итс германии

Бронницкий филиал Московского Автомобильно Дорожного государственного технического университета (МАДИ)

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

Интеллектуальные транспортные системы Германии

 

Выполнил студент 4 курса, группы ОД-11-Д Муханов А. В.

 

 

Бронницы, 2014

Содержание

АСУД и светофоры 2

Проект по обеспечению безопасности на дороге AKTIV 4

Проект Traffic Managment 9

Проект DRIVE CAR2X 10

Государственный контроль активных систем безопасности 12

Список использованной литературы 16

АСУД и светофоры

В современных автоматизированных системах управления дорожным движением, распространенных в большинстве европейских стран, широко используется информация от видеокамер, входящих в состав подсистем видеоконтроля. Полученная от них информация позволяет организовать оптимальное управление транспортными потоками, скоординировать работу ключевых транспортных узлов города и т. п. Преимуществом систем видеоконтроля является сочетание числовой и визуальной информации, которая радикально отличает их от других систем наблюдения. Например, возможна организация моментальной обратной связи с оператором системы, диспетчером центра управления при возникновении какой-либо внештатной ситуации или же для обычной проверки системы.

Принцип работы системы видеоконтроля широко известен. Над определенным участком трассы, транспортным узлом, магистралью, опасным участком дороги на некоторой высоте устанавливается видеокамера. Сигнал от нее поступает в модуль обработки видеоинформации. В этом модуле происходит выделение подвижных транспортных средств и определение различных интегральных оценок. Далее в центре управления могут быть получены как числовые данные, для чего достаточно канала с низкой пропускной способностью, так и непосредственно видеоизображение с контролируемого участка.

Системы видеоконтроля, ориентированные на транспорт, предоставляют данные трех типов:  1. Информация о трафике для статистической обработки:

• общее число обнаруженных автомобилей;

• скорость;

• ускорение транспортного потока;

• плотность потока;

• занятость полос движения;

• классификация автомобилей.

2. Информация о происшествиях на дороге:

• высокая скорость, плотность потока или занятость полос;

• наличие заторов или движения по встречной полосе;

• остановившиеся или медленно движущиеся автомобили;

• наличие на дороге подозрительных предметов.

3. Информация о наличии/отсутствии автомобилей:

• наличие приближающихся автомобилей;

• наличие автомобилей, остановившихся на перекрестке;

• число автомобилей, проехавших через зоны обнаружения;

• измерение длины очереди.

Датчик пробки на дороге в Германии

Последний тип информации, как свидетельствует опыт зарубежных стран, широко применяется в системах управления светофорами. Система видеоконтроля интегрирована в модуль управления светофорами, что позволяет скоординировать работу всех светофоров перекрестка в каком-либо напряженном транспортном узле. Например, на наших дорогах пешеходу предоставляется одно и то же время на переход дороги независимо от того, едет ли по ней в данный момент один автомобиль или несколько десятков.

Информационное обеспечение дорожного движения

Во многих странах мира четко налажена информация участников движения о транспортной ситуации на направлениях движения, о возможных маршрутах объезда перегруженных участков, о парковках. На пересечениях дорог указываются не только разрешенные направления движения, но и названия районов и улиц. Для передачи водителям информации используются многопозиционные дорожные знаки, световые табло со сменной информацией, специальные радио и видеоканалы. Например, после включения световых табло с предупреждением о заторах, они устранялись за 20 - 30 минут; без табло на это уходило 3 - 4 часа.

Техническая организация движения

В настоящее время уже созданы технологии, соединяющие компьютерные чипы в транспортных средствах и на автомобильных дорогах. Разработаны специальные радары и приборы радиопредупреждения, с помощью которых можно избежать столкновения на дороге. Внедряются блокирующие устройства, не позволяющие запустить двигатель автомобиля лицам, находящимся в состоянии опьянения. Спутниковые технологии, разнообразные навигационные системы и системы определения местонахождения транспортного средства, доступные пока лишь немногим, скоро, по прогнозам экспертов, станут обычным явлением, помогая водителю найти дорогу в незнакомом городе или вызвать помощь простым нажатием кнопки. Все более широкое распространение получат системы, автоматически включающие устройства для передачи сигналов в полицию при срабатывании надувных подушек безопасности, угоне транспортного средства и т.д.

