Интеллект для грузовика
Немецкий концерн ZF продемонстрировал 15 своих новейших разработок

Как и два года назад, презентация новинок проходила на тестовой трассе Технического университета Аахена (Германия). Помнится, в более ранние годы компания возила дилеров и журналистов в Фридрихсхафен, где расположен завод. Но возможностей для более-менее полной демонстрации там было маловато, вот и решили поменять площадку.

Производители автокомпонентов на презентациях обычно заваливают приглашённых избыточной информацией о своих продуктах. Но это не про ZF. Конечно, был небольшой разбор основных вопросов, где был произнесён слоган: «See – Think – Act» (Видеть – Думать – Действовать). Это было что-то новенькое. Сначала мне показалось, что это генеральная стратегия компании, но я ошибся.

В своих выступлениях специалисты ZF не стремились развивать красноречие, а только демонстрировали технологии. В общем, после получасового введения в суть сегодняшней встречи, приглашённым было предложено испытать 15 новейших разработок компании, установленных на 15 машинах. Такой подход мне показался лишённым саморекламы и потому очень импонировал.

Главный критерий – безопасность

Если обобщить всю стратегию ZF, то основной вектор её деятельности – это повышать безопасность грузовых автомобилей. Используя новые алгоритмы взаимодействия систем и технологии из других областей, продукцию и функционал, компания учит коммерческие автомобили «видеть, думать и действовать». Это не просто новая стратегия, а революционный подход к новым задачам.

С момента объединения усилий ZF Friedrichshafen AG и TRW Automotive (15 мая 2015 года), деятельность компании поднялась на качественно новый уровень. И подтверждением тому стала разработка нескольких концепт-каров: легкового автомобиля Advanced Urban Vehicle и коммерческого ZF Innovation Truck 2016. В преддверии ожидаемого интенсивного проникновения на рынок систем автономного движения ZF сейчас имеет благоприятную исходную позицию, причём во всех сегментах автотранспорта, начиная от легковых автомобилей и коммерческого транспорта и заканчивая сельскохозяйственной и строительной техникой.

Может ли находящийся в движении седельный автопоезд самостоятельно объехать опасное место, и почему грузовой автомобиль только предупреждает водителя непосредственно перед выездом за пределы проезжей части, вместо того чтобы активно содействовать сохранению нужной полосы движения? Пожалуй, некоторые ответы на эти вопросы дают совместные разработки ZF и Wabco: система Highway Driving Assist (HDA) и система Evasive Maneuver Assist (EMA), впервые представленные в прототипе ZF Innovation Truck 2016. Они олицетворяют идею безаварийной эксплуатации транспортных средств (vision zero) и сочетают в себе различные подходы к решению поставленных задач.

Возможности концепта ZF Innovation Truck в полной мере были продемонстрированы на тестовой трассе. В опасных ситуациях в полуавтоматическом режиме грузовик с такой системой объезжает препятствия, самостоятельно сохраняет нужную полосу движения на магистралях и в одиночку маневрирует на подъезде к пандусу. Понятно, что всё это элементы автономного грузовика, который сегодня только ленивый не разрабатывает. Но центральной идеей этого проекта является возможность ухода от столкновения в экстренных ситуациях.

Нам продемонстрировали работу системы и грузовика в действии много десятков раз. Один раз грузовик осуществил манёвр в опасной близости от препятствия, но не задел. При помощи датчиков ZF Innovation Truck распознаёт окружающее пространство в трёх измерениях, обрабатывает полученные данные и выполняет команды с помощью исполнительных механизмов, включающих активное рулевое управление и электропривод. Значение водителя во всём этом многообразии возможностей не снижается, при необходимости он всегда может повлиять на «решение искусственного интеллекта», например, направить машину в более безопасную сторону.

Система HDA помогает сохранять выбранную полосу движения и эффективно защищает от серьёзных последствий неосторожности, невнимательности и засыпания, не только предупреждая водителя перед непроизвольным выездом за пределы полосы, но и самостоятельно активно поддерживая курс автопоезда. Во время движения она автоматически и на любой скорости поддерживает безопасную дистанцию до впереди идущего автомобиля, в том числе полностью останавливая и возобновляя движение. Вот такая автономия.

