Před třemi roky v Plzni začal vznikat projekt DiDYMOS konsorcia akademických i soukromých subjektů, který se zaměřoval na problematiku autonomního řízení tramvaje a propojitelnosti všech klíčových systémů. Výsledkem usilovné práce je nyní nejen funkční ekosystém technologií umožňujících komunikaci mezi vozidly, ale také soubor metodik pro města i obohacení mapy města Plzně s vysokým rozlišením (HD) o cenné údaje.
Hlavním cílem projektu Vytvoření dynamického digitálního modelu ulice pro potřeby autonomního řízení v Plzni DiDYMOS [jde o zkratku odvozenou z názvu projektu, ale zároveň o výraz, jímž je v řečtině označováno dvojče (δίδυμο), v tomto případě jde totiž o dvojče digitální — pozn. red.], do nějž se kromě Fakulty dopravní ČVUT v Praze a Fakulty aplikovaných věd ZČU zapojily i společnosti Intens Corporation, Škoda Transportation, Škoda Digital a Ceda Maps, byla propojitelnost systémů, které pomáhají zvyšovat bezpečnost a plynulost budoucího automatizovaného provozu tramvají. V praxi to znamenalo, že výzkumníci měli k dispozici dvě tramvaje Škoda 40T osazené detekční sadou obsahující LIDAR či kamery, dále antikolizním systémem či jednotkou ITS-G5 umožňující V2X (vehicle to everything) komunikaci s dalšími vozidly a infrastrukturou. Takto vybavené tramvaje pak spolu s dalšími vozidly pokusně provozovali na zhruba 7km testovacím polygonu u kampusu ZČU.
„Společně jsme řešili, jak všechny technologie propojit, aby tramvaj byla schopna interagovat se svým okolím. Tedy dokázala přijímat data vysílaná z jiných vozidel a zároveň je v konkrétních situacích dokázala do svého okolí odesílat,“ říká Zdeněk Lokaj, člen řešitelského týmu a odborný asistent na Katedře dopravní telematiky FD ČVUT.
K tomu, aby se mohly tramvaje dobře orientovat v prostoru, bylo potřeba vytvořit také HD mapu polygonu. Jde o vysoce přesnou 3D mapu složenou z tisíců fotografií, v jejímž rámci se veškerý pokusný prostor podařilo zmapovat s přesností na několik málo cm.
To je pro určování polohy vozidla i objektů kolem něj nesmírně důležité. Klasická GPS totiž určuje polohu méně přesně, může mít odchylky v řádech až jednotek metrů a pro některé aplikace tak vůbec není vhodná. Pro projekt bylo také důležité, aby se do HD mapy mohly integrovat informace z ostatních testovacích vozidel, ať už šlo o vůz hasičského záchranného sboru (HZS), či osobní automobily, které simulovaly další vozidla městské hromadné dopravy (MHD). I proto musela být vybavena potřebnými komunikačními technologiemi.
Experimenty prokázaly, že komunikační ekosystém v praxi funguje
Všechna vozidla se pak po polygonu pohybovala v předem stanovených scénářích, které vždy určitým způsobem kombinovaly detekci objektu v průjezdném profilu, pád do něj či možné křížení s jinými vozidly, přičemž systém v tramvaji dokázal veškerá data ze senzoriky vizualizovat a klasifikovat v HD mapě, respektive ve vyvinutém digitálním dvojčeti. „Musel dokázat vyhodnotit, co je to za konkrétní objekt a s jakou pravděpodobností je v průjezdném profilu. Následně pak podle výsledku musela tramvaj buď zastavit, nebo snížit rychlost a informaci o překážce v průjezdném profilu odeslat i do vozidla za sebou.“
Některé scénáře byly zaměřené také na to, jak si tramvaj poradí s informací o situaci, která teprve může nastat. Např. v jednom z nich totiž vozidlo HZS vysílalo signál, že jede k zásahu a křižuje cestu tramvaji. Ta informaci zachytila a následně omezila rychlost tak, aby mu nebránila v jízdě a nezpomalovala jej.
