VI. szemeszter, 7.
előadás - 2005. február 28.
PALKOVICS LÁSZLÓ
INTELLIGENS JÁRMŰRENDSZEREK
A közúti közlekedés volumene mind a személy-, mind a
teherszállítás területén jelentősen növekszik, és ezt a fejlődést az
infrastruktúra nem tudja követni. Ennek következményeképp nő a közlekedési
folyamatsűrűség, ami a környezetterhelés jelentős emelkedését okozza, és ezzel
párhuzamosan romlik a közlekedés biztonsága. A közlekedési folyamat
stabilitásának biztosítása nem képzelhető el a járművek intelligenciájának
növelése nélkül, ami részben vagy teljesen a vezető kikapcsolását jelenti az
irányítási körből. Az előadás összefoglalja ennek a területnek a legfontosabb
eredményeit, bemutatja a jármű- és a járműcsoport-irányítás különböző szintjein
alkalmazott rendszereket, ezek szenzorait és irányítási anomáliáit. A műszaki
problémák mellett foglalkozik a terület néhány jogi és morális problémájával
is.
I. BEVEZETÉS
Az előadás címválasztása valószínűleg
némi magyarázatra szorul. Az intelligens jármű fogalma annál lényegesen többet
takar, mint amit ma el szeretnék, el tudok mondani. Nem fogok az előadásban
foglalkozni olyan területekkel, mint a szórakoztató elektronika, a
vezető-komfort rendszerei, a járművilágítás, bár ezek jelentős része is bele
tartozna a cím által jelölt témakörbe. Előadásomban alapvetően a jármű és a
közlekedés biztonságát befolyásoló rendszerekről szeretnék rövid áttekintést
adni, a teljesség igénye nélkül. Főleg azokra a területekre szeretnék kitérni,
amelyeken az elmúlt több mint egy évtized során itthon kutatásokat végeztünk,
és amelyeken már több termék jelent meg tevékenységünk eredményeképpen.
Az előadásban röviden ki fogok térni
a közlekedési rendszer felépítésére és fejlődésére, valamint ezen belül azokra
a speciális, a társadalom által támasztott igényekre, amelyek az intelligens
jármű és járműrendszerek fejlesztését indokolják.
Bár a közlekedési rendszerek
többféleképpen csoportosíthatók, én két lehetséges osztályozást fogok követni:
egyrészt feloszthatók a szenzorok, érzékelők, jeladók helye és a beavatkozás
módja alapján, másrészt az adott rendszernek a járműrendszerben elfoglalt helye
alapján. Röviden be szeretném mutatni e rendszerek funkcióját, szerepét és
hatását, tervezésük néhány problémáját, valamint - a teljesség igény nélkül -
néhány példát az egyes rendszerek működésére. Bár a bemutatásra kerülő
rendszerek általánosan alkalmazhatók, a demonstrációs példák többségében
haszonjárművekre fognak szorítkozni. Ennek indoka kettős: egyrészt
tevékenységem nagy részben erre a területre koncentrálódik, másrészt ezen
járművek jelentősége, a közlekedési folyamat stabilitására gyakorolt hatása
lényegesen nagyobb, mint a személyautóké.
Az előadás végén szeretnék ismertetni
egy, a 90-es évek elején készített prognózist az intelligens út-jármű
rendszerek fejlődésének elkövetkező 100 évére, és össze fogom hasonlítani az
általunk belátható időben megvalósuló megoldásokkal.
II. A KÖZLEKEDÉSI RENDSZER FELÉPÍTÉSE
A szállítási teljesítmény növelése
alapvető társadalmi igény. Az iparvállalatok például szeretnék az általuk
beépítendő alkatrészeket a beépítés időpontjában megkapni. De mi sem akarunk
túl messzire menni a fogyasztási cikkekért. Szeretnénk megkapni az újságot és a
tejet a reggelihez és a többi. Erre az igényre a járműipar azonnal tud reagálni:
nagyobb teljesítményű motorokat épít a járművekbe, növeli a jármű
terhelhetőségét. Ez természetesen több problémához vezet: az infrastruktúra
igénybevétele és a környezeti terhelés nő. Az infrastruktúra fejlesztése
megpróbál ezzel lépést tartani, de nem bírja az iramot. Emiatt a társadalom a
szabályozó rendszeren keresztül beavatkozik: új emissziós határértékeket ír
elő, limitálja a járművek sebességét, tengelyterhelését stb. És itt a
társadalom konfliktusba kerül saját korábbi igényével. Ezt úgy próbálja
feloldani, hogy még újabb megoldásokat kényszerít ki a járműiparból (például új
motorvezérlés, hatékonyabb fékrendszer, útbarát felfüggesztés stb.), és
ösztönzi az infrastruktúra fejlesztését.
Ez a rövid példa ahhoz volt
szükséges, hogy a továbbiakban megértsük az intelligens járműrendszerek
fejlődésének indokait.
III. AZ ELEKTRONIKUSAN IRÁNYÍTOTT
JÁRMŰRENDSZEREK FEJLŐDÉSÉT MEGHATÁROZÓ OKOK
Ha megnézzük a közlekedés volumenére
és összetételére vonatkozó európai előrejelzéseket, ezek mindegyike - kis
eltérésekkel - azt mutatja, hogy az elkövetkező évtizedben jelentős növekedés
várható. A közúti közlekedés volumene egyes becslések szerint 55-95%-os
mértékben növekedhet, aminek kezelése a jelenlegi közlekedési infrastruktúra
állapota mellett egyre nehezebb. Egy pillantást vetve a közelmúlt állapotát
szemléltető 2. ábrára, megértjük, miért. További problémát jelent ennek a
növekedésnek az összetétele, hiszen jelentős mértékben növekszik az
áruszállítás volumene, amiben továbbra is a teherjárművek játsszák a legnagyobb
szerepet. Ennek indoka a termelés struktúrájának változásában keresendő:
mind a gyártó, mind a beszállító arra törekszik, hogy az adott áru minél
rövidebb ideig legyen az ő kezelésében, csökkentve ezzel a gyártás költségeit
és természetesen a saját rizikóját. S bár terjed a kombinált szállítás, a
rugalmassága miatt továbbra is a közúti célba juttatás marad a legjelentősebb.
Ha ez így van, mit lehet tenni?
Nyilvánvalóan a közúti fuvarozás csökkentése lenne a legkézenfekvőbb, hiszen
egy vasúti mozdony környezetre gyakorolt hatása kevesebb, mint 3-4 teherautóé,
ugyanakkor több százszoros mennyiséget képes elszállítani. Problémát a vasúti
szállítás flexibilitása okoz. Természetesen fel lehetne gyorsítani a közúti
infrastruktúra fejlesztését is, aminek egy sor pozitív hatása lenne
(munkahelyteremtés, a gazdaság növekedése), ezt azonban jelentős részben az
államok finanszírozzák, emiatt lassú, és társadalmi tiltakozással is jár (pl.
