«ZF Technology Day» – новые решения концерна ZF для автономных транспортных средств
В моё прошлое посещение концерна ZF возникло очень реальное ощущение стремительно наступающего будущего. Это было два года назад. Тогда, сев за руль огромного самосвала, я почувствовал, что управляется он как легковушка, подсказывает, как ехать в экономичном режиме, предупреждает, чего не следует делать и даже запрещает, если это небезопасно.
И вот новая поездка, прошло-то всего ничего, а ощущения совсем другие – будущее уже наступило, да так стремительно, что я этого не заметил. И в этом будущем, к сожалению, нет прокладки между рулём и сиденьем. Есть оператор, контролёр, инженер, учёный, администратор, а вот водитель отсутствует.
В нужное время в нужном месте
Стремительно развивающаяся отрасль интернет-торговли загоняет курьеров в узкие рамки: клиенты всё чаще выбирают опцию доставки товара и времени получения посылки. У современных служб курьерской доставки колоссальные проблемы: 200 заказов в день на одного курьера теперь уже не редкость. А это значит, что в среднем на доставку одного отправления курьеру отводится от двух с половиной до трёх минут, цифры совершенно нереальные.
Чтобы не порождать множества ненужных движений, требуется умный алгоритм, который в режиме реального времени учитывает пожелания получателей отправлений и рассчитывает наиболее эффективный маршрут доставки. Эту проблему ZF затронул ещё в 2016 году, в рамках своего исследования проблем логистики под названием «последняя миля». Двухлетний поиск решений непростых задач, с которыми курьеры сталкиваются на последнем отрезке пути к клиенту, дал положительные результаты, концерн представил вниманию поставщиков логистических услуг автономно едущий развозной автомобиль, специально разработанный для данной области. Разумеется, работает он на электрической тяге, и в нём воплощены все результаты адаптации решений ZF в сфере автоматизированного движения к реалиям логистической отрасли.
На виртуальном «поводке»
Инновационный фургон ZF с функциями автономного движения оснащён в соответствии с требованиями 4-го уровня автоматизации. Благодаря этому развозной автомобиль может самостоятельно маневрировать в условиях городского движения, удерживать полосу даже на дорожном полотне без разметки, распознавать светофоры и дорожные знаки, а также реагировать в опасных ситуациях.
Особенно удобной для курьеров является функция дистанционного управления через планшет: если два адреса доставки находятся так близко друг к другу, что расстояние между ними быстрее преодолеть пешком, то инновационный фургон, как на виртуальном «поводке», последует за своим «хозяином». Если по адресу доставки нет парковки, то курьер может заранее отправить автомобиль к следующему месту остановки, где транспортное средство самостоятельно найдёт возможность для стоянки.
Центральный компьютер ZF ProAI берёт на себя управление, обрабатывает посылаемые датчиками данные и обеспечивает соответствующую «реакцию» автомобиля в сложных ситуациях. Команды центрального компьютера надёжно исполняются интеллектуальными системами мехатроники, такими как электрический усилитель рулевого управления и интегрированный блок управления тормозной системой (IBC).
Чтобы всегда находить наиболее эффективный маршрут доставки, инновационный фургон обращается к ресурсам специальной системы поддержки на базе облачной технологии. В ней для каждой посылки сохранены различные данные, такие как адрес и предпочтительное время доставки, а также дополнительная информация, например, срок хранения для скоропортящихся товаров. Курьеру информация поступает через очки смешанной реальности (Mixed Reality). Таким образом, он получает обзор всех необходимых данных.
Самый перспективный проект ZF
Этот амбициозный проект осуществляется совместным предприятием E.Go Moove и концерна ZF E.GO Mover – универсально расширяемый электромобиль, он может быть оборудован как для местного общественного транспорта, так и для коммерческих транспортных задач. Может оснащаться автономными функциями управления до уровня 4. В настоящее время в Аахене (Германия) строится завод для производства таких фургонов. Производство электромобиля начнётся в 2019 году с первоначальным пробегом от одной зарядки 400 км и с увеличением до 15 000 км к 2021 году.
Новый уровень безопасности
При помощи двух других инновационных решений ZF продемонстрировал потенциальное направление развития логистики транспортных компаний, аэропортов, морских портов и специальных площадок: в будущем автомобили будут автономно выполнять перемещение сменных кузовов и прицепов. Концерн разрабатывает решения, способные повысить эффективность, скорость и экологичность логистических процессов, свести к минимуму количество несчастных случаев и избежать возможного ущерба.
В процессе маневрирования по площадке предприятия такие сложные операции, как спуск, подъём и перемещение контейнеров, т. е. выгрузка из одного транспортного средства и погрузка в следующий, требуют профессионального умения водителя, временных затрат и зачастую приводят к несчастным случаям и значительному ущербу. На базе тяжёлого трёхосного грузовика ZF создала гибридный автомобиль Innovation Truck, который выполняет эти задачи в автономном режиме.
Сразу после въезда на территорию водитель может выйти, включить автономный режим движения и использовать это время для отдыха. Автомобиль самостоятельно прибудет в пункт назначения. Там он выгрузит сменный кузов с грузом, и в том же автономном режиме ZF Innovation Truck загрузит следующий контейнер. Благодаря управлению, выполняемому центральным компьютером ZF ProAI, автономный грузовик справляется с поставленной задачей быстро, чётко и максимально безопасно. При этом такие факторы, как стресс, усталость, снижение внимания водителя, темнота или неблагоприятные погодные условия, никак не влияют на работу машины.
Если ZF ProAI – это мозг Innovation Truck, то за его действия отвечают другие технологии ZF: рулевой механизм со встроенным электрогидроусилителем ReAX и автоматическая коробка передач Trakson Hybrid. Для ориентации в пространстве и обзора Innovation Truck концерн ZF сделал выбор в пользу набора датчиков, работающих с помощью камер и лазеров, и дополнил его системой GPS.
Без руля и педалей
С ростом уровня автоматизации появляются и новые концепции рабочего места водителя, которые больше соответствуют возможностям беспилотного автомобиля. В каком направлении двигаются разработки в этой области, наглядно демонстрировал концерн ZF предоставив рабочее место водителя будущего – результат его сотрудничества с компанией Faurecia. Здесь нет ни руля, ни педалей. Есть только один рычаг управления и три дисплея. Они размещены симметрично и в процессе поездки можно передавать управление автомобилем, не вставая с места. А это значит, что водитель меньше утомляется, менее скован в движениях и может выбрать оптимальное место работы в соответствии с выполняемыми задачами. В кабине на нет сведены различия между сторонами водителя и сидящего рядом с ним пассажира.
Так как лёгкие коммерческие автомобили 4-го уровня автоматизации в основном управляются автопилотом, то их водители могут выполнять в дороге другие задачи. Руль и педали при этом обычно только мешают. Кроме того, они доставляют дискомфорт курьерам, которым часто приходится выходить из автомобиля. Поэтому рабочее место водителя будущего от ZF и Faurecia в прямом смысле слова свободно от этих традиционных элементов управления: изменение траектории движения, ускорение и торможение выполняют исполнительные механизмы, которые получают команды от центрального бортового компьютера автомобиля ZF ProAI.
Если водитель решает перейти в ручной режим управления транспортным средством, он может воспользоваться рычагом управления, который позволяет ускорять, замедлять движение или менять его траекторию буквально одним пальцем. Рычаг расположен между левым и правым передними сиденьями, и водитель по ситуации может находиться на любом месте. Это даёт многочисленные преимущества не только службам доставки, но и водителям такси, которые таким образом могут обеспечить своим пассажирам максимально удобную и безопасную посадку в любых условиях.
Производители лёгких коммерческих автомобилей и фургонов получают выгоду от применения данной концепции, поскольку она устраняет необходимость производства автомобилей для разных рынков с право- и левосторонним движением, таким образом снижая уровень сложности производственного процесса. Три монитора, которые расположены слева, справа и в центре панели приборов могут поочередно использоваться в зависимости от того, с какой стороны сидит водитель.
Оптимальная компенсация качки
Чем больше свободного времени у водителя (читай пассажира) при автономном движении, тем заметнее изменения в сфере использования водительской кабины, которая постепенно превращается в офис на колёсах. Если отпадает необходимость в управлении транспортным средством, то возникает желание заниматься чем-нибудь другим, например, просматривать рабочие бумаги, набирать тексты и сообщения, играть в игры – да мало ли чем можно заняться, ведь не сидеть же, просто глядя на дорогу. И для всего этого требуется более комфортная среда. Создать такие условия может новая активная подвеска кабины cCAB, которая оптимально компенсирует продольную и поперечную качку, а также вертикальные колебания.
Фактически эта разработка создавалась, чтобы обеспечить комфортные условия для работы водителя и во время ручного режима управления коммерческим автомобилем. Этому же способствует и пневматическая система подрессоривания кабины ZF eCALM с электронным управлением. Ведь хорошие условия труда на борту коммерческого автомобиля – далеко не роскошь, а залог безопасности водителя, транспортного средства и груза.
Обычно подвески кабин являются пассивными системами и лишь реагируют на воздействия извне, например, неровности на дороге. Возникающие при этом колебания просто амортизируются и демпфируются. Активная система cCAB с электронным управлением, напротив, может сама перемещать кабину и в упреждающем режиме противодействовать неприятным колебаниям. Специальный блок управления, принимающий сигналы о движении от датчиков, за доли секунды рассчитывает параметры «комфортного» состояния. Он управляет четырьмя модулями cCAB, оптимизирующими процессы перемещения кабины.
cCAB стала преемником успешных разработок ZF – амортизационной системы CDC и модулей CALM – и была дополнена электрогидравлическим исполнительным механизмом. Установленная по четырем точкам подвеса кабины, cCAB при необходимости способна поворачивать её вокруг продольной и поперечной осей, а также перемещать по вертикали, одновременно амортизируя колебания.
Автономный трансформер
Проект Rinspeed Snap представил Франк Риндеркнехт – основатель и бессменный глава швейцарской компании Rinspeed. Как видно на фото, кабины как таковой нет, как и нет органов управления, вернее сказать, привычных органов управления. Зато есть огромное количество датчиков и продвинутая интеллектуальная автономная система, которой необходимо лишь задать пункт назначения.
Однако главная особенность нового концепта вовсе не в этом, Snap – трансформер, который состоит из двух основных компонентов: платформы Skateboard и обитаемого модуля Pod. Их можно разрабатывать и совершенствовать независимо друг от друга, обеспечивая лишь совместимость. Skateboard имеет завидную манёвренность, ведь управляемые колёса поворачиваются на большой угол. Электродвигатель ZF и силовая электроника встроены во второй мост, обеспечивая максимальную скорость около 80 км/ч. Батареи ёмкостью 12 кВт∙ч должно хватить на 100 км пробега.