Вольфсбург / Мендиг, июнь 2010 г. Ведущие немецкие автомобильные компании, поставщики телекоммуникационных услуг и разработчики программного обеспечения представили парламентскому секретарю Германии Петеру Хинтцу результаты AKTIV - одного из самых значимых проектов по обеспечению дорожной безопасности. Заявленная цель этой четырёхлетней инициативы, предпринятой в сентябре 2006 года, состоит в дальнейшем улучшении активной безопасности, снижении нагрузки на водителя и оптимизации транспортных потоков. Вовлечённая во многие подпроекты этой инициативы, компания Volkswagen AG вносит большой вклад в научно-исследовательский проект, спонсируемый Федеральным министерством экономики и технологии Германии.

«Компания Volkswagen поставила задачу разработки передовых систем помощи водителю для повышения безопасности движения и маневренности. Поэтому подразделение Volkswagen Group Research рассматривает AKTIV в качестве одного из своих флагманских проектов и стремится в кратчайшие сроки преобразовать его результаты в разработки, готовые к серийному производству», - сказал д-р Юрген Леохольд, глава Volkswagen Group Research, на презентации в Мендиге.

Безопасность пешеходов и велосипедистов (AKTIV-SFR)

В рамках подпроекта «Безопасность пешеходов и велосипедистов» компания Volkswagen разрабатывает систему для повышения безопасности пешеходов и велосипедистов. За прошедшие десятилетия инженеры сделали многое, чтобы сделать автомобили менее опасным для пешеходов. Специальные «мягкие» бамперы значительно снижают травматизм и являются заслуживающим внимания примером одной из мер пассивной защиты.

Кроме таких пассивных мер, компания Volkswagen разрабатывает активные системы, дополнительно обеспечивающие безопасность. С помощью установленных камер и радиолокационных датчиков автомобиль постоянно контролирует окружающую обстановку, уделяя особое внимание пешеходам и велосипедистам. Датчики позволяют обнаруживать незащищённых пользователей дорог и их направление движения в пределах нескольких метров перед автомобилем. Затем установленное программное обеспечение анализирует ситуацию, определяя степень опасности или риск столкновения.

При обнаружении критической ситуации автомобиль автоматически затормаживается. Цель состоит в максимально допустимом снижении скорости, чтобы минимизировать последствия возможного столкновения или, в идеале, предотвратить само столкновение.

Чтобы обеспечить дополнительную защиту, система, разработанная компанией Volkswagen, выходит за рамки только автоматического торможения. Если датчики обнаруживают, что передняя часть автомобиля может задеть пешехода, активируется т.н. рулевая рекомендация. Водитель почувствует, что руль слегка поворачивается, чтобы объехать пешехода.  Водитель может отменить автоматическое выполнение такой рекомендации. Но он не сможет предотвратить столкновение лучше, чем это сделает автоматика.

Integrated Lateral Assistance (AKTIV-IQF) - Встроенная помощь в предотвращении ухода с полосы

Lane Assist (ассистент движения по полосе) - это активная система, которая снижает количество ДТП из-за непреднамеренного выезда на встречную полосу и устанавливается на серийно выпускаемых автомобилях. При возможном отклонении автомобиля от полосы движения эта система выполняет корректирующее воздействие, удерживая автомобиль на полосе. Поскольку это только система помощи, водитель может в любое время заблокировать выполнение автоматической рекомендации системы.

В рамках подпроекта Integrated Lateral Assistance (Интегрированный ассистент контроля боковых перемещений) подразделение Volkswagen Group Research разработало систему, которая оказывает постоянную поддержку водителю при смене  траектории движения автомобиля. В дополнение к постоянной поддержке водителя, эта система имеет ещё одну особенность. Она отличается тем, что контроль продольных и боковых перемещений не может функционировать независимо. Концепция совместного управления позволяет системе приспосабливать скорость автомобиля к полосе движения и дорожной обстановке. Отслеживание положения автомобиля с помощью GPS и цифровые карты позволяют разрабатывать стратегию изменения скорости автомобиля с учётом крутых поворотов, не охватываемых датчиками контроля окружающей обстановки.

