Принцип построения системы управления автомобилем без водителя

Обновлено: 04.02.2025

Минтранс утвердил Транспортную стратегию России до 2030 года. В ней черным по белому написано, что будущего у личных автомобилей нет. Все — в автобус!

Текст Стратегии размещен на сайте министерства транспорта. Документ огромный, поэтому я хочу обратить внимание автомобилистов лишь на самые яркие моменты.

Личные автомобили — зло!

На практике это будет означать, что вместо парковок будут построены велодорожки, расширены тротуары, а количество полос на дорогах уменьшится.

2. Под борьбу с личным автомобилем подводится теоретическая база. Оказывается, что именно личные автомобили являются главным источником загрязнения воздуха в городах. Но если автомобилисты вдруг решат перейти с двигателя внутреннего сгорания на электрический, то авторы стратегии поставили перед такими хитрецами бетонную стену:

Это означает, что в будущем личные автомобили, как страшнейшие загрязнители воздуха, останутся, видимо, только у чиновников, а обычные граждане будут вынуждены (если не захотят — заставят) пересесть на общественный транспорт, который будет возить людей из Заводского района в центр и обратно. Любые другие маршруты будут не в приоритете.

Как станут бороться с автомобилями?

Это тоже прописано. Будут применяться экологические ограничения. Авторы стратегии прямым текстом пишут, что 55% автопарка в России не соответствует даже такому весьма устаревшему стандарту, как Евро‑3.

Почему Евро‑3? Видимо, потому, что следом за этим упоминанием идет отсылка к федеральному законодательству, которое давно позволяет устанавливать запрет на въезд на определенные территории автомобилей с экологическим классом ниже определенного уровня. Читаем между строк, что можно, например, запретить въезд в города транспортным средствам с Евро‑3 и ниже. И в таком случае на старых Жигулях можно будет ездить только по деревне, в город — только на чем-то более современном. Или на автобусе.

Но — лиха беда начало. И если пришли за Евро‑3, то скоро придут и за Евро‑6.

Цель авторов документа — решить проблему загрязнения воздуха, а решиться она может только почти полным безальтернативным запретом на личные автомобили. И автомобили уровня Евро‑6 точно так же загрязняют воздух очень страшными твердыми частицами, поэтому за такими машинами тоже придут. Но позже. Равно как придут и за электромобилями, ведь они тоже загрязняют воздух твердыми частицами.

Выхода нет?

Единственный выход, который видят авторы стратегии, — общественный транспорт, возящий людей вагонами с периферии в центр и обратно.

Кстати, стоимость возврата в условный XVIII век, когда все передвигались на экологически чистых телегах, составляет 60 триллионов рублей. Вот цена борьбы со страшными твердыми частицами, испускаемыми личными автомобилями.

Но поражает даже не это, хотя подобные планы уже где-то за рамками разумного, а то, что авторы стратегии, похоже, в России даже никогда и не бывали. И не знают, что за МКАДом тоже есть жизнь, но общественного транспорта нет от слова совсем, а проблемы начинаются уже в паре десятков километров от Москвы, чуть в стороне от оживленных трасс, где автобус ходит один раз в три часа.

Авторам перед подготовкой этого документа следовало бы собраться на одной из таких остановок в мороз и торжественно ждать прибытия автобуса три часа под ледяным ветром и снегопадом. Уверен, что после такого эксперимента стратегия, во всяком случае в отношении личного транспорта, была бы совсем другой.

По данным ВОЗ, более 50 процентов населения мира проживает в городах. Мегаполисы в большинстве своем страдают от транспортных проблем. Дорожные пробки — их самое явное и часто встречающееся проявление. Они негативно влияют на локальные экономики и качество жизни всех участников дорожного движения, поэтому, безусловно, требуют устранения.

Если в качестве примера рассмотреть типичную причину образования пробок — ремонтные работы — консервативный подход к ее решению будет заключаться в перенаправлении движения на ближайшие параллельные дороги. В результате, вероятнее всего, они будут перегружаться вслед за основной магистралью, и вблизи ремонтируемого участка в час-пик не останется ни одной свободной полосы движения.

Фото Highways England / CC

Географическая информационная система (ГИС) открывает возможность для связи данных с конкретными точками на дорожной карте. Для непосредственного управления движением служат отдельные подсистемы. Их количество, сложность и уровни взаимодействия друг с другом могут отличаться в различных моделях в зависимости от поставленных задач.

Например, в китайском Ланфане действуют следующие подсистемы: светофорное регулирование, сбор информации о движении, наблюдение и оповещение, геолокационное позиционирование служебных автомобилей и другие составляющие. В румынской Тимишоаре, кроме уже описанных элементов, реализованы подсистемы приоритизации общественного транспорта и распознавания номерных знаков.

