Kuorma-autot
Kuorma-auto kääntyy oikealle ja kiihdyttää suoralle tieosuudelle. Moottorin kierrokset kasvavat ja puut vilisevät ohjaamon ikkunoiden ohi. Kuljettaja tuntee selvästi epätasaisen tien tärinän kehossaan. Ei siis mitään uutta – paitsi se, että kaikki kuultu, tunnettu ja nähty on tietokonesimulaatiota!
– Simulaattorin perusajatus on luoda todellisen tuntuinen tilanne. Kaiken pitäisi kuulostaa ja tuntua tarkalleen samalta kuin kuorma-autossa oikealla tiellä, kertoo Kristoffer Tagesson, joka valmistelee Volvo Trucksilla väitöskirjaan teollisesta suunnittelusta.
Tämä Ruotsin tie- ja liikennetutkimuslaitoksen VTI:n kehittämä simulaattori kuuluu maailman edistyneimpiin. Simulaattorilla tehtävän tutkimuksen tavoitteena on kehittää nykyisten ja tulevien ajoneuvojen turvallisuutta. Volvo Trucks on yksi monista kuljetusalan kumppaneista, jotka tekevät tutkimustyötä simulaattorilla tavoitteenaan kehittää maailman turvallisimpia kuorma-autoja.
Törmäystestit ovat erittäin hyödyllisiä. Paitsi että niiden katsominen on henkeäsalpaavan jännittävää, ne kuuluvat myös tehokkaimpiin tapoihin testata kuorma-autojen törmäysominaisuuksia. Liikenneturvallisuus on kuitenkin paljon muutakin kuin rikkinäisiä ikkunoita ja tuulilaseja tai ruttuun mennyttä metallia.
– Törmäystestissä näemme, mitä tapahtuu törmäyshetkellä. Mutta mitä tapahtuu ennen törmäystä? Mistä tiedämme, onko aktiivisista turvallisuusjärjestelmistä kriittisellä hetkellä apua kuljettajalle, vai onko niistä peräti haittaa? Tällaisia kysymyksiä voi tutkia simulaattorilla, Kristoffer Tagesson kertoo.
Simulaattorin perusajatus on luoda todellisen tuntuinen tilanne. Kaiken pitäisi kuulostaa ja tuntua tarkalleen samalta kuin kuorma-autossa oikealla tiellä.
Hän istuu valvontahuoneessa, jossa lukuisat tietokoneet kirjaavat muistiin kaiken tiedon siitä, kuinka testikuljettaja ajaa, mitä hän seuraa ja kuinka hän sijoittautuu tiellä. Tietoja kerätään valtavasti. Tämä ajosimulaattori on varsin uudenlaista testitekniikkaa. Eräs sen tärkeimmistä eduista on se, kuinka kuljettaja voidaan nyt ottaa hyvin varhaisessa vaiheessa mukaan tuotekehitystyöhön.
– Tiet, ajoneuvot ja turvallisuusjärjestelmät on perinteisesti jouduttu rakentamaan ensin, ja vasta sitten on voitu testata, toimivatko ne käytännössä. Nyt eri vaiheita voidaan kuitenkin toteuttaa samanaikaisesti, Kristoffer Tagesson kertoo.
Ajosimulaattorin avulla voimme siis testata uusia ajoneuvoja niiden tulevissa ajoympäristöissä jo ajoneuvojen kehittämisvaiheessa. Peter Nilsson, joka myös tekee väitöskirjaa teollisesta suunnittelusta Volvo Trucksilla, on mukana juuri tällaisessa projektissa.
– Ajoneuvon ja infrastruktuurin kehittämistyössä katsotaan kauas tulevaisuuteen. Simulaattorin avulla voimme visualisoida lähes kaikki tieolosuhteet, joten kehitystyö voidaan optimoida yhtäaikaisesti molemmilla osa-alueilla, hän kertoo.
Peter Nilssonin projektin nimi on Turvalliset väylät, ja siinä pyritään löytämään turvallisia kulkuväyliä pitkille, 27–34 metrin ajoneuvoyhdistelmille.
– Olen vakuuttunut siitä, että tällaiset pitkät ajoneuvoyhdistelmät otetaan yleiseen käyttöön vuosien 2020–2030 välillä, sillä ne ovat ympäristön kannalta tehokkaita vaihtoehtoja. Ensin meidän on kuitenkin löydettävä keinot helpottaa tällaisten yhdistelmien ajamista, sillä näin suurten perävaunujen tarkan sijainnin hahmottaminen on todella haastavaa, Peter Nilsson kertoo.
Kehittyneen ajojärjestelmän avulla ajoneuvo voi siis tulevaisuudessa laskea turvallisen ajoväylän ympäröivän tien, tiemerkintöjen ja muiden ajoneuvojen perusteella.
– Idea on siinä, että tämä autonominen järjestelmä ottaa hallinnan kuljettajalta, jos se havaitsee ajoneuvon siirtyvän turvallisen ajoväylän ulkopuolelle. Haasteenamme on nyt selvittää, kuinka hallinnan siirtäminen voidaan toteuttaa tavalla, joka tuntuu kuljettajasta luontevalta.
Ajosimulaattorilla tehtiin hiljattain testi, jossa 20 kuljettajaa testasi kahta erilaista autonomista ajojärjestelmää. Heitä pyydettiin kertomaan, kumpi järjestelmä oli heidän mielestään parempi. Koska kokeneet kuljettajat kuitenkin tietävät kaikkia muita paremmin, kuinka ajoneuvon pitäisi käyttäytyä tiellä, Peter Nilsson antoi testikuljettajien myös ajaa pitkiä ajoneuvoyhdistelmiä itse.
– Pystyimme tämän jälkeen tallentamaan tietoja siitä ja analysoimaan objektiivisesti, kuinka kokeneet kuljettajat ajoivat 30-metrisiä ajoneuvoja haastavilla teillä. Myöhemmin voimme käyttää näitä tietoja osana perusdokumentaatiotamme, kun kehitämme turvallisia ajoväyliä ja suunnittelemme autonomista järjestelmää.
Nämä testit ovat mahdollisia vain simulaattorin kehittyneen tekniikan ansiosta. Simulaattori on rakennettu kahdelle risteävälle kiskolle, joiden avulla saadaan aikaan eteen- ja taaksepäin ajamisen sekä kääntymisen tunne. Kuorma-auton ohjaamo voi liikkua myös pystysuunnassa. Näin muodostuu sekä ohjauksen että alustan tärinän suhteen realistinen ajokokemus.
Luomalla tarkan kuvan siitä, kuinka kuljettaja käyttäytyy tositilanteessa, voimme tunnistaa mahdollisia tapoja parantaa turvallisuusjärjestelmäämme.
Ohjaamo on myös varustettu kymmenellä kameralla, jotka kaikki taltioivat tietoja kuljettajan käyttäytymisestä. Tuulilasissa kuljettajan edessä on viisi kameraa näkyvillä. Ne seuraavat ja rekisteröivät kuljettajan silmänliikkeitä infrapunavalon avulla. Näin tutkijat tietävät tarkalleen, missä, milloin ja kuinka usein kuljettaja seuraa tietä ja katsoo esimerkiksi puhelinta ja GPS-järjestelmää.
Viisi kameraa on piilotettu ohjaamon sisään, jotta ne pysyvät poissa kuljettajan mielestä. Niillä seurataan kuljettajien muita tavallisia toimia, kuten ohjauspyörän ja kaasupolkimen käsittelyä ja niihin liittyviä käsien ja jalkojen liikkeitä.
Eräässä toisessa mielenkiintoisessa Volvo Trucksin projektissa kuljettajan käyttäytyminen pyritään kuvantamaan matemaattisesti – eli pyritään luomaan niin kutsuttu kuljettajamalli. Sitä on tarkoitus käyttää aktiivisen turvallisuusjärjestelmän arvioimiseen.
Jo tällä hetkellä markkinoilla olevia järjestelmiä, kuten hätäjarrulla varustettua törmäysvaroitinta, on testattu simulaattorin avulla. Simulaattoriin istutettiin vuoron perään 46 kuljettajaa niin, että kukaan heistä ei tiennyt, mitä ajon aikana oli luvassa. Puolen tunnin ajon jälkeen simulaattoriin luotiin vaaratilanne, joka aktivoi turvallisuusjärjestelmän.
– Testin avulla pystyimme selvittämään kuinka nopeasti kuljettaja reagoi varoitukseen, kuinka hän selviytyy tilanteesta järjestelmää käyttäen sekä ilman järjestelmää ja vaikuttaako aiempi kokemus järjestelmästä siihen, kuinka kuljettaja reagoi. Luomalla tarkan kuvan siitä, kuinka kuljettaja käyttäytyy tositilanteessa, voimme tunnistaa mahdollisia tapoja parantaa turvallisuusjärjestelmäämme, kertoo projektivastaava ja teollisen suunnittelun väitöskirjaa valmisteleva Gustav Markkula.
– Tutkijana pidän tärkeänä sitä, että pääsemme tapaamaan kuljettajiamme ja kuulemaan, mitä mieltä he todella ovat tuotteistamme ja ratkaisuistamme. Tämä on mielestäni avain menestykseen.