Действующая непрерывно, эта система помогает водителю на ровных дорогах и на всех скоростях. Поскольку эта система учитывает объекты в непосредственной близости от автомобиля, она может использоваться в пробках и сужениях дороги из-за ремонтных работ.

Информированность и безопасность водителя (AKTIV-FSA)

Технические элементы системы помощи водителю - датчики, приводы, алгоритмы - это один аспект разработки. Другой аспект - это водительский интерфейс. Способен ли водитель понимать и предугадывать вмешательство системы? Не потеряет ли он контроль над автомобилем при неправильном срабатывании системы?

Подразделению Volkswagen Group Research удалось решить эти проблемы в рамках подпроекта «Информированность и безопасность водителя». Был проведён анализ, как, основываясь на Integrated Lateral Assistance (Интегрированный ассистент контроля боковых перемещений), можно развить повышающие безопасность системы помощи водителю. Исследовались удобство использования и управляемость системы, а также возможные долгосрочные изменения поведения водителя. Определены и проанализированы соответствующие сценарии и влияющие факторы, чтобы определить, какие системы - например, тренажёр, полигон или реальные условия - наиболее пригодны для проведения испытаний. При анализе потенциала новых систем помощи с точки зрения повышения безопасности необходимо учитывать все факторы и обеспечить применимость результатов к реальным дорожным ситуациям. Эмпирическое исследование адаптивного круиз-контроля (АСС) показало, что системы помощи водителю обеспечивают повышенное удобство и безопасность даже при длительном использовании.

Situation-Responsive Driving (AKTIV-STAF) - управление автомобилем с учётом ситуации

Volkswagen Roadworks Pilot -система предотвращения пробок

Свыше 30% всех пробок на немецких автобанах вызвано дорожными работами. Однако исследование показывает, что поведение водителей, которое обеспечивает максимально возможный плавный транспортный поток, может предотвращать скопление транспорта. Например, ускоренный проезд через узкие участки дорог. В целом, пропускная способность дорог может быть увеличена примерно на три процента, если водители будут придерживаться стиля вождения, обеспечивающего движение потока. В свою очередь, это позволит сократить время ожидания, расход топлива и выбросы CO₂.

Volkswagen's Roadworks Pilot - это информационная система предотвращения пробок. Она расширяет возможности адаптивного круиз-контроля (АСС), устанавливаемого на серийно выпускаемых автомобилях и включает дополнительную функцию Traffic Management (Управление движением в потоке). Чтобы обеспечить плавный проезд транспорта через участки дорожных работ, необходима актуальная информация о маршруте и соответствующая стратегия управления автомобилем. Водитель заранее получает информацию о дорожных работах на его маршруте в виде «горизонта движения», который содержит карту с информацией о дорожном движении. Чтобы обеспечивать актуальную информацию о движении в зоне дорожных работ, бортовая система отслеживает маршрут автомобиля. С помощью системы связи автомобиля с элементами инфраструктуры эта информация передаётся на связные объекты (известные как дорожные модули), которые установлены в разных точках вдоль дороги для сбора данных с проходящих автомобилей. Дорожные модули анализируют данные об автомобилях с помощью алгоритма, разработанного компанией Volkswagen для обеспечения такой информации, как число рядов, полос и точная дорожная ситуация. Затем эта информация передаётся на автомобили в виде динамической локальной карты. Вместе с тем, система Roadworks Pilot (Указатель дорожных работ) реализует стратегию управления автомобилем, обеспечивая рекомендации или автоматически регулируя интервал и скорость. Следующие новшества делают эту систему поистине инновационной. В зависимости от дорожной ситуации, автомобиль приближается к участку потенциального затора, соответствующе подготовившись. Затем он проходит через сужение дороги на постоянной скорости, без смены полосы и на безопасном расстоянии от впереди идущего автомобиля. Это предотвращает волнообразное скопление транспорта. И, наконец, автомобиль быстро возвращается к нормальной скорости в конце участка дорожных работ. Это позволяет быстрее устранить любую пробку.

Тем самым, компания Volkswagen продемонстрировала, что системы помощи водителю могут не только повышать безопасность и удобство, но и предотвращать пробки и снижать выбросы CO₂.