Németország nyugati felében újabb autópályák építése gyakorlatilag lehetetlen).
Ami lényegesen ígéretesebbnek tűnik, az nem az út-jellegű infrastruktúra, hanem
az irányító rendszer fejlesztése, ami azonnali kedvező hatással járhat.
Gondoljunk csak a navigációs rendszerekre, amelyek lehetővé teszik a jármű
tervezett útvonalának dinamikus módosítását. Természetesen ezek a megoldások
csak bizonyos mértékben tudják kezelni a problémát, de másokkal együtt jelentős
hatással bírhatnak. A járművek sebességének növelése, illetve a követési
távolság csökkentése is megoldást jelenthet, hiszen nőne a közlekedési sűrűség
- igaz, vele párhuzamosan nőne a balesetek bekövetkezési valószínűsége is.
Hasonló módon a járművek terhelhetősége és méreteinek növelése is megoldást
jelenthet - bizonyos hátrányokkal. Az intelligens járműrendszerek ezekben az
esetekben kínálhatnak megoldást: ugyanis bizonyos mértékben növelhető a
közlekedési sűrűség úgy, hogy a közlekedési balesetek száma nem feltétlenül
növekszik.
Mi okozza a problémát, miért nem
képes a jármű vezetője a közlekedési baleseteket okozó helyzetek kezelésére? A
3. ábra jól szemlélteti ezt a helyzetet: a szerelvény pótkocsija közel van a
felboruláshoz, de a jármű vezetője ebből közvetlenül nem sokat érzékel. Ez
valós helyzet: a haszonjármű-balesetek jelentős része pont a felborulás. Hasonló
módon képtelen a személyautó vezetője érzékelni a kicsúszás vagy megpördülés
határán kialakult helyzetet, mivel a jármű dinamikájáról nincs közvetlen
információja. Az autóversenyzők a kormány folyamatos mozgatásával próbálják
kideríteni, hogy mikor kerül a jármű a stabilitás határára, és ennek
megfelelően manővereznek. A járművezetők többsége azonban nem versenyző. Az
információ hiányán túl további problémát okoz, hogy még ha rendelkezne is a
vezető a megfelelő mozgásállapot-visszacsatolással, sem ideje, sem képessége,
sem eszköze nincs a helyes beavatkozásra.
Miért következnek be balesetet okozó
helyzetek? Ha a 4. ábrára tekintünk, láthatjuk, hogy a járműről, annak
környezetéből nagy sebességgel áramlik az információ a vezetőhöz, amíg azonban
abból valamilyen tudatos reakció lesz, túl sok idő telik el. Ehhez hozzáadódik
még az izmok reakcióideje, ezek függése a vezető pillanatnyi állapotától,
valamint az a tény, hogy nem is mindenről rendelkezik információval. Ezek
együttesen eredményezik az adott helyzetnek nem megfelelő reakciót.
Az intelligens járműrendszerek ezt a
szabályozó kört nyitják fel, és akár a járműről, akár a jármű környezetéről
gyűjtött információ alapján figyelmeztetést küldhetnek a vezetőnek. De be is
avatkozhatnak a jármű viselkedésébe: akár úgy, hogy a vezető szándékát
támogatják, de úgy is, hogy a vezetőt bizonyos időre felülbírálják, és annak
szándékával ellentétes beavatkozást fejtenek ki. Azt gondolom, hogy itt
már érezhető az intelligens rendszerek alkalmazásának egyik központi
problémája: valóban ki lehet hagyni a vezetőt az irányítási hurokból? Ennek a
kérdésnek a megválaszolása ma már kevésbe műszaki, sokkal inkább jogi és
erkölcsi kérdés, amire később még vissza fogok térni. Az előadásban fognak
megoldást látni mindkét típusú rendszerre, és a köztük lévő átmenetre is.
Az elektronikus jármű irányításnak öt
szintjét különböztethetjük meg.
A legfelső szint a teljes
járműfolyam, a részhalmazok, flották, vagy kisebb, önszerveződő csoportok -
például katonai járművek - irányítása. Ebben az esetben beszélünk olyan
rendszerekről, amelyeknek az elemei egymás között közvetlenül vagy egy
központon keresztüli elégítenek ki valamely célfüggvényt (pl. a közlekedés
biztonságának növelése, az emisszió csökkentése stb.).
A második szint a közvetlen
jármű-jármű kommunikáción alapuló irányítás, ami az előzőtől abban különbözik,
hogy egy adott jármű egy tetszőleges másikhoz viszonyított helyzetének
megfelelően avatkozunk be, s az nem igényel semmilyen külső formális
információt.
A harmadik elem az egyik
legfontosabb: a jármű fedélzeti szintű irányító rendszere, amely nem az egyes
intelligens alrendszereket, hanem a jármű teljes mozgásállapotát befolyásolja.
A negyedik szint az ún. intelligens
jármű-főegységek, más szóval aktuátorok (motor, váltó, kormány) szintje. Ezek
az egységek kihagyhatatlan résztvevői az intelligens járműirányításnak.
A legalsó szint az ún.
platform-megoldások szintje, amire azonban az előadásban nem fogok kitérni.
IV. AZ IRÁNYÍTOTT JÁRMŰRENDSZEREK
CSOPORTOSÍTÁSA
Az előadás további részében a 6.
ábrán látható csoportosításnak megfelelően szeretném az egyes megoldásokat
ismertetni. A felosztás egyik szempontja, hogy az adott rendszer működtetéséhez
szükség van-e a jármű vezetőjének beavatkozására. A másik szempont a jármű
mozgásállapotáról és helyzetéről információt szolgáltató érzékelők, jeladók,
szenzorok feladata és elhelyezkedése. Az első csoporthoz tartozó rendszerek
érzékelői, szenzorai a járműre vannak szerelve és annak mozgásállapotát mérik.
A második csoportban lévők szintén a járműre vannak szerelve, de a közvetlen
környezetet figyelik. A harmadik csoport külső forrásból származó információkat
szolgáltat a jármű mozgásának befolyásolására.
IV. 1. ALAPRENDSZEREK
A vezető tevékenysége szempontjából
az első csoportba sorolt rendszerek közös jellemzője, hogy információikkal a
vezető közvetlen beavatkozására - azt nem felülbírálva - befolyásolják a jármű
viselkedését, és ezzel együtt alapul szolgálnak olyan, a további csoportokba
tartozó rendszereknek, amelyek valamilyen autonóm beavatkozást igényelnek.
Hogy megértsük az intelligens
járműrendszerekbe való beavatkozás lehetőségeit, röviden be szeretném mutatni,
hogyan történik a jármű hagyományos irányítása, azaz hogyan vezetünk (7. ábra).