Implementace dodatečné technologie vozidel — osazení tramvajového vozidla Škoda 40T — antikolizní systém (ACS)
Podle Zdeňka Lokaje bylo na projektu nejtěžší právě propojení všech systémů tak, aby správně fungovaly. „Když má každý z nich fungovat samostatně, není většinou až tak velký problém, aby pracoval správně. Jenomže aby technicky fungovaly všechny systémy a komponenty dohromady jako jeden celek, a to ještě navíc v případě, kdy v projektu pracuje 6—7 subjektů, které se musejí zkoordinovat, je to nesmírně složitý úkol. Je to skládačka, která poskytuje celou řadu informací, z nichž ale každá funguje trochu jinak,“ vysvětluje a dodává, že různé informace musí být relevantní, tedy ověřené a proudit různými směry, a to bez chyb, které by zapříčinily nehodu či kolaps dopravy.
I proto tým do svých experimentů zapojil rovněž digitální dvojče, na němž se díky nasbíraným datům prováděly simulace pohybu, které následně pomáhaly při modelování situací. „Když potřebujete simulovat, jak se bude ulice chovat, musíte mít velké množství údajů, díky nimž a díky statistickým metodám je následně možné model ovlivňovat a dále zkoumat chování dopravního systému.“
Ačkoliv projekt DiDYMOS oficiálně poběží až do konce letošního roku, konsorcium partnerů již v červenci prezentovalo veřejnosti klíčové výsledky své práce. Výzkumníkům se podařilo vytvořit hardwarový i softwarový ekosystém, v němž spolu všechny komponenty dokážou správně komunikovat a předávat si potřebné informace.
„Dalším z našich velkých úspěchů byl vznik metodiky pro tvorbu HD map pro účely semiautonomního provozu. A součástí map je i jakási kuchařka pro města, aby v případě, že se budou o nějakém podobném projektu rozhodovat, věděla, co neopomenout,“ hodnotí Zdeněk Lokaj s tím, že dalším výstupem je též obohacení 3D modelu Plzně o mnohé údaje.
I když se projekt zabývá autonomním řízením, stále počítá s řidiči, a to nejen v okolním provozu, ale také v tramvajích samotných. Vývoj autonomního řízení zatím nedospěl do takové fáze, že by člověka v kabině vůbec nebylo potřeba. Nicméně tato technologie je dobrým pomocníkem, který může člověka v určitých okamžicích zastoupit.
„Pokud projekt půjde do praxe, stále ještě půjde o kooperaci člověka a technologie, kdy v určitých fázích přebírá rozhodování stroj. Což může na jedné straně zvýšit bezpečnost i kvalitu rozhodování a na straně druhé navíc ještě může vést k personální optimalizaci,“ zamýšlí se a dodává, že díky menší únavě řidičů budou moci pracovat v delších směnách, což by mohlo částečně vyřešit nedostatek zaměstnanců.
„Toto je asi cesta. Autonomní řízení musí přicházet postupně, což je důležité nejen pro bezpečnost, ale i pro komfort cestujících. Je totiž vědeckými studiemi prokázané, že lidé se zatím v kokpitech bez volantu necítí dobře. Psychologický efekt je v tomto ohledu hrozně zrádný. Člověk má od doby, kdy existují dopravní prostředky, zažité, že je někdo ovládá a je za jejich provoz a pohyb zodpovědný.“ Jenomže v případě automatizovaného provozu se odpovědnost rozmělňuje a v podstatě přenáší na soustavu technologií. Veřejnost bude hovořit o tom, že technologie není spolehlivá. „Což je zatím také důvod, proč musí u řízení semiautonomních vozidel mezitím stále někdo být,“ říká na závěr výzkumník z Fakulty dopravní ČVUT v Praze.
Foto: DIDYMOS