Bez wypadków i… błota na masce
Prace nad systemem, znanym pod angielską nazwą centralized Sensor Fusion Framework, są prowadzone przez zespół ośrodków badawczych we współpracy z fi rmami Volvo Cars i Volvo Trucks. Jak informują osoby zaangażowane w projekt, potrwają jeszcze co najmniej pięć lat.
Głównym założeniem będzie identyfi kacja zagrożeń, zanim pojawią się na drodze jadącego pojazdu i w polu widzenia kierowcy (1).
Gdy system wykryje potencjalnie niebezpieczną sytuację, sam dokona decyzji co do jej uniknięcia. Może to być zatrzymanie samochodu albo kalkulacja "ścieżki uniku."
Unikanie zderzeń
Jak się więc okazuje, auto nie musi być autonomicznym pojazdem bez kierowcy, aby cechować się niezależną inteligencją i oczywiście troską o uczestników ruchu. Dotyczy to np. ACC (Adaptive Cruise Control), czyli funkcji, która za pomocą czujników pozwala ustalić odstępy między dwoma pojazdami i optymalizuje siłę hamowania.
Niektóre pojazdy dysponują dodatkowo opcją Stop&Go, która automatycznie dostosowuje prędkość do ruchu na drodze. Stosowana jest również funkcja wspomagania parkowania, gdzie kamery i czujniki ultradźwiękowe wyszukują dla kierowcy odpowiednie wolne miejsce na parkingu, obliczają optymalny pas ruchu i ostrzegają przed kolizjami.
W ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat rozwinęło się sporo technologii zwiększających inteligencję i bezpieczeństwo pojazdów, na razie bez pozbywania się z nich kierowcy (2).
Proces doskonalenia wciąż trwa. Toyota stopniowo wprowadza oparty na falach radiowych system komunikacji "samochód-samochód", który ma pozwolić pojazdom na wzajemną łączność w celu unikania zderzeń.
Drogą radiową przekazywane będą informacje o prędkości aut, co pozwoli zachować między nimi odpowiedni dystans (3).
Rozwiązanie, montowane już w niektórych modelach Toyoty, znane jest pod nazwą Automated Highway Driving Assist (AHDA - zautomatyzowana asysta jazdy po drodze).
Oprócz techniki monitorowania innych aut na drodze, firma oferuje także system Lane Trace Control - automatycznego utrzymywania samochodu w obrębie pasów na drodze. Kolejna nowość tej firmy to rozwiązanie antywypadkowe, czyli zapobiegające wjechaniu przez kierowcę na chodnik z pieszymi (Steer Assist).
Ta technologia wprowadzana będzie do samochodów koncernu Toyota po 2015 r. Na tym nie koniec pomysłów japońskiego potentata. Oferuje on również w swoich autach informację o tym, co w ciągu kilkunastu, a nawet kilkudziesięciu, najbliższych sekund stanie się ze światłami na skrzyżowaniu, do którego się zbliżamy.
Toyota ów system ostrzegania o np. mającym się wkrótce zapalić czerwonym świetle zainstalowała w swoich autach w ramach tzw. inteligentnego systemu transportowego (ITS). Pojazdy otrzymują informacje o skrzyżowaniu w paśmie 700 MHz. Japończycy zwracają uwagę, że rozwiązanie to sprzyja nie tylko zwiększeniu bezpieczeństwa, ale również zmniejszeniu emisji spalin, przez eliminowanie gwałtownych manewrów autem.
Fotoradar na Fordach nie zarobi
Firma Ford Motor Company przetestowała w niemieckim ośrodku badawczym samochód, który w przypadku zagrożenia potrafi automatycznie ominąć przeszkodę na swojej drodze lub po prostu się zatrzymać. Pojazd jest wyposażony w radar, czujniki ultradźwiękowe oraz kamerę.
System Obstacle Avoidance skanuje wszystko, co znajduje się z przodu w odległości do 200 m. W samochodzie znajduje się ekran, na którym pojawia się komunikat alarmujący w przypadku zagrożenia. Generowany jest też alarm dźwiękowy.
Gdy kierowca nie zareaguje, system przejmuje kontrolę nad pojazdem i automatycznie próbuje rozwiązać problem, zatrzymując go lub omijając przeszkodę, jeśli jest taka możliwość.
Testy tej technologii były przeprowadzone przy prędkości ponad 60 km/godz. i przebiegły pomyślnie.
Firma chce również zmniejszyć liczbę kolizji, wprowadzając system hamujący, dzięki któremu pojazd automatycznie się zatrzyma, gdy z przodu pojawi się jakieś zagrożenie.
Technologia ta działa jednak na razie tylko wówczas, gdy obiekt stoi w miejscu lub porusza się wolniej od pojazdu o 30 km/godz.
