Полуавтономное плавание

Ведущие европейские производители коммерческих автомобилей всерьез озаботились созданием беспилотных грузовиков и автобусов. В апреле они организовали пробег автопоездов с автономным управлением под названием European Truck Platooning Challenge (ETPC). При движении в колонне использовались беспроводные технологии V2V, что с учетом имеющихся систем помощи водителю и контроля дорожной ситуации позволило автопоездам практически одновременно разгоняться и замедляться, а также снизить аэродинамическое сопротивление грузовиков, следующих за лидером, а значит, расход топлива и уровень вредных выбросов.

Говорить о полной автономности пока явно преждевременно. Водитель должен находиться на рабочем месте и быть готовым в любое время взять управление на себя. Все, что он может себе позволить,— это снять руки с руля и немного расслабиться в условиях монотонного движения по магистрали. Беспилотный грузовик лишь один из элементов транспортной инфраструктуры будущего, реализовать которую предполагается в рамках технологий V2V (связь автомобиля с автомобилем) и V2I (связь автомобиля с инфраструктурой). В перспективе речь идет о совершенно новой системе организации перевозок, в которой функции грузовика будут куда шире, нежели просто доставка груза из пункта "А" в пункт "Б". Он превратится в полноправного участника логистической цепочки, а его водитель будет не только крутить баранку, но и выполнять обязанности диспетчера. Использование интеллектуальных транспортных систем позволит сократить простои автотранспорта на 30%, снизить количество ДТП на 40%, а расход топлива — на 20%.

Обратимся к истории вопроса на примере опыта Daimler AG, одного из пионеров создания автономных транспортных средств. 30 лет назад тогда еще Daimler-Benz AG инициировала научно-исследовательский проект Prometheus с целью сделать дорожное движение в Европе более безопасным, экономичным, экологичным, комфортным и эффективным. Над проектом работали более 300 ученых и инженеров. В частности, работа велась над созданием систем содействия водителю во избежание аварий, а также коммуникационных сетей между самими автомобилями и автомобилем и участком пути. Словом, основы для современного подключения машины к сети были заложены еще в 1986 году.

Следующим шагом к реализации беспилотной идеи, но уже на другом технологическом уровне стал проект Promote Chauffer, реализованный во второй половине 1990-х годов. Два автопоезда, двигаясь друг за другом на небольшом расстоянии, поддерживали между собой электронную связь. Видеокамера на ведомом беспилотном тягаче считывала инфракрасные сигналы с полуприцепа ведущего. Таким образом, второй автомобиль получал все данные о режиме движения ведущего автомобиля.

Первым по-настоящему беспилотным грузовиком, официально вышедшим на дороги общего пользования (это, впрочем, пустынные дороги штата Невада), стал магистральный седельный тягач Freightliner Cascadia Evolution, оснащенный интеллектуальной системой автоматического управления Highway Pilot, разработанной Daimler. До этого ее европейский аналог тестировали на концептуальном тягаче Mercedes-Benz Actros-2025, который в автономном режиме проехал по строящемуся участку автобана в районе Магдебурга. Как и Actros, Cascadia оснастили дополнительными техническими средствами контроля дорожной ситуации, в частности радарами ближнего и дальнего действия, стереокамерой и камерой, фиксирующей дорожную разметку.

Следующим логическим шагом в развитии системы автономного управления стала Highway Pilot Connect, обеспечивающая движение в колонне и реализованная в рамках упомянутого ETPC. Автору этих строк довелось проехаться в таком конвое. Место действия — окрестности Дюссельдорфа, автобан А52, где система Highway Pilot Connect (HPC) получила допуск к движению в автоколонне. Аналогичное разрешение, кстати, имеется и для магистрали А81 от Боденского озера до Вюрцбурга (земля Баден-Вюртемберг). А вот система Highway Pilot для одиночного автомобиля, если верить данным Daimler AG, имеет допуск к эксплуатации уже на всей территории Германии.

Покинув городскую черту, три седельных автопоезда в составе тягачей MB Actros 1845 и полуприцепов Krone Eco выруливают на автобан и формируют колонну с интервалом примерно 15 м между ними. С виду это обычные тягачи, их принадлежность к HPC выдают разве что непривычные в здешних краях огни автопоезда на крыше кабины. Но если присмотреться, то в районе переднего бампера можно обнаружить головку радара с двумя датчиками, которые сканируют как окружающее пространство, так и скорость впереди идущего автомобиля. Дистанционный датчик регистрирует события в пределах 250 м и обладает углом обзора 18?. Дальность действия датчика мертвой зоны — в пределах 70 м, а угол обзора — 130?. Они измеряют скорость с точностью до 0,1 км/ч, расстояние — с точностью до 20 см. Эти же датчики отвечают и за уже известные системы безопасности — адаптивный круиз-контроль и активную помощь при экстренном торможении (Active Brake Assist 3). Кроме того, зону перед автомобилем контролирует стереокамера, расположенная над передней панелью за ветровым стеклом. Дальность ее действия достигает 100 м, зона обзора — 45? по горизонтали и 27? по вертикали. Она идентифицирует полосы движения и дорожные знаки. Еще одна видеокамера с дальностью действия 300 м угнездилась у верхней кромки ветрового стекла. Датчики и изображения камер объединены в сеть, данные с них собираются в блоке управления центрального бортового компьютера и выдают полную картину окружающего пространства.

