Napredni sistemi za pomoč voznikom - Varnost je na prvem mestu

Na seznamu opreme novih avtomobilov je iz leta v leto opaziti izreden tehnološki napredek. Hkrati s tem je vedno več novih sistemov in izrazov, s katerimi proizvajalci opisujejo tehnološke sisteme. Zato smo v tem strnili pregled (najpomembnejših) naprednih varnostnih sistemov za pomoč vozniku. Nekateri pri vožnji lahko le pomagajo, pri opisu nekaterih pa je skoraj mogoče razumeti, kot da zmorejo vožnjo brez voznikove pomoči. Pa je res tako?

Napredni sistemi za pomoč voznikom - Varnost je na prvem mestu (foto: Škoda Auto) Škoda Auto
2. 2. 2021

Varnostni sistemi za aktivno pomoč voznikom so z leti postali nepogrešljiv dodatek pri vsakem novem avtomobilu. Kot vsak kos tehnologije so luč sveta ugledali v prestižnih avtomobilih višjega cenovnega razreda, danes pa so napredne varnostne tehnologije na voljo že v vseh cenovnih razredih. Večina jih je na voljo za doplačilo, nekatere proizvajalci dodajo že serijsko in nekaj jih je v EU že celo obveznih v vsakem novem avtomobilu.

Novo veliko prelomnico bomo doživeli leta 2022, ko bo moral imeti vsak nov avtomobil, prodan v EU, obvezno vgrajenih kar 15 dodatnih varnostnih tehnologij. Te bodo med drugim obsegale nadzor nad zaspanostjo voznika, pomoč pri parkiranju s tipali in aktivno pomoč za zaviranje v sili, za katero v evropski komisiji ocenjujejo, da bo vsako leto v EU pomagala ohraniti več kot 1000 življenj.

Samodejno zaviranje v sili (Emergency braking system)

Gre za tehnologijo, ki stalno nadzoruje razdaljo med avtomobilom in ovirami pred njim – pred drugim avtomobilom, pešcem, živaljo … Ko sistem zazna oviro na kritično kratki razdalji pred vozilom, vozniku pošlje zvočno in haptično opozorilo. Sočasno se sistem pripravi na zaviranje v sili in nato vozniku, če se ne odzove pravočasno z dovolj močnim zaviranjem, pri tem samodejno pomaga. To stori na podlagi izračuna, kdaj in s kolikšno silo je treba zavirati, da se avtomobil izogne nesreči ali da se vsaj občutno zmanjša silo trka.

Sistem to kritično razdaljo izračuna na podlagi potovalne hitrosti vozila, je pa pri tem odvisen od zaznavnega dosega tipal. Ta so namreč zanesljiva le na kratki razdalji, ki pa se pri vsakem sistemu seveda razlikuje, a so zanesljiva vsaj na razdalji dobrih 10 metrov. Sistem samodejnega zaviranja v sili je torej najzanesljivejši pri mestni vožnji, pri kateri je po oceni Euro NCAP pripomogel h kar 38-odstotnemu zmanjšanju števila nesreč pri manjši hitrosti.

Radarski tempomat (Adaptive cruise control)

Prav tako kot sistem za samodejno zaviranje v sili je radarski tempomat namenjen vzdrževanju varne razdalje do spredaj vozečega vozila, le da ima bolj potovalno vlogo. Pri radarskem tempomatu nastavimo želeno potovalno hitrost vozila in želeno razdaljo, ki jo sistem ohranja do vozila pred nami. Če sistem znotraj svojega območja zazna novo vozilo, ki smo ga dohiteli ali ki se vključi na naš vozni pas, samodejno prilagodi hitrost našega vozila in s tem ohrani želeno varnostno razdaljo.

Številni moderni tempomati imajo tudi sposobnost Stop & Go (v kombinaciji s samodejnimi menjalniki), kar pomeni, da znajo vozilo tudi popolnoma ustaviti in speljati, ko to stori vozilo pred nami – to je priročno predvsem v počasnem prometu in prometnih zastojih.

Ohranjanje voznega pasu (Active lane keeping assist)

Kot pove že ime, je naloga tega sistema ohraniti vozilo na voznem pasu. Z uporabo videokamere za vetrobranskim steklom sistem prepoznava cestne označbe pred vozilom – to je mogoče zaradi kontrasta med vozno površino in oznakami – ter ga tako ohranja na voznem pasu. Kadar sistem prepozna, da je vozilo preblizu robu voznega pasu, pošlje glasovno in/ali haptično opozorilo, po katerem sledi poseg v krmiljenje, da se vozilo vrne na pravo pot. Moč posega je običajno mogoče uravnavati v nastavitvah vozila.

