Wizja motoryzacji przyszłości opisywana na początku XX wieku przybierała różne formy, począwszy od samojezdnych wehikułów, aż po latające kapsuły. Najbliższe powstającym dziś pojazdom autonomicznym w całej futurystycznej gamie transporterów były auta opisane w eseju Isaaca Asimova opublikowanym w The New York Times z 1964 roku. Dziś jesteśmy świadkami urzeczywistniania się tego, co kiedyś wydawało się tylko nieprawdopodobną wręcz kreacją wyobraźni.
Poziomy autonomii
Czym tak naprawdę jest pojazd autonomiczny? Ogólnie rzecz biorąc to środek lokomocji, który dzięki zastosowaniu rozwiązań o wysokim stopniu zaawansowania technologicznego, jest w stanie pokonać trasę z punktu A do punktu B bez ingerencji człowieka. W miarę rozwoju nauki, możliwe stało się konstruowanie samojezdnych pojazdów, co zrodziło potrzebę ich klasyfikacji. Najczęściej stosowanym podziałem jest klasyfikacja autonomiczności opublikowana w 2014 roku w Stanach Zjednoczonych przez Society of Automotive Engineers (SAE), pod nazwą SAE J3016 Autonomy Levels. Dokument wprowadza pięć kategorii nazywanych stopniami autonomii. O przydziale do poszczególnej kategorii decyduje przede wszystkim stopień udziału kierowcy w poruszaniu się pojazdu – znacznie bardziej aniżeli możliwości techniczne maszyny. Tak więc:
W chwili obecnej większość firm zajmujących się tworzeniem samojezdnych aut skupia się na 4 poziomie SAE, gdyż osiągnięcie poziomu 5 SAE, ze względów technologicznych, jest jeszcze bardzo trudne. W celu uzyskania jak najlepszych efektów, producenci w swych konstrukcjach korzystają z zaawansowanych technologii takich jak: LIDARy, GPS, kamery z funkcjami rozpoznawania obrazów i obiektów, radarów czy odometrii. Zadaniem tych systemów jest zbieranie danych z otoczenia, w celu ustalenia prawidłowego toru jazdy, dostosowanie odpowiedniej prędkości, omijania przeszkód czy podejmowania decyzji przez operatora. W pojazdach tego typu odchodzi się od tradycyjnych metod obserwacji z wykorzystaniem np. lusterek, zastępując je kamerami o wysokiej rozdzielczości pozwalającymi nie tylko na obserwację sytuacji w czasie rzeczywistym, ale także na nagrywanie przestrzeni wokół i wewnątrz pojazdu. Umożliwia to analizę danych historycznych i szybsze „uczenie się” technologii pewnych zachowań i sytuacji, które mogą wystąpić na drodze.
Rys. 1 Mapowanie terenu
Wdrożenia
Pierwszą firmą, która w XXI wieku zainicjowała prace nad pojazdami samojezdnymi było Google. W 2009 roku powstał projekt o nazwie Waymo, który w początkowej fazie testów opierał się na wykorzystaniu pojazdu Toyota Prius uzbrojonego w odpowiednie czujniki pozwalające na samodzielne poruszanie się. Z czasem flota samochodowa została wzbogacona o modele znanych marek, m.in: Lexus SUV oraz Chrysler Pacifica Hybrid. Badania przeprowadzane były na terytorium stanów Michigan, Georgia, Teksas, Arizona, Kalifornia oraz Waszyngton.
Można powiedzieć, iż medialność projektu zapoczątkowała zainteresowanie innych firm i krajów tworzeniem własnych autonomicznych pojazdów. Wśród najważniejszych z nich znajduje się projekt realizowany w chińskim mieście Shenzhen w roku 2020 roku. Rozpoczęto tam testy autonomicznych taksówek. Firma AutoX dysponująca pojazdami na 4 poziomie SAE uruchomiła usługi o nazwie RoboTaxi. Lokalny sukces pozwolił na rozwój usługi, która dziś działa w Dolinie Krzemowej oraz czterech chińskich miastach. W tym samym czasie również General Motors zaprezentował system, który umożliwia jazdę samochodu w samodzielny sposób – w tym wypadku około 95% pokonywanej trasy odbyło się w trybie autonomicznym. Najwięksi producenci aut podejmują pojedyncze projekty dotyczące autonomii skupiając się jednak na systemach wspierających kierowców, a nie zastępujących ich.
