Rambler's Top100
 
Статьи ИКС № 1 2021
Николай НОСОВ  14 мая 2021

На дорогу выезжает «умный» автомобиль

Цифровые технологии меняют автомобильные перевозки. Беспилотные автомобили – уже реальность, их использование повышает безопасность движения, снижает вредные выбросы, трафик и нагрузку на дорожное полотно. Но им нужны хорошие и «умные» дороги.

Зачем автомобилю умнеть?

Управление транспортными средствами все больше автоматизируется. Современный автомобиль начинает напоминать edge-ЦОД на колесах. Человека все более уверенно заменяет робот с искусственным интеллектом, собирающий информацию об окружающей обстановке и делящийся ею с «умной» дорогой и другими роботами-водителями, имеющий паспорт, присвоенный еще на заводе уникальный номер в сети, органы чувств – камеры, радары и лидары – и стремительно развивающиеся «мозги».

Роботы – идеальные водители, строго соблюдающие правила дорожного движения. Они не теряют концентрацию, постоянно получают дополнительную информацию об особенностях маршрута от «умной» дороги, баз данных вендоров и от других участников движения. Ожидается, что с массовым внедрением автомобилей с высокой степенью автоматизации сократится число ДТП и уменьшится число человеческих жертв. Централизованное управление транспортным потоком оптимизирует движение, приведет к более экономному потреблению топлива, снизит вредные выбросы в атмосферу. 

При полном переходе на роботакси сократится число автомобилей на дорогах и во дворах. Появится возможность повысить пропускную способность дорог за счет сужения ширины дорожных полос. 

Отсутствие человека в кабине упростит перевозку грузов в опасных зонах, во время природных и техногенных катастроф или военных действий. Снизится стоимость транспортировки за счет экономии на зарплате водителей.

Машина, не требующая для вождения человека, позволит самостоятельно перемещаться людям с ослабленным зрением, не имеющим водительских прав или в состоянии алкогольного опьянения. Налицо экономия времени и сил: вместо того чтобы крутить руль, человек сможет заняться другими делами или просто отдохнуть.

Дороги готовятся к «умным» автомобилям

Пандемия и закрытие границ внесли коррективы в планы на летний отпуск. Так и не вернув деньги за авиабилеты, сделал выбор в пользу внутреннего туризма и на машине отправился из Москвы на юг. 

Федеральную автомобильную дорогу М4 «Дон» начали переделывать еще к Олимпиаде в Сочи, но доделали только в нынешнем году. По сути, это первая в России современная протяженная автомагистраль, сравнимая с лучшими автобанами Европы или хайвеями США. Две полосы в каждом направлении, разделенные бетонной перегородкой, нормальный, без выбоин асфальт, объезд населенных пунктов и отсутствие тормозящих движение светофоров.

Помню, как ездил по этой трассе в 90-х. Перемещающиеся «засады» ГАИ, штрафующие за выезд на встречную полосу. Разбитая двухполосная дорога, обгон на которой почти везде запрещен. А где разрешен, там обогнать еле плетущиеся фуры трудно из-за большого числа желающих и встречных машин. За полторы тысячи километров дороги до моря встретил четыре серьезные аварии с разбитыми автомобилями и кровью на асфальте.

Теперь все по-другому. Два дня туда, два обратно, и ни одной аварии. Вместо гаишников – следящие за движением видеокамеры (рис. 1). Хорошо, что о приближении к ним сообщает установленная на смартфоне программа. Плохо, что допустимая скорость все время меняется. При совершенно одинаковой дороге и одинаковом качестве дорожного полотна она ограничена то 130, то 110, а то и 90 км/ч. Один раз не успел сбросить скорость – камера зафиксировала превышение на 3 км/ч, и через месяц пришел штраф на 500 руб. Но по крайней мере не пришлось останавливаться на трассе и вести тяжелые переговоры с дорожной полицией.
Источник: «Национальные телематические системы»
Рис. 1. Видеокамеры заменяют сотрудников ГИБДД на российских автомагистралях 

Другой минус – большое число пунктов оплаты, на которых приходится терять время в очередях. Можно проехать и быстрее, но для этого надо купить недешевый транспондер, который за одну поездку себя не окупит.

Однако в целом благодаря хорошему полотну и внедрению элементов «умной» дороги ездить стало намного комфортнее. 

Круиз-контроль и уровни автоматизации

Лучше становятся не только дороги, но и машины. Во время прошлогоднего автомобильного путешествия по США смог оценить все преимущества круиз-контроля. Дороги между городами отличные, скоростной режим постоянный. Выставил предельную разрешенную скорость и отдыхаешь. Главное – не заснуть на идеально прямой дороге.