Kadar želimo zamenjati vozni pas, se sistem ob vklopu smerokaza začasno izklopi. Vendar to, kot bo razloženo kasneje, na tej stopnji avtonomnosti ne pomeni samodejnega krmiljenja vozila. Sistemom namreč še ni omogočeno aktivno poseganje v krmiljenje, sistem lahko pri tem le pomaga. Voznik mora tako imeti obe roki na volanu, sicer sistem najprej pošlje opozorilo, potem pa se izklopi, saj zaradi pogosto nejasnih cestnih označb ni popolnoma zanesljiv.

A modernejši sistemi potrebujejo vedno manj cestnih označb; kadar se pojavijo nejasnosti, na primer zaradi slabših vremenskih razmer, se vozilo drži medianskega traku na svoji strani cestišča.

Nadzor mrtvega kota (Blind spot monitoring)

Preglednost mimo B- in C-stebrička je težava v skoraj vseh avtomobilih, predvsem športnih, saj kljub pomoči vzvratnih ogledal vedno obstaja območje, nad katerim v danem trenutku ni pregleda. Sistem nadzora mrtvega kota s tipali ali kamero nadzoruje bližnje območje ob vozilu in za njim, naprednejši sistemi pa si pomagajo tudi z radarskimi tipali v zadku in zaznajo ter nadzorujejo gibanje drugih vozil na razdaljah do 70 metrov za vozilom.

Ko sistem zazna oviro, osvetli opozorilno luč na stranskem vzvratnem ogledalu na ustrezni strani. Če vklopimo smerokaz ali se približamo oviri, nas sistem opozori še z zvočnim in haptičnim signalom.

Pomoč pri zamenjavi voznega pasu (Lane change assist)

Združitev zgoraj omenjenih sistemov za ohranjanje voznega pasu in nadzor mrtvega kota nas popelje korak bliže avtonomni vožnji. Tako lahko avtomobil ob prižigu smerokaza preuči bližnjo okolico in se uvrsti na sosednji vozni pas, ko presodi, da je to varno.

Pomoč pri parkiranju (Parking assist systems)

Poznamo več stopenj pomoči pri parkiranju. Pri tem s tipali in kameri nadzorujejo območje za in pred vozilom ter ob njegovih straneh, in sicer le nekaj centimetrov od njega pa vse do nekaj metrov naokoli. Vključijo se lahko ročno ali z izbiro vzvratne prestave. Najosnovnejši sistemi temeljijo na osnovi tipal in informacijo posredujejo vozniku z zvočnimi signali – bliže ko je ovira, tem pogostejši so.

Lahko pa to sporočijo tudi z grafičnim prikazom na informacijsko-zabavnem zaslonu. V sodelovanju s sistemom za samodejno zaviranje v sili vozilo tudi samo zavre, ko se pri parkiranju preveč približamo oviri. Še za stopnjo naprednejši so sistemi, pri kateroh so tipala združena z videokamerami, tako da je na informacijsko-zabavnem zaslonu na voljo živa slika kotov okrog vozila, ki jih z vozniškega sedeža sicer ne vidimo.

Še korak dlje gre polavtonomna pomoč pri parkiranju, ki lahko zazna vozilu primerno parkirno mesto, izračuna najboljši kot vhoda (ali izhoda s parkirnega mesta) in zavijanje opravi sama – voznik je odgovoren le za nadzor hitrosti in prestave. Popolnoma avtonomna pomoč pri parkiranju pa lahko sama opravi tudi to. Najnaprednejša izvedba pa je garažna asistenca. Deluje kot popolnoma avtonomna pomoč, pri kateri voznik postopek parkiranja lahko nadzoruje od zunaj z aplikacijo ali pametnim ključem – sanjsko, kadar nam kdo ‘zaparkira’ voznikova vrata.

Prepoznavanje prometnih znakov (Traffic sign recognition)

Sistem z uporabo videokamere na vrhu vetrobranskega stekla zaznava obcestne prometne znake in zbrane informacije sporoča vozniku na vozniški zaslon ali na zaslon informacijsko-zabavnega sistema. Odzove se na skoraj vse opozorilne znake, kot so hitrostne omejitve ter označbe prometnih usmeritev in prepovedi prehitevanja. To vozniku omogoči lažje osredotočanje na promet, saj ga sistem ob spremembi prometne signalizacije ali ob prekršku vizualno in/ali zvočno opozori.

Takšen sistem lahko občutno izboljša tudi delovanje številnih drugih aktivnih varnostnih sistemov. Če imate radarski tempomat, lahko pametni omejevalec hitrosti (Speed limit assist) vašo želeno potovalno hitrost prilagodi vsaki spremembi hitrostne omejitve in vam s tem omogoči še avtonomnejšo vozniško izkušnjo.

