Podle vize Daimleru budou moci nákladní vozidla za deset let jezdit po evropských dálnicích a dálkových silnicích autonomně, jejich řidiči už nebudou "truckeři", nýbrž "manažeři dopravy" na atraktivním pojízdném pracovišti s novými pracovními úkoly. Efektivita dopravy a bezpečnost silničního provozu se má zvýšit, emise CO2 a spotřeba paliva naopak dále snížit. Nakolik jsou podobné vize reálné, však dnes dokáže odhadnout zřejmě málokdo.

HROZÍ V BUDOUCNOSTI DOPRAVNÍ KOLAPS?

Odborníci se shodují v tom, že nákladní dopravu v Evropě čeká výrazný nárůst. Všeobecná shoda panuje i v tom, že hlavní zátěž ponese silniční nákladní doprava, protože její zastoupení jinými druhy dopravy je prakticky realizovatelné jen v omezeném měřítku.

Eurostat vyčíslil ve svém aktuálním šetření z roku 2012 podíl silniční nákladní dopravy na celkové nákladní dopravě v EU na asi 76 procent. V šesti nejlidnatějších státech EU sahá tento ukazatel od 66 procent v Německu, až do 96 procent ve Španělsku.

Spolkové ministerstvo dopravy předpovídá v nedávno zveřejněné "Prognóze dopravy v roce 2030" pro nákladní vozidla jen v Německu nárůst dopravního výkonu o 39 procent. Odborníci nezávislé švýcarské podnikové poradenské firmy ProgTrans vycházejí ve své zprávě "World Transport Reports" ze zvýšení nákladní dopravy v EU mezi krizovým rokem 2008 a rokem 2025 o asi 20 procent. Jiné zdroje, například studie Ifmo, uvádějí při dynamickém vývoji ekonomiky v EU růst dvě procenta ročně. V souhrnu by to znamenalo zvýšení o 50 procent v následujících 20 letech a do roku 2050 zdvojnásobení aktuální poptávky po dopravě. Dokonce i roční růst pouhých 0,7 procenta by měl za následek nárůst objemu dopravy v tomto období o téměř 30 procent.

Naproti tomu investice do dopravní infrastruktury klesají. Zatímco v roce 1970 na ně v EU směřovalo 1,5 procenta HDP, v současnosti se tento ukazatel snížil přibližně na polovinu. Síť dálnic a dálkových silnic se ve velkých zemích EU příliš nezvětšila, především v aglomeracích západní Evropy jsou silnice přetížené. Jen v Německu vydal součet dopravních kolon na dálnicích a dálkových silnicích za celý rok 2012 téměř 600 tis. km a řidiči v nich stáli 230 tisíc hodin. Na velmi frekventovaných úsecích dálnic jezdí ve všední dny 150 až 200 tisíc vozidel za den, z toho více než 20 tisíc nákladních vozidel.

TLAK NA NÁKLADY A NEDOSTATEK ŘIDIČŮ

Přetížená infrastruktura je tak zřejmě součástí scénáře budoucnosti. K tomu se přidává rostoucí tlak na náklady, jemuž musí čelit podnikatelé v oboru silniční nákladní dopravy. Ceny paliv a mýtné poplatky rostou, nákladní vozidla jsou kvůli stále nové a přísnější legislativě dražší. Legislativa navíc předepisuje novou povinnou výbavu vozidel elektronicky řízeným stabilizačním systémem od letošního roku a systémy AEBS (Advanced Emergency Braking System, vyspělý systém nouzového brzdění) a LDWS (Lane Departure Warning System, asistent pro jízdu v jízdním pruhu) od příštího roku.

Prof. Dr. Ing. Uwe Clausen, vedoucí Fraunhoferova institutu pro toky materiálu a logistiku (IML), k tomu říká: "Doprava a logistika v současnosti profituje z výrazného pokroku výrobců užitkových vozidel, jehož dosáhli v nedávné minulosti. Tím jsou míněna zejména hospodárná nákladní vozidla, která jsou tišší a mají výrazně nižší emise než dřívější generace vozidel. V této oblasti bylo dosaženo úrovně efektivity, která byla ještě před několika lety považována prakticky za nemožnou. Pro vzdálenější budoucnost je důležitý pohled na vozidlo v celkových souvislostech logistického řetězce a dopravního systému. Centrálními aspekty v těchto systémech jsou zpracování dat a komunikace, navigace a interakce vozidel. Potenciál pro budoucí zvyšování efektivity nespočívá v samotných vozidlech, nýbrž ve spolupráci mezi vozidly, infrastrukturou a logistickým systémem."