Общие сведения о научно-исследовательском проекте AKTIV

AKTIV - это аббревиатура научно-исследовательской инициативы Adaptive and cooperative technologies for intelligent transport  (Адаптивные и кооперативные технологии умного транспорта). Общая смета расходов по проекту AKTIV - €60 млн.

Большая часть этих расходов финансируется участниками исследования. Вклад Федерального министерства экономики и технологии Германии - €25 млн, а вклад Федерального министерства науки и образования - €2,1 млн. Сама научно-исследовательская инициатива разбита на два основных проекта со значительным участием компании Volkswagen: Assistance Systems (Системы помощи) / Active Safety (Активная безопасность) и Traffic Management (Управление движением в потоке). Кроме этих основных проектов, инициатива включает проект Cooperative Cars  (Кооперативные автомобили).

При объёме инвестиций €37,5 млн, Assistance Systems является крупнейшим проектом в рамках этой научно-исследовательской инициативы. Кроме подпроекта Integrated Lateral Assistance (Встроенная помощь в предотвращении ухода с полосы), проект включает ещё четыре подпроекта: Active Hazard Braking (Активное торможение при возникновении опасности), Intersection Assistance (Помощь на перекрёстках), Pedestrian and Cyclist Safety (Безопасность пешеходов и велосипедистов) и Driver Awareness and Safety (Информированность и безопасность водителя).

Около €18 млн выделено под проект Traffic Management (Управление движением в потоке). В рамках проекта интенсивные исследования предусмотрены по подпроекту Situation-Responsive Driving (Управление автомобилем с учётом ситуации).

Одной из главных задач автопроизводителей и политиков является повышение безопасности на дорогах и эффективное управление дорожным движением при помощи системы коммуникаций между автомобилями (Сar2X). В рамках учрежденного Европейской комиссией совместного проекта объединенной мобильности DRIVE C2X Opel вместе с 46 партнерами по консорциуму провел испытания функциональности, практичности и эффективности системы Сar2X в реальных условиях. Сегодня на заключительном мероприятии в Берлине консорциум представил результаты успешно завершенного проекта.

Opel занимается исследованием и разработкой интеллектуальных систем повышения дорожной безопасности и эффективности организации дорожного движения уже несколько лет. Одной из главных сфер исследования является взаимодействие между дорожной инфраструктурой и автомобилями в сети. Car2X представляет собой модель будущей системы интеллектуального управления дорожным движением. За прошедшие 3,5 года в рамках проекта DRIVE C2X были проведены испытания в семи странах (Финляндия, Франция, Германия, Нидерланды, Италия, Испания и Швеция). Их целью была демонстрация преимуществ объединенных мобильных систем каждого партнера проекта в контексте снижения или предотвращения рисков, связанных с дорожным движением для общей оптимизации транспортного потока.

В испытаниях участвовали системы предупреждения о дорожных работах, пробках, приближающихся автомобилях экстренных служб, погодных условиях и дорожной обстановке, а также предоставляющие информацию о дорожных знаках. Кроме того, тестировались системы оптимизации транспортного потока на светофорах и предупреждения о скрытых опасностях или препятствиях. Помимо предоставления специально оборудованной модели Insignia с системой предупреждения о погодных условиях, компания Opel также провела ряд испытаний совместимости системы с отдельными системами других участников проекта.

«Важно было выяснить, смогут ли разные автомобили поддерживать связь между собой, ведь каждый автопроизводитель использует разное аппаратное и программное обеспечение, — поясняет инженер Opel по разработке электронных систем Бернд Бюхс. — Испытания в нидерландском Хелмонде показали, что система коммуникации между автомобилями работает очень хорошо».

В Тампере, Финляндия, консорциум также провел испытания системы предупреждения о погодных условиях, разработанной Opel. Датчики регистрировали данные об участках дорог, наиболее подверженных воздействию высокой температуры, тумана, дождя или снега, и эта информация передавалась в автомобили при помощи технологии Сar2X. В ходе данного испытания были оценены возможности электронных систем Opel по сбору данных об опасностях, например, гололеде, и передачи этой информации другим автомобилям, оснащенным системой Сar2X в виде локализованного предупреждения.