Бывали и курьезные моменты. Еду через пустыню Мохаве в Неваде, и вдруг дорогу перекрывают идущие рядом машины. В правой полосе немного впереди «форд», в левой – чуть сзади в слепой, невидимой для водителя первой машины, зоне – «тойота». Классическая ситуация ожидания подставы. В Москве с таким трюком сталкивался не раз, но в США?! Дождавшись удобного момента, смог обогнать подозрительную «тойоту» и посмотрел на водителя. Девушка, поставив машину на круиз-контроль, увлеченно смотрелась в зеркало и красила губы, совершенно не интересуясь дорогой.

Круиз-контроль – пример совместного управления автомобилем водителем и машиной, оснащенной системой ADAS (Advanced Driver Assistance System). Это первый из пронумерованных от нуля до пяти уровней автоматизации автомобиля (рис. 2), которые были определены Обществом автомобильных инженеров (Society of Automotive Engineers, SAE) и Национальным управлением безопасностью движения на трассах США (National Highway Traffic Safety Administration, NHTSA). 
Источники: SAE, NHTSA
Рис. 2. Уровни автоматизации автомобиля

Автоматизация грузоперевозок

Выбор маршрута, особенно в незнакомой местности, теперь тоже можно переложить на автоматику. Точнее, на искусственный интеллект, заложенный в навигационной программе. Навигаторы давно оценили приезжающие в Москву на заработки водители такси, зачастую совсем не ориентирующиеся в городе. Указал нужный адрес – и маршрут построен.

До замены водителей автоматами на московских улицах еще далеко, тут и человеку в постоянно меняющейся обстановке не всегда легко разобраться. А вот на загородных маршрутах внедрения беспилотных технологий можно ожидать в более близкой перспективе.

Беспилотные грузовики для военных конвоев стали разрабатываться в США еще в конце 90-х. Рассматривался подход, в котором человек управляет только первой машиной конвоя, а остальные используют датчики путевой скорости, спутниковую связь и инерциальные навигационные системы, включающие в себя датчики линейного ускорения (акселерометры) и угловой скорости (гироскопы).

В 2005 г. японская компания Komatsu начала тестировать парк из пяти автономных грузовиков на руднике Codelco Radomiro Tomic в Чили. В феврале 2018 г. компания – производитель автономных грузовиков из Сан-Франциско Starsky Robotics осуществила первый выезд беспилотного автомобиля без человека в кабине на дорогу общего пользования, по которой грузовик проехал 11 км.

Не все шло гладко. В марте 2018 г. работавший в режиме самостоятельного вождения тестовый автомобиль Uber насмерть сбил Элейн Герцберг, которая поздно вечером толкала велосипед по четырехполосной дороге в городе Темпе (шт. Аризона). Не помог и сидящий на водительском сидении резервный водитель, который отвечал за безопасность.

Тем не менее работы продолжались. В декабре 2019 г. компания Plus.ai провела первый в отрасли коммерческий грузовой рейс по пересеченной местности с использованием беспилотного грузовика, который перевез 40 тыс. фунтов масла на 2800 миль из города Туларе в Калифорнии в город Квакертаун в Пенсильвании. Рейс коммерческий, значит, для клиента экономически выгодный, т.е. беспилотные грузовики уже можно задействовать в бизнесе. 

Успехи несомненны. Однако, по оценкам экспертов Массачусетского технологического института, до широкого внедрения полностью автономных грузовиков на общественных дорогах еще далеко. Более реально в настоящее время использовать конвои из беспилотных грузовиков, возглавляемых машиной с водителем-человеком, который может быстро принять решение в нестандартной ситуации, на месте урегулировать проблемы с полицией (рис. 3). По такому пути пошла компания Locomation, которая в июле 2020 г. завершила пилотный проект перевозки коммерческих грузов по шоссе I-84 между Портлендом в штате Орегон и Нампа в Айдахо.
 
Источник: Locomation 
Рис. 3. Базовая схема автономной системы сопровождения грузовиков Locomation 

Полная коммерциализация технологии Locomation может произойти уже в 2022 г. Ожидается, что она позволит на 33% уменьшить эксплуатационные затраты на милю и на 8% – расход топлива при одновременном снижении выбросов углекислого газа.

Встречайте – роботакси

Другое перспективное направление – роботакси, беспилотный автомобиль, который безопасно передвигается по заданному маршруту и паркуется без помощи водителя. В настоящее время автономные такси компаний Waymo, Aptiv, Baidu, General Motors Cruise и «Яндекс» уже тестируются на дорогах общего пользования.