Интеллектуальная система мониторинга и реагирования

Мониторинг — это основа работы командного центра. Своевременное выявление инцидентов и реагирование на них гарантирует безопасность на дорогах и снижение пробок. Пользователь чаще всего видит результаты мониторинга на карте с цветовой схемой, отображающей загруженность потока в реальном времени.

Например, предложенный компанией Libelium вариант способен дифференцировать сигналы от различных девайсов, в том числе и телефонов пешеходов. Полученные данные датчиков передаются на сервер, где, после анализа, система (при необходимости) принимает решение по устранению перегрузки автомобильного или пешеходного движения.

Эта же концепция реализуется и с помощью более широких групп датчиков, объединенных в сети. Основной принцип работы — сенсор или датчик идентифицирует транспортное средство, сравнивая сигналы при отсутствии и наличии препятствия/затора/пробки. Базовая станция рассчитывает скорость на основе расстояния между двумя узлами-датчиками и среднего времени их прохождения автомобилем.

Пример работы подобной системы описывает Матье Дюмулен (Mathieu Dumoulin), специалист по обработке данных из компании MapR Data Technologies. Схема работы с сигналами датчиков, предложенная MapR, строится на присвоении правил событиям, возникающим при потоковой передаче данных, например, сведениям об инцидентах на отдельных участках. Предложенные командой Матье бизнес-правила позволяют применять в ответ на них полезные действия.

Для демонстрации работы своего подхода MapR смоделировали дорожную ситуацию с одним датчиком, измеряющим скорость проходящих автомобилей для обнаружения заторов и информирования командного центра. Использование данных об уже произошедших на участке авариях и подключение модулей аналитики помогают мониторить ситуацию и принимать эффективные решения по разрешению дорожных инцидентов в режиме реального времени.

Фото Matthias Ripp / CC

Так функционирует эта подсистема в своем базовом воплощении: инфракрасные датчики, установленные в одном из элементов дорожной инфраструктуры, например, в световых опорах, обнаруживают возникновение или отсутствие автомобильного потока. Эти данные служат входящим сигналом для системы, которая генерирует выходные сигналы для красной, зеленой и желтой фаз и контролирует длительность цикла, учитывая количество транспортных средств на каждой дороге.

Та же информация в качестве выходного сигнала может передаваться участнику дорожного движения. Адаптивные светофоры способны работать и в аварийном режиме, когда средства видеофиксации распознают движущееся транспортное средство как машину скорой помощи или полицейский автомобиль с включенными сигнальными маячками. В таком случае для автомобилей, которые пересекают маршрут следования служебной машины, сигналы светофора сменятся на красные.

Исследователи Наньянского технологического университета в этом году представили алгоритм распределения трафика, основанный на машинном обучении. Маршрутизация в данном случае имеет несколько нюансов: учитывается текущая нагрузка на транспортную систему и прогнозируемая неизвестная величина, отвечающая за дополнительную нагрузку, которая может попасть в сеть в любой момент времени. Далее алгоритм отвечает за разгрузку сети на каждом узле или, иначе говоря, перекрестке. Такая система в сочетании со светофорами с искусственным интеллектом может стать решением для распространенных городских проблем.

Фото Oran Viriyincy / CC

Информация, полученная от них, может быть обработана алгоритмом и представлена конечному пользователю через приложение или другой пользовательский интерфейс. В момент парковки приложение сохраняет информацию о местоположении транспортного средства, что упрощает поиск автомобиля в дальнейшем. Это решение можно назвать локальным, подходящим, например, для отдельных торговых центров.

Эти данные рассматриваются в контексте парковочной системы в масштабах всего города и поступают к ответственным лицам. StreetLine предоставляет SDK, систему автоматического распознавания номерных знаков и API для работы со всеми источниками данных, связанных с парковкой.

Интеллектуальные парковочные системы могут быть полезны и для управления плотностью движения. В основе такого решения заранее заложен инструмент регулирования трафика — изменение тарифных ставок в платных зонах парковки. Это позволяет распределять загруженность парковочных мест в определенные дни, тем самым снижая пробки на дорогах.

Для конечных пользователей данные о свободных местах и более дешевых тарифах помогают планировать поездку и в целом качественно повышают водительский опыт — с помощью носимых или встроенных в автомобиль устройств пользователь получает практические указания по поиску парковочного места в реальном времени.

