Plně autonomní vozidla představují komplexní soubor technologií, legislativy a infrastruktury, jejichž cílem je umožnit vozidlu bezpečně a spolehlivě fungovat bez neustálého dozoru člověka. Česká republika se odhodlala významně pokročit na cestě k autonomní mobilitě a vznikají iniciativy, platformy a právní úpravy, které tuto transformaci umožní a usnadní.
Architektury vozidel: od klasických platforem k modulárním řešením
Klasická platforma je určena pro spalovací motory včetně výfukového systému. Tato platforma může také obsahovat elektrický pohon, ale architektura zůstává beze změny. Tyto platformy jsou navrženy tak, aby obsahovaly jak konvenční spalovací pohony, tak i hybridní nebo vodíkové pohony. Tyto platformy jsou speciálně přizpůsobeny požadavkům vozidel poháněných bateriemi.
Architektura spodku vozidla umožňuje instalaci velkých bateriových sad a zvětšuje dostupné místo, zatímco vnější rozměry zůstávají stejné. Moderní koncepce výroby těží z modulárních konceptů. Promyšlená modularizace vyžaduje, aby decentralizovaná automatizační řešení byla nedílnou součástí stroje, místo aby byla v samostatné řídicí skříni.
S rostoucími požadavky na autonomii se architektury vozidel proměňují směrem k integrovaným elektronickým a výpočetním modulům: blokové I/O IP67 umožňují implementaci bezpečnostních funkcí bez rozvaděčů. Naše I/O moduly pro Ethernet (PROFINET, EtherNet/IP, Modbus TCP, EtherCAT) jsou standardně vybaveny napájecími konektory M12. Společnost nabízí jednu z nejrozmanitějších řad edge kontrolérů, konkrétně typy s cloudovým připojením, s displejem nebo bez něj.
Senzory, vnímání prostředí a výpočetní platformy
Autonomní vozidlo ke svému provozu nepotřebuje řidiče a orientuje se zcela za pomoci počítačových systémů, které detekují okolí vozu a určují jeho trasu. Činí tak za pomoci radaru, kamer a technologie pro dálková měření vzdálenosti LiDAR, jež využívá laserových paprsků k vytvoření trojrozměrné mapy okolí. Tyto systémy pak předávají data palubním procesorům, které následně pomocí softwaru, algoritmů a strojového učení odesílají do vozidla signály, na jejichž základě dochází k brzdění, zrychlování či dalším úkonům.
Senzory monitorující stav detekují kritické podmínky prostředí, jako je vlhkost, teplota a vibrace. Indukční senzory přiblížení jsou považovány za de facto standard pro konstrukci karoserií v automobilovém průmyslu. Identifikační systémy nabízejí vhodná řešení pro splnění všech požadavků na výkon, umístění a vzdálenost.
Moderní platformy zahrnují edge výpočetní řešení pro předzpracování dat přímo v terénu, takže do cloudu jsou odesílána pouze relevantní data - minimalizace dat již od návrhu. Profitujte z globální transparentnosti závodu, kterou poskytují cloudová řešení. Poskytněte praktické servisní funkce pro vzdálenou údržbu, analýzu nebo prediktivní údržbu, nebo přejděte na modely účtování založené na využití dat.
Bezpečnostní architektura a funkční bezpečnost
S rostoucí úrovní automatizace se zvyšují nároky na technologii a bezpečnostní systémy. Základním předpokladem je robustní architektura schopná zvládat funkční i kybernetické hrozby.
- Funkční bezpečnost: nízkoúrovňové řízení v PLC včetně základní funkční bezpečnosti (tzv. nervy) a redundantní řídicí systémy pro kritické úlohy.
- Bezpečnost na úrovni I/O: Blokové I/O IP67 umožňují implementaci bezpečnostních funkcí přímo v poli bez rozvaděčů, čímž se zkracuje doba uvedení do provozu.