Незначительные на первый взгляд детали принесли огромный объем новых знаний. Например, в Германии на знаках, предупреждающих о возможном появлении на дороге диких животных, изображен олень, а в Скандинавии — лось. Следовательно, электроника автомобиля должна быть адаптирована к таким различиям, чтобы обеспечить одинаковую реакцию автомобиля в любой стране. В Финляндии и Швеции власти уделяют огромное внимание предотвращению аварий вблизи школ. Для этого устанавливаются специальные дорожные знаки и вводятся ограничения скорости, данные о которых также транслируются в автомобиль при помощи Сar2X. Кроме того, система Car2X должна учитывать различные требования законодательства стран-участниц проекта. Бернд Бюхс: «Во Франции, например, максимально разрешенная скорость на автомагистралях 130 км/ч снижается до 110 км/ч во время дождя. Системы должны учитывать подобные различия, а также соответствующие законодательные нормы других стран».

По прогнозам специалистов автоиндустрии, система коммуникации Сar2X будет готова к выходу на рынок в течение 2–5 лет. Приоритетными направлениями работы являются стандартизация, интеграция в автомобиль и упрощение пользования подобными системами. Кроме того, эти технологии должны быть доступными для водителей, поскольку преимущества от использования системы возрастают с увеличением количества пользователей. Отзывы водителей-испытателей были только положительными; большинство из них хотели бы пользоваться этой системой и готовы заплатить за нее дополнительные деньги.