Будущее управления движением

Три основных элемента, рассмотренных нами, — это уже готовая экосистема, способная значительно облегчить ситуацию на дорогах современного города. Однако инфраструктура будущего создается в первую очередь для транспорта будущего. Автоматизированные системы мониторинга, паркинга и управления облегчают переход к использованию беспилотных автомобилей.

Речь идет не только о безопасном вождении, но и о том, как с максимальным комфортом для себя и пассажиров добраться из одной точки в другую, потратив при этом минимум усилий, нервов, времени и денег.

Такому в автошколе точно не учат. Эти знания приходят лишь с опытом, по принципу: чем чаще садишься за руль, тем больше полезных навыков приобретаешь.

Что надо видеть в зеркалах

Как бы банально это ни звучало, но прежде всего следует правильно настроить рабочее место водителя. Посадка за рулем влияет на массу вещей: обзорность, время и точность реакции в экстренной ситуации, самочувствие водителя и многое другое. Неправильно сел, и вот уже через полчаса поездки заныла спина или начала неметь нога. Потратьте пару минут на регулировки зеркал, водительского кресла и рулевой колонки. Вот какая посадка считается верной :

продольная регулировка кресла: установите сиденье в такое положение, чтобы при полностью нажатой педали тормоза нога оставалась слегка согнутой в колене;
наклон спинки и положение руля по вылету должны быть такими, чтобы вытянутые руки касались верхней части руля запястьями;
ось рулевой колонки в идеале должна быть направлена в район грудной клетки водителя. При этом рулевое колесо не должно перекрывать приборный щиток;
в боковых зеркалах должно быть видно заднее крыло вашего автомобиля. Горизонт — чуть ниже середины зеркала.

При таком положении рук на руле время реакции водителя в экстренной дорожной ситуации минимально, а действия максимально точны. Вождение одной рукой и прочие варианты хвата (к примеру, когда ладони лежат на спицах руля внутри обода) потенциально опаснее.

В большом городе

Даже если вы ездите по одному и тому же маршруту ежедневно и уже выучили расположение каждой ямки на своем пути, не говоря уже о нюансах организации движения на перекрестках, это не повод расслабляться за рулем. Причем во многих дорожных ситуациях, описанных ниже, вы будете иметь преимущество в движении согласно ПДД. И случись авария, скорее всего, окажетесь потерпевшим, а не виновником. Но наша главная задача — предотвратить аварию, что в конечном итоге и сэкономит нам упомянутые нервы, время и деньги.

Всегда помните, что даже если вы едете в правой полосе, между вашей машиной и бордюром может попытаться пролезть какой-нибудь безответственный водитель, чтобы опередить вас. Совет простой: ехать на таком расстоянии от края дороги, чтобы справа от вас физически не смог поместиться автомобиль . Это позволит вам меньше отвлекаться на правое зеркало и сконцентрироваться на обстановке впереди.
При повороте направо или налево, даже если вы совершаете этот маневр из крайнего ряда, не лишним будет взглянуть в зеркало заднего вида со стороны поворота. Сзади может оказаться попутный мотоциклист, который движется быстрее вас и вовсе не планирует поворачивать. А еще при повороте налево убедитесь, что сзади по встречной полосе вас не нагоняет автомобиль со спецсигналами.

Водитель этого VW Golf планирует повернуть направо из правой полосы. Однако ее ширина позволяет двигаться в два ряда. Что если таксист поедет прямо?

Выезд из двора направо — казалось бы, плевое дело. Посмотрел налево, уступил дорогу и выезжай себе спокойно. Но не все так просто. В некоторых случаях Правила допускают движение задним ходом (даже по дороге с односторонним движением). Так что, выезжая направо, смотреть нужно и налево, и направо . Чтобы не приехать в корму автомобиля, водитель которого прозевал поворот и теперь возвращается задним ходом. Или объезжает таким образом пробку (и такое бывает).
Вы приближайтесь к перекрестку, включили правый указатель поворота и планируете повернуть направо. Но за несколько метров до перекрестка с прилегающей территории выезжает другой автомобиль. Его водитель увидел, что вы включили поворотник, и принял это за намерение повернуть на прилегающую территорию. Решив, что траектории ваших машин не пересекутся, он вполне может начать движение. Так что не включайте поворотник заранее, если это может ввести в заблуждение других участников движения. Об этом даже в ПДД написано, но мало кто об этом помнит.

14.2. Если перед нерегулируемым пешеходным переходом остановилось или снизило скорость транспортное средство, то водители других транспортных средств, движущихся в том же направлении, также обязаны остановиться или снизить скорость. Продолжать движение разрешено с учетом требований пункта 14.1 Правил.