- Monitorování stavu: senzory stavu detekují kritické podmínky (vlhkost, teplota, vibrace) a napomáhají prediktivní údržbě.
Kybernetická bezpečnost a ochrana soukromí jsou klíčové. Autonomní vozidla jsou vystavena riziku kybernetických útoků, protože jsou propojena s internetem a dalšími externími systémy. Proto je potřeba zajistit jejich maximální ochranu pomocí zabezpečených komunikačních rozhraní, šifrovaných datových toků a ověřování přístupu.
Standardy, legislativa a proces schvalování
Automatizované řízení se dělí do úrovní podle SAE International od 0 do 5, přičemž úroveň 3 (podmíněná automatizace) již umožňuje, aby vozidlo ovládalo všechny prvky nutné k jízdě v definovaném prostředí a řidič nebyl nutně povinen neustále sledovat provoz. V Česku umožní legislativa od ledna provoz vozidel třetího stupně.
Z hlediska problematiky schvalování automatizovaných vozidel je klíčová mezinárodněprávní regulace obsažená v předpisech OSN a novele Vídeňské úmluvy, které výslovně povolují technologie automatického řízení za předpokladu souladu s příslušnými předpisy. Nařízení EU o obecné bezpečnosti také definuje pojem „plně automatizované vozidlo“.
Využití automatizovaných vozidel na veřejných komunikacích si vyžaduje novelu zákona o provozu na pozemních komunikacích a zákona o podmínkách provozu vozidel. Do registru silničních vozidel bude veden údaj o tom, že zapsané vozidlo je automatizovaným vozidlem dle předpisu EU. Policie ČR získá pravomoc podrobit tato vozidla silniční kontrole k ověření, zda řídil řidič nebo vozidlo.
Role Platformy pro plně autonomní vozidla
První zasedání Platformy pro plně autonomní vozidla bylo iniciováno rezortem dopravy s cílem využít a integrovat snahy různých subjektů a zájmových skupin v ČR. Platforma má pět pracovních skupin: PS1 - Právní aspekty, PS2 - Společenské a etické otázky, PS3 - Technologie autonomního řízení, PS4 - Dopravní a digitální infrastruktura, bezpečnost a prostorová data a PS5 - Pilotní ověřování a posuzování shody.
Ministerstvo dopravy má v úmyslu na základě diskuse a spolupráce v rámci platformy připravit vládní strategii a akční plán rozvoje autonomního řízení. Předsedou platformy je JUDr. Václav Kobera.
Testování, pilotní oblasti a virtuální modely
Vývoj vysoce automatizovaných vozidel je nákladný a testování je dalším výrazným nákladem. Národní katalog testovacích oblastí nabízí detailní virtuální model téměř sedmikilometrového úseku v Ústí nad Labem a další rozsáhlé úseky pro testování. Vývojáři získají zdarma přístup k fotorealistickým 3D datům i videím pro efektivní testování. Před zahájením testů mohou technici trasu virtuálně projít a přizpůsobit vozidlo očekávaným podmínkám.
| Prvek | Funkce / význam |
|---|---|
| Virtuální modely | Předběžné testování, fotorealistická data, snížení nákladů na testy |
| HD mapové dataset | Přesná lokalizace, plánování trasy, synchronizace se senzory |
| Fyzické testovací úseky | Ověření chování v reálném provozu, pilotní ověřování |
Společenské, etické a právní výzvy
Důvěra veřejnosti v plně autonomní vozidla je zásadní pro hladké přijetí technologie. Společenské a etické otázky zahrnují dilemata, jak by vozidla měla řešit krizové situace (ochrana pasažérů vs. ostatních účastníků provozu) při zachování principu minimalizace škod. Tyto otázky jsou předmětem výzkumu.