Amikor a járművet irányítjuk, a vezető egy tervezett mozgást, ún. irányvektort
fogalmaz meg, amit aztán a rendelkezésére álló kezelőszervek - kormánykerék,
fékpedál, gázpedál, váltókar - segítségével közvetít az egyes, ma még egyenként
irányított főegységek, aktuátorok - motor, sebességváltó, kormánymű,
fékrendszer - felé. Az ezek által kifejtett hatások - motornyomaték,
kormányzási szög, váltófokozat változtatása - eredményeképp a gumiabroncs és
talaj közötti erők és nyomatékok a járművet bizonyos irányban mozgatják,
amelyet a vezető az általa képzelt irányvektorral összehasonlítva korrigál,
továbbra is diszkrét módon, vagyis egyenként.
A vezető az adott főegységgel,
aktuátorral a rá vonatkozó szándékát közvetlenül közli, azaz a nyomatékigényét
a gázpedál lenyomásával, illetve a váltó megfelelő fokozatba kapcsolásával, az
irányra vonatkozó igényét a kormány elforgatásával, a lassulásra vonatkozó
szándékát a fékpedál lenyomásával. A kapcsolat a vezető és az adott aktuátor
között direkt, az esetek jelentős részében mechanikus, sok esetben pneumatikus
vagy hidraulikus. Természetesen az egyes főegységek, aktuátorok már közvetlenül
is kommunikálnak egymással. Példaként a kipörgésgátlót lehetne említeni, amely
ha a nagy nyomaték hatására kipörgő kereket érzékel, nemcsak a féken keresztül
avatkozik be a mozgásba, hanem a motor nyomatékát is automatikusan csökkenti.
Ahhoz, hogy a korábban említett
intelligens rendszerek működni tudjanak, szükség van az egyes főegységek,
aktuátorok vezetőtől független működtetésére is. Ennek megoldása azonban csak
elektronikus lehet, amint az a 8. ábrán látható.
Az elektronikus működtetésű
rendszerek listája az ábrán közel sem teljes, de ezek azok, melyek a jármű
dinamikájára a legnagyobb hatással vannak, azaz az intelligens járműrendszerek
ezekbe tudnak beavatkozni. Az elektronikus motorirányítási - az ún.
power-by-wire - rendszer lehetővé teszi a tetszőleges, gázpedál állásától
független nyomatékigény kielégítését, a kormányrendszerbe való elektronikus
beavatkozás - angolul steer-by-wire - bizonyos feltételek mellett megvalósítja
az autonóm kormányzást, az elektronikus fékrendszer - brake-by-wire - az
autonóm fékezést, a váltó elektronizálása pedig a megfelelő fokozat
kiválasztását teszi lehetővé, de a felfüggesztés jellemzői is módosíthatók.
Fékrendszer
Az elektronikus fékrendszer, illetve
amit ma ezen értünk, haszonjárművekben 1996 óta már szériafelszereltség,
személygépkocsikban pedig most kezd elterjedni. A rendszer az irányítása
szempontjából valóban "brake-by-wire", hiszen a vezető lassulásra vonatkozó
igényét egy ún. redundáns - magyarul egyszerre több jelet szolgáltató -
szenzorral mérjük, majd egy sor más jellemző alapján a központi vezérlőegység
kiszámítja, hogy az adott keréken milyen fékezési nyomatékot kell
megvalósítani, és a kerékhez közeli elektro-pneumatikus, hidraulikus vagy
távlatban az elektro-mechanikus aktuátor azt végrehajtja. Ilyen értelemben
nincs közvetlen (mechanikus, pneumatikus) kapcsolat a fékpedál és a kerékfék
között. Az eddigi tapasztalatok alapján ezek a rendszerek nagy megbízhatósággal
működnek. Ami miatt mégis minden jármű fel van még szerelve hidraulikus vagy
pneumatikus vészvisszaállító, ún. "back-up" rendszerrel, az a
vevői igény és bizonyos fokú bizalmatlanság. De ez a rendszer a fékezési
folyamatban csak akkor vesz részt, ha az elektronikus rendszer meghibásodik. A
9. ábrán látható rendszer jelölése 1E + 2P, ami egykörös elektronikus és
kétkörös pneumatikus rendszert jelent. (Megjegyzem, jogszabályi szempontból
elég lenne az 1E + 1P, azaz egy elektronikus és egy pneumatikus felépítésű
rendszer is.)
A fenti fékrendszer - mivel a
féknyomaték anélkül is kifejthető, hogy a vezető a fékpedálra lépne - egy sor
fékfunkció alapját képezi, amit a hagyományos rendszerekkel nem lehet
megvalósítani. Ilyen a vontató és vontatmány összehangolását, kompatibilitását
megvalósító vonóponti erőszabályozás, vagy az ún. ESP funkció, amiről a
későbbiekben beszélni fogok.
Bár az ABS funkció nem újdonság,
egyike a legfontosabb elektronikus fékfunkcióknak. A filmfelvételek ún. osztott
tapadású felületen való fékezést mutatnak, az első esetben ABS nélkül, a
másodikban ABS-szel. Jól látszik, hogy az elektronika beavatkozása nélkül a
vezetőnek nincs lehetősége a kialakult helyzet befolyásolására, míg az ABS
rendszer ugyanolyan feltételek mellett stabil járműmozgást eredményez.
Ezt a manővert mindenki
kipróbálhatja, akinek van ABS-szel felszerelt autója (akiében nincs, az legyen
ezzel óvatos). Azért mutattam be, hogy lássuk, hogyan lehet az egyébként már
majdnem optimális járműviselkedést más elektronikus rendszerek integrálásával
tovább javítani. Erre a későbbiekben még visszatérek.
Kormányzás
A járműdinamikára és a jármű
irányíthatóságra gyakorolt szempontból a kormányrendszer a másik leglényegesebb
elektronikusan irányítható alrendszer. A hagyományos kormányrendszerek esetén a
vezető kormánykeréken kifejtett, kormányzásra vonatkozó szándékát mechanikus
szerkezettel visszük át a jármű kormányzott kerekeire, és a jármű
tengelyterhelésétől függően nyújtunk a vezető számára rásegítést. Hagyományosan
ez hidraulikus rendszerrel valósul meg, ami drága berendezés és az
irányíthatósága nehézkes. Emiatt egy sor, a jármű kormányzását javító funkció
megvalósítása akadályokba ütközik. Ez indokolja azt, hogy alapvetően személy-,
de hamarosan haszonjárművekben is alkalmazásra kerülnek az elektromos motorral
támogatott kormányrendszerek. A 10. ábra három különböző megvalósítást mutat,
amelyek csak a szervomotorok elhelyezkedésében különböznek, a működésük
megegyezik. A rendszer méri a vezető által kifejtett kormányzási nyomatékot, és
ennek, valamint további járműjellemzőknek a függvényében fejt ki rásegítő
nyomatékot. Ha a kormánykereket a kormányszerkezettel összekötő rúd eltörik, a
rendszer továbbra is alkalmas kormányzásra, azaz a rendszer valódi elektronikus
kormány, ún. steer-by-wire, ami a fékrendszer analógiájára 1E + 1M felépítésű,
azaz az elektronikus rendszer mellett rendelkezik egy mechanikus
vészvisszaállítóval (back-up).