Ker pa imajo kamere in tipala omejen doseg, predvsem v slabših vremenskih razmerah, imajo napredni navigacijski sistemi že vnešene informacije o hitrostnih omejitvah in drugi prometni signalizaciji, ki jih sistemi uporabljajo, ko informacij v živo ni mogoče prejeti. Predvidevalni radarski tempomat tako dovoli vozilu, da vnaprej predvidi hitrostne spremembe in zavoje ter s tem poveča udobje potnikov, njihovo varnost in varčnost vozila.

Nočni vid (Night view assist)

Sistem nočnega vida uporablja infrardečo kamero, tako da se termična slika v živo prenaša na enega od zaslonov v kabini. Sistem deluje na podlagi termalnih razlik v zaznani okolici, kar tudi v slabi vidljivosti omogoča, da so ljude, živali in drugi predmeti, ki oddajajo toploto, na zaslonu hitro prepoznavni. Zaznane subjekte prepozna tudi računalnik in prejete informacije deli z drugimi aktivnimi varnostnimi sistemi, da se vozilo lahko samodejno izogne nesreči. Sodobnih sistemov ne zmotijo niti nasproti prihajajoči avtomobili ali drugi svetlobni viri, ovire pa lahko zaznajo že več kot 300 metrov pred avtomobilom tudi v popolni temi.

Vse navedene aktivne varnostne tehnologjie prinašajo veliko prednosti, predvsem pri varnosti in udobju, vsako leto pa so bliže tudi končnemu cilju: avtonomni vožnji. Nekatere voznike ta ideja veseli, druge malo manj, vsekakor pa prodajalcem služi kot odlična marketinška podlaga za varnostne sisteme. A eno dejstvo ostaja neizbežno: kljub vsemu tehnološkemu napredku in prepričljivim sposobnostim opisani varnostni sistemi niso dovolj zanesljivi, da bi lahko nadomestili voznika, kar v drobnem tisku poudarijo tudi proizvajalci.

Zaznavanje nevarnosti
Vsi aktivni varnostni sistemi delujejo na podlagi različnih tipal, ki neprestano nadzorujejo okolico vozila. Varnostni sistemi uporabljajo več različnih vrst tipal, saj je njihova učinkovitost odvisna od uporabljene tehnologije. Tipala se ločijo na dve glavni skupini: na tista, ki delujejo na osnovi žarka, in na tista, ki informacije prejemajo slikovno. Tista, ki uporabljajo žarek, oddajajo valovne signale in pobirajo njihov odmev, prejeta informacija pa se na podlagi časovnih razlik prejetih odmevov v kontrolni enoti preračuna v oddaljenost od ovire.
Ultrazvočna tipala se uporabljajo predvsem na kratkih razdaljah do pet metrov, na primer za parkirna tipala; radar in tipala ​lidar pa na daljših razdaljah do 250 metrov in dlje ter so bolj primerna za aktivne tempomate. Videotipala pa uporabljajo, preprosteje povedano, videokamere, ki vozniku prikazujejo živo sliko dogajanja okoli vozila na zaslonih v kabini. Računalniki lahko živo sliko tudi analizirajo in iz nje razberejo informacije, kot so prometni znaki, cestne označbe ali večje ovire.

V tem trenutku so sposobnosti avtomobilov le nekje napol poti do avtonomne vožnje, kar pa nam lahko bolje opišejo ravni avtomatizacije. V tem trenutku smo na drugi do drugi in pol od petih stopenj. S preskokom na tretjo stopnjo se spogleduje kar nekaj avtomobilov. Te zmožnosti so že pred tremi leti predstavili z Audijem A8, a jih kasneje niso ponudili kupcem, saj so zanje v tem trenutku največja ovira zakoni. Vozila tretje stopnje so namreč sposobna informiranih odločitev in ’samodejne’ vožnje v popolnih okoliščinah, a v kritični situaciji potrebujejo pomoč voznika.

Zakon za tovrstna vozila pa v Evropi narekuje, da se takrat, kadar vozilo vozi samostojno, krivda in odgovornost v primeru nesreče preneseta na proizvajalca sistema – avtomobilsko znamko. Številni proizvajalci v tem trenutku torej čakajo le še na spremembo zakonov, ki bi nas popeljali korak bliže avtonomni vožnji. Toda ovire ostajajo velike. Tudi ko bosta tako tehnološka kot zakonska stran izpopolnjeni in bodo vozila resnično sposobna avtonomne vožnje, bodo ostala odprta številna moralna vprašanja.