Czy rozwój technologiczny dotyczy tylko samochodów osobowych? Zdecydowanie nie. Na rynku pojawiły się firmy, które rozwijają autonomiczne pojazdy takie jak busy i autobusy dedykowane do transportu zbiorowego. W stronę autonomizacji nieśmiało spoglądają również producenci standardowych autobusów. Firmy te podejmują współpracę z dostawcami technologii, czego przykładem może być kooperacja Iveco z EasyMile. W Szkocji testowany jest pełnowymiarowy autobus firmy ADL, który został wyposażony w systemy autonomii od Fusion Processing, a ostatnio uruchomiono na krótkiej trasie w mieście Stavanger samojezdny autobus firmy Karsan.
Coraz śmielsze przedsięwzięcia to efekt setek wdrożeń autonomicznych minibusów, które miały miejsce w ostatnich latach m.in. Europie. Najwięcej z nich odbyło się we Francji, Niemczech i Wielkiej Brytanii. Swoje autonomiczne minibusy poruszające się w 4 stopniu SAE wdraża powstała w 2014 roku firma EasyMile. Pojazd tej firmy w 2017 r. jeździł m.in. w Niemczech na terenie uzdrowiska Bad Birnbach. Obsługiwał trasę o długości kilometra, a po dodatkowych testach uruchomiono w tej samej miejscowości regularne połączenie dowozowe do wszystkich pociągów przejeżdżających przez lokalny dworzec. Był to dwukilometrowy odcinek. W tym samym roku testy pojazdu autonomicznego EZ10 były przeprowadzane w Brnie, gdzie sprawdzano jak będzie on współpracował z oprogramowaniem do zarządzania transportem miejskim. Model EZ10 jest jednym z najczęściej wykorzystywanych do testów pojazdem w Europie. Jeździł po ulicach Tallinna w Estonii, gdzie na czas wakacji w roku 2017 zastąpił tramwaj. Był również testowany w Gdańsku w 2019 roku na ulicy Karwieńskiej, tuż obok miejskiego zoo. Pojazd przejechał wówczas 632 km w trybie autonomicznym i przewiózł 3325 pasażerów, jednak ze względów bezpieczeństwa przez cały czas prezentacji na pokładzie pojazdu znajdował się operator. Kolejną interesującą z polskiej perspektywy firmą jest estoński startup Auve Tech. Bus powstał przy współpracy z Taltech i wyróżnia się swoim niewielkim rozmiarem. Kompaktowy pojazd zabiera na pokład maksymalnie 8 osób. Pojazd ten w Październiku 2021 roku przez 30 dni operował na terenie gdańskiego cmentarza Łostowickiego. Był to pierwszy test w Polsce obejmujący ruch pieszo-samochodowy. Warto zaznaczyć, iż technologicznie projekt był bardziej zaawansowany niż pierwszy pilotaż w Gdańsku i obejmował między innymi próby przejazdów bez operatora na pokładzie. Za nadzór nad pojazdem odpowiedzialny był wtedy zdalny operator.
Jednym z najbardziej medialnych projektów w Europie było wdrożenie firmy Trapeze w Szwajcarii. Dzięki współpracy z lokalnym operatorem transportu Verkehrsbetriebe Schaffhausen oraz przy wykorzystaniu pojazdu firmy Navya uruchomiono projekt „Trapizio”. Autonomiczny bus, przez ponad 1,5 roku licząc od grudnia 2017 był włączony do regularnej floty operatora transportu, był zintegrowany z systemem zarządzania transportem (w tym informacją pasażerską) i woził pasażerów w miejscowości Neuhausen. Swoją pierwszą podróż odbył po trasie linii autobusowej numer 12 obsługującej trzy przystanki. W ciągu jednego roku przewiózł 2500 osób[1]. Bus firmy Navya wykorzystano również w Déols, we Francji w 2019 r na terenie Centrum Strzelectwa Sportowego. Jego zadaniem było przewożenie sportowców wraz z ich ekwipunkiem między recepcją a strzelnicą. Dystans wynosił 1,6 km w jedną stronę. Pojazd jeździł pod nadzorem operatora zdalnego przez rok[2].
