АВТОНОМНЫЕ СИСТЕМЫ В СФЕРЕ ТРАНСПОРТНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

AUTONOMOUS SYSTEMS IN THE FIELD OF TRANSPORT TECHNOLOGIES

В настоящее время все большее распространение получают автономные системы. Они управляют работой различных механизмов, не получая информацию для своего функционирования от человека. Они, как правило, обладают системой принятия решений и в зависимости от ситуации, могут вырабатывать какие-либо ответные реакции, направленные на её исправление. Рассмотрим развитие автономных систем в сфере транспорта.

Европейская ассоциация по содействию науке и исследованиям в области безопасности движения SafeTRANS, объединила воедино все известные аспекты автономных систем, с целью технического планирования реализации высокоавтоматизированных систем.

По свойствам и степени автономизации все автономные транспортные системы можно отнести к четырем классам. В SafeTRANS классы по автоматизации получили следующие названия:

1-й класс - функциональные автоматизированные системы сюда можно отнести автоматическую парковку, приземление или полностью автоматизированное производство определенного продукта.

2-й класс - системы, ориентированные на выполнение миссий, к этому классу следует относить автономную езду на машине по трассе или работу одной линии метро.

3-й класс - коллаборативные системы, в этот класс можно отнести, например, поиск наземного объекта группой летательных дронов или перевозка грузов колонной беспилотных грузовиков.

4-й класс - самодостаточные (аутопоэзические) системы – это системы, которые в процессе эксплуатации самостоятельно развивают своё восприятие и интерпретацию ситуации. Действия таких системы можно назвать человекоподобным поведением. Надо отметить, что подобное поведение автономных систем на сегодняшний день, так и не реализованы на практике. Главной особенностью данного класса является способность к бесконтрольному самообучению.

Таблица 1, Характеристики автономных транспортных систем

 

1 класс

2 класс

3 класс

4 класс

обучаемость в процессе эксплуатации

не обучаемы

не обучаемы

не обучаемы

самодостаточны

совместная работа с другими системами

обмен только контекстной информацией о задаче и о себе

обмен только контекстной информацией о задаче и о себе

способны согласовывать (взаимодействовать) свои действия с человеком и другими системами

абсолютные способности к совместной работе, способны обмениваться с другими системами даже изученным поведением

возможные решаемые задачи

 

автономное выполнение ограниченных, четко поставленных задач

решение незапланированных последовательностей знакомых и выполнимых задач независимо от имеющейся ситуации

совместное выполнение поставленных задач группой однотипных аппаратов, возможное согласование между собой целей, планов и действий

полностью автономное выполнение любых поставленных задач

 

Очевидно, что в основе любой автономной транспортной системы, находится беспилотный аппарат (автомобиль, летательный дрон, ж/д локомотив и т.д.). Сравним степени автономности систем на примере самоуправляемого автомобиля (таблица 2).

Таблица 2, Характеристики классов автономности систем

Класс автономности

Реализация автономности

Условия и примеры внедрения

Уровень 0

Автоматизированная система выдает предупреждения. В любой момент может вмешаться в управление автомобилем в рамках доступных ей средств. Постоянного доступа к контролю автомобилем не имеет

Система выдает предупреждения и может мгновенно вмешаться

Уровень 1

(«с руками»)

Автоматизированная система и человек делят контроль над автомобилем. Например, рулевое управление в руках человека, а скорость под контролем системы.

Предупреждения о сходе с полосы или помощник при парковке, где скорость контролируется человеком, а рулевое управление за системой

Уровень 2

(«без рук»)

Водитель контролирует движение и готов в любой момент взять управление на себя. Автоматизированная система контролирует скорость, ускорение, торможение, рулевое управление.

Необходимо постоянное подтверждение готовности человеком взять управление на себя.

Уровень 3

(«не глядя»)

Автоматизированная система самостоятельно контролирует все процессы по управлению автомобилем, но водитель должен быть готов к перехвату управления за регламентированное производителем время.

Самостоятельное выполнение системой определенного этапа поездки или парковки, в строго ограниченных условиях.

Уровень 4

(«не думая»)

Автоматизированная система полностью контролирует все системы автомобиля и должна самостоятельно завершить движение, если водитель не взял управление на себя.

