Článek ve formátu PDF je možné stáhnout
zde.
Vedle již provozovaných vlaků metra bez strojvedoucího jsou na cestě k autonomnímu provozu i další kolejová a také silniční vozidla. Perspektivu v oboru automatické komunikace mezi vozidly a dopravní infrastrukturou nabízejí techniky Rail2X a Car2X podporované společností Siemens.
Autonomie v dopravě jde rychle kupředu. Rozvoji autonomní dopravy se již několik let věnují odborníci po celém světě. Již nyní jezdí po kolejích metra v Norimberku, Paříži nebo Barceloně vlakové soupravy bez strojvedoucích od firmy Siemens. V Kalifornii jsou zkušební vozidla bez řidiče od firmy Google již zcela běžná a nikoho už nepřekvapují. Výrobci užitkových vozidel zkoušejí první zcela automatizované nákladní automobily. Současně automobilový průmysl vyvíjí elektromobily, do nichž lze digitální techniku umožňující autonomní jízdu velmi snadno začlenit.
Dopravní infrastruktura a vozidla se více než 100 let vyvíjely v podstatě zcela nezávisle na sobě. Jediným rozhraním bylo oko řidiče. Nyní však začínají oba světy spolu díky digitalizaci přímo komunikovat. Jejich síťové propojení trvale posiluje. Dobrým příkladem je zde technika s označením Car2X. „Informace, které nová technika umožňuje sdílet, budou v následujících asi patnácti letech pravděpodobně využívat ještě řidiči. V dlouhodobém výhledu se asi jejich příjemci stanou přímo asistenční systémy pro řidiče, což završí autonomizaci silniční dopravy,“ říká Dr. Daniel Hobohm, expert společnosti Siemens v oboru inteligentní dopravní systémy.
Metro bez strojvedoucích je již skutečností
Nejdále autonomizace dopravy zatím pokročila na kolejích. V rámci projektu Cargomover vyvinula společnost Siemens ve spolupráci s technickou vysokou školou RWTH Aachen již v roce 2002 plně automaticky řízené nákladní kolejové vozidlo (obr. 1). Získané zkušenosti společnost využívala i v dalších letech při vývoji vozidel bez lidské posádky a v současnosti jsou vlaky bez strojvedoucích na linkách podzemních drah již skutečností.
Například již v roce 2008 dodala společnost Siemens městu Norimberk jeden z prvních počítačem řízených vlaků metra na světě (obr. 2). Od té doby byly uvedeny do provozu další autonomní vlaky metra na linkách podzemní dráhy v Barceloně, v Paříži (obr. 3) nebo v Budapešti a společnost Siemens má v tomto oboru významné postavení na trhu. Během několika let bude v Riádu, asi pětimilionovém hlavním městě Saúdské Arábie, otevřena nová, 176 km dlouhá síť podzemní dráhy se šesti linkami. Společnost Siemens dodá do Riádu pro dvě linky celkem 74 vlaků metra typu Inspiro bez strojvedoucího, včetně potřebné elektrifikační, signalizační, komunikační a řídicí techniky. Moderní řídicí systém využívající bezdrátovou místní komunikační síť (WLAN) zajistí, že vlaky budou v hlavní dopravní špičce jezdit v intervalu 90 s, a umožní tak přepravit za hodinu více než 21 000 cestujících. Takto rychlý takt je možný díky skutečnosti, že je stále počítána brzdná dráha a rychlost vlaků a stejně tak nejmenší možná vzdálenost od nejbližšího vlaku. Současně řídicí systém podle profilu trati zjistí, jak rychle musí vlak zrychlovat, aby bezpečnou vzdálenost od vlaku jedoucího před ním dodržoval při nejmenší možné spotřebě energie.
Samostatné tramvaje a autobusy
Natolik autonomní jako vlaky metra zatím ještě tramvaje ani autobusy nejsou, i když také zde se začíná projevovat přechod k inteligentním a propojeným vozidlům vybaveným množstvím snímačů, podobných těm, jaké jsou vyvíjeny pro osobní auta. Například v roce 2015 společnost Siemens vybavila ve městě Ulm ve spolupráci s tamním městským dopravním podnikem tramvaje na jedné z tramvajových linek snímačovým systémem používaným v automobilové technice, sestávajícím z kamer, laserových snímačů a radaru. „Nejpozději v roce 2020 pak mají první tramvaje zcela automatizované s použitím techniky od společnosti Siemens projíždět městem,“ říká Holger Last, programový manažer společnosti Siemens pro obor asistenčních systémů pro řidiče.
S tím, jak se vozidla veřejné místní dopravy stávají samostatnějšími, posiluje také jejich síťové propojování. V září 2015 se v Braunschweigu uskutečnila zkouška modifikovaného zařízení Rail2X od společnosti Siemens, které vlakům, osobním i nákladním autům v blízkosti železničních přejezdů umožňuje spolu komunikovat. To by mělo přispět k výraznému poklesu počtu nehod na železničních přejezdech, které často mívají tragické následky. Společnost Siemens také vyvinula techniku pro satelitní řízení autobusové dopravy. V pilotním projektu v jihoněmeckém městě Böblingen společnost Siemens ve spolupráci s městskou správou od roku 2013 na jedné autobusové lince zkoušela navigační systém umožňující přednostně vést autobusy přes semafory, což přispívá k plynulejší a flexibilnější místní veřejné dopravě. Zelená vlna a tím plynulá doprava jsou pozitivní důsledky nové techniky společnosti Siemens s názvem Stream (Simple Tracking Realtime Application for Managing Traffic Lights and Passenger Information), která vytváří bezdrátovou síť mezi satelitem, autobusy, semafory a digitální centrálou pro řízení dopravy ve městě. Město Böblingen nyní tuto techniku zavede pro celou svou flotilu autobusů a pro pět hasičských aut.