Rodzimym przykładem firmy pracującej nad autonomicznym minibusem jest nasz startup, który powstał w Gliwicach w 2019 roku. Wizją firmy jest stworzenie około 15-osobowego pojazdu, który będzie uzupełniał regularny transport publiczny. Prace nad pierwszą wersją pojazdu zbliżają się do końca i już wiosną 2023 roku pojawią się pierwsze modele, które w drugiej połowie roku będą do dyspozycji klientów. Planowane pilotażowe wdrożenia mają na celu przybliżenie Polakom technologii, zwiększenie atrakcyjności transportu publicznego, tworzenie mobilności jutra oraz zebranie doświadczeń, które pozwolą na stworzenie w przyszłości w pełni homologowanego pojazdu autonomicznego, który będzie poruszał się samodzielnie, a nadzór na nim będzie pełnił zdalny operator. Osoba ta będzie odpowiedzialna za monitorowanie większej liczby pojazdów i ewentualne podejmowanie decyzji w sytuacjach nadzwyczajnych.
Warto dodać, iż systemy tworzone na potrzeby naszego pojazdu były już testowane na torze w Słomczynie, podczas badań Drive2TheFuture, wykonywanych przez PZM. Oprogramowanie zostało wgrane na platformę jezdną EZ10, która poruszała się trybie autonomicznym, dostosowując prędkość do pojawiających się na drodze przeszkód. Dodatkowo była możliwość przejęcia kontroli nad pojazdem za pomocą specjalnego joystick’a.
Minibusy autonomiczne w transporcie publicznym – realne oszczędności
Pojazdy autonomiczne szczególnie wpasowują się w koncepcję zrównoważonego rozwoju transportu. Zakłada ona wzrost ekonomiczny przy jednoczesnym uwzględnieniu ochrony środowiska oraz rozwój w zakresie dostępności środków transportu jak i komfortu przejazdu. Pojazdy samojezdne mają potencjał, by stać się odpowiedzią na wyzwania współczesnej komunikacji. Za wprowadzeniem do ruchu publicznego pojazdów samojezdnych,
w pierwszej kolejności przemawia brak kierowców oraz bezpieczeństwo. Dodatkowo korzystając z nowoczesnych napędów będzie można uzyskać oszczędności paliwa oraz ograniczenia emisji dwutlenku węgla do atmosfery. Pojazdy autonomiczne mają być wyposażone w system kontroli podróży, pozwalający na płynne i stopniowe zwalnianie lub przyśpieszenie, czyli tak zwany eco-driving. Nowoczesne systemy automatycznie optymalizują zapotrzebowanie w moc. W drugiej kolejności można zauważyć, że technologie wykorzystywane w pojazdach samobieżnych ukierunkowane są na korzystanie z alternatywnych źródeł energii. Zastosowanie baterii elektrycznych przynosi zdecydowanie mniej strat niż aktualnie najczęściej używane silniki benzynowe czy diesla – zarówno pod względem zanieczyszczenia środowiska jak i efektywności dostarczania mocy dla pojazdu. Technologia implementowana w busach autonomicznych pozwoli na stosowanie lżejszych i tańszych baterii, które będą w stanie zapewnić proporcjonalnie taką samą ilość energii, co obecnie stosowane źródła zasilające. Ładowanie baterii zainstalowanych w pojeździe autonomicznym będzie prostsze, ponieważ będzie on samodzielne korzystał ze stacji ładunkowych, bez ingerencji człowieka. Wprowadzenie minibusów autonomicznych może odegrać znaczącą rolę również w odniesieniu do wydajności systemu transportu publicznego. Aktualnie pociągi i komunikacja publiczna mogą przewozić dużą liczbę pasażerów, ale tylko między stacjami (przystankami), co oznacza, że podróżujący korzystający z tego typu komunikacji muszą posiłkować się dodatkowymi środkami transportu w celu dotarcia do miejsca docelowego. Ta niedogodność została nazwana problemem pierwszego i ostatniego kilometra. Często zniechęca ona pasażerów do korzystania z pociągów czy komunikacji publicznej z powodu wydłużonego czasu podróży czy dodatkowych kosztów. Połączenie sieci kolejowej czy komunikacji publicznej z flotą pojazdów autonomicznych np. minibusów przewożących podróżnych pomiędzy wirtualnym przystankiem a miejscem docelowym, może skutecznie przełamać tę barierę.
Wyobraźmy sobie taką podróż, w której za pomocą kilku kliknięć w smartphone zgłaszamy potrzebę przejazdu, a system znając nasze preferencje dopasowuje transport, wyznaczając najbliższe możliwe miejsce odbioru. Udając się na przystanek otrzymujemy informację w czasie rzeczywistym, za ile minut pojazd przyjedzie, jaki jest czas naszego dojazdu na miejsce. Zadaniem takiego systemu jest grupowanie rezerwacji o podobnych preferencjach dotyczących trasy przejazdu, tworzenie kursów i przekazywanie ich do pojazdu autonomicznego. Pasażer bezpośrednio w aplikacji opłaca przejazd, dzięki czemu nie musiałby się niczym martwić. W trakcie podróży mógłby otrzymywać informację o pozostałych etapach podróży, tak by świadomie podejmować decyzje o ewentualnych zmianach.
