AUTOMOBIL BUDÚCNOSTI

Najvyššou hodnotou, ktorou ľudstvo disponuje je život človeka. Všetka naša snaha musí viesť k zachovaniu života a zvýšeniu kvality jeho prežívania. To znamená zvýšené požiadavky na presun osôb, tovaru, surovín a výrobkov. Túto úlohu na seba preberá doprava, pričom stále dominantnejšie postavenie získava doprava cestná. Jej výhody oproti iným druhom dopravy sú v schopnosti uskutočniť prepravu z miesta výskytu na požadované miesto dodania v krátkom čase. Cestná doprava so sebou prináša aj nežiaduce dôsledky, ktorými je okrem iných aj nehodovosť.

1       Úmrtnosť osôb pri dopravných nehodách

Na cestách EU v roku 2011 v dôsledku dopravnej nehody zahynulo v priemere každý deň takmer 83 osôb. V tab. 1. je poukázané na nutnosť neustáleho znižovania nehodovosti.

Tab. 1 Vývoj počtu usmrtených osôb pri dopravnej nehode v rámci EU a V4

Zdroj: EU Transport in Figures Statistical Pocket Book 2013 dostupné na http://ec.europa.eu/

Príčinou tak vysokého počtu nehôd v cestnej doprave je skutočnosť, že všetky ostatné druhy dopravy, železničná, letecká aj vodná doprava, sa pohybujú vo vyhradených koridoroch. Pri týchto dopravách na trase pohybujúcich sa dopravných prostriedkov sa smú pohybovať len kvalifikované osoby zabezpečujúce ich prevádzku. Vstup iných osôb je vylúčený alebo značne obmedzený. Cestná doprava sa však uskutočňuje za podstatne benevolentnejších podmienok. Pravidelným lekárskym a psychologickým vyšetreniam sú povinní sa podrobovať len vodiči z povolania. Ostatní vodiči takúto povinnosť nemajú, pričom týchto vodičov je niekoľkonásobne viac. Navyše do trasy cestných vozidiel smú vstúpiť aj osoby nekvalifikované a niekedy aj nespôsobilé (deti, starci, chorí, pod vplyvom alkoholu) a počet pohybujúcich sa dopravných prostriedkov je neporovnateľne vyšší. Tabuľka 1. poskytuje pohľad na vývoj počtu osobných vozidiel na 1000 obyvateľov v krajinách EU a V4.

 Tab. 1 Vývoj motorizácie [počet osobných vozidiel / 1000 obyvateľov]

 

Zdroj: EU Transport in Figures Statistical Pocket Book 2013 dostupné na http://ec.europa.eu/

Z tejto skutočnosti je zrejmé, že v cestnej premávke je pravdepodobnosť vzniku dopravnej nehody niekoľkonásobne vyššia ako pri iných druhoch dopravy. O riešenie tejto nežiaducej skutočnosti sa snaží legislatíva, buduje sa kvalitnejšia a bezpečnejšia infraštruktúra a konštruujú sa kvalitnejšie a bezpečnejšie vozidlá. Niektoré krajiny a niektorí výrobcovia si dali za cieľ do roku 2030 dosiahnuť nula mŕtvych na cestách v dôsledku dopravnej nehody. Tento cieľ je nedosiahnuteľný, pretože ľudský činiteľ sa v cestnej premávke nedá vylúčiť, ale je lepšie dať si vysoký cieľ a priblížiť sa k jeho splneniu.

2       Aktívne prvky bezpečnosti cestných vozidiel

Vozidlá sú vybavované aktívnymi prvkami bezpečnosti. Sú to systémy, ktoré v rámci fyzikálnych zákonov napomáhajú predchádzať nehodovým situáciám v dôsledku nevhodného konania vodiča. Pasívne prvky bezpečnosti majú za úlohu minimalizovať následky nehody ku ktorej už došlo.