Podnikům se zároveň ve stále větší míře nedostává profesionálních řidičů. Mezi příčiny patří demografický vývoj, velké překážky znesnadňující profesionálním řidičům získání řidičského průkazu pro nákladní vozidla, omezený výdělek, pro rodinný život nevhodné pracovní doby a v neposlední řadě špatná společenská image povolání řidiče nákladního vozidla.

PROPOJENÝ A AUTONOMNÍ DOPRAVNÍ SYSTÉM

Protože lze silniční nákladní dopravu nahradit jinými způsoby dopravy pouze v omezené míře, zůstává jako východisko pouze lepší využívání stávající infrastruktury, rozšířené používání a propojování asistenčních a telematických systémů a zvyšování atraktivity povolání řidiče. Nové komunikační technologie zároveň nabízejí také nové šance v podobě komunikace V2V (Vehicle to Vehicle, komunikace mezi vozidly) a V2I (Vehicle to Infrastructure, komunikace mezi vozidlem a infrastrukturou). Právě těmto novým možnostem inteligentního propojení přikládají vědci a vývojáři vozidel zásadní význam pro vývoj vozidel schopných autonomní jízdy.

Prof. Dr. Sabina Jeschke, ředitelka katedry informačního managementu ve strojírenství na vysoké škole technické RWTH, k tomu říká: "Společně s několika pozoruhodnými průlomy, jako jsou kognitivní technologie IBM Watson nebo Google Car, z uplynulých dvou let stojíme před novou érou umělé inteligence - masovým síťovým propojením. K tomu lze počítat i autonomní vozidlo Mercedes-Benz. Mimořádnou roli v tomto ohledu zaujímá 'internet věcí' (Internet of Things), který je rozšířením internetu. Jeho účastníky už nejsou výhradně lidé, ale i věci - například senzory automobilu, klimatologické stanice, řízení výrobních procesů a další systémy, které bezprostředně komunikují se svým okolím. Na tomto základě je možné realizovat zcela nové formy spolupráce mezi technickými systémy - zejména v oblasti dopravy a mobility."

VOZIDLO BLÍZKÉ BUDOUCNOSTI

V budoucnosti má být podle Daimleru pro zákazníky rozhodující vzájemné propojení a řízení tzv. "velkých dat" v řešení vozidla a služeb. Konektivita bude klíčem ke zvyšování efektivity. Cesta k tomuto cíli je dlážděna již dnes dodávanými asistenčními a telematickými systémy. Asistent pro udržování bezpečného odstupu, pro jízdu v popojíždějící dopravní koloně, pro nouzové brzdění, pro jízdu v jízdním pruhu nebo trojrozměrné mapy pro předvídavý tempomat jsou již realitou, stejně jako telematické produkty pro řízení provozu vozidla, přes řízení dopravy až po aplikace pro řidiče a dopravce.

Všechny tyto stavební kameny mají být vzájemně propojeny a rozšířeny, kamery a radarové senzory zdokonalovány a spojeny. A to vše bude doplněno komunikací V2V a V2I a digitální mapou. Nákladní vozidlo budoucnosti se tak má propojit se všemi aspekty svého okolí.

Částečně autonomní řízení ve veřejné silniční dopravě je realitou již dnes. Například moderní osobní vozy samočinně zaparkují na povel řidiče, asistent pro jízdu v dopravní koloně usnadňuje řízení při popojíždění apod. Zákazníci zatím potvrzují akceptaci těchto inteligentních systémů. Otázkou zůstává, zda tomu tak bude i nadále, pokud se bude autonomie vozidel rozšiřovat.

TECHNIKA ZÍTŘKA

Autonomní jízda s nákladními vozidly pro dálkovou dopravu má být podle vize Daimleru realitou za deset let. Studie Future Truck 2025 s technologií "Highway Pilot" má tento krok už za sebou a je dobrým příkladem toho, jak by mohl nákladní automobil a doprava budoucnosti vypadat.

Jako technický základ posloužil Mercedes-Benz Actros s plně automatizovanou převodovkou. Ve spodní části přídě jsou uloženy radarové senzory s dlouhým a krátkým dosahem, které skenují situaci před vozidlem. Radarový senzor vpředu má dosah 250 m s úhlem snímání 18 stupňů. Senzor s krátkým dosahem "dohlédne" do vzdálenosti 70 metrů při úhlu snímání 130 stupňů. Radarové senzory jsou základem již dnes nabízených bezpečnostních systémů, které podporují řidiče při udržování bezpečné vzdálenosti od vpředu jedoucího vozidla a při nouzovém brzdění.