Тем временем колонна достигает максимально допустимой скорости 80 км/ч, и водитель головного тягача активирует систему Highway Pilot при помощи голубой клавиши на передней панели, тем самым меняя ручной режим движения на автоматический. Highway Pilot посылает сигнал "система Highway Pilot Connect доступна", который отображается на дисплеях тягачей, идущих сзади. Их водители щелкают второй синей клавишей, и теперь все три автопоезда автоматически связаны между собой. Водители могут отпустить руль. Информацию о состоянии колонны и ситуации на дороге они получают через восьмидюймовый монитор на панели приборов. Подсчитана и экономия топлива от движения строем. В среднем она составляет 7%, при этом головной автомобиль выгадывает всего 2%, средний — 11%, замыкающий — 9%.

Передача данных между автопоездами осуществляется по технологии WLAN на единой европейской частоте G5 — 5,9 ГГц. Базой является ITS Vehicles Station (Intelligent Transport Systems and Services) на борту транспортного средства. Стандартизированный обмен сообщениями теоретически позволяет присоединиться к колонне и другим участникам движения — не обязательно грузовикам марки Mercedes-Benz. Однако максимальная длина колонны ограничивается дальностью передаваемых сигналов. Кроме того, во избежание эффекта гармошки при торможении и разгоне автомобилей не рекомендуется соединять в колонну больше десяти автопоездов.

Длина нашей автоколонны из трех автопоездов с интервалом 15 м между ними — 79,5 м (16,5 + 15 + 16,5 + 15 + 16,5) против 150 м с учетом интервалов безопасности, предписанных для обычных автопоездов. Расчет на то, что если кому-то понадобится экстреннее торможение, то все следующие за ним автомобили отреагируют мгновенно: не за 1,4 сек. ("время шока"), как человек за рулем, а за одну десятую долю секунды. Иными словами, автомобиль, движущийся в колонне со скоростью 80 км/ч, при внезапной помехе пройдет до начала торможения 2,2 м, в то время как в ручном режиме это расстояние составит около 30 м. Если в колонну вдруг вклинится, например для перестроения, автомобиль, не оснащенный HPC, следующий за ним участник колонны тут же увеличит безопасный интервал. При этом он остается пассивно связанным с головной машиной до тех пор, пока "пришелец" не покинет колонну. И тем не менее, отпустив руль, особо не расслабишься и книжку, расположившись на спальном месте, не почитаешь. Во всяком случае, пока. Внимание водителя все равно приковано к дороге, ведь даже смена полосы движения требует перехода на ручной режим управления, о чем его уведомит сообщение на экране дисплея.

Отечественный автопром не стоит в стороне от "столбовой дороги развития цивилизации". Над созданием беспилотников, причем не только грузовиков, но и автобусов, работает КамАЗ. Можно упомянуть, в частности, "Шатл" ("челнок"), совместный проект КамАЗа, НАМИ и "Яндекса". Он предусматривает эксплуатацию 12-местных автобусов с применением беспилотной системы управления движением по строго утвержденным маршрутам в качестве альтернативы традиционным автобусам под управлением водителей. По словам Сергея Когогина, генерального директора ПАО КамАЗ, к 2020 году запланирован выпуск опытно-промышленных партий магистральных тягачей с системой ADAS класса "Автономное управление" и автобусов для движения по фиксированным маршрутам. Еще раньше, в 2017 году, планируется выпустить первые роботизированные автомобили для МЧС, а в 2018-м — роботизированные шасси "КамАЗ" для добывающей отрасли.

Собственным прототипом беспилотного автобуса в рамках проекта "MatrEshka" может похвастать и ГК Volgabus.

Однако в РФ пока отсутствует правовая база для движения беспилотных транспортных средств по дорогам общего пользования. Поэтому первым шагом к "эре беспилотников" станет использование такого транспорта на территории закрытых объектов: бизнес-парков, выставочных центров, наукоградов, музейных комплексов, аэропортов.

Александр Солнцев, главный редактор журнала "Комтранс"