ABS (Anti-lock Braking System) zabraňuje zablokovaniu, zastaveniu otáčania kolies počas brzdenia s cieľom zabrániť šmyku vozidla, pretože zablokované kolesá nedokážu prenášať bočné sily. Na suchom povrchu môže nepatrne predĺžiť brzdnú dráhu. Jeho hlavnou úlohou je, najmä na klzkej vozovke, umožniť vodičovi súčasne brzdiť a meniť smer jazdy vozidla. Snaží sa udržať kolesá v sklze 10 – 30 %. Podľa počtu snímačov a schopnosti ovládať brzdenie kolies, môžu byť vozidlá vybavené týmito systémami ABS:

• štvorkanálový a štvorsenzorový –  je tvorený štyrmi samostatnými hydraulickými brzdovými okruhmi a štyrmi senzormi. Brzdenie kolies je ovládané samostatne na základe signálov, získaných zo senzorov príslušného kolesa.
•  trojkanálový a trojsenzorový –  je tvorený tromi hydraulickými brzdovými systémami, ktoré ovládajú každé predné koleso samostatne a kolesá zadnej nápravy sú ovládané spoločne jedným okruhom. Predné kolesá sú vybavené pre každé koleso samostatným snímačom a senzor pre zadnú nápravu sa zisťuje priemerná hodnota otáčania zadných kolies.
• dvojkanálový a štvorsenzorový  – tvoria dva okruhy hydraulického systému. Jeden okruh ovláda kolesá prednej nápravy na základe informácií snímačov kolesa s menším spomalením otáčania. Druhý kruh ovláda zadnú nápravu na základe údajov snímača kolesa s väčším spomalením otáčania. (Haynes, J., 2000).

Haynes (2000) rovnako uvádza, že pokiaľ je vozidlo vybavené štvorkanálovým a štvorsenzorovým systémom ABS, je možné ho doplniť o ďalšie funkcie.

BA (Brake Assist) sa aktivuje v prípadoch kritického brzdenia. Vodič pri náhlom brzdení, vo väčšine prípadov, začne intenzívne brzdiť s určitým sklzom. Brzdový asistent vyhodnotí prudké reakcie vodiča a samočinne vymedzí vôľu v brzdovom systéme a zvýši brzdný tlak v systéme, čím sa brzdná dráha skráti až o 2 m. Ak vodič nezvýši tlak na ovládač brzdy, systém tlak v systéme opäť uvoľní.

ACC (Adaptive Cruise Control) pracuje pri rýchlosti jazdy 30 – 200 km/h. Adaptívny tempomat udržiava zvolenú rýchlosť vozidla a kontroluje priestor pred vozidlom a jeho okolie. Systém používaný automobilkou Volvo kontroluje až 12 pohyblivých bodov a porovnáva ich dráhu pohybu s dráhou vozidla. Ako riadiaci bod si vyberá vozidlo jazdiace vpredu, podľa ktorého upravuje rýchlosť jazdy. Ak hrozí kolízia s niektorým zo sledovaných bodov, prispôsobí rýchlosť vozidla tak, aby toto riziko eliminoval. V prípade potreby vozidlo zastaví. Pokročilé systémy v kombinácii s automatickou prevodovkou sú schopné vozidlo aj opäť rozbehnúť. Systém využíva radar, infračervené spektrum, viditeľné spektrum a ultrazvuk.

DAC (Driver Alert Control) vyhodnocuje pozornosť vodiča na základe jeho správania sa. Unavený vodič často koriguje smer jazdy, má náhle reakcie a jeho oči sa prestanú pohybovať pri vyhľadávaní informácií o dopravnej situácii. Na základe korekcií smeru jazdy, prudkosti pohybov a pohybu očí systém dokáže rozpoznať únavu vodiča a upozorní ho na potrebu prestávky.

City Safety využíva kameru, ktorá sleduje priestor 10 m pred vozidlom. Až 75 % nehôd v meste sa udeje pri rýchlosti jazdy do 30 km/h. Kamerový systém sleduje priestor pred vozidlom a v prípade potreby samočinne brzdí. Na dobrom, suchom povrchu dokáže vozidlo zastaviť pred prekážkou.

ESP (Electronic Stability Program). Elektronický stabilizačný program má za úlohu aktívne zabraňovať nekontrolovanému šmyku vozidla a pomáhať vodičovi stabilizovať vozidlo ak sa do šmyku už dostane. Priamo spolupracuje so systémami ABS a ASR. Porovnáva správanie sa vozidla s vypočítanými hodnotami. Zisťuje požadovaný smer jazdy na základe uhlu natočenia volantu, skutočnú rýchlosť na základe otáčok kolesa. Porovná  priečne zrýchlenie a otáčania vozidla okolo zvislej osi s vypočítanými hodnotami. Riadiaca jednotka samočinne upraví točiaci moment motora a podľa potreby pribrzdí koleso, ktoré môže vyrovnať pretáčavý alebo nedotáčavý šmyk vozidla. Nemecký štatistický úrad už rok po sériovom inštalovaní do všetkých osobných mercedesov zaevidoval zhruba 15-percentné zníženie a s odstupom troch rokov štatistiky uvádzajú vyše 42-percentný pokles nehodovosti týchto vozidiel.