Integracja wspomnianych form transportu pozwoliłaby rozwiązać problem z postępującą suburbanizacją i rozlewaniem się miast. Powstające nowe osiedla, które pojawiają się najczęściej na obrzeżach aglomeracji mają utrudniony dostęp do transportu publicznego. Prowadzi to do patologicznych sytuacji, takich jak większa ilość samochodów niż mieszkań na osiedlach. Wynika to z niezaspokajanych potrzeb w zakresie transportu. Rozwiązaniem mógłby być autonomiczny bus, który zbiera zainteresowanych z takiego osiedla i zapewnia transport do najbliższego centrum przesiadkowego, regularnej linii transportu szynowego czy autobusowego. Dzięki temu zwalczamy wspomniany już problem pierwszego i ostatniego kilometra, niwelujemy liczbę pojazdów potrzebnych do obsłużenia mieszkańców, spalin oraz kosztów życia codziennego.
Wprowadzenie pojazdów samojezdnych zredukowałoby również problem obecnie panującego deficytu kierowców zawodowych. Według danych Transport Intelligence (TI) z roku 2021 r., w Europie brakuje około 400 tys. kierowców zawodowych. W Polsce dla porównania to już blisko 150 tysięcy. Taki niedobór zagraża funkcjonowaniu transportu drogowego[3]. Już dziś słyszy się o dziesiątkach odwołanych kursów dziennie w miastach. W dużych aglomeracjach nie musi to być bardzo odczuwalne, ze względu na obszerne siatki połączeń i niewielkie różnice czasowe między kolejnymi liniami. Anulowane kursy stanowią promil wszystkich przejazdów. Inaczej jest w mniejszych miastach, miasteczkach, gdzie autobus kursuję np. dwa razy na godzinę, a w ogólnym rachunku dziennie realizowanych jest kilkanaście lub kilkadziesiąt przejazdów. Każdy jeden może być niezwykle istotnym z perspektywy mieszkańców i wpływać bardzo negatywnie komfort ich życia, utrudniony dojazd do pracy, szkoły czy lekarza. Zastosowanie autonomii w komunikacji zredukowałoby również koszty wynikające z zatrudnienia kierowców. Według wynagrodzenia.pl: „Miesięczne wynagrodzenie całkowite (mediana*) na tym stanowisku wynosi 4 910 PLN brutto. Co drugi kierowca autobusu otrzymuje pensję od 4 100 PLN do 5 900 PLN. 25% najgorzej wynagradzanych kierowców autobusów zarabia poniżej 4 100 PLN brutto. Na zarobki powyżej 5 900 PLN brutto może liczyć grupa 25% najlepiej opłacanych kierowców autobusów.”[4]. Jeden zdalny operator będzie nadzorował w przyszłości nawet do 10 pojazdów. Dzięki monitoringowi floty i stałej łączności będzie mógł również przejąć sterowanie nad pojazdem.
Pojazdy autonomiczne, a poprawa bezpieczeństwa
Obecnie produkowanie pojazdy wyposażone są w systemy wspomagające kierującego. Możemy wymienić: EPS, ABS czy BSM (wykrywanie martwego pola). Ich zadaniem jest wykrywanie i minimalizowanie prawdopodobieństwa popełnienia przez kierującego błędu, który może skutkować utratą zdrowia lub życia uczestnika ruchu. Zamysłem twórców pojazdów autonomicznych jest zlikwidowanie, przy użyciu technologii, możliwości ludzkiej pomyłki wynikającej na przykład ze złego samopoczucia kierowcy. Oprócz zmniejszenia ilości kolizji na drogach poprawie uległyby statystyki wypadków z udziałem pieszych, rowerzystów czy motocyklistów. Technologia pojazdów autonomicznych usuwa problem osłabienia percepcji, jak i brawury na drogach. Pojazdy autonomiczne w czasie ciągłym monitorują otoczenie oraz ruch innych pojazdów co pozwala na odpowiednią reakcję w czasie, a co za tym idzie precyzyjne hamowanie czy dostosowanie odstępu między samochodami.