A bemutatott, ún.
nyomaték-rásegítéses elektronikus kormányrendszer egy sor feladatot végrehajt,
ami a kormányzást könnyíti és a kormányzási érzést javítja. Ilyen például a
sebességtől függő rásegítő nyomaték közlése, ami kis sebességnél nagy, a
sebesség növekedésével csökken, vagy ilyen a sebességfüggő
kormány-visszatérítés is.
Az elektronikus kormányrásegítés
másik típusánál a kormányzási áttételt lehet változtatni, azaz a rendszer
módosítja - növeli vagy csökkenti - a vezető által kívánt kormányszöget. A 11.
ábra a BMW legutolsó sorozatában szériában kapható rendszert mutatja, amely
szintén bizonyos módosításokkal alkalmas elektronikus (itt vezetőfüggetlen)
kormányzásra. Ezt a tulajdonságát a fékrendszer-alapú menetdinamikai
szabályozóval való integrációnál használják ki.
Mindkét előbb bemutatott, mechanikus
kapcsolattal rendelkező kormányrendszer még csak egy közbeeső lépés a teljesen
elektronikus kormány felé, amelyben a kormánykerék és a kormányzott kerekek
közötti állandó mechanikus kapcsolat megszűnik. A kormányzott kerekeken
kialakuló kormányszög itt már nem feltétlenül a vezető közvetlen kormányzási
manőverezésének felel meg, de a vezető által kívánt haladási irányt valósítja
meg. Természetesen ez a rendszer - hasonlóan az elektronikus fékhez - más
infrastruktúrát igényel a járműben, mind a kommunikációt, mind energiaellátást
illetően.
Mint az elmondottakból látszik, az
elektromos kormány az autonóm járműirányítás egyik legfontosabb eleme.
Váltóvezérlés
A "drive-by-wire" rendszer
következő eleme az automatizált sebességváltó, amely közvetlen mechanikus
kapcsolat nélkül működtethető. Ilyen váltók ma már kis kategóriájú járművekben
is megtalálhatók, ezért nem akarok itt részletekbe bocsátkozni. Fontos
megjegyezni, hogy az ilyen váltó nem tekinthető biztonságkritikus
járműrendszernek, ezért az egykörös elektronikus felépítés (1E) kielégíti a
rendelkezésre állás követelményeit. Az elektronika meghibásodása esetén
rendszerint elérhető egy ún. "limp-home" funkció, azaz a váltó egy
olyan módba kapcsolható, amelyben biztonsággal elhagyható a meghibásodás
helyszíne, és elérhető a legközelebbi autójavító.
Felfüggesztés-szabályozás
A járművek lényeges eleme a
felfüggesztés, aminek az irányítása fontos helyet foglal el a járműszabályozási
stratégiában. A felfüggesztéssel szemben támasztott követelmények összetettek:
egyrészt meg kell valósítania a járműtest megfelelő lengéskényelmét, másrészt a
keréknek az úton tartását és egyéb, a jármű dinamikája szempontjából fontos
funkciókat. Passzív elemek alkalmazásával a kétféle követelmény nem elégíthető
ki (a 14. ábrán látható ún. C görbéről nem tudunk letérni), ha azonban a
felfüggesztést szabályozott elemekkel egészítjük ki, mindkét feltétel
egyidejűleg optimálható, és a 14. ábrán látható célfüggvény értéke
optimalizálható.
A felfüggesztés szabályozása több
módon is elérhető. Aktív felfüggesztésről beszélünk akkor, amikor a járműtest
és a kerék mozgásállapotától független erőt tudunk kifejteni, azaz szabályozott
módon energiát vihetünk a rendszerbe, illetve vonhatunk ki belőle. Bár az aktív
felfüggesztéssel a korábban említett görbéről majdnem tetszőleges módon le
lehet térni, a gyakorlati megvalósítás - elsősorban az energiaigénye miatt -
nem minden esetben egyszerű. Ezért a gyakorlatban a lengéscsillapító
szabályozásán alapuló ún. félaktív felfüggesztés van. Itt a szabályozás alapelve
az, hogy amikor a lengéscsillapító által kifejtett erő ellentétes irányú azzal,
amit az optimalitás szempontjából ki kellene fejtenünk, akkor kis csillapító
erőre kapcsoljuk, amikor megegyezik, akkor nagy erőre. Ez a típusú szabályozás
viszonylag egyszerű, mivel szabályozott módon emészti fel a lengésenergiát.
A 15. ábra egy szemléletes példát
mutat, hogy milyen módon lehet csillapítani a jármű lengéseit egy behatárolt
sávszélességű, elektromos beavatkozóval felszerelt felfüggesztéssel.
IV. 2. A VEZETŐT TÁMOGATÓ AUTONÓM
RENDSZEREK
A következő csoportba tartozó
rendszerek még mindig a járműre szerelt érzékelők jelei alapján működnek,
működésükhöz azonban nincs szükség a vezető közvetlen beavatkozására, mert a
kialakult és az általuk optimálisnak ítélt mozgásállapot közti különbség
hatására jönnek működésbe. Ilyen értelemben már autonóm rendszereknek
tekinthetők, közös jellemzőjük azonban, hogy a vezetőt nem bírálják felül,
hanem támogatják az általa meghatározott irány követésében. Ide tartoznak a menetdinamikai
szabályozó rendszerek, amelyek az előző részben bemutatott elektronikus
beavatkozó szerkezeteket felhasználva befolyásolják a jármű dinamikáját.
A menetdinamikai szabályozó
rendszereket két csoportba lehet osztani: az egyik a jármű síkbeli - tehát az
út síkjában való - dinamikáját befolyásolja, a másik az út síkjától eltérő
mozgásokat - dőlés, bólintás - tudja megváltoztatni.
Síkbeli szabályozás
A menetdinamikai szabályozórendszerek
közös tulajdonsága, mint az a 16. ábrán látható, hogy a jármű és a talaj
közötti erővektor irányát és nagyságát módosítják. Ha a 16. ábrán látható
modell első tengelyének bal kerekéhez tartozó erővektort nézzük, láthatjuk,
hogy a hátsó tengelyen lévő kerekeken fellépő oldalerő lecsökkenésekor az első
tengelyen fellépő nagy oldalirányú erő a járművet megperdíti a tömegközépponti
tengelye körül, és a jármű kiperdül. Hasonló kiperdülést idézhetünk elő, ha
rossz tapadású úton kanyarodás közben behúzzuk a kéziféket. Logikusan adódik a
következtetés, hogy ebben az esetben az első tengelyen lévő kerékre ható
oldalirányú erő lecsökkentésével a helyzet kezelhető lenne. A vezetőnek azonban
nincs erre lehetősége, a menetdinamikai szabályozó rendszer viszont éppen ezt
teszi: a korábban bemutatott elektronikus fékrendszeren keresztül tudja fékezni
ezt a kereket, és ezzel olyan, a satírozott területtel arányos nyomatékot képes
kifejteni, ami a járművet stabilizálja.
