Autonomiczne samochody: jak zmienią nasze życie?

Pierwszy wniosek nasuwa się sam – kierowca stanie się niepotrzebny. Nie nastąpi to jednak od razu. Z autonomiczną jazdą jest podobnie, jak z elektryfikacją samochodów. To stopniowy proces, który zaczął się już wiele lat temu, dziś postępuje coraz szybciej i – według zapowiedzi producentów – rozwinie się w pełni już za kilka lat. Rozwiązania zwalniające kierowców z części obowiązków już dziś są obecne w najnowszych, seryjnie produkowanych samochodach. Przyszłością są np. systemy Guardian, który będzie zastępował kierowcę w niebezpiecznych sytuacjach i Chauffeur, które całkowicie go wyręczy.

Dziś nad rozwojem autonomicznych samochodów naprawdę intensywnie pracuje zaledwie kilka światowych koncernów samochodowych z Japonii, Chin, USA, Szwecji i Niemiec. Systemy, które można uznać za półautonomiczne, już teraz zagościły na pokładzie wielu współczesnych modeli. Jednakże do prawdziwej autonomii, czyli jazdy bez udziału i uwagi kierowcy, wciąż jeszcze im daleko.

Aby ułatwić rozeznanie się w różnych systemach tworzonych przez koncerny i ośrodki badawcze, opracowano pięciostopniową skalę, która określa stopień automatyzacji prowadzenia. Na jej początku są oczywiście najprostsze systemy, wspierające wykonywanie pojedynczych czynności za kierownicą.

5 poziomów autonomii

Poziom 0 osiągnęły wszystkie samochody, które nie mają nic wspólnego z autonomicznym prowadzeniem, lecz posiadają systemy, które przed wieloma laty stały się zalążkiem zautomatyzowanej jazdy. Za wszystko odpowiada w nich kierowca, wspomagany np. przez systemy ABS, ESP lub tempomat, pomagające efektywnie hamować, wyjść z poślizgu lub utrzymywać stałą prędkość auta. To właśnie one były początkiem długiej drogi do zbudowania pojazdów autonomicznych.

Poziom 1 to systemy, które automatyzują jeden element prowadzenia, np. utrzymują stałą odległość od poprzedzającego pojazdu lub wspomagają awaryjne hamowanie. Kierowca przez cały czas musi mieć kontrolę nad pojazdem.

Poziom 2 oznacza zdolność do półautonomicznej jazdy, a zatem przyspieszania, hamowania i kierowania. Tak wyposażone auta mogą utrzymywać kierunek jazdy i pozostawać na danym pasie ruchu, kontrolować odległość od poprzedzających pojazdów. Na autostradzie pozwolą na chwilę zdjąć ręce z kierownicy, a w korku same będą podążać za poprzedzającymi pojazdami, a nawet omijać przeszkody, ale niezbędny pozostaje ciągły nadzór ze strony kierowcy.

Poziom 3 komputer może już przejąć pełną kontrolę nad pojazdem, ale tylko w niektórych przypadkach, np. na autostradzie i w prostych sytuacjach drogowych w mieście. Kierowca wciąż jednak musi czuwać nad pracą systemu i być gotowy do przejęcia manualnego kierowania. Modele o takich możliwościach zaczną wchodzić na rynek już w przyszłym roku.

Poziom 4 to już w pełni autonomiczna jazda, bez udziału kierowcy – także podczas skomplikowanych manewrów na skrzyżowaniach. Pojazdy będą się wzajemnie informować o planowanych manewrach. Po raz pierwszy kierowca zostanie zwolniony z obowiązku obserwowania drogi, lecz wciąż będzie mógł przejąć kontrolę nad pojazdem.

Poziom 5 to już najwyższy stopień wtajemniczenia - czyli przyszłość, która nie wszystkim się spodoba. Kierowca będzie już całkowicie niepotrzebny. Samochód może poruszać się nawet bez pasażerów, a w jego wnętrzu nie będzie elementów bezpośredniego sterowania, jak kierownica i pedały.

Jaki dziś mamy poziom autonomii?

Najnowsze modele współczesnych samochodów są na drugim poziomie i mają zdolność do półautonomicznej jazdy. Już w przyszłym roku na rynku pojawią się nowe auta, reprezentujące jeszcze wyższy, trzeci poziom autonomii. Takie możliwości dadzą im najnowsze systemy bezpieczeństwa czynnego.