Важно оставаться на дистанции

Ещё один проект компания демонстрировала ещё в 2014 году, на предыдущей презентации. Он направлен на безопасную эксплуатацию транспорта и на оптимизацию труда водителя. Это уже знакомый нам прототип ZF Innovation Truck 2016 с функцией автономного маневрирования SafeRange. На одном из участков нам демонстрировали, как с помощью сенсорных технологий, интеллектуальных электронных устройств и систем мехатроники можно оптимизировать технологические процессы перегрузочных пунктов, позволив автомобилям и логистическим центрам взаимодействовать в рамках единой сети.

Не подумайте, что это слишком сложно, просто водитель вылезает из кабины и при помощи планшета удалённо управляет грузовиком. Зачем это нужно? Например, при маневрировании назад, когда зона видимости никакая, а точность паркования к пандусу требуется очень высокая. С системой SafeRange всё превращается просто в игру. Но если в 2014 году можно было просто стоять, где удобно, и парковать автомобиль, как нужно, то в 2016-м нужно просто указать машине точку парковки, всё остальное она сделает сама.

На основе анализа изображений со стационарных видеокамер прототип маневрирует самостоятельно, подъезжая к погрузочному пандусу с необходимой точностью и эффективностью. Для реализации этой автономной функции маневрирования специалисты ZF объединили в сеть системы грузового автомобиля и логистического центра: для осуществления маневрирования стационарные камеры на погрузочном пандусе фиксируют грузовой автомобиль, благодаря маркировке на задней части его прицепа. Компьютер, расположенный в логистическом центре, рассчитывает траекторию движения и передаёт данные по беспроводной сети на бортовое устройство телематики ZF Openmatics в грузовом автомобиле, которое и выполняет необходимые действия по управлению.

У системы высокий уровень безопасности. Функция обнаружения пешеходов самостоятельно прерывает маневрирование при наличии людей между прицепом и погрузочным пандусом, причём независимо от команд, получаемых через планшетный компьютер. Как только оператор убирает палец с экрана планшетного компьютера, процесс прерывается.

Частое маневрирование значительно увеличивает расход топлива грузовых автомобилей. Системы ZF, применённые в Innovation Truck, настроены максимально эффективно и способствуют топливной экономичности при маневрировании. Благодаря Trakson Hybrid, короткие расстояния на территории автопарка могут, как правило, преодолеваться в электрическом режиме. Кроме того, электродвигатель обеспечивает очень точное регулирование скорости и ускорения. Конструкция рулевого управления позволяет задействовать привод в том числе и при выключенном двигателе. Но что же это за электрический привод?

Робот в сельской местности

Эффективность работы электрического привода и некоторых других систем автономного управления была продемонстрирована на примере прототипа Innovation Tractor. Видеть на обычном сельскохозяйственном тракторе элементы системы искусственного интеллекта было занятно. «Органами чувств» данного прототипа являются шесть камер, расположенных спереди и сзади на кабине водителя и на капоте. С помощью планшетного компьютера тракторист может изучить получаемое изображение с различных ракурсов, чтобы принять решение по управлению. Он также может загрузить на экран траекторию движения трактора.

Как и в варианте с грузовиком, получаемая оптическая информация обрабатывается вспомогательными системами, которые позволяют управлять маневрированием машины в полуавтоматическом режиме или с помощью мобильного пульта управления за пределами кабины. Есть и функция распознавания пешеходов – это повышает безопасность.

Для реализации автоматических функций движения необходимо электрифицированное рулевое управление, которое инженеры ZF встроили в стандартную конструкцию. В силовой линии установлена коробка передач ZF TERRAMATIC с модулем генератора ZF TERRA+. Текущее поколение этой системы обладает эксплуатационной мощностью 60 кВт и может использоваться в качестве источника тока для других потребителей электроэнергии. При таком варианте использования вся электрическая мощность передаётся на прицеп, где применена ещё одна существенная инновация: ступица с электрическим приводом и трёхфазным асинхронным двигателем, разработанная специально для сельскохозяйственных и строительных машин.