Oldalirányú szabályozás
Hasonló elven működik a jármű
borulását felismerő és megakadályozó rendszer, ami szintén a kerékerők
befolyásolásán alapszik. Magas tömegközéppontú járművek (SUV, haszonjárművek)
esetén a túl nagy kanyarodási sebesség ahhoz vezet, hogy a
"centrifugális" erő és a kerék talppontjában oldalirányban fellépő
erő alkotta erőpár a járművet felborítja. Logikusan adódik a következtetés,
hogy ezen erőpár nyomatékának csökkentésével a felborulás elkerülhető. Mint az
a 17. ábrán látszik, az adott oldali kerék blokkolásával (ill. nagy szlippel
való fékezésével) az oldalirányú erő jelentősen csökken, és természetesen
csökken a jármű sebessége is, ami a centrifugális erő csökkenéséhez vezetve
stabilizálja a jármű mozgását.
Virtuális modellt követő szabályozás
Hogyan kell tervezni a menetdinamikai
rendszer szabályozási algoritmusát? A tervezéssel szemben alapvető követelmény,
hogy a rendszer a vezető kormánykeréken keresztül kifejezett szándékát (mivel a
rendszer más bemenettel nem rendelkezik) kövesse, azaz egy alkalmasan definiált
ún. referencia- vagy virtuális járműmodellből kiszámítjuk az adott
kormányszöghöz és az aktuális sebességhez tartozó legyezési szögsebességet.
Amennyiben a járművön mért érték ettől bizonyos határon túl eltér, a fék- vagy
a kormányrendszeren keresztül beavatkozunk. Az irányító algoritmust a 18. ábrán
látható referencia-modellt ún. követő szabályozásként tervezzük. A fentiek azt
is jelentik, hogy a rendszer minden esetben végrehajtja a vezető támogatását,
tehát ha ő rosszul kormányoz, a rendszer, hogy úgy mondjam, "segíteni"
fogja az utat szegélyező árok irányába is. Még egy fontos jellemzője van
ezeknek a rendszerek: az ún. "fail silent". Amennyiben a rendszer
hibát észlel (valószínűtlen szenzorjel, vagy a beavatkozás hatásossága csökken
aktuátorhiba miatt stb.), akkor biztonságosan kikapcsol. De az nem történhet
meg, hogy nem a vezető által kívánt irányban avatkozik be. Ezt a rendszer
bonyolult biztonsági szoftver-része garantálja.
Mit jelent a fékrendszer-alapú
menetdinamikai szabályozó működése a gyakorlatban? A 19. ábra felső részén
látható túlkormányzott jármű - ami a vezető ellenkormányzása ellenére
kanyarodik - stabilizálható a kanyar szerinti külső első kerék és a pótkocsi
fékezésével. Az alsó ábrán a vezető elkormányzása ellenére a jármű egyenesen
tovább haladna, a kanyar oldali belső kerék egyoldalú fékezésével azonban olyan
nyomatékot tudunk kifejteni, amely a járművet a kanyar irányába forgatja. A
fentiek jobb megértése érdekében tekintsük meg az alábbi rövid filmet.
A filmet a Knorr Bremse téli
tesztpályáján, az északi sarkkörhöz közel vettük fel. A járműiparban elvárt
gyakorlat, hogy a jármű biztonságkritikus rendszereit hideg éghajlati viszonyok
között is vizsgálják, mielőtt az országúti közlekedésre alkalmasnak minősítik
őket.
Mint ahogy a filmen látható, ilyen
gyenge tapadási feltételek mellett a jármű kormányzása kis hatással van a jármű
dinamikájára. A következő manőver során a menetdinamikai szabályozó rendszert
kikapcsoltuk, és egy hirtelen sávváltásos manővert szimuláltunk. Mint látható,
a kikerülés elkezdése után a jármű irányíthatatlanná vált és becsuklott,
megperdült. Természetesen országúton ez nem így történik, mivel a jármű vagy a
szemközti sávba, vagy az árokba kerül. A film további részében a felborulást,
pontosabban annak megakadályozását mutatjuk be. Mint látható, a hirtelen
kikerüléses manőver alatt a jármű felborulna - itt ez a kitámasztó kerekek
miatt nem történik meg - míg a menetdinamikai szabályozó rendszer érzékeli a
pótkocsikerekek elemelkedésének kezdetét, és a korábban leírt fékezéses beavatkozással
megakadályozza. Természetesen a jármű kanyarsebessége lecsökken, de pont ez a
cél.
Mint korábban említettem, az
elektromos kormány (mind a nyomaték-, mind a szög- rásegítésű, ill. a teljesen
elektronikus vészvisszaállító - back-up - nélkül) lehetőséget ad a jármű
dinamikájának aktív befolyásolására a kormányon keresztül is. A következő
generációs menetdinamikai szabályozó rendszerek a fékrendszereken kívül a
kormányba is be tudnak avatkozni annak érdekében, hogy a jármű viselkedését
stabilizálják. A filmfelvétel ennek egy megvalósítását mutatja: a vezető
folyamatos gázadással állandó sugarú körön próbál kanyarodni. Hagyományos
rendszer esetén a növekvő sebesség miatt a jármű kiperdülne. A vezető
ellenkormányzással és gázelvétellel képes lehet ezt kompenzálni, de ez nagy
gyakorlatot igényel. Az elektronikuskormány-alapú menetdinamikai szabályozó
rendszer érzékeli ezt a helyzetet, és ellenkormányzással, valamint
gázelvétellel a járművet a kívánt irányba kormányozza. Amit fontos itt
megjegyezni: bár a kormánykerék (azaz a vezetőnek az irányra vonatkozó
szándékát kifejező jel) nem úgy áll, mint a kormányzott kerekek, ez a rendszer
sem bírálja felül a vezetőt, hiszen a jármű abba az irányba halad, amerre a
vezető kívánja.