Мы же рекомендуем снижать скорость даже если впереди нет пешеходного перехода, либо если он регулируемый и вам горит разрешающий сигнал светофора. То есть автомобиль в соседнем ряду замедляется без видимых на то причин. К сожалению, желающих перейти дорогу там, где удобнее, невзирая на Правила, предостаточно. Такой пешеход вполне может угодить под колеса вашей машины. А что если дорогу переходит, к примеру, собака? Словом, осторожность не помещает. Конечно, это не означает, что водитель должен бояться всего и вся, а его нога постоянно дежурить над педалью тормоза. Главное, научиться видеть потенциально опасные ситуации на дороге.

Все чаще бывает, что пешеходы, переходя улицу, заняты разговором по мобильному телефону. Иногда такое пренебрежение собственной безопасностью обходится им слишком дорого. При этом в случае наезда ответственности с водителя никто не снимет.

На трассе или скоростной дороге

Если поток плотный, а скорость движения высока, нелишним будет видеть и то, что происходит перед впереди идущей машиной. Для этого достаточно сместиться чуть левее в пределах полосы. Вы заранее увидите возникшее препятствие, и торможение машины перед вами не станет неожиданностью.
Допустим, вы едете по трассе с высокой скоростью и замечаете впереди затор. Самое безопасное в такой ситуации — тормозить заранее, включив при этом аварийку. Это привлечет внимание водителей позади вас. А если не помогло и водитель позади не реагирует на ваши предупреждения, не начинает замедляться, лучше сместиться на обочину , оставив ему чуть больше места на дороге для экстренного торможения.
Догнали медленно плетущийся грузовик и теперь ждете, пока освободится встречка, чтобы совершить обгон? Не прижимайтесь к большегрузу слишком близко. Перед маневром лучше держать дистанцию побольше (2–3 корпуса легкового автомобиля) — это улучшит обзор и позволит вам начать ускорение заранее, еще до выезда на встречную полосу. Таким образом вы сократите время пребывания на встречке во время обгона.
Нелишним будет разузнать, что означают те или иные неформальные сигналы водителей. Впрочем, в большинстве случаев достаточно знать, что включенный левый поворотник на едущем впереди грузовике означает, что обгонять его нельзя, а правый — встречка свободна. Эти знания особенно пригодятся в пути во время непогоды, когда видимость ограничена. Кстати, о ней…

Едете по ночной дороге — выбирайте такую скорость, чтобы успеть затормозить, вплоть до полной остановки на расстоянии, которое высвечивают фары. Смысл в том, чтобы вам хватило тормозного пути, если заметите препятствие на дороге. Как определить безопасную скорость? Все просто.

Скорость реакции водителя на возникшую опасность: от 0,3 до 1,5 с, плюс время на перенос ноги с педали акселератора на тормоз — еще 0,5 с. Среднестатистический ближний свет галогенок высвечивает порядка 80 м дороги. Дальний — около 200 м. При скорости 90 км/ч автомобиль преодолевает 25 м в секунду. Таким образом, до начала торможения вы можете проехать 50 м, и оставшихся тридцати метров для полной остановки вам, скорее всего, не хватит. Так что разрешенный скоростной лимит совсем не подразумевает, что ехать с такой скоростью ночью безопасно. По крайней мере, с ближним светом фар.

Не все правила прописаны в ПДД — сознание этого приходит с опытом. Если хотя бы часть наших советов вы вовремя вспомните и примените за рулем, на дорогах станет еще чуточку безопаснее, культурнее и спокойнее.

Разумеется, эффект был бы намного сильнее, если бы Маттиас на какое-то время перебрался на заднее сиденье. Но он не имел права покидать свой пост, поскольку за все, что происходит и может произойти с этим автомобилем, отвечает он, водитель.

Краем глаза я подглядывал, не давит ли Маттиас украдкой на педали, но всё было честно. Эксперимент состоялся! Теперь я вправе записать в свой дневник, что одним из первых в мире ездил по городу на автомобиле без водителя.

ДРАЙВ MИ

Пока на пути умных машин нет одноуровневых перекрестков, пешеходных переходов и светофоров. Скорость движения ограничена: не быстрее 70 км/ч. И все же тепличными такие условия не назовешь. Например, на маршруте есть сложные туннели, в которых не ловится GPS-сигнал, а дороги то сливаются, то расходятся. А главное в том, что по отведенным под эксперимент дорогам ездят и другие участники движения, причем в обычном режиме: перестраиваются, тормозят, меняют направление. Конечно, автономные машины несут на бортах рекламу проекта, но мигалок и крякалок у них нет — ничто не должно нарушать привычную жизнь города.

Ну, лиха беда начало!