Obszary zastosowania pojazdów autonomicznych
Pierwszymi obszarami wdrożeń, które są rekomendowane do testów są tereny zamknięte, takie jak lotniska, tereny prywatne, cmentarze czy kampusy uniwersyteckie. Na ich terenie dużo łatwiej uzyskać prawne zezwolenie na poruszanie się pojazdu autonomicznego. Patrząc z punktu widzenia technologicznego są to dużo łatwiejsze obszary ze względu na ograniczony ruch samochodowy. Docelowym rynkiem są jednak miasta, gdzie pojazdy samokierujące będą musiały być odpowiedzią na rozwiązywanie realnych problemów takich jak wspomniany problem pierwszej czy ostatniej mili lub zapewnienie komunikacji w centrach miast zamkniętych dla ruchu samochodowego, w wyznaczonych strefach zielonych, czy wspomnianych wcześniej nowych osiedlach.
Pojazd autonomiczny firmy Blees sp. z o.o. – charakterystyka
Dwa egzemplarze modelu BB-1, czyli autonomicznego minibusa firmy Blees sp. z o.o., mają być gotowe w I półroczu 2023 r. Bus będzie działał na 4 poziomie SAE. Przewidywane wymiary pojazdu to 5 m długości, 2,2 m szerokości oraz 2,8 m wysokości. Minibus przyszłości będzie zasilany baterią o wielkości 58 kWh, i móc przejechać na jednym ładowaniu ok 200 km. Pojazd będzie mógł dysponować mocą 150 kW, a rozwijana prędkość ma nie przekraczać 60 km/h. W pierwszych wdrożeniach, ze względu bezpieczeństwa będzie ona ograniczona do 25km/h. W minibusie przewidziano miejsce na wózek inwalidzki, niską podłogę oraz rampę umożliwiającą wjazd lub wejście osób niepełnosprawnych. Wnętrze minibusa będzie mogło pomieścić 15 osób. Minibus wyróżni się pionierskim designem łączącym w sobie funkcjonalność i estetykę na najwyższym światowym poziomie oraz korzystać z nowoczesnych technologii np. LIDAR. Kolejne pojazdy zostaną wyprodukowane w 2024 roku.
Rys. 2 Projekt autonomicznego minibusa firmy Blees sp. z o.o.
Pojazd autonomiczny firmy Blees, w założeniu pomysłodawców, nie będzie poruszał się
na podstawie stałych rozkładów jazdy, a na zasadzie transportu na życzenie. Dzięki temu zapewni zwiększenie komfortu jazdy pasażerów w komunikacji miejskiej. Ponadto pomoże w walce z wykluczeniem transportowym poprzez dynamiczne dopasowanie floty mniejszych pojazdów do bieżących potrzeb transportowych – w szczególności na obszarach o niewielkich potokach pasażerskich. Zmniejszy również liczbę przejechanych kilometrów oraz ograniczy puste przejazdy.
Rys. 3 Aplikacja do zamawiania transportu na żądanie firmy Blees sp. z o.o.
Podsumowanie
Wprowadzenie pojazdu autonomicznego działającego w systemie transportu na życzenie do przestrzeni miejskiej oznacza początek nieuchronnych zmian, które idą w parze z rozwojem naszych miast. Potencjał takiego pojazdu, w tym możliwość elastycznego funkcjonowania dopasowanego do aktualnego zapotrzebowania, tylko te zmiany przyśpieszy – zmieniając tym samym ich obraz. Pozwoli na rozwój tzw. obszarów 15-minutowych, których celem jest znaczne zmniejszenie zbędnych przejazdów, szczególnie by lokalnie zaspokajać najważniejsze potrzeby życiowo-bytowych (szkoła, lekarz, urząd itp.). Dzięki czemu ograniczymy dalekie podróże do centrów miast, zaoszczędzimy czas, zmniejszymy korki, emisję spalin, tworząc przyjazną do życia przestrzeń.
Źródła:
[1] https://www.transport-publiczny.pl/wiadomosci/neuhausen-autonomiczny-autobus-ma-juz-rok-61354.html (dostęp 14.11.2021r.)
[2] https://www.transport-publiczny.pl/wiadomosci/francja-w-indre-testuja-autonomiczne-minibusy-66351.html (dostęp 14.11.2021r.)
[3] https://www.tvp.info/55834313/brakuje-zawodowych-kierowcow-w-europie-co-z-pakietem-mobilnosci (dostęp 13.11.2020r.)
[4] https://wynagrodzenia.pl/moja-placa/ile-zarabia-kierowca-autobusu