Порой предупреждающего сигнала и отображения кофейной чашки на приборной панели может оказаться достаточно, чтобы напомнить человеку за рулем о необходимости сделать перерыв после продолжительного времени в пути и, тем самым, избежать возможного ДТП. Почти 680 тысяч из 2,95 миллиона новых автомобилей (то есть практически четверть), зарегистрированных в Германии в течение прошлого года, уже сейчас способны предупреждать уставших водителей. Таким образом, на сегодняшний день эти системы являются наиболее популярными электронными ассистентами. Данный вывод сделан на основе данных о регистрации новых легковых автомобилей в Германии за 2013 год и анализу наиболее популярных моделей в каждом классе. «Системы помощи вождения – это существенный шаг на пути к цели нулевой смертности на дорогах», – отметил Герхард Штайгер, президент подразделения Bosch Chassis Systems Control. Вышеобозначенная цель также находит свое отражение и в новой схеме оценки безопасности новых автомобилей Euro NCAP, с недавних пор учитывающей в рейтинге наличие систем превентивного аварийного торможения или помощи движению по полосе. Все это оказывает влияние на производство датчиков, необходимых для работы систем: «Ожидаемый объем реализации радаров и камер компании Bosch в 2014 году составляет более двух миллионов, что вдвое превосходит показатели прошлого года», – комментирует Штайгер. Ниже в порядке возрастания перечислены шесть современных систем помощи водителю, наиболее популярных в новых автомобилях Адаптивный круиз-контроль ACC и его усовершенствованная версия ACC Stop & Go – присутствие в 4% новых автомобилей. Обеспечивают возможность спокойного вождения даже в условиях интенсивного транспортного потока: адаптивный круиз-контроль ACC (adaptive cruise control) работает с радиолокационным радаром и поддерживает заданную безопасную дистанцию до движущегося впереди автомобиля. Ускорения и торможения автомобиля происходят автоматически, в зависимости от скорости движения окружающего потока транспорта. При этом езда отличается плавностью и эффективным использованием топлива. В более продвинутой версии Stop & Go круиз-контроль может осуществлять управление даже в условиях дорожных пробок, вплоть до полной остановки. При наличии в автомобиле автоматической коробки передач, система ACC Stop & Go будет готова продолжить движение, как только окружающие автомобили снова поедут вперед. По сути, водитель освобождается от множества утомительных задач и дольше сохраняет бдительность во время движения. В 4% новых автомобилей, зарегистрированных в Германии в 2013 году, имеется адаптивный круиз-контроль ACC или ACC Stop & Go. Предлагая все более экономичные датчики, такие как среднечастотные радары, компания Bosch способствует внедрению на рынок и популяризации систем ACC и ACC Stop & Go даже для малолитражных и малогабаритных автомобилей. Система распознавания дорожных знаков – 4% новых автомобилей. От знаков ограничения скорости до зон действия знака «обгон запрещен»: 4% новых автомобилей, выпущенных в 2013 году, оснащены системой распознавания дорожных знаков, которая упрощает задачу водителей при ориентировании в многочисленном количестве дорожных указателей. Видеокамера считывает дорожные знаки и выводит соответствующую символьную информацию на приборную панель. Система помощи движению по полосе – 10% новых автомобилей. Система соблюдения разметки установлена в 10% новых автомобилей, зарегистрированных в 2013 году. Она работает по трем направлениям. Предупреждение о выезде за пределы полосы движения способствует предотвращению происшествий путем предупреждения водителя, например, с помощью вибрации рулевого колеса. Ассистент соблюдения полосы движения продвинулся на шаг вперед: когда автомобиль слишком близко приближается к разметке, система плавно корректирует направление движения в противоположную сторону. Наконец, помощник при перестроении в другой ряд контролирует область позади и в непосредственной близости от транспортного средства. В случае быстрого приближения другого автомобиля сзади, или если он расположен на участке обзора, закрытом от водителя (в так называемой «слепой зоне»), на боковом зеркале заднего вида загорается сигнальная лампа, предупреждая о возможной опасности. Согласно данным немецкого центра по исследованию происшествий GIDAS, использование систем помощи движению по полосе может предотвратить до 28 процентов несчастных случаев, которые происходят по вине водителей, по неосторожности выехавших на соседнюю полосу. Автоматическая система аварийного торможения – 11% новых автомобилей. ДТП, вызванные столкновением двух транспортных средств, движущихся друг за другом, а также происшествия с участием пешеходов или велосипедистов, являются одними из самых опасных инцидентов на дороге. Автоматическая система экстренного торможения способна предотвратить или по крайней мере смягчить последствия таких столкновений. При обнаружении препятствия на пути, тормозная система приводится в состояние повышенной готовности или даже автоматически вступает в работу, если ответной реакции от водителя не поступает. Начиная с 2016 года, использование подобных систем безопасности пешеходов будет необходимо для присуждения автомобилю 5-звездного рейтинга безопасности Euro NCAP. Преимущества очевидны: до 72% всех дорожно-транспортных происшествий в Германии в результате столкновения двух движущихся друг за другом автомобилей, которые повлекли за собой причинение вреда здоровью потерпевших, можно было бы избежать, если бы автоматическая система экстренного торможения была установлена во всех автотранспортных средствах. По данным на 2013 год, такая система есть только у 11% новых автомобилей.  Интеллектуальное управление фарами – 20% новых автомобилей. Оснащение транспортного средства системой интеллектуального управления фарами позволяет больше видеть и быть более заметным на дороге. При движении в ночное время или в туннеле система автоматически включает или выключает фары ближнего света по мере необходимости. Если автомобилей впереди или на полосе встречного движения не обнаружено, происходит автоматическое переключение на дальний свет (при условии, что транспортное средство находится не в населенном пункте). Кроме того, система интеллектуального управления фарами способна изменять направление светового пучка в сторону поворота и плавно регулировать свет от ближнего к дальнему. В результате, система обеспечивает наилучшее освещение без ослепления других участников дорожного движения. По данным на 2013 год, такие системы уже установлены в 20% новых автомобилей.  Система обнаружения сонливости – 23% новых автомобилей. Полусонное состояние, снижение концентрации и усталость за рулем чрезвычайно опасны и являются причиной многих несчастных случаев. Первые признаки могут быть обнаружены на ранней стадии: уставшие водители едут менее точно, и им чаще приходится подруливать. С помощью датчика угла поворота рулевого колеса или электроусилителя рулевого управления система обнаружения сонливости от Bosch анализирует поведение за рулем с целью выделения закономерностей, характерных для усталости. Система также регистрирует любые резкие управляющие воздействия. С учетом некоторых других параметров (например, количество времени в пути или текущее время суток), система способна выявить признаки усталости. После этого подается звуковой или визуальный сигнал, информирующий водителя о необходимости сделать перерыв. По данным на 2013 год, такая система установлена в 23% новых автомобилей.