A kormány és a fékrendszer integrációja
A kormány- és a fékrendszer-alapú
beavatkozás további lehetőségeket kínál. Az ABS - blokkolásgátló - rendszer
tervezése egy sor kompromisszumot tartalmaz. Ilyen például az egyenetlen
tapadású felületen való fékezés, amikor az egyik oldali kerekek alatti tapadás
lényegesen különbözik a másik oldalitól. A két követelmény, amit ki kell
elégíteni, nevezetesen a fékút és a vezető kormányzási korrekciója, egymással
ellentétben áll. Ha csökkenteni akarjuk az utóbbit, az ún. select low
stratégiát kellene alkalmaznunk, azaz mindkét oldalt a kisebb tapadású helyen
elérhető fékerővel fékezzük. Ez esetben ugyan nem keletkezik nyomaték, azaz a
vezetőnek nem kell azt kompenzálnia, amint az látható a 20 ábra bal oldalán, de
a fékút hosszabb lesz, mivel nem használjuk ki maximálisan a nagyobb tapadású
oldalon elérhető fékerőt. A másik lehetőség, hogy a járművet a nagyobb tapadású
oldalon elérhető fékerővel fékezzük. Ekkor természetesen a fékút csökken, a
vezetőnek jelentősen azonban többet kell kompenzálnia - ha tud egyáltalán.
Az ABS e két követelmény közötti
kompromisszumos helyzetet eredményezi. Amennyiben azonban a fenti helyzetben az
elektronikus kormányon való beavatkozással már a fékezés kezdeti szakaszában
tudjuk a folyamatot befolyásolni, a fellépő kitérítő nyomaték lényegesen kisebb
lesz, és nagyobb fékerő-különbséget engedhetünk meg.
A 21. ábra a hagyományos járművel és
az elektronikus kormánnyal való fékezés összehasonlítását mutatja. Látható,
hogy az adott manőver a vezetőtől több mint 120 fokos ellenkormányzást igényel,
és emiatt a rossz és a jó tapadású oldal között kisebb fékerő-különbség
engedhető meg.
Az elektronikus kormánnyal való
beavatkozással a harmadára csökken a vezetőtől kívánt kormányzási beavatkozás,
miközben a kormányzott kerekek természetesen a korábbihoz hasonló
nagyságrendben kormányzódnak, mialatt a fékerő-különbség nagyobb lehet, s ez a
fékút csökkenését eredményezi.
Mint látható, az elektronikus
kormánnyal való beavatkozás amellett, hogy majdnem harmadára csökkentette a
vezető beavatkozását, közel 10%-os fékútcsökkenést eredményezett. Ez nagyon
jelentős, mivel a forgalom biztonságára kiemelkedő hatással van. A fenti példa
jól mutatja, hogy az elektronikus rendszerek alkalmas integrálásával hogyan
növelhető az egyes szerkezetek hatásossága, és egy első hallásra veszélyesnek
tűnő rendszer, mint az elektronikus kormány, milyen módon tudja növelni a
közlekedés biztonságát.
IV. 3. A JÁRMŰ KÖRNYEZETÉT FIGYELŐ
FIGYELMEZTETŐ RENDSZEREK
A következőkben rátérek az
intelligens rendszerek következő típusára, amelyek alapvetően a járművön lévő
szenzorok alapján gyűjtenek információt a jármű környezetéről, és ezek alapján
figyelmeztetik a vezetőt, illetve az információt egyéb célokra használják fel.
A 22. ábra a jármű közvetlen
környezetének ma is létező - bár még nem széles körben elterjedt - megfigyelési
lehetőségeit mutatja. A távoli objektumok felismerését a 77 GHz-es radar végzi.
Ennek egyik alkalmazási területe a későbbiekben bemutatásra kerülő adaptív
sebességtartó berendezés, de lehet használni a vezető figyelmeztetésére is. Az
infraszenzor az úton tartózkodó személyeket teszi láthatóvá a vezető számára
rossz látási viszonyok mellett. A videokamera a jármű pozícióját határozza meg
a sávhatárokhoz képest, de alkalmas a radar által azonosított objektumok
osztályozására is. A jármű közvetlen környezetét figyelik meg a kis
hatótávolságú radarok és az ultrahangos szenzorok. Ezeket ma is elterjedten
alkalmazzák (lásd tolatóradar). De további lehetőségekkel is rendelkeznek:
megfigyelhető például a tükörből nem látható terület, figyelmeztetheti a
vezetőt a sávváltás veszélyeire stb.
Bár a szenzorok pontossága és
megbízhatósága megfelelő, alkalmazásuk biztonságkritikus rendszerekben még nem
elterjedt. Ennek nem műszaki, hanem jogi és erkölcsi akadályai vannak:
kiküszöbölhető-e teljesen a vezető az irányítási hurokból, s ha igen, akkor az
esetlegesen mégis bekövetkezett baleset felelőssége kit terhel? A vezetőt, aki
nem volt a szükséges képességek birtokában az adott pillanatban, vagy a
rendszer gyártóját? Ez az a kérdés, ami alapvetően meghatározza az autonóm
intelligens rendszerek elterjedését, és erre a következő részben vissza fogunk
térni.
A jármű környezetének a
megfigyelésében nagyon fontos elem az adott útfelület tapadási tényezőjének
meghatározása. A tapadás mértéke folyamatosan változik, és több rendszer
szempontjából fontos lenne értékének a meghatározása. Egyik mód lehet magának a
járműnek szenzorként való használata. Az adott útfelületen haladó jármű kerekei
általában valamilyen szlippel gördülnek. A hozzá tartozó vonó-, illetve
fékezőerő a jármű egyéb rendszereiből meghatározható. A probléma az, hogy a
tapadási tényező még a jármű és a környezet paramétereitől is függ. Ezeket át
kell számítani egy adott normálállapotra, amelyből egy referenciamodell
használatával a normalizált jellemzők akár műholdon, akár az adott helyhez
rögzített jeladón, akár a járművek közvetlen kommunikációján keresztül átvihető
az adott helyhez közelítő járműre. Az a saját jellemzői alapján újra kiszámítja
a jármű-specifikus jellemzőt, ami aztán felhasználható a vezető
figyelmeztetésére, szakaszban haladó járművek esetében a követési távolság
meghatározására.
IV. 4. A JÁRMŰ KÖRNYEZETÉT FIGYELŐ
BEAVATKOZÓ RENDSZEREK
A következő csoportba tartozó
rendszerek már be is avatkoznak a folyamatokba, bár nem válnak el teljesen az
előzőekben ismertetett figyelmeztető rendszerektől, és a szenzoraik is
megegyeznek. Ilyenek a jármű hosszirányú dinamikáját befolyásoló adaptív
sebességtartó berendezés, az ezen az alapon működő ún. vészfékezési funkció. De
ide tartozik a városi forgalomban valóban automatikus haladást megvalósító ún.
stop-and-go, azaz a jármű teljes autonóm megállítását és elindítását végrehajtó
rendszerek.
Most az ezekhez tartozó automatikus
fék- és kormányrendszerekkel, valamint az ezeken alapuló sávtartást megvalósító
rendszerekkel fogok foglalkozni, a jármű útjában álló akadályok teljes
kikerülését célzó perspektivikus rendszerekről nem beszélek.