Так, еще в конце 2018 г. Waymo (изначально проект компании Google) запустила сервис коммерческого автономного такси Waymo One. Это первый сервис такси, где на ряде маршрутов оператор не находится в салоне автомобиля: поездка проходит в полностью автономном режиме. Проехать на таком роботакси можно в городе Финикс (шт. Аризона). К январю 2020 г. автомобили компании Waymo в сумме проехали по дорогам общего пользования более 20 млн миль.

Еще радикальнее к созданию роботакси подошла компания General Motors, которая в начале 2020 г. представила свой первый полностью автономный автомобиль Origin. В этом автомобиле нет руля, водительского кресла и приборной панели.

Не отстают и китайские компании. Baidu разрабатывает открытую платформу беспилотной системы Apollo, которой пользуются более 150 партнеров по всему миру, включая Chevrolet, Ford, Honda, Toyota, Volkswagen и Intel. В сентябре 2019 г. компания запустила пилотную службу роботакси в городе Чанша, а конце того же года объявила, что ее автономные автомобили проехали по дорогам общего пользования 3 млн км в 23 городах в Китае.

Робомобили в России

В декабре 2018 г. начался эксперимент по опытной эксплуатации беспилотных автомобилей на дорогах общего пользования в нашей стране. Условия его проведения регламентируются специальным положением, которое утверждено постановлением Правительства РФ от 26.11.2018 № 1415. Эксперимент будет проходить до 1 марта 2022 г. на территории Москвы, Санкт-Петербурга, Республики Татарстан и еще десятка краев и областей. В настоящий момент Россия соблюдает международную конвенцию 1968 г., согласно которой за рулем транспортного средства, неважно, беспилотного или нет, должен находиться человек, который сможет взять на себя управление в нештатной ситуации. Правда, планируется до мая 2021 г. внести изменения в законодательство, снимающие такое ограничение.

Беспилотные автомобили обмениваются информацией с другим транспортом и дорожной инфраструктурой. Вопрос обработки и хранения этой информации будет регулировать разрабатываемый сейчас законопроект о государственной информационной системе «Автодата».

В Москве на городских дорогах свои решения тестируют МАДИ и компания «Яндекс». Российская транснациональная ИТ-компания приступила к разработке беспилотных автомобилей в 2017 г., а в 2018-м запустила в Иннополисе (Татарстан) сервис роботакси, в котором сопровождающий поездку инженер-испытатель занимает пассажирское место.

Летом 2020 г. компания представила четвертое поколение своих беспилотников. К середине 2020 г. тестовый парк «Яндекса» насчитывал более 130 беспилотных автомобилей, а их общий пробег в России, Израиле и США превысил 4 млн миль. Парк пополнят 100 автомобилей Hyundai Sonata с технологией беспилотного управления от «Яндекса», точнее, от компании Yandex SDG, в которую «Яндекс» и Uber выделили направление беспилотных автомобилей.

Подключенные автомобили на российских дорогах

В феврале 2021 г. Toyota объявила о выпуске в России подключенных автомобилей, поддерживающих Toyota Connected Services и Lexus Connected Services. Встраиваемые на этапе производства SIM-чипы от МТС, по сути, неизвлекаемые SIM-карты, обеспечивают непрерывный доступ в интернет.

Благодаря подключению владельцы смогут через приложение для смартфона удаленно получать информацию о машине. Пользователь увидит точное местоположение автомобиля на карте, расчетное время пути, рекомендации по маршруту, сможет передать геометку другому человеку через мессенджеры и социальные сети. Машину легко найти на парковке, а в случае угона – определить ее местонахождение.

Приложение позволит узнать состояние батареи аккумулятора, пробег до следующего ТО, а также поможет записаться на обслуживание к ближайшему дилеру марки через форму обратной связи. «Журнал обслуживания» фиксирует сервисные операции и показывает полную историю обслуживания у официального дилера. В разделе «История поездок» можно проанализировать детали маршрута: длительность, пробег, среднюю скорость, а также резкие ускорения и торможения. Причем эту информацию можно отследить по каждой конкретной поездке с отбором по неделям, месяцам и годам. «Аварийный помощник» поможет зарегистрировать столкновения на дороге, зафиксировать их точную геолокацию. Кроме того, с помощью этой функции можно быстро связаться со службой спасения и службой помощи на дороге.

«МТС начала сотрудничать с автопроизводителями еще в 2016 г., и с тех пор мы на этапе производства подключили более 100 тыс. автомобилей, в том числе для Toyota, Geely, Renault и Nissan», – пояснил нашему изданию директор IoT-департамента МТС Михаил Козлов.