Kvůli odpovědnosti je důležité jasné vymezení role řidiče. V nové legislativě je třeba v zákoně o silničním provozu definovat řidiče tak, že jde i o osobu, která vozidlo přímo neovládá a jen na něj dohlíží. V momentě, kdy není automatizovaný režim aktivovaný, plnou odpovědnost za řízení má řidič. Při aktivovaném automatizovaném režimu zodpovědnost za řízení přebírá vozidlo.
Přínosy a rizika provozu autonomních vozidel
Autonomní vozidla mají potenciál výrazně přispět ke zvýšení plynulosti dopravy, komfortu a snížení počtu dopravních nehod. Autonomní auta by mohla kompenzovat chyby lidského faktoru. Například společnost Waymo uvádí, že její vozy z hlediska bezpečnosti výrazně překonávají lidské řidiče.
Zároveň se objevují rizika spojená s „smíšenou dopravou“, kdy na silnicích budou souběžně jezdit autonomní i neautonomní vozidla, chodci a cyklisté. V USA došlo k několika incidentům s autonomními vozidly, které ukázaly, že i pokročilé systémy mohou selhávat v nečekaných situacích.
Budoucí vývoj a role průmyslu
Dosažení plné autonomie úrovní 4 a 5 je vzdálené, nicméně nižším stupňům automatizace už téměř nic nebrání. V Německu legislativa pro úroveň 3 vznikla již v roce 2017 a následné předpisy umožňují i schválení vozidel úrovně 4 do provozu. V Česku se počítá s dalším rozvojem legislativy směrem k vyšším úrovním automatizace, včetně autonomního robotaxi, autonomních autobusů a plně automatizovaných nákladních vozidel.
Automobilový průmysl 4.0 představuje pro výrobce a dodavatele řadu výzev. Postavte se těmto výzvám čelem s partnerem, který řadu desetiletí formoval automatizaci automobilové výroby. Týmy aplikačních inženýrů vyvíjejí programy a další řešení pro a se zákazníky. Chytrá produkční prostředí mohou vyrábět jedinečné produkty rychlostí dopravního pásu. Identifikační řešení pomáhají překonat složitost metod výroby tekutin. Stejně jako moderní architektury vozidel, moderní koncepce výroby také těží z modulárních konceptů.
Příklady a lokální iniciativy
V Česku vzniká Národní katalog testovacích oblastí pro autonomní vozidla, který nabízí detailní informace o konkrétních úsecích české silniční sítě, včetně videa, pohyblivé mapy a informací o pokrytí bezdrátovými sítěmi. Projekt financoval Státní fond dopravní infrastruktury a vznikl ve spolupráci s univerzitami a soukromými firmami.
Mezioborový tým Technické univerzity v Liberci vyvíjí modulární platformu pro autonomní podvozky specializovaných elektrovozidel pro dopravu nákladů a zařízení. Funkční prototypy s autonomními prvky jsou určeny pro velké haly či skladiště a postupně se vyvíjejí pro náročnější venkovní terén.
Implementace a provoz: praktická pravidla
V praxi budou platit konkrétní pravidla provozu autonomních vozidel: například vozidla úrovně 3 budou aktivovat automatizovaný režim pouze za definovaných podmínek (čas, typ komunikace, povětrnostní podmínky). Řidiči bude dána doba (např. nejméně 10 sekund) na převzetí řízení při výzvě vozidla. Při podezření na přestupek či nehodu může být řidič vyzván umožnit přístup k rozhraní vozidla, aby kontrolní orgány prověřily záznamy týkající se automatizovaného řízení.
Ke spáchání přestupků či zavinění dopravních nehod ze strany automatických vozidel by mělo docházet jen velmi výjimečně. V procesu schválení vozu je nezbytnou součástí prokázání schopnosti systému řídit se pravidly provozu dané země.
Rozvoj autonomní mobility bude kombinací technických inovací, testování, jasných právních pravidel a budování důvěry veřejnosti. Platformy, standardy a testovací prostředí vytvoří podmínky, které umožní bezpečné a škálovatelné nasazení autonomních vozidel v budoucnosti.