Kromě toho sleduje oblast před vozidlem stereokamera, umístěná nad spodním okrajem čelního okna. Dnes je na tomto místě umístěna monokamera asistenta pro jízdu v jízdním pruhu. Dosah stereokamery je 100 m, úhel snímání je 45 stupňů horizontálně a 27 stupňů vertikálně.

Stereokamera rozpoznává jednoproudé a dvouproudé vozovky, chodce, pohyblivé a nepohyblivé předměty, veškeré objekty v rámci sledovaného prostoru a stav vozovky. Kamera rozpoznává všechno, co se odlišuje od pozadí, a díky tomu dokáže precizně stanovit i volný prostor. Kromě toho zachycuje také informace z dopravních značek a slouží také ke sledování jízdního pruhu.

Sledování vozovky po obou stranách vozidla mají na starost radarové senzory umístěné před zadní nápravou tahače. Jejich dosah činí 60 m, senzory pokrývají úhel 170 stupňů.

MULTISENZOROVÁ FÚZE SPOJUJE DATA

Senzory jsou vzájemně propojeny (multisenzorová fúze) a zprostředkovávají kompletní obraz okolí, který zahrnuje veškeré pohyblivé a nepohyblivé objekty v okolí nákladního vozidla. Fúzí dat z radarového senzoru vpředu, bočních radarových senzorů a kamery vpředu ve výkonném centrálním počítači vznikne "přehled" o celé oblasti před nákladním vozidlem a po jeho stranách. Pro porovnání: Lidské oko disponuje zorným polem 150 stupňů, z toho však jenom zlomek připadá na zónu ostrého vidění. Senzory rozpoznávají okraj vozovky nejen na základě podélných čar, ale průběh silnice dokážou identifikovat také podle zástavby na krajnici (např. svodidla nebo vegetace).

Senzorová a kamerová technika pracuje v celém rozsahu rychlostí až do nejvyšší povolené rychlosti pro nákladní vozidla 80 km/h. Díky ní je vozidlo plně automatickými zásahy do řízení udržováno uprostřed jízdního pruhu. Systém kromě toho vychází - také z digitální trojrozměrné mapy, která se již dnes používá pro asistenční systém prediktivního řízení hnacího řetězce PPC (Predictive Powertrain Control). Nákladní vozidlo je tedy nepřetržitě informováno o průběhu trasy a o její topografii. K vlastní lokalizaci se navíc používá digitální mapa a informace z multisenzorové fúze.

VZÁJEMNÁ KOMUNIKACE MEZI VOZIDLY

"Highway Pilot" je doplněn síťovým propojením V2V a V2I. Každé vozidlo, vybavené v blízké budoucnosti těmito systémy, bude průběžně předávat svému okolí informace v podobě zprávy CAM (Corporate Awareness Message). Jejím obsahem jsou údaje o poloze a typu vozidla, rozměrech, směru a rychlosti jízdy, případné akceleraci nebo brzdění a o poloměru projížděné zatáčky.

Frekvence informačních sdělení závisí na rychlosti jízdy vozidla a na intenzitě změn jeho pohybu. Při klidné jízdě to může být jedna zpráva za sekundu, při výrazných změnách i deset zpráv za sekundu.

Zprávy jsou přenášeny technologií WLAN na frekvenci G5 (5,9 GHz), která je po celé Evropě jednotná. Základem je stanice ITS Vehicle Station (Intelligent Transport Systems and Services) na palubě vozidla. Komunikace mezi vozidly je rovněž standardizovaná na základě dohod konsorcia výrobců automobilů, dodavatelů, veřejných organizací a výzkumných zařízení.

Průběžně zasílané zprávy lze přijímat v okruhu asi 500 metrů. Vozidla se tak vzájemně informují o svých pohybech a mohou na tyto skutečnosti okamžitě reagovat. To se týká například reakcí na zařazení vozidel do jízdního pruhu na dálnici nebo na nedaleký konec stojící kolony vozidel. Každá zpráva je certifikována, což zabraňuje jejímu zneužití. Zasílání zpráv je na tuto vzdálenost funkční i za nepříznivého počasí.

V případě potřeby jsou průběžná hlášení doplňována zprávami DEN (Decentralized Environmental Notification), které upozorňuje na mimořádné události, například na nouzové brzdění, zapnutí výstražných světel nebo mlhových světlometů.

