Inteligentne samochody monitorujące przyczepność

Inteligentne samochody monitorujące przyczepność

Gdy zbliżasz się na autostradzie do zakrętu i widzisz przed sobą podejrzaną plamę, masz zaledwie kilka dziesiątych sekundy, by zgadnąć, czy jest mokra, czy zmrożona i właściwie dostosować swoją prędkość.

Dziś jesteś zdany na siebie, jednakże już za kilka lat twój samochód będzie mógł określić, czy jest to woda, czy lód, obliczyć ile przyczepności mógłby stracić, ostrzec cię kontrolką na desce rozdzielczej, a nawet rozpocząć hamowanie i ustabilizować samochód na tyle, na ile jest to możliwe.

Zważywszy, że rocznie w samej Europie ginie w wypadkach samochodowych kilkadziesiąt tysięcy ludzi, z czego nawet 20 procent wypadków związanych jest z niedostosowaniem prędkości, pojazdy, które będą w stanie wyczuć obniżoną przyczepność i odpowiednio na nią zareagować, mogłyby uratować co roku tysiące ludzkich istnień.

Jeszcze niedawno samochody były zupełnie ślepe. Dzisiaj dostępnych jest już kilka pojazdów wyposażonych w systemy laserowe i radarowe, które pozwalają wykrywać duże obiekty, jak nagle hamujący z przodu samochód, i ostrzec kierowcę, a nawet spowolnić pojazd. Jednakże wciąż pojazdy są ślepe na warunki panujące na drodze, czyli: wodę, śnieg, albo lód, które mogą doprowadzić do utraty kontroli nad pojazdem.

Dwa lata temu, ruszył finansowany przez Unię Europejską projekt FRICTION, którego celem jest rozwiązanie tego problemu. W ten sposób powstał system inteligentnych czujników, które pozwalają samochodowi ‘widzieć’ drogę, określić panujące na niej warunki, oraz obliczyć maksymalną przyczepność podłoża.

Istniejące systemy ABS są w stanie określić maksymalną przyczepność pomiędzy droga a kołami, gdy te zaczną się już ślizgać. Jednakże określenie maksymalnej przyczepności odpowiednio wcześniej jest o wiele trudniejsze. „Przyczepność jest łatwa do zmierzenia, gdy zaczniesz się już ślizgać.” – powiedział Pertti Peussa, koordynator projektu FRICTION. „Ale naszym celem było osiągnięcie możliwości przewidzenia maksymalnej przyczepności nawet wtedy, gdy spokojnie jedziemy prosta drogą. To bardzo złożony problem.” – dodał.

Naukowcy zaangażowani w projekt FRICTION zdali sobie sprawę z tego, że będą musieli połączyć informacje pochodzące z kilku różnych rodzajów czujników tak, by precyzyjnie określić warunki pogodowe, te panujące na drodze i oszacować przyczepność.

Jednym z urządzeń, które udowodniło swoją przydatność jest czujnik Road Eye, skonstruowany przez małą szwedzką firmę, Optical Sensors. Road Eye wykorzystuje lasery, by oświetlić obszar przed samochodem za pomocą fal świetlnych o dwóch długościach z zakresu podczerwieni. Światłoczuła dioda mierzy ilość odbitego światła na każdej długości fali. Testy pokazały, że Road Eye dobrze radzi sobie z odróżnianiem suchego asfaltu, od pokrytego śniegiem, lodem, czy wodą. Gorzej jednak radził sobie z odróżnieniem wody od lodu, chociaż zmodyfikowany system wykorzystujący światło spolaryzowane o określonej orientacji mógłby radzić sobie lepiej.

Zespół przetestował również rodzaj skanerów laserowych, które są już wykorzystywane w niektórych samochodach do określenia odległości do najbliższego pojazdu. Odkryli, że te same lasery mogą być wykorzystywane do określenia, czy pada deszcz, czy śnieg, albo do określenia prędkości samochodu.

Kamera, która wychwytuje spolaryzowane światło odbite od drogi z około 25 metrów również udowodniła swoja użyteczność. Ma ona większy zasięg niż Road Eye, jednakże przez to, że korzysta z naturalnego światła, gorzej sprawdza się przy słabym oświetleniu. Testy pokazały, że może ona wykryć mokrą, bądź oblodzoną drogę z 80 procentowym prawdopodobieństwem.

Zespół naukowców badał również system radarowy działający na częstotliwości 24 gigaherców. Odkryli oni, że porównując ilość energii odbitej od drogi pod dwoma różnymi kątami polaryzacji, mogą określić oni różnicę pomiędzy drogą suchą, mokrą, czy ośnieżoną z odległości 30 metrów.

Kolejnym obiektem badań był optyczny czujnik wbudowany w każdą z opon, który pozwala określić działające na koło siły, a nawet wykryć zjawisko aquaplaningu. Naukowcy przekonali się jednak, że choć system ten dobrze sprawdzał się podczas testów, jest zbyt złożony i zbyt drogi, by mógł wejść w najbliższym czasie do użytku.

Pomimo tego, że niektóre z badanych systemów potwierdziły swoja przydatność, inżynierowie wciąż zmagają się z problemem zintegrowania informacji pochodzących z różnych systemów w jedną maksymalnie użyteczną całość.

Pierwszym krokiem jest wykorzystanie informacji z dostępnych czujników w celu wygenerowania kilku niezależnych szacunków przyczepności, a także wykryć obecność pewnych określonych zjawisk, jak choćby aquaplaning.

Wcześniejsze badania pokazały, że samochód na suchym asfalcie może trzymać się drogi z siłą bliską swojej wadze. Dla porównania, ubity śnieg zapewnia zaledwie 20 do 40 procent przyczepności, a lód zaledwie 5 do 25 procent. Te wstępne szacunki są następnie łączone w jeden wspólny szacowany zestaw warunków drogowych, oraz przyczepności.

Zastosowane urządzenia dokonywały kilkuset szacunków na sekundę, czyli wielokrotnie więcej niż jest w stanie dokonać kierowca i dość szybko, by dostarczyć użyteczne informacje dla istniejących i przyszłych systemów automatyki bezpieczeństwa.

Prussa ma nadzieję, że partnerzy projektu, czyli Fiat i Volvo, ale i inni producenci, wkrótce wprowadzą systemy określania przyczepności w swoich samochodach.

(lk)