Nesreče avtonomnih vozil so neizogibne, s tem pa tudi programiranje kompromisov. Bo avtomobil v primeru hujše neizogibne nesreče programiran, da za vsako ceno reši svoje potnike, četudi bo s tem ogrozil občutno več drugih, nedolžnih ljudi? Katera rešitev je pravilna in ali bi sploh kdo zaupal in se vozil z avtomobilom, ki zavestno raje ogrozi svoje potnike kot neznance, četudi ima s tem moralno prav?

Namen tehnologij za pomoč vozniku je izboljšati varnost in udobje, in to nalogo opravljajo odlično. Tehnološki napredek je izdatno izboljšal prometno varnost, a pri njihovi uporabi si je vredno zapomniti, da to ostajajo le asistenčni sistemi, ki lahko samo pomagajo, vožnja pa je še vedno voznikova naloga. Kljub vsemu je tehnologija že blizu svojega potenciala in avtonomna vožnja že diha za ovratnik, a zakonske ovire bodo spanje za volanom preprečevale še kar nekaj časa.

Avtomatski klic v sili (E-call)

Če tudi aktivnim varnostnim sistemom ne uspe preprečiti nesreče, je lahko življenjskega pomena tudi avtomatski klic v sili. Kadar tipala za trk, ki so odgovorna tudi za sprožitev zračnih vreč, zaznajo udarec, to sporočijo centralni enoti, ki informacijo posreduje urgentnemu centru. Med informacijami so tudi lokacija vozila, smer vožnje in stopnja oziroma resnost nesreče. Urgentni center v dani okoliščini poizkusi vzpostaviti stik z voznikom, če pa se ta ne odzove, se rešilne enote nemudoma odpravijo na kraj nesreče.

Komunikacija med avtomobili (Car-to-car)

Sposobnost medavtomobilske komunikacije po omrež­nem sistemu že obstaja, a je trenutno še daleč od potenciala te tehnologije. Ideja komunikacije Car-to-Car je, da si vozila izmenjujejo prometne informacije in medsebojne izkušnje, kar bi prišlo do izraza predvsem pri avtonomni vožnji. Vozila bi si v realnem času lahko sporočala prometne informacije, natančno lokacijo kakršne­koli nevarnosti na cesti, vremenskih razmer …

Trajne lastnosti poti, kot so na primer semaforji, luknje na cesti in podobno, bi se s točno lokacijo vpisale v navigacijski sistem, s čimer bi se tej informaciji znala prilagoditi vsa vozila, ki bi delovala v istem omrežju stvari in bi se nevarnostim lahko izognila, še preden bi se z njimi srečala. To bi izboljšalo vozne sposobnosti avtonomnih vozil in predvsem prometno varnost.

Volvo v tem trenutku že uporablja interno omrežje, ki drugim vozilom te znamke pošilja nekatere informacije o cestnih nevarnostih, na primer o spolzkem odseku. Kadar se drug voznik približa temu odseku, ga avtomobil vnaprej opozori na nevarne razmere. Podobni sistemi so v uporabi tudi pri drugih avtomobilskih znamkah, na primer pri Volkswagnu, Audiju in Cadillacu.

Zaznavanje utrujenosti

Varnostni sistemi lahko zaznajo tudi notranjo nevarnost – utrujenost. Še eden od sistemov, ki bo v letu 2022 postal obvezen, najpogosteje na podlagi navigacijskega sistema zaznava površne popravke volana, predvsem na ravnih cestnih odsekih, ki so jasen znak voznikove utrujenosti. Upošteva tudi potovalni čas in ura v dnevu ter ‘utrujenega’ voznika zvočno, slikovno ali haptično opozori in spodbudi k premoru.

Ravni avtomatizacije

  • Raven 0: Vse vozniške operacije, vključno s pospeševanjem, zaviranjem in zavijanjem, opravlja voznik.
  • Raven 1: Vozilo pomaga vozniku z avtomatiziranim sistemom za pomoč, kot so tipala za parkiranje ali aktivni tempomat.
  • Raven 2: Delna avtomatizacija, ki vozniku pomaga pri številnih vozniških funkcijah, kot so pospeševanje, zaviranje in zavijanje. Kljub temu mora voznik imeti obe roki na volanu in mora biti pripravljen nemudoma prevzeti nadzor nad vozilom.
  • Raven 3: Pogojna avtomatizacija, s katero je vozilo sposobno sprejeti informirane odločitve, na primer prehiteti počasno vozilo. Sistem je v popolnih okoliščinah sposoben avtonomne vožnje, a v kritični situaciji potrebuje voznikovo pomoč.
  • Raven 4: Sposobnost posredovanja tudi v kritičnih situacijah ali ob okvari sistema. Voznik ohrani možnost ročnega prevzema nadzora.
  • Raven 5: Popolna samostojnost, ki ne potrebuje voznikovega nadzora. Vozila naj ne bi imela volana ali pedal.