Adaptív sebességtartás
A hagyományos sebességtartó berendezéseknél
a jármű vezetője a kívánt sebességet állítja be, amelyet aztán az elektronika
az útviszonyoktól függetlenül a motor nyomatékának változtatásával állandó
értéken tart. Az ACC (adaptive cruise control, adaptív sebességtartó
berendezés) a korábban már említett távoli radarral felszerelve képes érzékelni
az előttünk haladó jármű távolságát, és tartani tudja az előre beállított
értéket - ugyancsak a motor nyomaték változtatásával, illetve szükség esetén a
fékrendszerbe való beavatkozással. E rendszer alkalmazásának a célja a vezető
bizonyos fokú tehermentesítése. Az adaptív sebességtartó berendezést ma komfort
rendszerként értékesítik, mivel az általa elérhető legnagyobb
lassulás-gyorsulás nem haladhatja meg a 0,3 g-t, azaz a rendszer nem alkalmas
sem vészfékezésre, sem agresszív gyorsításra. Ennek indoka, hogy a jármű
irányítását mindenképpen a vezető kezében kívánja hagyni, azaz ha a fent
említett határértéknél nagyobb lassulási igény lépne fel, a rendszer kikapcsol,
és az irányítást, valamint a döntést átadja a vezetőnek. Az ilyen használat
indoka alapvetően nem műszaki, hanem jogi természetű.
Természetesen felmerül a kérdés, hogy
az egyébként műszakilag lehetséges megoldását , amivel emberi életeket lehetne
megmenteni, tisztán jogi és felelősségi szempontból kell/lehet-e elvetni? Ez a
gondolatmenet vezetett ahhoz, hogy a bemutatott adaptív sebességtartó rendszer
továbbfejlesztésével hogyan lehet a baleseteket nem feltétlenül elkerülni, de a
következményeit mindenképpen csökkenteni. Az animáció egy tipikus helyzetet
mutat be: a jármű vezetője nem látja a kanyar mögött álló járműsor végét, ezért
a kanyarba változatlan sebességgel hajt be. A rendszer folyamatosan figyeli a
jármű előtt álló objektumokat, és amikor azok távolságát olyannak értékeli,
hogy a jármű vezetője már nem tudna beavatkozni, akkor automatikusan működésbe
hozza a jármű fékrendszerét, és vészfékezéssel a járművet lelassítja. A
balesetet teljesen nem kerüli el, de az ütközési energiát jelentősen, több mint
felére csökkentheti. A jogi helyzet is tisztává válik: a vezető nem tudta volna
elkerülni a balesetet, tehát a beavatkozással nem állítottunk elő veszélyesebb
helyzetet, mint ami bekövetkezett volna, sőt, csökkentettük a baleset
következményeit. Ilyen módon - bár a vezetőt kizártuk az irányítási hurokból
bizonyos időre - jogilag és erkölcsileg a rendszer működése teljesen rendben
van.
A sávelhagyás megakadályozása
Az autonóm módon működő rendszerek
másik típusa a járműre szerelt videokamera jelei alapján való aktív
beavatkozás. Tipikus baleseti helyzet, amikor a jármű vezetője elalszik, és a
jármű kihúzódik a sávból, vagy nem követi az út kanyarulatait, és emiatt
balestet okoz. Ez a helyzet jól kezelhető olyan módon, hogy a jármű úthoz
viszonyított helyzetét egy videokamera jelei alapján folyamatosan előre
értékeljük, azaz kiszámítjuk, hogy az adott nagyságú és irányú sebességgel
haladva a jármű mikor hagyná el a sávhatárokat. Amennyiben a rendelkezésre álló
jelekből (kormányszög, irányjelzők helyzete, fékpedál vagy gázpedál helyzetváltozása)
megállapítható, hogy a vezető nem irányítja a járművet, hanem alszik, akkor
akár a fékrendszerbe, akár az elektronikus kormányrendszerbe való
beavatkozással a jármű iránya korrigálható. A két videofelvétel azt mutatja,
hogy a mono kamera alapú rendszer mind a jól felfestett, mind az elmosódó
sávhatárok között képes tartani a járművet tisztán a fékrendszer egyoldalú
működtetésével. Természetesen az előbb említett felelősség kérdése itt is
fennáll, ezért a gyártók az aktív beavatkozás helyett itt is az akusztikus vagy
az érintési figyelmeztetést választják, azaz a kormánykerék kis nyomatékkal
való elforgatásával figyelmeztetik a vezetőt a kívánt irányra.
IV. 5. KÜLSŐ INFORMÁCIÓT FELHASZNÁLÓ
RENDSZEREK
A csoportosításunknak megfelelően
következő rendszerek olyan információkat használnak fel, amelyek nem a
járműből, hanem a járművek külső környezetéből, másik járműről, műholdakról
stb. érkeznek. A környezetből érkező információra korábban már láttunk példát:
az adott jármű által felmért tapadási tényezőt lehet az útszakaszhoz közeledő
jármű vezetője tudomására hozni, illetve veszélyes útszakaszokon (iskolák,
vasúti átkelők környékén) lehet a jármű vezetőjét figyelmeztetni.
A mai gyakorlat szerint a közúti
flottairányítás elsősorban a vezető információinak a bővítésével igyekszik a
biztonságot növelni részben a környezetről rendelkezésre álló információk,
részben pedig a jármű által észlelt információk feldolgozásával.
A flottairányító központ ebben az
esetben rendelkezik a járműflotta egységeinek pozíciójával és a járművek
mozgásállapotával kapcsolatos, illetve diagnosztikai célú adataival, amiket
mobil kommunikációs hálózaton keresztül kap meg. Rendelkezik ezen kívül az
útvonaltervvel, és az ehhez kapcsolódó forgalmi információkkal. Így szükség
esetén az útvonal dinamikus áttervezésével, távdiagnosztikával tudja a jármű
célba juttatását hatékonyabbá tenni.
A járművek tipikusan GPS
navigációval, valamint kamera-, illetve radarrendszerrel rendelkeznek, melyek a
jármű biztonságos haladását segítik a tervezett útvonalon, a fedélzeti
szabályozási rendszerekre támaszkodva. (Ez utóbbiakat már tárgyaltuk: ilyenek a
motor, a kormány, a fék és a menetstabilizátor, illetve a sávelhagyást
detektáló vagy megakadályozó rendszerek).
A flottairányítás sajátossága, hogy
minden vezetői funkciót, beleértve a manőverek tervezését és végrehajtását is,
a járművezető lát el.
V. A JÁRMŰIRÁNYÍTÁS ELVEI
Mint az eddigiekben láthattuk,
technikailag már ma képesek vagyunk arra, hogy egy járművet vezető nélkül
eljuttassunk a kívánt helyre. A jármű szerkezeti fődarabjai (fék, kormány,
váltó) alkalmasak az elektronikus irányításra, a járműre szerelt szenzorok
megbízható információt tudnak adni a jármű környezetéről, ami külső forrásból
származó jelekkel tovább pontosítható.
Befejezésül az automatikus
járműirányítás feltételrendszeréről és filozófiájáról szeretnék röviden
beszélni.