Japoński koncern Toyota wprowadził już do swoich najnowszych modeli Corolla, RAV4 i Supra rozbudowane systemy bezpieczeństwa Toyota Safety Sense 2. generacji. Obejmuje on m.in. udoskonalony system automatycznego hamowania z funkcją wykrywania pieszych i rowerzystów (PCS), inteligentny tempomat adaptacyjny (IACC), który pomaga kierowcy utrzymać bezpieczny odstęp od poprzedzającego pojazdu, dostosowując prędkość samochodu do szybkości auta jadącego przed nim, nawet do całkowitego wyhamowania. Co więcej IACC łączy funkcje tempomatu i systemu rozpoznawania znaków drogowych – wystarczy włączenie przycisku, by samochód dostosował swoje tempo do znaku ograniczenia prędkości. Lane Trace Assist (LTA) utrzymuje samochód pośrodku pasa delikatnymi ingerencjami w położenie kierownicy nawet na łukach drogi. Jeżeli linie wytyczające pas ruchu są zatarte, samochód podąża torem obranym przez poprzedzające auto. Układ rozpoznaje także krawędzie jezdni na drogach, na których nie namalowano linii. System Automatic High Beam (AHB) automatycznie przełącza światła główne między trybami mijania i drogowym, by nie oślepiać innych kierowców. Toyota Safety Sense 2 swoje działanie opiera na współpracy radaru i jednosoczewkowej kamery o wydłużonym zasięgu. Działa od prędkości minimalnej aż po autostradową, także w zakrętach.

Dla luksusowej marki Lexus japońscy inżynierowie także opracowali wysokiej klasy system półautonomicznej jazdy, chroniący przed kolizją lub wypadkiem. Pakiet systemów bezpieczeństwa czynnego Lexus Safety System + 2. generacji został wzbogacony m.in. o funkcję wykrywania rowerzystów i pieszych. Jego działanie opiera się na współpracy radaru, kamer i czujników. Najnowsza wersja LSS+ zawiera także system Lexus CoDrive, umożliwiający zautomatyzowane prowadzenie samochodu. Adaptacyjny tempomat (Dynamic Radar Cruise Control) uzupełniono o funkcję wspomagania utrzymywania pasa ruchu (LTA, Lane Tracing Assist), ułatwiając jazdę w korkach. Pełnię możliwości systemu LSS+ można poznać we flagowej limuzynie LS, wyposażonej dodatkowo w system aktywnego omijania przeszkód na drodze (AEB).

W jaki sposób samochód sam omija przeszkody?

W przypadku Lexusa, system monitoruje za pomocą kamer położenie samochodu względem linii wyznaczających krawędzie pasa ruchu i przy użyciu elektrycznego wspomagania kierownicy koryguje tor jazdy, tak by pojazd poruszał się w obrębie swojego pasa. Po włączeniu kierunkowskazu w bezpieczny sposób samoczynnie dokonuje zmiany pasa ruchu, uwzględniając obecność innych pojazdów i informując kierowcę o sytuacji za pomocą wyświetlacza projekcyjnego HUD.

Dostępny w nowym Lexusie ES system LSS+ potrafi wykryć znajdujące się w ruchu przeszkody, także podczas manewrowania, i w razie potrzeby automatycznie zatrzymać samochód. Tak samo zachowa się na skrzyżowaniu, jeśli na torze kolizyjnym znajdzie się inne auto – i podczas cofania, jeżeli dojdzie do wykrycia poprzecznego ruchu pieszych lub pojazdów za samochodem. W przypadku flagowego modelu LS, system LSS+ nie tylko wykrywa obecność pieszego przed pojazdem, ale i na poboczu, określając kierunek jego poruszania. W razie ryzyka potrącenia, rozpoczyna hamowanie i korzystając z elektrycznego wspomagania kierownicy, wykonuje manewr omijania.

Jeżeli podczas jazdy z włączonym aktywnym tempomatem i aktywną funkcją utrzymywania pasa ruchu kierowca zbyt długo pozostaje bierny, system wysyła ostrzeżenia dźwiękowe i świetlne (klakson i światła awaryjne), stopniowo zwalnia i wreszcie zatrzymuje samochód, umożliwiając udzielenie pomocy w przypadku zasłabnięcia kierowcy.

Zbliżone pod względem możliwości wyposażenie stosuje na pokładach swoich samochodów, będąca od lat wzorem bezpieczeństwa szwedzka marka Volvo. Najbardziej zaawansowane systemy w całej gamie modelowej znalazły się w najnowszym modelu S60. Układ City Safety ze wspomaganiem kierowania kontroluje otoczenie i w razie potrzeby hamuje albo pomaga wykonać manewr omijania, jeżeli pojazd jedzie z prędkością od 50 do 100 km/h. Pomaga też w możliwie najszybszym powrocie na właściwy pas ruchu. Wykrywa inne pojazdy, a także pieszych, rowerzystów i duże zwierzęta. W przypadku grożącej kolizji lub skręcenia na skrzyżowaniu pod pojazd nadjeżdżający z naprzeciwka, automatycznie hamuje. Eliminuje też ryzyko zjechania z drogi, automatycznie korygując tor jazdy lub w razie potrzeby hamując.

Możliwość półautonomicznej jazdy w samochodach Volvo zapewnia system Pilot Assist. Wykorzystując moduł radaru i kamery, automatycznie utrzymuje zadaną prędkość i odległość od poprzedzających pojazdów i monitoruje położenie auta między liniami pasa ruchu, utrzymując go pomiędzy nimi. Dodatkowo, antykolizyjny system Oncoming Lane Mitigation zapobiega kolizjom z pojazdami nadjeżdżającymi z naprzeciwka, poprzez automatyczne skręcenie kierownicy. Jeśli kierowca przekroczy linię pasa ruchu, zajeżdżając drogę pojazdowi jadącemu z naprzeciwka, system automatycznie skoryguje tor jazdy.