V silniční dopravě přinese velké změny technika Car2X
V souvislosti s rychle postupující digitalizací silničního provozu se očekávají velké změny také v silniční dopravě. Jedním z důležitých kroků je zajistit bezdrátové spojení mezi jedoucími vozidly a dopravní infrastrukturou a mezi vozidly navzájem, zkráceně označované systém Car2X. Princip spočívá v tom, že každý účastník dopravního provozu a každá součást dopravní infrastruktury (semafory, dopravní značky, parkoviště) vysílají do svého okolí signál nesoucí určité údaje. Okolojedoucí vozidla tyto údaje přijímají, vyhodnocují je a výsledek oznamují řidiči, který tak může přizpůsobit způsob jízdy aktuální situaci. Takovou situací může být např. konec kolony stojících vozidel, odstavení nepojízdného vozidla na vozovce, začátek úseku stavebních prací na vozovce apod.
Důležitou součástí systému Car2X jsou silniční jednotky RSU (Road Side Unit) rozmístěné stacionárně podél silničních komunikací (obr. 4). V podstatě jde o malé kompaktní rádiové moduly, jejichž úkolem je zajistit digitální bezdrátové spojení s okolojedoucími vozidly. Tyto silniční jednotky se ale mohou také spojit s dalšími jednotkami RSU, které jsou zase spojeny s dopravní centrálou. Tak vzniká bezdrátová síť WLAN, která řidiče ve zlomku sekundy na displeji na palubní desce informuje o aktuální situaci v silničním provozu. Vozidla jsou k tomu účelu vybavena vhodným přijímačem, ale také snímači, kamerami a radary umožňujícími snímat údaje, z nichž se stanovuje např. rychlost jízdy vozidla, jeho odstup od nejblíže jedoucích vozidel atd. Získané údaje se pak posílají po síti WLAN podle standardu IEEE 802.11 s využitím technik UMTS a GPRS.
Na vývoji tohoto „internetu aut“, jak se technika Car2X také někdy nazývá, se vedle společnosti Siemens rovněž podílí německý automobilový průmysl a přední výzkumné ústavy a vysoké školy v SRN. Od roku 2016 se bude technika Car2X zkoušet v reálných provozních podmínkách ve zkušebním koridoru o délce 1 300 km vedoucím od Rotterdamu přes Frankfurt nad Mohanem až do Vídně. Příslušně vybavená vozidla budou např. varována před stavebními uzavírkami na dálnici. To by mělo vést ke zmenšení počtu dopravních nehod a zabránit tvorbě dopravních zácp. Společnost Siemens dodala hardware i software, a to včetně silničních jednotek RSU pro bezdrátové spojení s vozidly v Nizozemsku, Německu a Rakousku. „Pokročilá digitalizace technického vybavení moderního automobilu nám takové síťové propojení umožňuje a síťové propojení je samozřejmě základem budoucí autonomní dopravy,“ zdůrazňuje Dr. Hobohm.
Závěr
Digitální síťové propojení se v silničním provozu rychle prosazuje a vyvstává otázka, zda osobní a nákladní auta budou jednoho dne jezdit po silnicích tak autonomně, jako již nyní jezdí po kolejích mnoho vlaků metra. Šance pro to nejsou podle názoru Dr. Hobohma špatné. Čím více úkolů digitální autopilot ve voze díky vestavěným snímačům a komunikaci s jinými vozidly a s dopravní infrastrukturou nebo informacím z centrály pro řízení vozidla převezme, o to méně důležitá bude při řízení úloha člověka. Sama myšlenka, že by řidič vozu mohl v nouzovém případě ještě sám rychle zasáhnout, se zdá být pochybná, protože řidič by to v momentě překvapení pravděpodobně nestihl. Bezpečnost mnohem víc závisí na zdařilém propojení všech účastníků silničního provozu s dopravní infrastrukturou. Ale i kdyby se v dohledné době nepodařilo zcela autonomní auto realizovat, pomůže nová technika dopravní bezpečnosti – pomysleme třeba jen na dopravní nehody způsobené najetím zezadu do stojícího vozidla či do jiné překážky na silnici.
[Freie Fahrt für autonome Fahrzeuge. Pressemitteilung Siemens AG, 4. 2. 2016.]
Ing. Karel Kabeš
Obr. 1. Automaticky řízené nákladní kolejové vozidlo Cargomover (foto: Siemens AG)
Obr. 2. První vlaky metra bez strojvedoucího jezdí od roku 2008 v Norimberku (foto: Siemens AG)
Obr. 3. V Paříži jezdí nejmodernější vlaky metra bez strojvedoucího na letiště Charlese de Gaulla (foto: Siemens AG)
Obr. 4. Silniční jednotky RSU zajišťují bezdrátovou komunikaci dopravní infrastruktury s vozidly (foto: Siemens AG)