EDS, elektronická uzávierka diferenciálu. Na základe informácií zo snímačov ABS tento systém samočinne pribrzďuje preklzujúce hnacie koleso. Vďaka čomu sa na koleso s dobrou priľnavosťou dostáva väčší hnací moment.

ASR (Antriebsschlupfregelung) (TSC Traction Control System) zabezpečuje trakčnú kontrolu a pomáha vodičovi pri rozjazde na klzkých povrchoch, aby sa kolesá nepretáčali na mieste. V prípade potreby je schopný upraviť aj hnací moment motora.

MSR (Motor-schleppmomentregelung) je protišmykový systém, ktorého úlohou je zamedziť blokovaniu kolies a následnému šmyku vozidla v prípade brzdenia motorom. Systém v prípade príliš veľkého brzdného účinku motora mierne pridá plyn. Význam má hlavne na klzkom povrchu, v situáciách kedy vodič prudko podradí.

BLIS (Blind Spot Detection) Systém na kontrolu mŕtveho uhla sleduje kritické miesto po oboch stranách automobilu, kde sú vozidla v spätných zrkadlách viditeľné len obtiažne. Zvukovo a vizuálne upozorní vodiča pri snahe o prechod do obsadeného pruhu. Modernejšie systémy sú schopné varovať aj pred rýchlo sa približujúcim vozidlom zozadu.

LKA (Lane Keep Assist) Systém na kontrolu neželaného opustenia jazdného pruhu funguje pri prechode z pruhu do pruhu bez použitia smeroviek ako dôsledok nepozornosti a pod. vo forme varovania (svetelné, zvukové, vibračné a pod.). Niektoré systémy aj aktívne zasahujú do riadenia a udržujú vozidlo v pôvodnom jazdnom pruhu.

HDC (Hill descent control) Systém pre udržanie plynulého zostupu strmým kopcom automaticky udržuje zvolenú rýchlosť, ktorú je možné ovplyvniť plynom alebo brzdou v priebehu zostupu.

HHC (Hill Hold Control). Tento systém pomáha vodičovi pri rozjazde do kopca. Automaticky aktivuje brzdu a zabráni nechcenému pohybu vozidla smerom dozadu. Systém je po uvoľnení brzdy zväčša aktívny niekoľko sekúnd. Vodič tak získa čas stlačiť plynový pedál a bezpečne sa pohnúť do kopca.

3       Komunikácia medzi vozidlami

Japonská automobilka TOYOTA v Japonsku skúša systém komunikácie medzi vozidlami. Vozidlo ktoré zastaví rozpošle ostatným vozidlám informáciu o svojej pozícii na základe zemepisnej šírky a dĺžky. Tak ostatné vozidlá jazdiace s navigáciou dostávajú informáciu o ich pozícii. Ich vodič je potom informovaný o prekážke, aj keď ju ešte nie je schopný vidieť, a dokáže na situáciu reagovať v predstihu. Vozidlá vysielajú signál aj o tom, že brzdia. Táto informácia sa potom zobrazí na displeji ostatných vozidiel.

Všetky tieto systémy ak sa spoja umožnia skonštruovať vozidlo, ktoré bude schopné jazdy bez vodiča. V USA už takéto vozidlá jazdia. Využívajú informáciu navigácie a programu Googlemaps, kamery, radar a laserové diaľkomery, obr. 1.

Obr. 1 Automobil bez vodiča

Zdroj: http://www.aktuality.sk/clanok/206343/auto-bez-vodica-dostalo-zelenu-uz-jazdi/

Americký štát Nevada povolil jazdu na cestách siedmim takýmto autám. Najazdili viac ako štvrť milióna kilometrov v normálnej premávke a zaznamenali len jednu nehodu, ktorú zavinila obsluha, pretože auto neprepla do automatického režimu, čoho následkom bola kolízia.