Сочетание полного привода трактора и независимого вспомогательного электропривода прицепа позволяют решать некоторые нерешаемые проблемы. Например, легко преодолеть участки местности, где стандартные транспортные средства не справятся.

Вариации с электротягой

Электроприводы для любого коммерческого транспорта – одно из центральных и перспективных направлений деятельности ZF. У компании довольно широкий набор продукции и услуг для внедрения электропривода в коммерческий транспорт по двум основным направлениям: решения по внедрению автономного электрического хода для городских транспортных средств с ограниченным пробегом и гибридные решения для дальних перевозок, в которых отказаться от ДВС, к сожалению, пока невозможно.

Новейшей разработкой является центральный привод на электрической тяге, который можно использовать в различных системах для автобусов и развозных автомобилей в черте города в дополнение к уже имеющемуся электропортальному мосту AVE 130. Для лёгких коммерческих автомобилей, в свою очередь, ZF адаптировал электрическую главную передачу легковых автомобилей. В ассортименте продукции представлены и решения для тяжёлых грузовиков, речь идёт о Trakson Hybrid. Помимо этого концерн проводит глубокие исследования в области систем управления рекуперацией и расходом энергии.

В концепции «E-Mobility» речь в первую очередь идёт об автобусах и развозных грузовых автомобилях. Для этих категорий транспортных средств в ассортименте продукции ZF теперь есть две усовершенствованные и дополняющие друг друга разработки: электропортальный мост AVE 130 идеально подходит для использования в низкопольных, в том числе сочленённых, городских автобусах, а новый центральный привод для техники с высоким полом особенно эффективен в небольших автобусах и развозных грузовых автомобилях. Во всей красе данный привод будет представлен на IAA 2016, а его серийное производство планируется начать в 2018 году.

Новый центральный привод ZF на электротяге особенно хорошо подходит для транспортных средств с высоким полом, небольших автобусов и развозных грузовых автомобилей. Он легко комбинируется как со стандартным, так и с портальным мостом. Центральный привод обеспечивает комфортный разгон транспортного средства без прерывания потока мощности до необходимой скорости, которая в зависимости от модификаций (например, от передаточного отношения моста) может достигать 100 км / ч.

Необходимая для движения мощность поступает из асинхронного или возбуждаемого от постоянных магнитов двигателя с жидкостным охлаждением, в зависимости от модификации и пожеланий клиента. Данные электродвигатели развивают мощность до 200 кВт (272 л.с.) и обеспечивают максимальный крутящий момент 4200 Н∙м на выходе. Этого городским автобусам хватает для проезда даже по сложному рельефу городов и в том числе для преодоления крутых подъёмов.

Электрическая альтернатива

Для использования в гибридных системах крупнотоннажных грузовых автомобилей концерн ZF разработал ещё один агрегат, добавив в Trakson Hybrid электромотор между ДВС и коробкой передач. При таком параллельном гибриде в 40-тонном грузовике можно реализовать все функции гибридных систем: рекуперацию энергии при торможении, маневрирование в электрическом режиме, выключение двигателя при остановке (функция старт-стоп), а также функцию кратковременного увеличения мощности дизельного двигателя за счёт электрогенератора (бустерный режим).

В режиме генератора гибридный модуль можно использовать и для электропитания дополнительных агрегатов: например, холодильных установок в автомобилях-рефрижераторах. В соответствии с прогрессивным видением процессов в логистическом центре будущего ZF устанавливает Trakson Hybrid в Innovation Truck 2016, способном осуществлять маневрирование в автономном режиме и на электрической тяге. Помимо грузовых автомобилей целевым сегментом Trakson Hybrid являются и туристские автобусы, где гибридный привод может продемонстрировать такие же преимущества.

Новый центральный привод и электропортальный мост AVE 130 помогают реализовать гибридные системы и производителям автобусной техники. В этом случае речь идёт о последовательных гибридах, где ДВС используется исключительно как генератор тока, а не как источник силы привода, и именно такая конструкция наилучшим образом подходит для городского движения.