Автоматизированные колонны транспортных средств: принципы и риски
Platoon (automobile)
Автопостроение (platooning) – технология для увеличения пропускной способности дорог за счет автоматизированного управления транспортом и сокращения дистанции между ТС.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Группа транспортных средств, движущихся раздельно, но следуя за ведущим.
Group of vehicles travelling separately but following another
В сфере транспорта, "платонирование" или "формирование колонны" – это метод совместного движения группы транспортных средств. Он предназначен для увеличения пропускной способности дорог посредством автоматизированной системы автомагистралей. Платоны (или колонны) уменьшают расстояние между автомобилями или грузовиками, используя электронное и, возможно, механическое соединение. Эта возможность позволит многим автомобилям или грузовикам одновременно ускоряться или тормозить. Эта система также позволяет сократить интервал между транспортными средствами, устраняя время реакции, необходимое водителю. Для реализации возможности платонирования может потребоваться приобретение новых транспортных средств, либо это может быть реализовано путем модернизации существующих. Водителям, вероятно, потребуется специальная отметка в водительском удостоверении в связи с новыми навыками и повышенной ответственностью при движении в качестве ведущего. Интеллектуальные автомобили с искусственным интеллектом смогут автоматически присоединяться к платонам и покидать их. Автоматизированная система автомагистралей – это предложение по созданию одной из таких систем, в которой автомобили организуются в платоны (колонны) от 8 до 25 транспортных средств.
In transportation, platooning or flocking is a method for driving a group of vehicles together. It is meant to increase the capacity of roads via an automated highway system. Platoons decrease the distances between cars or trucks using electronic, and possibly mechanical, coupling. This capability would allow many cars or trucks to accelerate or brake simultaneously. This system also allows for a closer headway between vehicles by eliminating reacting distance needed for human reaction. Platoon capability might require buying new vehicles, or it may be something that can be retrofitted. Drivers would probably need a special license endorsement on account of the new skills required and the added responsibility when driving in the lead. Smart cars with artificial intelligence could automatically join and leave platoons. The automated highway system is a proposal for one such system, where cars organise themselves into platoons of 8 to 25.
Потенциальные недостатки
Некоторые системы дали сбой в движении из-за взлома удаленными компьютерами, что создало опасную ситуацию. Водители могут чувствовать себя менее уверенно в управлении автомобилем, поскольку контроль переходит к компьютерному программному обеспечению или водителю головного транспортного средства. Водители могут быть менее внимательными, чем обычно, и не смогут достаточно быстро реагировать на нештатные ситуации в случае отказа программного или аппаратного обеспечения. В случае столкновения с головным транспортным средством, весь поток машин может оказаться вовлеченным в массовое ДТП из-за сокращенной дистанции между автомобилями.
Some systems have failed in traffic, as they have been hacked by remote computers, creating a hazardous situation. Drivers would feel less in control of their own driving, being at the hands of computer software or the lead driver. Drivers may be less attentive than usual, and they may not be able to react as quickly to adverse situations if the software or hardware were to fail. In the event of a traffic collision with the lead vehicle, the entire platoon may be caught in a multiple vehicle collision due to the reduced vehicle spacing.
Автоматизированная система автомагистралей
Автоматизированная система автомобильных дорог (AHS), или умная дорога, – это предлагаемая технология интеллектуальной транспортной системы, разработанная для обеспечения движения беспилотных автомобилей на выделенных участках дорог. Она чаще всего рекомендуется как средство для снижения транспортных заторов, поскольку позволит значительно уменьшить дистанцию между транспортными средствами и интервал движения, что увеличит пропускную способность дорожного участка.
An automated highway system (AHS), or smart road, is a proposed intelligent transportation system technology designed to provide for driverless cars on specific right of ways. It is most often recommended as a means of traffic congestion relief, on the grounds that it would drastically reduce following distances and headway, thus allowing a given stretch of road to carry more cars.
Принцип
В одной из схем дорога оснащена намагниченными шпильками из нержавеющей стали, установленными через каждый метр в центре проезжей части. Автомобиль определяет наличие этих шпилек для измерения скорости и определения центра полосы движения. Более того, шпильки могут быть ориентированы магнитным северным или южным полюсом вверх. Таким образом, дорога передает небольшие объемы цифровых данных, описывающих развязки и рекомендуемые скорости. Автомобили оснащены усилителем руля и автоматическим регулятором скорости, управляемыми компьютером. Автомобили объединяются в колонны по 8–25 машин. Внутри колонны автомобили движутся на расстоянии одного метра друг от друга для минимизации сопротивления воздуха. Расстояние между колоннами соответствует стандартному тормозному пути. В случае возникновения нештатной ситуации максимальное количество пострадавших автомобилей не должно превышать одну колонну. Обзор систем колонного движения представлен в работе Bergenhem et al. Использование колонн грузовиков предлагается как способ снижения расхода энергии грузовыми автомобилями и повышения эффективности электрических грузовиков.