KOMUNIKACE S INFRASTRUKTUROU

V2I znamená, že jsou všechny uvedené zprávy a signály zasílány rovněž externím adresátům, například stanicím pro řízení silničního provozu, které mohou flexibilně reagovat na nově nastalé skutečnosti, například změnami nejvyšší povolené rychlosti nebo povolením jízdy v dalších jízdních pruzích. Zprávy lze zasílat i opačným směrem vozidlům, například o krátkodobých nebo mobilních staveništích. Nachází-li se nejbližší pevná stanice pro V2I mimo přímý dosah, jsou informace předávány řetězcem zpráv prostřednictvím ostatních vozidel. Při nedostupnosti sítě WLAN zajišťují přenos mobilní telefonní sítě UMTS a GPRS.

Všechna uvedená data informují řidiče, resp. počítač jeho vozidla, včas o událostech mimo viditelnou oblast. Díky tomu se řidič a jeho vozidlo dozví o překážkách ještě dřív, než může nastat nebezpečná situace.

SILNIČNÍ DOPRAVA JAKO SYSTÉM SCHOPNÝ UČENÍ

Nákladní vůz budoucnosti nejede tedy po své trase jako "solitér", nýbrž automaticky, nepřetržitě a pro svého řidiče neznatelně komunikuje se svým okolím. Stejně jako předává jiným vozidlům informace o svých vlastních pohybech a průběhu jízdy, přebírá zase signály o pohybech ostatních nákladních a jiných vozidel. Mezi propojenými vozidly probíhá komunikace v reálném čase.

Tímto způsobem vozidla vzájemně sdílejí informace o váznoucí a zpomalené dopravě, data o dopravních zácpách, jejich délce a době zdržení, nebo o staveništích - tato data jsou k dispozici všem účastníkům silničního provozu. Protože propojená vozidla reagují na tyto zprávy automaticky, je tím zajištěn homogenní tok dopravy a dokonalejší využití omezených možností silniční infrastruktury, a to lépe než u současných - náročných systémů řízení dopravy. Při větších překážkách vozy včas dostanou informace pro automatickou změnu trasy do požadovaného cíle, nebo doporučení pro objízdnou trasu. Silniční doprava se tak vyvine v systém schopný samoučení.

Průměrná rychlost přepravy by se zvýšila jen v důsledku lepšího toku dopravy bez změny nejvyšší povolené rychlosti. Homogenní doprava zároveň ušetří palivo.

PROSAZENÍ POTŘEBNÉ LEGISLATIVY NEBUDE JEDNODUCHÉ

Technologie nutná pro zvládnutí autonomní jízdy je tedy v podstatě vyvinutá. Jejím základem je vzájemné propojení systémů. Příklad Daimleru, ale i jiných automobilek vyvíjejících vlastní systémy autonomních vozidel, ukazuje, že technologicky se firmy již blíží funkčnímu řešení, byť je zatím otázkou, jak by si automatické systémy poradily s extrémním počasím, náledím, náhlými změnami povrchu apod. Výzvu představuje i vzájemná koexistence autonomních a neautonomních vozidel na silniční síti.

Základním předpokladem pro zavedení tohoto řešení je však odpovídající legislativa. Zásadní otázkou, o které se nepochybně bude v dalších letech diskutovat po celém světě, je odpovědnost za případnou nehodu. Vzhledem k rychlosti vozu a minimálním, či spíše žádným únikovým zónám na silnici je nemožné, aby při poruše automatu převzal řidič včas řízení. Odpovědnost tedy zřejmě zůstane na výrobci vozu. O možných důsledcích výrobní vady se před nedávnem přesvědčil i největší výrobce aut na světě, firma Toyota. Potíže s plynovým a brzdovým pedálem některých modelů pravděpodobně stály život několik, možná však až několik desítek lidí v USA. Automobilka musela svolat miliony aut k opravě a její pověst výrobce kvalitních vozů silně utrpěla.

Další překážkou, kterou bude nutné překonat, je nedůvěra lidí k automaticky řízeným vozidlům. Přes řadu entuziastů, líčících budoucnost automatizované silniční dopravy jen v růžových barvách, se jistě najde dost lidí obávajících se takto přímočaře svěřit svůj život do rukou stroje. I přes to, že možnost selhání člověka jakožto řidiče automobilu je rovněž reálná.

Je tedy otázkou, jak se lidstvo postaví k možnosti, že některá auta v silničním provozu nebudou řízena člověkem. Auta sice už dnes dokážou sama zaparkovat a lidé tyto systémy vesměs akceptují, ale k automaticky řízené jízdě vysokou rychlostí po silnici zbývá pořád obrovský skok.