Ford ostatnio zasłynął innym ciekawym wynalazkiem, też w pewnym sensie dotyczącym bezpieczeństwa. Zaprezentował pierwszy, w pełni legalny antyradar, czyli radar umieszczony na przedniej szybie, który po odczytaniu limitu prędkości za pomocą szerokokątnej kamery rozpoznającej znaki drogowe przekazuje informację do komputera i tempomatu, dostosowującego w efekcie prędkość do tej regulaminowej.
Intelligent Speed Limiter (4) zawita do masowej produkcji wraz z premierą nowej generacji modelu S-MAX SUV. Później systematycznie będzie wprowadzany do kolejnych pojazdów amerykańskiej marki. Interesujące są też eksperymenty materiałowe Forda. Już kilka lat temu badacze z tej firmy próbowali zastąpić metale tworzywami sztucznymi.
Jak wiadomo, plastik to materiał, któremu bardzo trudno zmniejszyć wagę bez straty wytrzymałości lub jakości. Inżynierowie Forda znaleźli jednak sposób. Inspiracją stała się tabliczka bąbelkowej czekolady.
Taki smakołyk ma w sobie puste miejsca (bąbelki) wypełnione powietrzem, przez co staje się lżejszy i bardziej chrupiący.
Podobnie ukształtowano plastik - wtłoczono w niego podczas formowania bąbelki gazu. W rezultacie otrzymano mikroskopijną strukturę plastra miodu - waga zmniejszyła się, dzięki użyciu mniejszej ilości plastiku, a materiał pozostał jednak wytrzymały.
Wynalazek nazwano MuCell (5). Kolejne korzyści płynące z tego odkrycia to zwiększenie szybkości i opłacalności produkcji plastikowych elementów.
Do ich tworzenia można użyć mniejszego ciśnienia, otrzymując 33% więcej części na godzinę, co zmniejsza też zużycie energii i koszty. Lżejszy plastik to z kolei lżejsze samochody, które rozpędzają się łatwiej i hamują szybciej. Dla klienta to sama korzyść - plastik jest o 20% lżejszy, bez podbicia kosztów.
Osłony silników z nowego materiału zostaną w ciągu kilku następnych lat zastosowane w szeregu modeli Forda. Do 2020 r. pozwoli to na zmniejszenie wagi samochodu w zakresie od 100 kg dla małych modeli do 300 kg w przypadku większych.
Laserowe oczy samochodu
Ciekawą innowację ma zaproponować wkrótce firma General Motors, producent popularnych na polskich drogach Opli. Mają to być, jak opisują media branżowe, "światła przednie, które śledzą ruchy oczu." Chodzi oczywiście o ruchy gałek ocznych kierowcy, a nie osób idących sobie spokojnie po chodniku czy poboczu.
Gdy się jej przyjrzeć, technologia nie wygląda aż tak futurystycznie. Polega na instalacji specjalnej kamery śledzącej twarz kierującego, a dokładnie pozycje głównych punktów, takich jak nos i oczy. Oblicze skanowane jest w tempie 50 razy na sekundę. Dzięki analizie zmian obrazu możliwe jest śledzenie linii wzroku kierowcy.
Komputerowi pozostaje przetwarzać te informacje na ustawienia przednich reflektorów samochodu. Podczas testów pojawił się ciekawy problem. Zbyt precyzyjne i szybkie reagowanie na ruchy oczu prowadzącego powodowało częste zmiany ustawień świateł, co z kolei rozpraszało i niepotrzebnie męczyło wzrok.
Potrzebny okazał się specjalny, opóźniający i korygujący algorytm, który m.in. sprawiał, że gdy prowadzący w ogóle nie patrzył na drogę, reflektory automatycznie ustawiały się na wprost, w kierunku jazdy. Jeszcze nie wiadomo, kiedy wprowadzone zostanie rozwiązanie dostosowujące światła do kierunku patrzenia.
Tymczasem w Oplach pojawia się system adaptacyjnych świateł AFL+ (6), w którym światła ustawia się zgodnie z pozycją kierownicy i przyspieszeniem. Do technologii świateł samochodowych na dobre wchodzą też lasery. W nowym modelu Audi A8 pojawiło się innowacyjne rozwiązanie, niestosowane dotychczas w masowo produkowanych reflektorach samochodowych - laserowa wiązka.
Światła te są zbudowane z diod laserowych wysokiej mocy. Cztery niebieskie promienie światła laserowego o dużej intensywności generowane przez diody, kumulowane są w module w jedną wiązkę. Na koniec, fosforowy konwerter przetwarza światło niebieskie w światło białe.
W zestawieniu ze światłami diodowymi LED, laserowe mają dwukrotnie większy zasięg. Pojawiały się dotychczas w specyficznych zastosowaniach, np. w limitowanej serii modelu Audi R8 LMX albo w sportowym Audi R18 e-tron quattro, który jechał w 24-godzinnym wyścigu Le Mans.
Teraz po raz pierwszy wchodzą do aut produkowanych seryjnie, a kupujący może je zainstalować. Lasery to nie tylko szansa na nowe lepsze światła samochodowe. Próbują również zdobyć samo serce silnika, zastępując tradycyjne świece oparte na iskrze elektrycznej.
Firma Princeton Optronics z New Jersey opracowała całkowicie nową koncepcję zapłonu samochodowego, która ma pozwolić na spore oszczędności energii i paliwa. W odróżnieniu od tradycyjnego systemu ze świecą zapłon w nowym rozwiązaniu ma następować w środkowej części komory spalania.
Jak twierdzi Chuni Ghosh, szef Princeton Optronics, pozwoli to na efektywniejsze o 27% spalanie mieszanki, co w praktyce oznacza, że zamiast 40 km na jednym litrze przejedziemy 50 km. Zastosowanie laserowego zapłonu pozwolić ma również na znacznie większą precyzję działania tego układu.
Co więcej, w jednym cyklu można zastosować więcej niż jeden laserowy impuls i niejako "dopalać dokładniej" mieszankę w komorze. Rozwiązanie zostało zaprezentowane podczas szczytu innowacyjnego ARPA w Waszyngtonie.
Dziesięciostopniowe skrzynie biegów
Według badań przeprowadzonych przez wielkie koncerny samochodowe, skrzynie biegów z większą liczbą stopni - 9 lub nawet 10 zamiast obecnych przeciętnie sześciu - pozwolą na znaczące oszczędności w zużyciu paliwa. Swoje siły w pracach nad takimi automatycznymi przekładniami połączyli wielcy konkurenci - Ford i General Motors.
Nad dziewięciobiegowymi skrzyniami pracuje trzeci gigant amerykańskiego przemysłu samochodowego - Chrysler. Kontrolowany jest przez włoskiego FIAT-a, co oznacza, że rewolucja w systemach przekładni samochodowych nastąpi zapewne wkrótce na całym świecie.
Dodawanie większej liczby stopni w przekładniach pozwala zmniejszać obroty i obciążenia silnika podczas zmian biegów, co prowadzi do mniejszego zużycia paliwa. Porównuje się to często do wielobiegowych współczesnych rowerów, które elastycznie można przystosować do wielu wymagań.
Koniec z myjniami samochodowymi?
Gdyby z kolei potwierdziła się skuteczność tego wynalazku, miałby on dla wielu znaczenie - nie bójmy się tego słowa - epokowe. Chodzi o uwolnienie się od problemu mycia samochodów.
Firma Nissan rozpoczęła w Europie testy innowacyjnego lakieru do aut, który "odpycha" błoto, wodę deszczową i wszelkie inne zanieczyszczenia.
Farba, o której mowa, ma być nie tylko superhydrofobowa, ale również oleofobowa, czyli odporna na tłuste brudy.
I nie jest to, bynajmniej, odległy od praktyki laboratoryjny prototyp, lecz substancja, którą już pomalowano najnowsze, dostępne w europejskiej sprzedaży egzemplarze modelu Nissan Note.
Technologia Ultra-Ever Dry, na której opiera się niezwykłość nowego lakieru, polega na wytworzeniu warstwy powietrznej nad pomalowaną powierzchnią. Ta nie dopuszcza do przedostania się i utrzymywania zabrudzeń na aucie (7). Co do powłok pojazdów, w tym samochodów, pojawiają się w naukowych laboratoriach coraz odważniejsze i niekonwencjonalne pomysły.
Choćby smorph, wymyślony w sławnym Massachusetts Institute of Technology (MIT). Zamiast nigdy nie kończących się wysiłków nad projektowaniem kształtów, gładzi i krzywizn w liniach aut, które zmniejszają współczynnik oporu powietrza Cx, wynalazcy nowego materiału proponują polimerowe pokrycie, zmieniające kształt i dostosowujące powierzchnie do warunków aerodynamicznych.
Twórcy smorpha porównują jego działanie do zagłębień w piłeczce golfowej, tworzących turbulencje w powietrzu i warstwę otaczającą sferę, redukującą opór powietrza. Rozmieszczenie elementów wykonanych z tego polimeru w strategicznych miejscach na powierzchni auta zadziałać ma podobnie, w dodatku zagłębienia mają powstawać i zanikać w miarę jazdy, w zależności od bieżących aerodynamicznych wymagań.
Ogólnie więcej zagłębień powstawać ma przy mniejszych prędkościach. Powierzchnia smorpha wygładzać się będzie przy większych prędkościach, kiedy efekt turbulencyjny staje się niekorzystny. Jak widać, rozwój technologii bezpieczeństwa (8), ekonomii i inteligencji jazdy w motoryzacji nie zmierza wyłącznie w jednym kierunku.
Nawet jeśli to kierunek tak ambitny, jak samochody bez kierowców. Zanim nastąpi rewolucja, inżynierowie zdążą nas zaskoczyć niejednym pomysłem w bardziej tradycyjnie rozumianych samochodach.
Mirosław Usidus
