобили паркуются по команде самостоятельно. Поиск подходящих свободных мест и управление берёт на себя техника, водитель должен только ускоряться и тормозить, как, например, в случае Active Park Assist от Mercedes-Benz, а серийная система «Stop and Go» автоматически работает в «пробках».

Только при всеобщем взаимодействии

Датчики связаны между собой сетью, в результате чего фиксируются все без исключения, движущиеся и неподвижные объекты в окружении грузовика. Путём совмещения данных переднего радарного датчика, боковых радарных датчиков, 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°, однако его зона резкости составляет лишь малую долю этого диапазона. Датчики работают столь точно, что не только обнаруживают край дороги по линиям разметки, но и дополнительно могут идентифицировать направление дороги по виду кромки (например, направляющему барьеру или растительности). Техника датчиков и камер действует во всём диапазоне скоростей от неподвижного положения до максимальной законодательно разрешённой для грузовых автомобилей скорости 80 км / ч. Система автоматически надёжно удерживает грузовик на середине его полосы посредством влияния на рулевое управление. Кроме того, основой служит цифровая трёхмерная карта, которая уже применяется для системы Predictive Powertrain Control (PPC). Таким образом, грузовик получает непрерывную информацию о прохождении маршрута и топографии.

V2V И V2I – новые стандарты общения… автомобилей

Каждое оснащённое такой коммуникационной технологией транспортное средство непрерывно выдаёт информацию своему окружению, т. е. автомобиль буквально рассказывает о себе своим железным соседям по потоку. Сообщения содержат координаты и тип транспортного средства, а также габаритные размеры, направление движения и скорость, возможные манёвры ускорения, торможения и пройденные изгибы поворотов. Частота информационных сообщений зависит от скорости автомобиля и интенсивности изменений в его движении. Она колеблется от одного сообщения в секунду при спокойной езде, до десятикратной периодичности при резких изменениях. Передача осуществляется с помощью технологии WLAN на единой европейской частоте G5-5,9 ГГц. Базой является ITS Vehicle Station (Intelligent Transport Systems and Services) на борту транспортного средства. Связь между транспортными средствами также стандартизирована, это гарантируют договорённости Консорциума 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 предусмотрительно реагировать на них. Это касается, например, выезда на автомагистраль или близкое окончание затора. 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 или включение аварийной сигнализации.

Коммуникационная технология V2I означает, что все эти сообщения и сигналы также отправляются внешним адресатам, которыми могут быть и владельцы транспортных средств, и всевозможные диспетчерские службы. И наоборот, сообщения от диспетчера, например о дорожных работах, могут отсылаться автомобилям.

Как быть с точностью расчётов

Daimler работает также над высокоточным определением положения транспортных средств. На сегодняшний день данные GPS достигают точности в диапазоне дециметров. Однако для точной автономной езды требуется сантиметровая точность, заново рассчитываемая каждую десятую долю секунды. Сюда добавляется непрерывная актуализация необходимых трёхмерных карт. При этом в процессе участвуют и сами машины посредством связи V2I, немедленно сообщая о малейшем изменении участка.

Экономический эффект?

Этот футурологический электронный комплекс, даже если предположить, что он в достаточной мере совершенен и надёжен, не отменяет главного действующего лица в этом спектакле – господина Водителя! У меня возникла ассоциативная аналогия с пилотом воздушного судна. В новом грузовике водитель осуществляет процедуры «взлёта» и «посадки», а процесс равномерного перемещения между пунктами следования полностью контролирует электроника. Это, по мнению создателей техники, снижает утомляемость, одновременно позволяя выполнять человеку за рулём множество иных функций – от управления логистикой перевозок до личного общения в соцсетях. Так, малопрестижная сегодня профессия водителя обретает второе рождение: теперь это оператор и управленец многомерного транспортного процесса…

В самом деле, если верить долгосрочным прогнозам, интенсивность грузового движения на европейских магистралях в ближайшие 10 лет может вырасти на 80 %. Такой бурный рост, безусловно, потребует принципиально новых технологий перевозок. Если полностью узаконить все презентованные технологии, то придётся серьёзно переработать и нормативную базу автоперевозок, в первую очередь регламенты труда и отдыха водителя и его должностные обязанности, неминуемо придётся заниматься переподготовкой и дополнительным обучением. Пока за этими чудесами техники я вижу только значительное увеличение затрат как на саму технику, так и на огромный комплекс сопутствующих мер. Но, может быть, это единственный путь, который даст шанс избежать транспортного коллапса международного масштаба? Время покажет, и очень скоро…

Некоторые функции, которые в недавнем прошлом казались фантастическими, а сегодня являются базовым оснащением серийных автомобилей

Уже в 1981 г. на грузовых автомобилях Mercedes-Benz впервые в Европе появилась антиблокировочная система ABS. Несколькими годами позже последовала противобуксовочная система ASR. Вместе с выходом первого Actros в 1996 г. Mercedes-Benz задал новый стандарт электронных компонентов тормозных систем появлением функции EBS, которая включала в себя дисковые тормоза на всех колёсах и систему помощи при экстренном торможении, резко повышающую давление в системе, а также систему регулировки боковых колебаний. В 2000 г. последовали системы автоматического поддержания дистанции, а также система контроля полосы движения. Лишь годом позже состоялась премьера системы стабилизации – Electronic Stability Program ESP для грузовых автомобилей.

С выходом второго поколения Actros в 2002 г. в стандартном исполнении появилась противооткатная система и Brake Assist. 2006 г. ознаменовал выход системы Active Brake Assist (ABA) и новую эру для систем безопасности. Впервые грузовик тормозит самостоятельно при обнаружении медленно движущегося автомобиля впереди. В 2009 и 2012 годах были постепенно расширены функции Active Brake Assist. Сегодня новый Mercedes-Benz Actros с ABA 3 при опасности наезда на движущееся или неподвижное препятствие впереди самостоятельно начинает торможение вплоть до полной остановки. Вместе с новым Actros в 2011 г. Mercedes-Benz представил и систему контроля внимания Attention Assist. Система Stop-and-Go, как дальнейшее развитие системы поддержания дистанции, берёт на себя утомительное трогание с места и торможение.

В 1985-м электронно-пневматическое переключение EPS вызвало революцию в управлении коробкой передач: лёгкого касания селектора переключения и короткого нажатия сцепления стало достаточно для переключения передачи. В 1996 г. были введены коробки передач с полностью автоматическим переключением. Современная коробка Mercedes PowerShift 3 в новом Actros располагает различными программами переключения, адаптирующимися под конкретные условия движения.