REÁLNÉ BEZPEČNOSTNÍ HROZBY

Do úvah, zda povolit, či nepovolit automatickou jízdu po silnicích, je v neposlední řadě třeba zahrnout otázku možného útoku hackerů a zneužití ovládnutých vozidel. Tyto otázky silněji vyplouvají na povrch, jak se v řízení silniční dopravy i v samotných vozidlech stále více uplatňují počítačové systémy.

Že jde o velmi reálné hrozby, v srpnu předvedl např. tým výzkumníků z michiganské univerzity na letošním USENIX Security Symposiu v San Diegu. Expertům na zabezpečení IT systémů se podařilo vzdáleně ovládnout zhruba stovku semaforů ve státě Michigan. Na letošním ročníku jedné z největších "hackerských" konferencí BlackHat/Defcon pořádané v Las Vegas předvedla dvojice expertů (Charlie Miller a Christopher Valasek) dokonce vzdálené částečné ovládnutí vozidla průnikem do jeho palubní sítě prostřednictvím bezpečnostní díry v bezdrátové technologii Bluetooth. Hackeři byli schopni vzdáleně ovládat řízení a brzdy automobilu.

Přestože je vzdálený průnik do počítačové sítě auta podle autorů úspěšného útoku vysoce náročná disciplína, není to nemožné. Příklady nedávných hackerských útoků na nejrůznější části internetové infrastruktury, za kterými stály či mohly stát vlády různých zemí, nebo příklad neobvykle sofistikovaného počítačového červa Stuxnet útočícího na průmyslové automaty, který dokázal na dlouhé měsíce ochromit íránský jaderný program a jehož vývoj má pravděpodobně na svědomí Izrael, ukazují zranitelnost moderních IT systémů i rizika jejich zneužití např. teroristy.

KTERÁ STRANA PŘEVÁŽÍ?

Také tyto příklady dokazují, že politiky nečeká jednoduché rozhodování. Velký tlak na povolení autonomních vozidel vyvinou právě firmy, které do vývoje technologií automatického řízení investují značné sumy. Autonomní vozidla totiž představují obrovský tržní potenciál. Poradenská firma Lux Research nedávno zveřejnila zprávu, v níž odhaduje v roce 2030 objem tržeb spojených s technologií autonomních vozidel na téměř 90 miliard dolarů. Z tohoto koláče by si rády ukrojily co největší díl nejen automobilky, ale i technologické firmy typu Google, který do vývoje vlastního autonomního vozidla rovněž investuje.

Na jedné misce vah při rozhodování o největší změně v dějinách automobilismu tak stojí úspory nákladů, snížení zátěže životního prostředí a obrovské tržní příležitosti pro automobilový a IT průmysl, na druhé potom riziko technických závad s fatálními důsledky pro bezpečnost silničního provozu a především různé možnosti i hromadného zneužití automaticky řízených vozidel. Která strana nakonec převáží?


S využitím tiskových materiálů Mercedes-Benz


FUTURE TRUCK 2025

Future Truck 2025 nepředstavuje nové nákladní vozidlo, ale vizi dopravního systému budoucnosti, který byl vyvinut v rámci iniciativy Shaping Future Transportation divize Daimler Trucks s cílem chránit přírodní zdroje, snížit emise všeho druhu a zároveň zaručit vysokou úroveň bezpečnosti silničního provozu. Téměř sériové provedení studie Future Truck 2025 demonstrovalo své schopnosti při světové premiéře na začátku letošního července jízdami běžnou rychlostí až 80 km/h v reálných dopravních situacích na úseku dálnice A14 v Německu. Mercedes-Benz odhalí kompletní studii Future Truck 2025 v září na hannoverském veletrhu užitkových vozidel IAA.


Future Truck 2025 byl v červenci pro demonstrační jízdy na silnicích ještě zamaskován - zevnějšek je polepen černobílou fólií, která zakrývá skutečné tvary. Premiéra proběhne v září na veletrhu IAA.

Budoucí změna limitu délky souprav nákladních vozidel v EU umožní realizovat další opatření pro aerodynamickou optimalizaci i konvenčních nákladních vozidel. Návěs Aerodynamics Trailer může snížit spotřebu soupravy až o pět procent.

Přídavné monitory v interiéru naznačují budoucí pracoviště řidiče nákladního vozidla v roli manažera dopravy. V budoucnosti má být kabina doplněna komfortním a funkčním pracovištěm pro fázi autonomní jízdy.
FOTO: Daimler

Související