In one scheme, the roadway has magnetized stainless steel spikes driven one meter apart in its center. The car senses the spikes to measure its speed and locate the center of the lane. Furthermore, the spikes can have either magnetic north or magnetic south facing up. The roadway thus provides small amounts of digital data describing interchanges and recommended speeds. The cars have power steering and automatic speed controls, which are controlled by a computer. The cars organize themselves into platoons of 8 to 25 cars. The cars within a platoon drive themselves a meter apart, so that air resistance is minimized. The distance between platoons is the conventional braking distance. If anything goes wrong, the maximum number of harmed cars should be one platoon. An overview of platooning systems is given in Bergenhem et al. Platooning of trucks has been proposed as a concept to reduce the energy consumption of semi trucks and improve the feasibility of electric semi trucks.
Раннее развитие
Исследование AHS было начато командой из Университета штата Огайо под руководством доктора Роберта Э. Фентона при финансировании Федерального управления автомобильных дорог США. Их первый автоматизированный автомобиль был построен в 1962 году и считается первым наземным транспортным средством, оснащенным компьютером. Управление рулевым колесом, торможением и скоростью осуществлялось с помощью бортовой электроники, которая занимала багажник, заднее сиденье и большую часть передней части со стороны пассажира. Исследования в Университете штата Огайо продолжались до начала 1980-х годов, когда федеральное финансирование было прекращено.
The origin of research on AHS was done by a team from Ohio State University led by Dr. Robert E. Fenton, based on funding from the U. S. Federal Highway Administration. Their first automated vehicle was built in 1962, and is believed to be the first land vehicle to contain a computer. Steering, braking and speed were controlled through the onboard electronics, which filled the trunk, back seat and most of the front of the passenger side of the car. Research continued at OSU until federal funding was cut in the early 1980s.
Соединенные Штаты
Проект Национального консорциума автоматизированных шоссейных систем (NAHSC), финансируемый USDOT, представлявший собой прототип автоматизированной шоссейной системы, был испытан в округе Сан-Диего, штат Калифорния, в 1997 году на трассе Interstate 15. Однако, несмотря на технический успех программы, инвестиции все больше направляются на автономные интеллектуальные транспортные средства, а не на создание специализированной инфраструктуры. Система AHS оснащает автомобили сенсорными технологиями, позволяющими считывать пассивную дорожную разметку, а также использовать радиолокацию и связь между автомобилями для самоорганизации движения без участия водителей. Подобную автономную систему круиз-контроля разрабатывают компании Mercedes-Benz, BMW, Volkswagen и Toyota. Федеральное управление автомобильных дорог в 2013 году профинансировало два исследовательских проекта в области организации колонн грузовых автомобилей (без автоматизации рулевого управления). Один из них возглавляет Университет Оберна совместно с компаниями Peterbilt, Американская ассоциация грузоперевозок, Meritor Wabco и Peloton Technology, а другой – Департамент транспорта Калифорнии при участии Калифорнийского университета в Беркли и Volvo Trucks.
The USDOT sponsored National Automated Highway System Consortium (NAHSC) project, a prototype automated highway system, was tested in San Diego County, California in 1997 along Interstate 15. However, despite the technical success of the program, investment has moved more toward autonomous intelligent vehicles rather than building specialized infrastructure. The AHS system places sensory technology in cars that can read passive road markings, and use radar and inter car communications to make the cars organize themselves without the intervention of drivers. Such an autonomous cruise control system is being developed by Mercedes Benz, BMW, Volkswagen and Toyota. The Federal Highway Administration in 2013 funded two research projects in heavy truck platooning (without steering automation). One is led by Auburn University with Peterbilt, American Trucking Associations, Meritor Wabco, and Peloton Technology and the other is led by California Department of Transportation, with UC Berkeley and Volvo Trucks.
Япония
В январе 2018 года грузовики различных производителей впервые успешно прошли в составе колонны по скоростной автомагистрали Син-Томэй в Японии. В феврале 2021 года Министерство экономики, торговли и промышленности (МЭТИ) и Министерство земли, инфраструктуры, транспорта и туризма (МЗТТ) успешно осуществили движение грузовиков по участку скоростной автомагистрали Син-Томэй в колонне, в которой во втором и последующих грузовиках отсутствовали водители, а персонал находился только на пассажирском сиденье для обеспечения безопасности.
In January 2018, trucks from different manufacturers were successfully driven by platooning for the first time on the Shin Tomei Expressway in Japan. In February, 2021, Ministry of Economy, Trade and Industry (METI) and Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism (MLIT) successfully achieved traveling of trucks on part of the Shin Tomei Expressway in a platoon in which no drivers were present in either the second or the following trucks, with staff in only the passenger seat for security purposes.
Южная Корея
В ноябре 2019 года Hyundai Motor Group впервые в Корее успешно провела первое испытание технологии колонны грузовиков на автомагистрали. Были продемонстрированы возможности формирования и разъединения колонны, одновременное экстренное торможение и технология V2V-связи.
In November 2019, Hyundai Motor Group successfully conducted its first platooning of trucks on a highway for the first time in Korea. Demonstrations of platooning, cut in/cut out of other vehicles, simultaneous emergency braking, and V2V communication technology were conducted.