E probléma jobb megértése érdekében
elemezzük a 25. ábrán látható irányítási szempontból ideális rendszert. Az IFA
kabinban utazók határozzák meg, hogy honnan hova akarnak eljutni, és ezt az
igényüket közlik a jármű vezetőjével. Őt tekinthetjük az elsődleges
járműirányítónak, hiszen a kapott igényt lebontja irányvektorok sorozatává -
hasonlóan ahhoz, ahogy azt egy navigációs rendszer teszi -, és ezeket e
vektorokat a gyeplő segítségével továbbítja a jármű hajtásláncát képező
szamárnak. Fontos megjegyezni, hogy a vezető nem azt mondja meg a szamárnak,
hogy melyik lábával mekkorát és hova lépjen, hanem a kívánt irányt jelentő
elsődleges irányvektort. Ezt az irányvektort a szamár tovább pontosítja, hiszen
sem az árokba, sem az előtte haladó járműnek nem megy neki. Az így pontosított
irányvektort próbálja megvalósítani. De ha mondjuk az út csúszós, akkor a
kívánt iránytól való eltérést kompenzálja.
Ez a példa legfeljebb csak a közúti
járművek irányításában számít újnak, a hajók és a repülőgépek irányító
rendszerei már régen hasonló elven működnek.
A példa analógiájára a közúti
járművek irányításában a 26. ábrán látható felépítés tűnik célszerűnek: a
vezető által kívánt, a támogató rendszerek által pontosított irányvektort a
jármű szerkezeti fődarabjainak integrált irányításával valósítjuk meg. Ez azt
jelenti, hogy a vezetőfülkéből egy elektronikus jel, maga a kívánt
sebességvektor kerül át a jármű hajtásláncának központi vezérlőegységébe, ami
az adott mozgásállapot függvényében eldönti, hogy melyik fődarabjától milyen
hatást vár el. Amennyiben a jármű a kívánt irányvektortól eltér (pl. csúszós
útfelület, túl nagy sebesség miatt) akkor a menetdinamikai szabályozó rendszer
ezt az eltérést korrigálja.
Ha a fenti felépítésben a vezető
irányra vonatkozó kívánságát helyettesítjük például a navigációs rendszer
jeleivel vagy az útról érkező sebesség- és irányjelekkel, akkor a jármű képes
teljesen vezető nélküli haladásra.
Jelenleg kísérleti fázisban van a
másik, teljesen automatizált forgalmi és járműrendszereken alapuló megoldás,
amely bizonyos útvonalakon, illetve forgalmi csomópontokon (a járművezető
szándékának vagy a megadott útvonalnak megfelelően) a járműveket automatikusan
juttatja át.
Az Automated Highway Systems (AHS)
koncepció szerint a járműveket speciális alakzatokba, ún. szakaszba vagy
konvojba csoportosítják automatikusan. Ezek tipikusan 10-20 járműből állnak, és
jellemzőjük a járművek közötti kis, 1-5 méteres követési távolság biztonságos
tartása.
Az irányítás több szinten valósul
meg, és mind központi, mind fedélzeti modulokat tartalmaz. A központi
funkcióhoz tartozik a teljes AHV hálózat és a dinamikus útvonaltervezés
felügyelete, valamint az egyes járművek manőver-igényeinek (felhajtás,
lehajtás, sávváltás) tervezése és irányítása.
A fedélzeti irányítás a biztonságos
utazást valósítja meg, amelyhez az automatikus járműkövetés, valamint a
longitudinális és a laterális mozgás dinamikájának irányítása tartozik. A
járművek képesek egymással és a központtal is kommunikálni.
A rendszer fontos tulajdonsága a
hibadetektálás és diagnosztika, valamint az irányítási rendszerek
átkonfigurálása a forgalom biztonságának fenntartása érdekében. Ezen funkciók
megosztása a fedélzeti és a központi rendszerek között az irányítás- és
kommunikációtechnológia fejlődésének a függvénye.
VI. A RENDSZEREK FEJLŐDÉSÉNEK IRÁNYAI
- EGY 1990-ES BECSLÉS
Hogy mikor fogunk az utakon ilyen
járműveket látni? Szeretnék erre vonatkozóan egy 1990-es becslést bemutatni,
aminek az az érdekessége, hogy az eltelt 15 év a jóslatok egy részét már
igazolta. (1. táblázat)
|
2010 |
Az
adaptív sebességtartó
berendezés tipikussá válik, megjelennek egyszerűbb sávelhagyásra és ütközésre
figyelmeztető rendszerek. Zárt pályákon vezető nélküli autóbuszok
közlekednek. |
ü |
|
2020 |
A sávelhagyás- és ütközésmegelőző
rendszerek kormány- és fékbeavatkozással tipikussá válnak, megjelennek az
autonóm járműirányítás bizonyos formái különösen veszélyes helyeken. |
ü |
|
2030 |
Közel minden új járművet
felszerelnek ütközés- és nem szándékolt sávelhagyás-megakadályozó
rendszerrel. Bizonyos flották alkalmasak autonóm haladásra, alapvetően zárt
pályákon. |
ü |
|
2050 |
Az újonnan épült autópályákat már
autonóm járművekre tervezve építik, megjelennek olyan tesztjárművek, amelyek
a hagyományos közlekedési folyamatban vesznek részt. |
? |
|
2070 |
Az automatikus áruszállító
rendszerek tipikussá válnak, emberi beavatkozás nélkül kerül át az áru az
egyik szállítóeszközről a másikra. |
? |
|
2100 |
Az autonóm és a hagyományos
járművek együtt közlekednek. |
? |
1. táblázat: Az 1990-es előrejelzés
validációja
Végezetül szeretném megemlíteni az
intelligens járműrendszerek kutatásának hazai hátterét. A Budapesti Műszaki
Egyetem (BME) és az MTA Számítástechnikai és Automatizálási Intézete (SZTAKI)
együttműködésében közel 20 éve folynak kutatások e témában Magyarországon. Nem
utolsósorban e tevékenység hírére több világcég hozta hazánkba ilyen
kutatásainak és fejlesztéseinek egy részét, és kiépítették együttműködésüket a
hazai fejlesztő helyekkel. Az együttműködés eredményeképp a Budapesti Műszaki
Egyetem a magyar kormány Regionális Egyetemi Tudásközpont pályázatán támogatást
nyert az Elektronikus Jármű és Járműirányítási Tudásközpont létrehozására. E
most induló központ tevékenységének célja, hogy az elérhető szaktudást
rendszerezze, továbbfejlessze és az iparág többi résztvevőjének a
rendelkezésére bocsássa.
|
Bibliográfia |
|
Amirouche, F., Palkovics, L., Woodrooffe, J.: Optimal
driver seat suspension design for heavy trucks, In: Int. J. of Vehicle
Design, Heavy Vehicle Systems, Vol. 2/1, 1995: 18-44. |
