Kolej na świecie Tabor Transport miejski Wiadomości

Siemens Mobility: Autonomiczny tramwaj transportem publicznym przyszłości

Siemens Mobility: Autonomiczny tramwaj transportem publicznym przyszłości Fot. NaKolei.pl

Siemens Mobility zaprezentował na konferencji w Wiedniu dotychczasowe wyniki testów autonomicznego tramwaju. “Nabierająca rozpędu urbanizacja zwiększa potrzebę mobilności. Nowe technologie cyfrowe – począwszy od systemu wspomagania motorniczego aż po kierowanie autonomiczne – torują sobie drogę ku przyszłości”- podkreślono. 

Tramwaje zwykle funkcjonują w bardzo złożonych warunkach, w których w ciągłym ruchu są inne pojazdy szynowe, samochody, autobusy, rowery i piesi. W krytycznych punktach ruchem drogowym steruje sygnalizacja świetlna oraz inne systemy sygnalizacji. Prowadzenie tramwaju wymaga zasadniczo kierowania pojazdem za pomocą zmysłu wzorku, przy zachowaniu określonej prędkości, z zatrzymywaniem się na wyznaczonych przystankach na danej trasie, zwracaniem dokładnej uwagi na wsiadanie i wysiadanie pasażerów, jak również szybkim radzeniem sobie z nietypowymi sytuacjami lub nagłymi przypadkami.

Doświadczony motorniczy jest w stanie poradzić sobie z większością sytuacji w sposób intuicyjny. Z drugiej strony, częściowo lub w pełni autonomiczny tramwaj nie męczy się, może reagować szybciej niż człowiek oraz ma szersze pole percepcji. Czujniki zastępują oczy i uszy, a w programy sterowania tramwajem wdrożono modele rozpoznawania wzorów, podstawowe wzory zachowań i reakcji. Jednakże, ludzką intuicję i doświadczenie da się ustandaryzować jedynie w ograniczonym zakresie, a przecież nie każdą sytuację da się przewidzieć. System sterowania tramwajem musi być więc stopniowo programowany tak, aby mógł reagować elastycznie w każdej nowej sytuacji. Oprogramowanie musi nauczyć się podejmować decyzje z szybkością błyskawicy – lub prosić o wsparcie- podkreślono na konferencji.

System przeciwkolizyjny „Siemens Tram Assistant”

Rozwój i szkolenie tramwaju autonomicznego może odbywać się jedynie stopniowo. Aby móc zaoferować operatorom transportowym szybkie korzyści, Siemens Mobility zastosował do rozwoju podejście stopniowe. Stosunkowo często występującymi kolizjami są zderzenia tylne z tramwajami, powodujące szkody w wysokości milionów euro.

Chcąc rozwiązać ten problem, firma Siemens Mobility jako krok pierwszy opracowała i wprowadziła system ostrzegania o kolizji, który wykorzystuje dane uzyskiwane z radaru i kamer. Siemens Mobility wyposażyła tramwaj Combino obsługiwany przez miejskie przedsiębiorstwo komunikacyjne w Ulm (Stadtwerke Ulm) w nowy system wsparcia motorniczego (Tram Assistant). Pracę nad tym systemem trwały w latach 2015-2018- słyszymy.

Wyposażony w czujniki system Siemens Tram Assistant monitoruje przestrzeń przed pojazdem, ostrzega o nieuchronnie zbliżającej się kolizji z innym tramwajem lub samochodem i nie dopuszcza do tej kolizji za pomocą trzech różnych sposobów interwencji. Pierwsza forma interwencji zakłada, że kierujący pojazdem usłyszy sygnał ostrzegawczy. Ostateczne rozwiązanie, w braku reakcji motorniczego na daną sytuację, powoduje włączenie się systemu automatycznego hamowania. Motorniczy może w każdej chwili zrezygnować z hamowania automatycznego i przejść na sterowanie ręczne.

Systemy są lub będą instalowane w tramwajach Combino i Avenio Siemensa dla miast takich jak Ulm, Haga, Brema, czy Kopenhaga.