Kiedy przesiądziemy się do w pełni autonomicznych samochodów?

Od 2016 roku firma Volvo we współpracy z Uberem prowadzi program badawczy Drive Me, którego celem jest wprowadzenie do seryjnej produkcji już w 2021 roku w pełni autonomicznego samochodu, bazującego na modelu XC90. Testowe egzemplarze, zbudowane w fabryce w Torslanda, przekazano rodzinom, które poruszały się nim po drogach publicznych Göteborga. Szwedzcy inżynierowie zbierali ich opinie, by na tej podstawie dostarczyć technologię, która będzie odpowiadać potrzebom kierowców. Są przekonani, że te technologie pozwolą w przyszłości ograniczyć liczbę wypadków komunikacyjnych. Możliwe jest też upłynnienie ruchu, a tym samym zmniejszenie korków i zanieczyszczeń. Dodatkowo, kierowcy mogą produktywnie wykorzystać czas potrzebny na dojazdy do pracy.

Zaledwie miesiąc temu poznaliśmy efekty współpracy Volvo i inżynierów Ubera, którzy opracowali produkcyjną wersję niezależnego systemu autonomicznej jazdy dla obecnego modelu XC90. W przyszłości wyposażone w niego samochody będzie można zamawiać za pomocą aplikacji Uber, a docelowo mają wozić pasażerów całkowicie samodzielnie, bez kierowcy.

Dopiero na początku przyszłej dekady Volvo planuje wprowadzić samodzielnie opracowane samochody z funkcją autonomicznej jazdy, która ma być dostępna w kolejnej generacji nowych modeli szwedzkiej marki, bazujących na platformie podłogowej SPA2. Wyposażone w nią auta będą mogły jeździć bez nadzoru kierowcy w ściśle określonych miejscach, jak autostrady i obwodnice miast.

Tymczasem już w przyszłym roku na ulice może wyjechać pierwszy autonomiczny samochód Lexusa, flagowa limuzyna marki LS. Początkowo, wykorzystujący system Highway Teammate, samochód będzie oferować tryb autonomicznej jazdy wyłącznie w ruchu autostradowym. Wnikliwym testom poddano już także, opracowany przez Toyota Research Institute, eksperymentalny pojazd TRI-P4, oparty na najnowszym Lexusie LS 500h. Testowa konstrukcja ma lidary i dodatkowe kamery, monitorujące otoczenie po bokach oraz dwa nowe czujniki obrazu, skierowane do przodu i do tyłu, a także udoskonalony system radarowy. Oprogramowanie dla nowego auta przygotowuje utworzona ponad rok temu firma Toyota Research Institute Advanced Development (TRI-AD). Samochód ma zadebiutować podczas Igrzysk Olimpijskich 2020 w Tokio, których głównym sponsorem jest właśnie Toyota.

Przyszłość autonomicznych technologii

Na tym oczywiście nie koniec. Światowe koncerny samochodowe pracują nad dalszym udoskonalaniem technologii autonomicznej jazdy. Za kilka lat na drogach mogą pojawić się np. samochody, pilotowane przez komputer w ramach systemu Toyota Guardian. Toyota równolegle pracuje nad dwoma różnymi, zautomatyzowanymi modelami jazdy. Pierwszym jest Guardian, wykorzystujący technologię do ciągłego monitorowania zadań kierowcy, związanych z prowadzeniem, interweniując tylko wtedy, gdy jest to konieczne. Drugi to Chauffeur, w którym technologia bierze na siebie całą odpowiedzialność za prowadzenie pojazdu.

Zautomatyzowany Lexus LS z kierowcą czuwającym nad bezpieczeństwem testów, rozpoczął już jazdy w centrum Brukseli. Celem projektu jest zbadanie wpływu ludzkich zachowań na zautomatyzowane systemy prowadzenia. Po udanych jazach próbnych w Japonii i Stanach Zjednoczonych, system zostanie sprawdzony w europejskich warunkach.

W ten sposób japoński koncern zaczyna program testów zautomatyzowanej jazdy na drogach publicznych w Europie. Testowy pojazd, Lexus LS, będzie poruszać się po stałej trasie w stolicy Belgii przez 13 miesięcy, korzystając z technik, które sprawiają, że komputery „widzą” i „rozumieją” otoczenie. Głównym założeniem jest zredukowanie liczby ofiar wypadków drogowych do zera. Wprowadzenie pojazdu na publiczne drogi poprzedziły miesiące przygotowań, walidacja systemu automatycznej jazdy, szkolenia kierowców, analiza tras i zaangażowanie władz w uzyskanie niezbędnych zezwoleń.

Zautomatyzowany pojazd będzie również zbierać dane dla projektu L3Pilot, w który zaangażowane są 34 przedsiębiorstwa i instytucje. To czteroletni, europejski projekt prowadzonych na dużą skalę testów systemów automatycznej jazdy, obejmujący 100 samochodów badanych w 10 krajach Europy.