Mint ahogy a Tanulóvezető már egy előzetes híréből is kiderült, a Knorr-Bremse haszonjárműves kutatási eredményeit és az elkövetkező időt elénk táró színvonalas eseményen vehettünk részt a Tököli reptéren 2018. május 5-én.
Bevezetőként Frank Péter a rendezvényt szervező Knorr-Bremse magyarországi kutatás-fejlesztési igazgatójának rövid cégtörténeti ismertetéséből megtudtuk, hogy 113 éves múlttal rendelkeznek; az alapító Georg Knorr volt, aki vasúti járművekre sűrített levegős féket gyártott, s szabadalmai a mai napig használatban vannak. Piacvezető vállalatcsoportként több mint 30 országban, csaknem 28 ezer alkalmazottal fejlesztenek és gyártanak elsősorban fékrendszereket vasúti és közúti haszongépjárművek számára. A haszonjárműves területen a teljes fékrendszerekkel és a hozzájuk kapcsolódó vezetőasszisztens-rendszerekkel, a menetdinamikai járműrendszerekkel, a torziós lengéscsillapítókkal, a hajtáslánc rendszerek megoldásaival, valamint a hatékonyság javítását és az üzemanyag-takarékosságot szolgáló hajtóművezérlésekkel, ezek fejlesztésével és gyártásával foglalkoznak.
Magyarországon nyugat-európai cégként 1995-től végeznek kutatás-fejlesztési tevékenységet, szervesen kapcsolódva a műszaki felsőoktatáshoz. A Kutatási és Fejlesztési Központ Budapesten található, ahol foglalkoznak előfejlesztésekkel és szériafejlesztésekkel egyaránt, a Tesztközpont pedig Kecskeméten van. A legfőbb motiváció a munkára, hogy a kamionok megbízhatóan és költséghatékonyan közlekedjenek, amihez innovatív és gazdaságos termékekre van szükség.
Az eseményen előadások, statikus és dinamikus bemutatók révén ismerhettük meg a most fejlesztés alatt álló prototípusokat; a fék, kormány, szintszabályzás, sebességváltó robotizálás aktuális, legújabb eredményeit. A személygépkocsi-szektorhoz képest ugyan kisebb a piaci szegmens, viszont helyenként nagyobb komplexitású problémákat kell megoldani, mondjuk a haszonjárműveknél alkalmazott sűrített levegős fékrendszerekben. Mérnökeiktől ezért globális problémaérzékenységet, gondolkodást és megoldásokat várnak, hiszen a jövő teherautóit alkotják.
Az első tesztjárműves bemutató a blokkolásgátló fékrendszer és az ABS nélküli jármű összehasonlítását demonstrálta. A kamion a vészfékezési feladatokat a Vezetéstechnikai Képzési Központ alacsony tapadási tényezőjű (µ=0,3-0,4) műgyantáján hajtotta végre. A fékezés megkezdéséhez a belépő tempó a városi, 50 km/h-s érték volt mindegyik esetben. Először blokkolásgátló rendszer hiányában a kerekek állóra fékeződtek, s gyönyörűen látszott, hogy kormányozhatatlanul csúszik egyenesen tovább a jármű a kerekek blokkolásakor meghatározott irány szerint. Másodszor ABS-szel fékezve az elektronika a megcsúszás határán tartva a kereket szabályozta a fékezőerőt, szakaszolt a kerék, érzékelhető volt a szlip. Mivel a gördülő keréknek jobb a tapadása, mint a csúszónak, így a fékút is rövidebb lett ezen alkalommal. A mindennapokban is előfordulhat, hogy a kétoldali kerekek eltérő tapadású felületen futnak és ilyen körülmények közt kell vészfékezni. A harmadik feladatban működő ABS-szel a kamion a jobb kerekeivel a csúszós felszínen, bal gumijaival az aszfalton lassított. A folyamat során a jármű tartotta az eredeti haladási irányát, csak nagyon minimálisan (kb. 20 cm oldalelmozdulás) kellett korrigálni a kormányzással. Az utolsó összehasonlító fékezést szintén felemás tapadással hajtotta végre a sofőr. Az eredmény látványos és meggyőző volt: az alacsony tapadású felszínen blokkolnak a kerekek, a jó tapadásún gördülnek, így a jármű jobb oldala gyorsabban haladt, mint a bal, s a nyerges hátulja jobbra kitört; a magas tapadási együtthatójú felület irányába (balra) nézett a jármű eleje 90º-os elfordulást végrehajtva.
A második dinamikus demonstrációban az EPB (Electronic Parking Brake) működését Fuchs András mutatta be. Már a légfékes járművekben is van lehetőség elektronikus parkolófék beépítésére – mintegy kiegészítő funkcióként vészfék-asszisztens szerepet is betöltve –, ha elektropneumatikus rendszerű a jármű. A berendezést magyar gépész-, villamos-, mechatronikai- és közlekedés mérnökök fejlesztették Budapesten. A Volvo és a Scania járműveknél már találkozhatunk vele.
Hogy mit is tud a berendezés?
Egyrészt a járművet egyhelyben tartani, mint rögzítő fék. Ha a sofőr nem rögzíti a járművet, az elektronika megteszi. Elinduláskor van Auto Release funkciója, azaz ha a sofőr nem is oldja, a gép automatikusan megteszi. Működtetése ugyanolyan kapcsolóval történik, mint a személygépkocsinál, húzni kell a „fogantyút”, kart.
A harmadik mozgójárműves látnivaló a Traffic Jam Assist bemutató volt. Ez a funkció a sofőr dugóban való araszolását segíti. A kamion önállóan elindul, megáll, illetve akadálynál sávváltással elkormányoz az előtte lévő járművek mozgása és a statikus akadályok (itt bóják) „láttán”. Az érzékelés radarral és kamerákkal történik, így szélesebb működési tartományban létrehozva a közúton megkövetelt minimum kétszeres biztosítást. Ennek fejlesztési folyamata német kollégákkal kooperációban, több team együttműködésével történt, ahol a részfeladatok megoldása mellett átfogóan kellett látni a problémákat. Mint a rendszerek általános jellemzője, hogy vannak korlátai: a szélsőséges időjárási körülmények, például a kamerának a nagyon erős szembe napsütés elvakító hatása.
A program az elektropneumatikus fékrendszerről szóló előadással folytatódott. A fékezés, fékezhetőség alapja a megfelelő kerék-talaj kapcsolat. Jó tapadás esetén biztosítható az ideális vonóerő vagy éppen fékezőerő. Ha megnő a szlip, a kerekek fajlagos csúszása, akkor egy érték után eljön az az instabilitási határpont, amikor a körülményekhez képesti túlzott gyorsításnál a kipörgésgátló, túlzott fékezésnél az ABS beavatkozik. Ezek hiányában vagy kipörögnek, vagy blokkolnak a kerekek. Az ABS például úgy szabályoz, hogy a sűrített levegőt kisebb-nagyobb mértékben kiengedi a fékkamrából.
Egybe gyűjtve láthattuk, hogy az elektropneumatikus fékrendszert már milyen szerteágazóan használják a kerékszám és a hajtáselrendezés függvényében. (4x2, 4x4, 6x2, 6x4, 6x6, 8x2, 8x4, 8x6, 8x8 variációkban) A 6x2 és a 8x2 variációknál alkalmazzák a liftes tengelyt, ami menet közben emelhető. A tengelyterhelés jogszabályi előírásaihoz alkalmazkodva alacsonyan tartják a hátsó híd tömegét és (ön)terhelését, hogy a hasznos terhelés nagy legyen, így növelve a fuvarozás költséghatékonyságát. Mivel haszonjárművekről beszélünk, ezért fontos a jármű kihasználtsága, törekedni kell a kevesebb szervizidő eltöltésére. Csak a stabilitást vizsgálva (lásd fékezési sorrend) a hátsó tengely fékbetétjét hamarabb kellene cserélni, de a tengelyek közti fékerő-szabályozással biztosítható az azonos időben való elhasználódás. A liftes tengelyét (segédfutómű) pedig kétszeresre kell nyújtani. Tovább növelhető a fékbetétek élettartama hidraulikus tartósfék használatával, így hidegen tudjuk tartani a fékeket. A retarder olajnyomása lassabban alakul ki, így szükséges sűrített levegős fékkel kompenzálni az elején, hiszen a vezető fékerő-szükséglete a kezdetektől fogva egy magasabb, jól definiált érték. Az elektropneumatikus fékrendszer nagy előnye a hagyományos légfékhez viszonyítva, hogy több kiegészítő funkcióval kapcsolható, ami javítja a menetdinamikát, stabilitást. Például terhelésfüggő fékerőszabályozás, parkolófék, ABS, ASR, ESP, borulásgátló, vészfék-asszisztens, visszagurulás-gátló, ACC, kormányfék, sebességváltási asszisztens.
A statikus bemutatóknál tájékozódhattunk a szoftverfejlesztésről is, amihez informatikai és járműdinamikai ismeretek szükségesek, így ezen a területen mechatronikusok, járműmérnökök és villamosmérnökök dolgoznak. A tesztelés három fázisban zajlik: elsőként egy szoftvertesztet futtatnak, majd következik a tesztpadon, szimulációs környezetben való mérés, s csak ezután történik a valós körülmények közötti adatgyűjtés magyar, svéd vagy német tesztpályákon. A statikus bemutatók közt szerepelt egy vibrációs környezetállósági teszt is, ami arra való, hogy a fejlesztett, előállított terméket tartóssága szempontjából is vizsgálni lehessen, hiszen annak élettartama nem közömbös. A jármű alkatrészeit különböző típusú és intenzitású rezgések érik a működés során, ami függ a hőmérséklettől, páratartalom-változástól, de még a felfogatás helyétől és módjától is. A méréseket több eltérő felületű úton, különböző terhelési állapotokban több ponton is mérik. Meghatározzák a járművet az élettartama alatt érő profilt, a mérési eredményeket statisztikailag kiértékelik, súlyozzák. Mivel minden anyagnak megvan a sajátfrekvenciás rezgése is, ezért a külső gerjesztések azokat erősíthetik vagy gyengíthetik, ami anyagkárosodást okozhat, csökkentve a tesztelt termék élettartamát. Ezek kiszűrése is a feladatok között szerepel, így fokozva az élettartamot és csökkentve a szervizidőt.
A program ismét egy dinamikus bemutatót tartalmazott a TRSP (Trailer Roll Stability Program) menetstabilizáló rendszerről. Ez tulajdonképpen egy EBS-be (Electronic Brake System) ágyazott borulásgátló rendszer. 2011. óta kötelező az új trélertípusoknál. Tudvalevő, hogy a kamionok magasabban lévő súlypontja hajlamosabbá teszi ezeket a járműveket a borulásra. Ez főleg éles kanyarokban, pl. autópálya fel- és lehajtóknál fordulhat elő. Az itt bemutatott rendszer teljes egészében magyar fejlesztésű, már 2004-ben megtörtént a szériabevezetése. A jármű oldalgyorsulás szenzorral és kerékfordulatszám mérővel van ellátva. A rendszer így érzékeli, hogy a kanyar belső oldalán lévő kerék elemelkedik a talajtól, nem gördül (kerékfordulatszám változás). Az elektronika a kétoldali kerekeket külön-külön tudja fékezni, így csökkentve a szerelvény oldalgyorsulását, meggátolva a borulást. A vezetéstechnikailag képzett sofőrök pedig nagyon jól ki tudják használni az elektronikus rendszert az üzemi fék kímélésére – elnyújtva a fékbetét kopását – azzal, hogy kismértékben belengetik a pótkocsit a kanyar előtt, így a borulásgátló elektronikája fékezi a szerelvényt.
Az érdeklődést tovább fokozó, autonóm kamion dinamikus bemutató következett. A Yard Maneuvering-nek nevezett tevékenység során önvezető üzemmódban a kamion a telephelyen – előre betáplált külső irányítás alapján – sofőr nélkül a rampára tolat, a munkások elvégzik a ki- vagy berakodást, majd a szerelvény elhagyja a rakodóhelyet, szintén meghatározott útvonalon és GPS koordináták szerint.
Jogszabály már lehetővé teszi a zárt területen (telephelyen) az önvezető járművek tesztelését, fejlesztését, használatát. A mostani bemutatón egy 1,5 éves fejlesztés eredményét tekinthettük meg, amit a budapesti előfejlesztési csoport hajtott végre; tagjai pedig járműgépészek, villamos- és közlekedésmérnökök, s közel sem végeztek az 5-8 éves munkával. Azonban, majd ha átkerül a termék a szériafejlesztésre, onnantól általában 1-3 év alatt a járművekbe széles körben is beépíthetővé válik.
Tulajdonképpen mi inspirálja a fejlesztőmérnököket? Egyrészt a már most létező sofőrhiány, hiszen autonóm kamionnal számos sofőr-munkaóra megspórolható, vele együtt a bérköltség, illetve az apró sérülések, koccanások javítási költsége is kiküszöbölhető.
A jól működő rendszerhez itt is komplex problémamegoldásra van szükség, hiszen a személygépkocsihoz képest – ahol az önálló parkolási asszisztensek, rendszerek vonhatók párhuzamba a kamionos dokkolással – jóval nagyobb a járműméret, más a perspektíva és csuklik a szerelvény, hiszen a királycsapon keresztül egy ponton toljuk. A biztonságos kivitelezéshez kamerák, radarok és a tréler hátulján ultrahangos szenzorok vannak a segítségünkre.
A bemutató során a sofőr megérkezett a telephelyre, ahol elektronikusan (mobil telefon) bejelentkezett, mintegy leadta a járművet, azt bezárta, elment. A telephely – akár automatizált számítógépes program, akár személyi irányítás – átvette a járművet, ami megkapta a rampa célhelyet és útvonalat (térkép és útvonal letöltés). Ezután a kamion hangjelzéssel jelezve önállóan elindult, az elakadásjelzőket működtetve, tájékoztatva az önvezető állapotról. Az útjába hajtó személygépkocsi előtt biztonságos távolságban megállt, az akadály elhaladása után újra elindult, majd a rampához képest 90º-ban megállva elkezdte a tolatást. A dokkoláshoz 5-10 mm-es pontosság kell, amit dGPS-szel oldanak meg (differential GPS, ami kisebb nagyságrendű eltérést biztosít, mint a GPS). Megközelítette a rampát, megtörtént az önálló rögzítés, a munkások kipakoltak, a jármű elindult, elhagyta a rakodóhelyet, félre állt, természetesen ez is előre megadott útvonalon és helyre történt.
Volt lehetőség a kérdezésre is, s meg is kaptuk a válaszokat a felvetődött gondolatokra. Álljon itt ezek közül pár.
1. A hátramenete során az útját keresztező forgalom esetén is megáll a kamion.
2. A járművön lévő szenzorok, ha a telephelyekre lennének fixen beépítve, akkor helyhez kötötten, korlátozottabban lennének csak használhatóak, így nem praktikus, kevésbé költséghatékony.
3. A környezeti tényezők – sár, eső, hó – befolyásolhatják a működést; van az a határ, amitől kezdve nem működik a rendszer. S az a kérdés, hogy észre vesszük-e, hogy a rendszer működik vagy sem.
4. Jelenleg konvojozásra (platooning) még nem alkalmas.
5. Nincs fókuszban most, hogy a dokkolást vonórudas, eurokombi rendszerekre fejlesszék.
6. A rendszer kommunikációja wifin, mobilneten keresztül történt a bemutató során.
Ebéd után Dr. Németh Huba előadását hallgathattuk meg az autonóm telepi manőverezésről. Számos ok, motiváció van a fejlesztések szükségességére vonatkozólag. A teherforgalom jövőbeli prognózisa szerint Németországban az elkövetkező 20-25 évben mintegy 40%-kal fog nőni az áruszállítási forgalom. Azonban az úthálózat nem fog változni, az autópálya rendszer nem fejleszthető tovább. Ennek következménye a sűrűbb közúti forgalom. Emellett a távolsági teherszállítás nem családbarát, s már most sincs elég sofőr. Ráadásul időben korlátozott a járművezetés; lásd: vezetési- és pihenőidők, AETR egyezmény. Természetesen nem utolsó szempont a cégek költségcsökkentése sem. Az összkiadás egy járműnél és üzemeltetésénél nagyjából egyharmad-egyharmad arányban oszlik meg az üzemanyag; a sofőr bére; valamint a jármű beszerzés, üzemeltetés, szervizelés és biztosítás között.
Részletes bemutatásra került a közúti járművek automatizáltságának hat szintje, amiben a rendszerbiztonság jelentős eltérései között, a felelősség tekintetében, a meghibásodásban, a törvényhozásba, a sofőr részvételében és a rendszer költségeiben vannak különbségek. A szintek változásával, előre haladásával a biztonság növelése és az üzemanyag megtakarítása a célok.
A 0. szinten (Driver only) nincs automatizáltság, csak a vezető van, aki minden pillanatban teljes felelősséggel tartozik, azonban a járműnek hibabiztos működésűnek kell lennie.
Az 1. szint (Assisted) az ún. asszisztált/ támogatott, melynél elektronikus rendszerekkel a jármű hossz- vagy keresztirányú dinamikája szabályozott (alkalomszerűen), pl. az ACC (Adaptive Cruise Control) kisebb fogyasztást produkál, mint egy sofőr, mert a gyorsítások-lassítások sokkal pontosabban a forgalmi helyzet igényeihez igazodnak. A topográfiai tempomat pedig 4-5 éve haszonjárművekben széria.
A 2. szinten (Partial Automation) részleges automatizáltság van. Az elektronikus rendszerek hossz- és keresztirányban egyaránt teljesítenek feladatokat jól definiált esetekben. Itt a sofőrnek minden időpillanatban folyamatosan ellenőriznie kell, megfigyelés alatt kell tartania a járműmozgási feladatokat. Ez a szint a törvényhozás mai határa. A rendszer költsége a jármű bekerülési összegéhez eddig a 2. szintig +10-15%-kal nő szintenként.
A 3. szint (Conditional Automation) a feltételes automatizált szint, ahol a sofőrnek nem kell állandóan a haladást és a környezetet monitoroznia, de állandóan ún. „visszahívható” helyzetben, állapotban kell lennie. Rövid időn belül „bevethetőnek” kell lennie, amire hiba vagy probléma esetén lehet, van szükség. Ezalatt a 20-30 másodperc alatt a rendszernek biztosítania kell, hogy a fék és kormány segítségével a jármű önállóan biztonságos helyzetbe legyen hozható. Ez a rendszerköltségeket ugrásszerűen megemeli, hiszen másodlagos működő rendszerek létrehozása, beépítése szükséges. Jól meghatározott esetekben a rendszer felismeri a saját teljesítményhatárait és kéri a sofőrt, hogy vegye vissza a vezetést, irányítást rövid, záros időn belül.
A 4. szint (High Automation) esetén meghatározott esetekben nem követelmény a sofőr, mert a rendszer az adott alkalmazási területen (pl. autópálya) bármilyen problémát meg tud oldani, így a sofőr csak jelen van. Itt számottevő az üzemanyag megtakarítás is.
Az 5. szint (Full Automation) a robotpilóta üzemmód, a tetszőleges önvezetés, ahol a forgalmi körülményektől függetlenül a rendszer végre tudja hajtani a feladatokat, amivel a teljes egész út során találkozik. Nem szükséges járművezető.
A 3. szinttől a költségek számottevően növekednek, az ár/ teljesítmény arány 1-1,5 évtizedig releváns; a törvényhozás jelenleg nem tud most még mit kezdeni a 2. szint feletti problémákkal, s főleg az etikai kérdésekkel. Hogyan hoz döntést egy önvezető autó egy olyan kérdésben, hogy melyik a kisebbik rossz egy balesetveszélyes helyzetben? Ez az ún. The Trolley Problem: Merre állítsa az ember a villamos váltóját, mikor mindkét irányban a vágányon dolgoznak? A jelen szabályozási irány talán azt sejteti előre vetíteni, hogy a járműben ülők szerepe nagyobb prioritást kap, mint a kint tartózkodóké. Hiszen ki vásárolna meg egy olyan eszközt, ami ellene működik?
A fejlesztéseknél a biztonság fokozása végett kiemelten fontos szerepe van a környezet érzékelésének, 360º-ban körbe kell látni a szenzorokkal a járművet. Egy terület érzékelésére minimum kétféle szenzortípus szükséges. Ehhez 2-2 előre-oldalra-hátra néző radart, 2-2 előre-hátra néző kamerát, 8 lefelé néző sarokkamerát és halszem optikás kamerát, valamint a félpótkocsi hátsó végén lézeres szenzort használnak. A pozicionálás műholdas, a dokkoláshoz dGPS-t használnak. Amikor viszont csarnokba hajt, akkor további érzékelőkre van szükség, például kormányszög, csuklási szög érzékelők. Jelenleg a rendszer a jármű tetejétől fölfelé nem érzékel, onnan nem gyűjthető releváns információ.
Végül az igazán jó hangulatú, tartalmas szakmai programot Frank Péter zárta, aki tájékoztatott bennünket arról, hogy 2018. szeptemberétől a BME-n már autonóm jármű képzés indul. Mindenesetre a második évben megrendezett eseményen a tavalyi 100 főhöz képest most jóval nagyobb volt az érdeklődés, egyre szélesebb körben ismerik meg a programot: mintegy 200 gyakorló mérnök, mérnök hallgató (BME, Kandó), családtag, újságíró vett részt a bemutatókon és előadásokon.
(Pataki Melinda)
127: vibrációs teszt
135: felemás tapadáson ABS teszt: irányban marad a jármű vészfékezéskor
139: vészfékasszisztenssel 31 m-en áll meg a jármű, hibás első féket szimulálva; nélküle 54 m fékút kellett
143: Traffic Jam Assist: a dugóban a kamion megáll az elöl lévőtől biztonságos távolságra emberi beavatkozás nélkül
147: sávváltás önállóan, emberi tevékenység nélkül
151: adatgyűjtésre használt kamion kívül-belül szenzorokkal szerelve
155: EBS – elektropneumatikus fékrendszer: előadás
162: TRSP: borulásgátló bemutató
169: rampára tolatás önvezető módban: dokkolás
 128 |
 127 |
 135 |
 139 |
 143 |
 147 |
 151 |
 |
155  162 |
 169 |