Testy tramwaju autonomicznego w Poczdamie

Spółka ViP Verkehrsbetrieb Potsdam GmbH jest klientem firmy Siemens Mobility od ponad 25 lat. W ramach wspólnego projektu dostarczyła ona tramwaj Combino wyposażony dla celów testów w system GPS, komputery i szereg czujników takich jak kamery, lidar oraz radar. Celem tego wspólnego przedsięwzięcia jest analiza wyzwań technologicznych w zakresie prowadzenia tramwaju autonomicznego w rzeczywistych warunkach w celu opracowania i przetestowania realnych rozwiązań.

Pierwszy na świecie testowy pojazd autonomiczny został zaprezentowany podczas zeszłorocznych targów InnoTrans (wrzesień 2018). Nie jest on jednakże przeznaczony do użytku komercyjnego. W dłuższej perspektywie zostanie on zaprojektowany tak, aby mógł funkcjonować na poziomie GoA 3 (wsparcie motorniczego w sytuacjach kryzysowych) lub GoA 4 (bez wsparcia motorniczego)- podkreślono.

Przestrzeń z przodu i z boków tramwaju jest monitorowana za pomocą kamer. Oprogramowanie analityczne pojazdu wykorzystuje metody, jakimi posługuje się sztuczna inteligencja do rozpoznawania niezliczonej liczby obiektów i ludzi, wszelkich kształtów i w każdej pozycji. Specjalne algorytmy rozpoznają m.in. kolory świateł, sygnały i działanie sygnalizacji drogowej, pieszych oraz inne pojazdy takie jak samochody, ciężarówki, autobusy i rowery, jak również obiekty i przeszkody znajdujące się na torach przed tramwajem. Obrazy z kamery są analizowane i zatrzymują pojazd w chwili, gdy światła lub sygnalizacja nie pozwala na dalszą jazdę. W chwili, gdy światła lub sygnalizacja dają sygnał „jedź”, Combino automatycznie wznawia jazdę.

Tramwaj musi najpierw nauczyć się swojej trasy. Testy w Poczdamie były prowadzone od maja 2018 r., w asyście motorniczego, który interweniował jedynie w przypadku wystąpienia zagrożenia. Informacje przetwarzane w czasie rzeczywistym z danych pozyskanych przez kamery i czujniki wyświetlały się na ogromnym monitorze znajdującym się w testowanym tramwaju. Trasa, po której poruszał się testowany tramwaj została wydłużona z początkowych sześciu kilometrów do trzynastu kilometrów- zauważono.

Na wszystkich testowanych trasach, tramwaj zatrzymywał się dokładnie przy każdym peronie i wznawiał jazdę samodzielnie po sygnale. Ludzie zbliżający się do torów byli szybko ostrzegani dzwonkiem. Tramwaj reagował na samochody poruszające się po torach w taki sam sposób, w jaki zareagowałby motorniczy.

Przyszłe wyzwania

Na konferencji w Wiedniu podkreślono, że zdolność rozpoznawania przeszkód i sygnałów powinna być wkrótce na takim poziomie zaawansowania, że system będzie mógł być działać w normalnych warunkach.

Ponieważ w chwili obecnej nie istnieją żadne procedury dopuszczania autonomicznych pojazdów szynowych do ruchu, Związek Niemieckich Przedsiębiorstw Komunikacyjnych wraz z firmą Siemens Mobility podejmują wspólne wysiłki już na tak wczesnym etapie, aby określić niezbędne ramy w zakresie bezpieczeństwa, jak również ramy prawne dla nowej technologii- stwierdzono w Wiedniu.

Testy tramwaju autonomicznego w sieci komunikacji tramwajowej w Poczdamie w rzeczywistych warunkach i w rzeczywistym ruchu drogowym wykazały, że technologia ta i jej perspektywy są obiecujące.

Jednakże przed tymi tramwajami stoi jeszcze wiele przeszkód do pokonania zanim będą mogły być w pełni wykorzystywane w normalnym ruchu drogowym. W końcu i tramwaj, i jego oprogramowanie sterujące muszą nauczyć się prawidłowo rozpoznawać i analizować wszelkie złożone sytuacje na drodze, jak również radzić sobie w przypadku wystąpienia kombinacji poszczególnych scenariuszy, a także być w stanie wyciągać odpowiednie wnioski i odpowiednio na nie reagować. Wymaga to ogromnego procesu uczenia się oraz opracowania nieskończonej ilości algorytmów, co zabierze ich twórcom jeszcze kilka lat- skwitowano na konferencji.