Внедрение функций Toyota и Lexus Connected Services – еще один шаг на пути к будущему, в котором подключенные автомобили смогут обмениваться информацией со своим владельцем, другими транспортными средствами (технология V2V) или объектами дорожной инфраструктуры (технология V2X).


В июле 2020 г. беспилотный автомобиль StarLine (НПО «Старлайн») успешно прошел первые испытания на дорогах Санкт-Петербурга. Машина тестировалась в районе Марсова поля, где много машин, светофоров, дорожных знаков и пешеходных переходов.

В борьбу за перспективный рынок роботакси включился и Сбербанк, который в сентябре 2020 г. объявил о создании дочерней компании Sber Automotive Technologies (SberAutoTech) для разработки платформы будущих беспилотных автомобилей.

В сентябре же в России была осуществлена первая коммерческая междугородная перевозка груза на беспилотном автомобиле – тонна овощей была перевезена из Владимира в Москву на беспилотной «ГАЗели», которая проехала в автономном режиме свыше 240 км. За рулем «ГАЗели» находился инженер, который следил за дорогой. Доставка проходила в ночное время, когда трафик был минимальным.

Имеет хорошие перспективы применение автономных грузовиков на карьерах или в малонаселенных районах. Весной 2020 г. в рамках совместного проекта ГК «КАМАЗ» и «Газпром нефти» автономные грузовики КАМАЗ успешно прошли испытания на Гыданском полуострове Ямало-Ненецкого автономного округа в сложных природно-климатических условиях Заполярья (рис. 4). Контроль за перемещением беспилотных грузовиков на 2,5 тыс. км через Гыданскую тундру осуществлялся из центра управления, оборудованного на Восточно-Мессояхском месторождении.
Источник: «Газпром нефть»
Рис. 4. Автономные грузовики КАМАЗ в Гыданской тундре

Весной 2020 г. в стране в составе роботизированных комплексов грузоперевозок начали тестироваться беспроводные сети пятого поколения. «Вымпелком» на территории угольного разреза «Черногорский» в Хакасии развернул на оборудовании Huawei фрагмент сети 5G протяженностью 1,5 км, покрывающий маршрут следования самосвалов-роботов – 130-тонных карьерных самосвалов БЕЛАЗ.

В октябре 2020 г. компания «Газпром нефть» приступила к опытно-промышленной эксплуатации беспилотного электромобиля «ГАЗель NEXT» на Южной части Приобского месторождения в ХМАО – Югре. Автомобиль полностью автономен и передвигается по заранее оцифрованным маршрутам. Сотрудник склада оформляет онлайн-заказ на перемещение грузов и выбирает пункт назначения. Система автоматически определяет ближайший автомобиль, направляет его на погрузку и далее по маршруту. Выполнив задачу, беспилотник возвращается на склад или на место стоянки. Один диспетчер может контролировать движение сразу 10–15 беспилотников.

«Умные» дороги для «умных» автомобилей

Наилучших результатов можно добиться, предоставив робомобилю «умную» дорогу, которая будет сообщать ему о нештатных ситуациях на трассе – авариях, появлении на полосе людей или животных. А благодаря отсутствию шлагбаумов и соответственно пробок в пунктах оплаты пропускная способность автомагистрали повысится.

Первая такая дорога – ЦКАД-3 – введена в эксплуатацию в ноябре 2020 г. Адаптированная к сложным погодным условиям автоматизированная система сама на ходу распознает номер и тип автомобиля, а также число осей грузовика и выставляет счет. С помощью сети Wi-Fi «умная» дорога может взаимодействовать с беспилотными транспортными средствами, что и было продемонстрировано на открытии дороги. По трассе проехал российский беспилотный грузовик EVO-1, в котором даже не было кабины для водителя (рис. 5).
Источник: «Национальные телематические системы»
Рис. 5. Беспилотный грузовик EVO-1на ЦКАД-3 

Будущее приближается

Дороги делаются лучше, все больше «умнеют» автомобили. Уже сейчас поездка конвоя из беспилотных грузовиков с водителем в головной машине по магистрали становится реальностью, а роботы-грузовики круглосуточно вывозят руду на карьерах. Не вызывают ажиотажа на городских улицах роботакси с испытателем на пассажирском сиденье.

Еще немного, и можно будет полностью отказаться от кабины для человека. По крайней мере на междугородных магистралях. Не надо будет крутить баранку, всматриваться в навигатор, обгонять грузовики. Сел, сказал автопилоту: «Едем в Сочи» – и можно заниматься своими делами. И это не картинка из научно-фантастического фильма, а ближайшее будущее.
Поделиться:
Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!