Самостоятельное движение возможно на ограниченных участках или в специальных условиях

Уровень 5

(«управление по желанию»)

Со стороны человека не требуется никакого вмешательства.

Роботизированное такси.

Как видно из таблицы 2, автономные системы 1-ого и 2-ого уровня автономности являются всего лишь помощниками водителя в процессе вождения автомобиля. Они могут предупредить об опасности, изменениях ситуации (уровень 0) или вмешаться путем резкого торможения или снижением скорости (уровень 1). И даже системы уровня 2, только номинально называются «без рук», да, система полностью берет под контроль автомобиль (ускорение, торможение, рулевое управление), однако контакт рулевого колеса и рук водителя обязателен, для подтверждения готовности в любой момент перехватить управление.

Автономность уровня 3 уже очень похожа на беспилотное вождение в понимании «обывателя». Водитель спокойно может отвлечься на просмотр фильма или чтение книги. Но у систем данного уровня автономности обязательно существуют ограничения по скорости вождения или типу выполняемой функции. Так, первым коммерческим автомобилем, достигшим 3-его уровня автономности, стал люкс-седан Audi A8, выпущенный в 2018г. В своем арсенале данная модель имеет функцию автопилота в пробке (Traffic Jam Pilot). После активации данная функция берет автомобиль полностью под свой контроль, но работает данная функциях только в плотных транспортных потоках со скоростью до 60 км/ч и на магистралях, где встречные потоки разделены физическими барьерами.

Автономность уровня 4, первый уровень, позволяющий водителю покинуть водительское сиденье. Система сама завершит все этапы поездки, вплоть до парковки. Такие системы работают только на определенных участках или в заранее обусловленных ситуациях. Например, перевозка пассажиров по строго установленному маршруту по выделенной полосе и остановками в определенных местах.

И наконец, автономные системы 5-ого уровня автономности. Это и есть настоящий беспилотный автомобиль, не требующий вмешательства человека абсолютно. В таблице 2, примером такой системы названо роботизированное такси. Уже в нескольких странах (Япония, Китай, США, Дубай) в тестовом режиме запущены сервисы беспилотного такси. Услуги роботизированного такси ограничены строго определенными маршрутами и ограничены скоростью передвижения. К тому же надо отметить, что во всех запущенных системах с целью обеспечения безопасности в салоне находится водитель, или контроль осуществляется дистанционно в режиме онлайн, с возможностью вмешаться в управление автомобилем.

Главной задачей всех автономных систем в сфере транспорта является снижение количества ДТП, спровоцированных человеческим фактором и смертности в них. По мировой статистике ДТП, человеческий фактор, как причина ДТП, превышает количество всех технических причин происшествий на с транспортом (отказали тормоза, заклинило педаль газа и т.д.)  вместе взятых.

Существующие автономные системы автотранспорта уже сейчас решают свою главную задачу. Так даже системы уровня 0 способны сократить количество ДТП, такие системы способны управлять тормозными колодками и оборотом двигателя в критической ситуации (занос, неуправляемое скольжение и пр.) или не допустить к вождению нетрезвого водителя.

А системы автономности уровня 1 могут, например, заблокировать педаль газа, если водитель не соблюдает скоростной режим. Это приводит в итоге к снижению смертности в ДТП при нарушении скоростного режима, ведь снижение скорости в среднем даже на 1 км/ч снижает травматизм при ДТП на 4-5%.

Автомобиль, оснащенный системой уровня 2, контролируя рулевое управление, может доворачивать руль, с точностью до полуградуса и позволяет водителю припарковаться без происшествий на минимальных для данного автомобиля просветах.

Во время автономного пилотирования автомобиля системы уровня 3,4 и 5 не нарушают правила дорожного движения и скоростной режим, тем самым сокращая дорожно-транспортные происшествия и улучшая дорожную обстановку в целом.

Список литературы

  1. Автономные системы будущего. Классификация, особенности и требования [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: https://habr.com/ru/post/421619/ (28.08.2018)
  2. Dane Mitrev перевод Милютин И. Беспилотные автомобили – насколько мы далеки от полной автономности? [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: https://neurohive.io/ru/papers/ (06.02.2019)
  3. Беспилотные автомобили (мировой рынок) [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: http://www.tadviser.ru/index.php/ (15.11.2019)