ЧТО ДАЕТ АВТОНОМИЯ

Шведы разделяют проблему безопасности на две составляющие. Первая — исключение вероятности столкновения автомобилей. Вторая — снижение утомляемости водителя при длительном пребывании за рулем.

А для водителя автономное вождение изменит подход к управлению автомобилем, позволит планировать поездки с учетом периодов автономного и активного управления, плодотворнее использовать свое время. За рулем можно будет разговаривать по телефону, пользоваться компьютером или просто отдыхать.

СТУПАЙТЕ, САНИ, В ЛЕС САМИ!

Точно так же можно было вызвать автомобиль с парковки. Единственное ограничение — он не мог отыскать меня на площадке, а подъезжал в определенную заранее зону, где и останавливался. Однако технически поиск владельца по мобильному телефону осуществим, и такой способностью автомобиль будущего непременно наделят.

Лотта ЯКОБССОН,

Системы автономного управления автомобилем позволяют сбалансировать процесс движения и работу двигателя, избежать резких стартов и торможений, что значительно экономит топливо. Еще один аспект — это комфорт. В долгой пробке или во время продолжительной загородной поездки водитель может передать свои функции автоматике и заняться работой, чтением газеты, просмотром кино или пообщаться с попутчиками. Но все равно на первом месте для нас всегда стоит безопасность.

Юридический аспект является крайне важным. К примеру, как быть со страховкой? Если при движении в автономном режиме случится ДТП, кто будет нести ответственность? На мой взгляд, техническая сторона вопроса является наименее сложной, юридическую придется прорабатывать гораздо дольше.

Автомобиль с автономным управлением — это больше чем сам автомобиль. Это еще и дороги, и инфраструктура, и законодательство. Например, знаки, асфальтовое покрытие, разметка, светофоры — все те элементы, которые считываются системами автомобиля, должны находиться в идеальном состоянии. Необходимо разрабатывать и новые инфраструктурные элементы, которые будут сообщать автомобилю важную информацию.

Реми БАСТЬЕН,

— В международном законодательстве, а именно в принятой всеми странами Венской конвенции, говорится, что автоматическое транспортное средство должно управляться лицом, имеющим водительское удостоверение. Потребуется убедить органы власти в том, что в определенных условиях автомобиль может принимать управление на себя. Мы поддерживаем связь с нашими коллегами-автомобилестроителями и властями. Мы хотим донести до них, что потребуется несколько этапов: начать нужно с получения разрешений для простых условий, а затем расширять их действие. Для этого придется продемонстрировать, что автономное управление является более надежным, нежели традиционное, с водителем. Сегодня активно используются системы поддержания безопасной дистанции до впереди идущего автомобиля, камеры научились считывать дорожные знаки. Уже есть системы мониторинга внимательности водителя, а у спортсменов можно заимствовать, например, технологии измерения кровяного давления. Абсолютно надежной и безопасной может быть только та автономная система, которая получает данные из разных источников. И это позволит убедить органы власти начать делать исключения из Венской конвенции.

Смысл в том, чтобы предложить автономное управление в тех случаях, когда вождение перестает быть удовольствием. Парковать автомобиль в дальнем углу стоянки не очень интересно, управлять автомобилем в пробке — тоже. Можно предположить, что к 2020 году мы увидим массовые автомобили, способные справляться с такими, относительно простыми ситуациями. Если же говорить о том, чтобы слепой мог пользоваться автомобилем, то подобного придется ждать лет двадцать.

Томас ВЕБЕР,

Джерри ХАРДКАСТЛ,

Вопрос безопасности стоит на первом месте. При опасном сближении или пересечении линии разметки системы предупреждают водителя (звуком, светом или иным способом), чтобы он предпринял необходимые действия. Следующий шаг — вмешательство системы в управление автомобилем. Оно происходит в том случае, если водитель никак не отреагировал на предупреждения. Автоматика действует быстрее, чем человек. Она подскажет и выполнит маневр, который поможет избежать столкновения.

Очень важно получить одобрение общественности на право техники действовать самостоятельно. В Японии, например, наблюдается активное старение населения, а пожилой человек за рулем — та еще проблема! Наличие систем автономного вождения поможет многим людям, но для этого идею должно одобрить общество, а затем нужно создать инфраструктуру. Кстати, недавно японский премьер-министр опробовал автономные автомобили на улицах Токио.

Лишь к 2020 году можно ожидать появления на дорогах автомобилей без водителей; даже если они не станут целиком автономными, многие системы уже будут внедрены. После этого должно пройти еще два поколения машин с подобными технологиями, чтобы можно было говорить о полностью автономном вождении.

Читайте также: