Автономный пассажирский КАМАЗ-1221 ШАТЛ

Методика «доказательства концепции» (Proof of Concept – PoF), пришедшая на смену ТРИЗ (теория решения изобретательских задач) уже неоднократно показала своё превосходство для демонстрации функциональных возможностей беспилотных технологий в закрытых системах. Но до сих пор остаётся открытым вопрос об их использовании в открытой или изменяемой среде, к которым относится в частности город.

Новый проект ШАТЛ (Широко Адаптивная Транспортная Логистика) категории БТС-М2 относится к пассажирским транспортным средствам особо малого класса и предназначен для передвижения по дорогам с твёрдым покрытием с использованием данных цифровых карт, систем навигации и органов технического зрения.

Плата за мечту

Сколько десятилетий можно выпускать в Набережных Челнах только одни грузовики? Коммерческая техника – продукт узкоспециальный и перестал быть высокомаржинальным товаром. Но постиндустриальное общество уже объелось ширпотребом и готово переплачивать за светлую мечту оптом и в розницу. Оптом – за повальные транспортные удобства (например, индивидуальное такси каждому ученику), а в розницу – за мобильные девайсы, гаджеты и игры, на которые пользователи всех возрастов тратят драгоценное время, фиатные деньги и криптовалюту. Но мечта становится доступной даже избранному кругу только при массовом использовании. Как ни странно, но Россия оказывается здесь даже ближе всех к исполнению своих грёз.

Человечество приблизилось к порогу, за которым начинается виртуальная реальность. Его более приземлённый вид – автомобильный навигатор, который ведёт нас в объезд пробок, является лишь логическим прологом к автомобилю-роботу, который вас сам довезёт. Если самые простые технологии беспилотного движения были реализованы уже в 1960-х в авиации, то потребовалось ещё полвека, чтобы они наконец свалились нам буквально с небес на землю. Это время было потрачено на окончание холодной войны, развитие архитектур сотовой сети, систем позиционирования GPS и ГЛОНАС и виртуальных карт. Какова цена вопроса в мировом масштабе? За 40 лет было вложено более 20 триллионов долларов!

Без клише

Мы находимся в начале революционного этапа, за которым последуют и особые отношения на дороге, которые придётся скреплять уже на законодательном уровне. Сейчас альтернативу частно-собственным пассажирским перевозкам и такси составляют новые сервисы – каршеринг и сервисы карпулинга (например, BlaBlaCar).

Ярым сторонникам личного владения машиной вряд ли понравятся беспилотные технологии, которые футуристы возносили на вершину прогресса. Для большинства владельцев машина традиционно является средством самореализации и самовыражения. И в этом они правы: венцом закабаления человека роботом служит пример с Einride T-Рod, чей дизайн, кажется, срисовали с айсберга. КАМАЗ попал в точку. Самая сильная его сторона – авангардный дизайн. Такой машиной хочется порулить, чтоб себя показать, вот только место водителя там не предусмотрено.

Стайлинг КАМАЗ-1221, разработанный в НАМИ, больше всех отвечает представлению об автомобиле, как о предмете технического зодчества и выигрывает у зарубежных аналогов качеством восприятия. Дизайн конкурентов вгоняет в скуку, как вагоны метро или лифты в многоэтажках: нельзя понять, где перед, а где зад, и пассажиру остаётся только следить за остановками.

Интересно, что все беспилотники относятся к категории М2 и этот формат наиболее удобный для экспериментаторства. Но этот же формат для дизайнеров представляет сложную задачу, поскольку типовых клише ещё нет. У каждого производителя свой подход, своя идеология. Toyota e-Palette, Ligier EZ10 или LM Olli компании Local Motors выглядят, как кухонные комбайны или набор мебели. А такие корытца, как CityMobil2 или проект GATEway, вообще похожи на бесплатные чебуречные. Даже в дизайне самого свежего Apolong A-EV концерна Baidu проглядывает футуризм эмалированного тазика, но в отличие от всех он хотя бы серийный! Например, более 6000 участников конференции разработчиков AI Baidu 4-го июля на конвейере завода KingLong в г. Сямынь (Xiamen, пров. Фуцзянь, что на юго-востоке КНР) смогли увидеть сборку сотого экземпляра!

КАМАЗ же решился показать журналистам лишь два экземпляра. Однако на заводе при благоприятной конъюнктуре обещают наладить выпуск ШАТЛов уже через 2 года.

Всего беспилотных электробусов за 5 лет в мире изготовили не более трёхсот. Первые 13 голландских машин 2getThere отгрузила в эксплуатацию в ОАЭ, затем в Хитроу заработали 21 электробус ULTra PRT, в 2013 в южнокорейском Сунчхоне открыли 6-км линию для 40 машин. Засчитаем сразу 150 китайских экземпляров, накинем 50 «Лижье», по дюжине «Олли», «Ситимобилей» и «Гэтуей».

Черепахи с космическими амбициями

ШАТЛ в динамическом режиме тестировался внутри огороженной по периметру закрытой территории на песчаной насыпи вдоль берега Казанки, трасса составляла 650 метров. Скорость движения транспортного средства при демонстрации с гостями составляла до 10 км/ч, что было обусловлено безопасностью, но в один из заездов его разогнали до 28 км/ч. Не густо! При технически максимальной скорости в 100 км/ч, для большинства беспилотников скорость ограничивают в 30–40 км/ч. В таких транспортно-прогнозируемых закрытых системах, как Bus Rapid Transit (BRT), скорость может достигать 60 км/ч.

Челнинский ШАТЛ уже готов выйти из рамок аттракциона, но способен дать старт развитию новой сферы – линий индивидуального скоростного транспорта – Personal Rapid Transit (PRT). Ноу-хау в регионах уже имеет свои паллиативные аналоги. В 100-тысячных городах России уже появились маршруты автобусов с трёхзначными индексами, например, 124 или 237. Автобусы малой вместимости на 12–30 мест следуют с удвоенной частотой, но по нескольким маршрутам (1, 2, 3 и т.д.) последовательно. Чтобы поставить камазовский ШАТЛ на линию, предстоит оборудовать трассу и определиться с маршрутом.

Как показала практика, беспилотники тяжелее всего эксплуатировать в парковых зонах. Бортовой компьютер не готов реагировать на слишком большое количество событий. Встречу с внезапно появившимся велосипедистом, пешеходом или неожиданно выбежавшим на дорогу ребёнком робот не умеет прогнозировать, поскольку радары и лидары работают с плотной средой и не позволяют вычленить события второго плана. Машине не хватит информации. А вот в городской среде оснащение себя оправдывает, поскольку движение более упорядочено, а при наличии парка машин с аналогичными системами ШАТЛ может получать от них более развёрнутую информацию, а также видеть обстановку со стационарных (а скорее всего так и будет) или с мобильных устройств, благо, такое уже возможно.

Каждый водитель, попадавший в полдень на запруженные магистрали мегаполисов, наверное, хоть раз в душе сатанел, закипая от дорожной дерготни. Невозможность повлиять на дорожную ситуацию заставляет костерить дорожные службы, пешеходов, светофоры и других участников движения. Первый этап для решения задачи по наземным перевозкам пассажиров – строительство большей сети дорог, затем выделение линий для такси и автобусов, поскольку они лучше справляются с перевозками пассажиров, чем личный транспорт. А дальше дело осталось за малым – научить машины общаться.

Автомобили ШАТЛ уже сейчас могут коммуницировать, пересылая обмены необходимой информацией о дорожной обстановке: перестроениях впереди идущего транспорта, дорожных препятствиях, пешеходах и движимых объектах. Особенно это актуально в дорожной толчее, пробках при напряжённом трафике и в часы пик, когда на перекрестках скапливается много пешеходов. Естественно, как общественный транспорт, они уже имеют преимущество, а беспилотники от хамов и любителей «подстав» будут ещё защищены и законодательно. Попробуй-ка наори на робота!

Ускорение 5G

Беспилотник является не просто машиной, а интеллектуальной транспортной системой (ITS). Использование сенсоров и различных физических принципов работы на основе искусственных нейронных сетей позволяет проводить мониторинг дорожной ситуации в режиме реального времени и строить маршрут с учётом дорожной обстановки. Фиксация телеметрической и диагностической информации, включая взаимодействие с элементами дорожной инфраструктуры, происходит в «чёрном ящике».

Без сотрудничества с иностранными производителями компонентной базы обойтись уже не удастся. Это касается не только тягового электропривода, контроллеров и аккумуляторных батарей, которые в России никто не производит. Нужна ещё и компонентная база.

Для контроля обстановки вокруг машины используется до сотни датчиков, включая радар, лидар, приёмопередатчик GPS.

На начальном этапе к сотрудничеству был привлечён «Яндекс», который должен заняться картографией, навигацией и облачными инфраструктурными вычислениями. Ещё одним партнёром стал «МегаФон».

Для опытной эксплуатации в Казани было обеспечено радиопокрытие пилотной зоны 5G с предкоммерческим оборудованием радиодоступа Huawei. Государственная комиссия по радиочастотам (ГКРЧ) для опытного запуска выделила «МегаФону» частоту в новых диапазонах 3,4–3,8 ГГц. Базовая станция 5G (абонентский терминал CPE 5G с чипсетом собственной разработки) с агрегацией двух несущих с шириной полосы 100 МГц каждая в диапазоне 3,5 ГГц с технологией радиодоступа 5G New Radio(NR) была утверждена рекомендацией 3GPP R15. Опорная сеть – с поддержкой функционала NGC (New Generation Core).

Благодаря новому стандарту связи данные с электробуса 5G передаются в диспетчерский пункт через мобильную сеть со стабильной скоростью 1,2 Гбит/с с минимальной задержкой 6–8 миллисекунд.

Основа будущего

Основание универсальной платформы изготовлено с использованием алюминиевых сплавов, а кузов выполнен из композитных материалов. Несмотря на небольшую габаритную длину (5 метров), автомобиль рассчитан на перевозку 12 пассажиров, половина из которых размещается на переднем и заднем диванах. В сущности мы получаем ту же «Газель» при габаритах «Соболя».

В основание машины вмонтированы тяговые батареи суммарной энергоёмкостью 35,5 кВт.ч, которые обеспечивают запас хода до 100 км (без нагрузки и с выключенным кондиционером) и разгон до 110 км/ч. Впрочем, для БТС ШАТЛ скорость будет ограничена 40 км/ч. Максимальное время зарядки составляет 2 часа, а срок службы батарей установлен в 7 лет.

Тяговый электродвигатель мощностью 87 кВт приводит в действие передние колёса. ШАТЛ имеет завидную манёвренность, ведь все колёса управляемые и благодаря электроприводу поворачиваются на большой угол. Независимая подвеска всех колёс с двумя поперечными рычагами и пружинной стойкой амортизатора с опорой на нижний рычаг обеспечивают высокую плавность хода.

Экспортный потенциал

Любая выигрышная тактика требует мобилизации, включая контрактный ресурс. Примечательно, что для всех производителей БТС важен экспортный потенциал. Но выход на новый потребительский сегмент для КАМАЗа вовсе не обещает больших выгод, так как влечёт новые затраты и кабалу от конъюнктуры рынка. В попутном направлении работают «Бакулин Моторс» (проект «Матрёшка») и Группа ГАЗ и есть надежда, что один из игроков выйдет из экспериментального режима и займётся экспансией.