Rýchlosť jazdy je príčinou 1/3 usmrtení pri dopravnej nehode. Podľa dokumentov Európskej komisii (http://ec.europa.eu/) sa pripravuje návrh legislatívy, ktorý by mal všetkým vozidlám ukladať povinnosť vybavenosti systémom limitujúcim jeho rýchlosť. Tento systém bude získavať informácie o aktuálnej povolenej rýchlosti na konkrétnom úseku a ak rýchlosť prekročí, systém zníži rýchlosť vozidla. Predbežne má byť systém použitý v autobusoch a nákladných vozidlách, v ktorých sú obmedzovače nainštalované. Zavedenie do osobných vozidiel je predmetom diskusie. Problémom ale ostáva situácia, ak by vodič pri predbiehaní síce prekročil povolenú rýchlosť, ale predbiehací manéver by zvládol. Ak by mu systém ale obmedzil rýchlosť, mohlo by to znamenať dopravnú nehodu.

Komunikácia medzi vozidlami v spolupráci s uvedenými systémami potom umožní vytvárať na cestách spojenie viacerých vozidiel pre jazdu za sebou s minimálnymi odstupmi. To by viedlo k nižšiemu odporu vzduchu a umožnilo znížiť spotrebu vozidiel. Ak by si vozidlá vzájomne oznamovali svoju pozíciu, vozidlá by mohli prispôsobiť svoju jazdu tak, aby spomaľovali len minimálne a taktiež prejazd cez križovatku by bol plynulejší. Jazda by už nebola závislá od odhadu vodiča, ktorý vždy pracuje s rezervou, čo by zvýšilo priepustnosť križovatiek, odstránila by sa nehodovosť v dôsledku zlého odhadu vodiča alebo agresívnej jazdy. Prínosom by bola aj nižšia spotreba vozidiel a samozrejme vyššia cestovná rýchlosť.

 Záver

Úplne futuristickou víziou by bola skutočnosť, že vlastniť vozidlo by sa stalo zbytočným prepychom. Ak by boli vozidlá schopné autonómnej jazdy, postačovalo by si vozidlo objednať pomocou mobilu, kde by sa zadalo východzie a cieľové miesto, počet osôb a veľkosť batožiny a na východzie miesto by z centrálneho parkoviska sám prišiel automobil spĺňajúci svojimi parametrami zadanú požiadavku. Ak si uvedomíme, že väčšina vozidiel stojí na parkovisku, kde zaberá miesto, autonómne jazdiace vozidlá by vyriešili aj estetický problém s parkoviskami a s tým, že sídliská pripomínajú sklady automobiliek.

Autori:

Vladimír Rievaj¹, Zuzana Majerová²

• ¹ doc. Ing. Vladimír Rievaj, PhD., Žilinská univerzita v Žiline, Fakulta prevádzky a ekonomiky dopravy a spojov, Katedra cestnej a mestskej dopravy, Univerzitná 1, 010 26 Žilina, Slovenská republika, email: vladimir.rievaj@fpedas.uniza.sk
• ² Ing. Zuzana Majerová, Žilinská univerzita v Žiline, Fakulta prevádzky a ekonomiky dopravy a spojov, Katedra cestnej a mestskej dopravy, Univerzitná 1, 010 26 Žilina, Slovenská republika, email: zuzana.majerova@fpedas.uniza.sk

Literatúra

• [1]          HAYNES, J. – Haynes Automotive Anti-Lock Brake Systems (ABS) Manual TechBook.  Bristol: Haynes Manuals, Inc., 2000. 320 p., ISBN: 978-15-639-2349-40.
• [2]          http://cs.autolexicon.net/articles/esp-electronic-stability-programme/
• [3]          http://ec.europa.eu/transport/facts-fundings/statistics/pocketbook-2013_en.htm
• [4]          http://ec.europa.eu/transport/facts-fundings/statistics/pocketbook-2013_en.htm
• [5]          http://www.aktuality.sk/clanok/206343/auto-bez-vodica-dostalo-zelenu-uz-jazdi/

 

Centrum excelentnosti pre systémy a služby inteligentnej dopravy II.,

ITMS 26220120050 spolufinancovaný zo zdrojov Európskeho fondu regionálneho rozvoja

 

“Podporujeme výskumné aktivity na Slovensku/Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ”