Инновации и безопасность транспортных средств: глобальный взгляд на общие автомобильные технологии

Автомобильная промышленность переживает глубокую трансформацию, обусловленную неустанными инновациями в том, что мы можем широко назвать «общими автомобильными технологиями». Хотя термин «общие» может предполагать что-то обыденное, в данном контексте он относится к фундаментальным и широко распространенным технологическим достижениям, которые перекраивают способы проектирования, производства транспортных средств и, самое главное, то, как они обеспечивают нашу безопасность. От усовершенствованных систем помощи водителю до растущей области автономного вождения, эти технологии не ограничиваются моделями класса люкс или конкретными рынками; они становятся все более распространенными, обещая более безопасное и эффективное будущее для мобильности во всем мире.

Развивающийся ландшафт безопасности транспортных средств

Исторически сложилось так, что усовершенствования безопасности транспортных средств были в основном сосредоточены на мерах пассивной безопасности – тех, которые предназначены для защиты пассажиров во время столкновения. Вспомните ремень безопасности, подушку безопасности и зону деформации. Они, несомненно, спасли бесчисленное количество жизней и продолжают оставаться важнейшими компонентами конструкции современных транспортных средств. Однако парадигма резко изменилась. Основное внимание сместилось в сторону активной безопасности и предиктивной безопасности, технологий, предназначенных для предотвращения несчастных случаев в первую очередь. Этот сдвиг обусловлен быстрой эволюцией общих автомобильных технологий.

От реактивной к проактивной: рост активной безопасности

Системы активной безопасности используют набор датчиков, камер, радаров и расширенные возможности обработки данных для мониторинга окружающей обстановки транспортного средства и поведения водителя. Эти системы могут вмешиваться для смягчения или избежания опасностей. Это технологии, которые становятся все более «общими», то есть они больше не являются эксклюзивными для автомобилей высокого класса, а просачиваются в основные модели по всему миру.

• Антиблокировочные тормозные системы (ABS): Одна из самых ранних широко распространенных технологий активной безопасности, ABS предотвращает блокировку колес при резком торможении, позволяя водителю сохранять контроль над рулевым управлением. В настоящее время это стандартная функция практически во всех новых автомобилях по всему миру.
• Электронная система контроля устойчивости (ESC): ESC использует датчики для определения того, когда транспортное средство теряет контроль над рулевым управлением, и автоматически применяет тормоза к отдельным колесам, чтобы помочь водителю восстановить контроль. Как и ABS, ESC является обязательной во многих регионах, что делает ее действительно общей функцией безопасности.
• Противобуксовочные системы (TCS): TCS предотвращает пробуксовку колес во время ускорения, особенно на скользких поверхностях, снижая мощность двигателя или применяя тормоза к вращающемуся колесу. Это повышает устойчивость и управляемость автомобиля.
• Система автоматического экстренного торможения (AEB): Это краеугольный камень современной активной безопасности. Системы AEB используют датчики для обнаружения надвигающегося столкновения с другим транспортным средством, пешеходом или велосипедистом. Если водитель не реагирует, система может автоматически применить тормоза для предотвращения или смягчения удара. Внедрение AEB быстро растет во всем мире, и регулирующие органы в Европе, Австралии и других регионах требуют ее включения в новые транспортные средства.
• Система предупреждения о выходе из полосы движения (LDW) и система удержания в полосе движения (LKA): LDW предупреждает водителя, когда транспортное средство непреднамеренно отклоняется от своей полосы движения. LKA идет еще дальше, обеспечивая мягкие рулевые воздействия, чтобы удерживать транспортное средство в центре своей полосы движения. Эти системы имеют решающее значение для предотвращения несчастных случаев, вызванных отвлечением внимания или усталостью водителя.
• Система мониторинга слепых зон (BSM): BSM использует датчики для обнаружения транспортных средств в слепых зонах транспортного средства и предупреждает водителя, как правило, с помощью визуальных или звуковых предупреждений, когда небезопасно перестраиваться.
• Адаптивный круиз-контроль (ACC): ACC поддерживает заданную скорость и автоматически регулирует ее, чтобы поддерживать безопасное расстояние до впереди идущего транспортного средства. Это значительно снижает утомляемость водителя в длительных поездках и может помочь предотвратить столкновения сзади.

Разработка и широкое внедрение этих систем представляют собой значительный скачок вперед в безопасности транспортных средств. Они становятся «общими», потому что их преимущества применимы повсеместно, выходя за культурные и географические границы. Водитель в Токио получает выгоду от AEB так же, как водитель в Берлине или Буэнос-Айресе.

Основа будущего мобильности: передовые системы помощи водителю (ADAS)

Технологии активной безопасности часто объединяются под общим термином Передовые системы помощи водителю (ADAS). ADAS являются строительными блоками для более сложных автоматизированных функций вождения, которые мы видим появляющимися. Они быстро становятся стандартным ожиданием при покупке новых транспортных средств во всем мире.

Переход от базовой активной безопасности к более продвинутым ADAS включает в себя расширенное объединение датчиков (объединение данных из нескольких типов датчиков) и более сложные алгоритмы. Например:

• Система предупреждения о лобовом столкновении (FCW): Предшественник AEB, FCW обеспечивает более раннее предупреждение водителя о потенциальных лобовых столкновениях.
• Распознавание дорожных знаков (TSR): Эта система считывает дорожные знаки, такие как ограничения скорости или зоны без обгона, и отображает информацию водителю.
• Обнаружение сонливости водителя: Эти системы отслеживают поведение водителя, такое как схемы рулевого управления или мимика, чтобы выявить признаки усталости и предупредить водителя.
• Системы помощи при парковке: От простых камер заднего вида до полностью автоматизированной парковки, эти системы снижают стресс и риск, связанные с маневрированием в стесненных условиях.

Глобальная автомобильная промышленность вкладывает значительные средства в ADAS. Производители стремятся предлагать эти функции для удовлетворения потребительского спроса и нормативных требований. По мере снижения стоимости датчиков и увеличения вычислительной мощности эти технологии становятся более доступными и интегрируются в более широкий спектр транспортных средств, от компактных автомобилей до коммерческих грузовиков.

На заре автономного вождения: глобальный императив

Высшим выражением общих автомобильных технологий в области безопасности является автономное вождение (AD). Хотя полностью автономные транспортные средства (уровень 5) все еще далеки от широкого внедрения потребителями, прогресс в частичной и условной автоматизации (уровни 2 и 3) является замечательным и быстро внедряется в серийные транспортные средства.

Понимание уровней AD:

• Уровень 0: Без автоматизации.
• Уровень 1: Помощь водителю (например, адаптивный круиз-контроль или система удержания в полосе движения).
• Уровень 2: Частичная автоматизация (например, ACC и LKA работают вместе, но водитель должен оставаться вовлеченным). Многие современные автомобили предлагают возможности уровня 2.
• Уровень 3: Условная автоматизация (транспортное средство может выполнять большинство задач вождения в определенных условиях, но водитель должен быть готов взять на себя управление).
• Уровень 4: Высокая автоматизация (транспортное средство может выполнять все задачи вождения в определенных условиях, и не ожидается, что водитель будет вмешиваться).
• Уровень 5: Полная автоматизация (транспортное средство может выполнять все задачи вождения в любых условиях).

Технологии, лежащие в основе автономного вождения, включают в себя сложные наборы датчиков ( LiDAR, радар, камеры), картографирование высокой четкости и мощную обработку данных на основе искусственного интеллекта. Хотя полная реализация автономии уровня 5 сталкивается со значительными техническими, нормативными и этическими препятствиями, постепенный прогресс в направлении большей автоматизации по своей сути является инновацией в области безопасности.

Преимущества автономных функций для безопасности:

• Снижение человеческих ошибок: Подавляющее большинство дорожно-транспортных происшествий связано с человеческими ошибками, такими как отвлечение внимания, усталость или вождение в нетрезвом виде. Автономные системы, по своей природе, направлены на устранение этих переменных.
• Улучшение транспортного потока: Подключенные и автономные транспортные средства могут общаться друг с другом и с инфраструктурой, что приводит к более плавному транспортному потоку, уменьшению заторов и меньшему количеству ситуаций «стоп-энд-гоу», которые могут привести к несчастным случаям.
• Расширенная доступность: Автономные транспортные средства обладают потенциалом обеспечения мобильности для людей, которые не могут водить, таких как пожилые люди или люди с ограниченными возможностями, что значительно улучшает качество их жизни и безопасность.
• Оптимизированное торможение и ускорение: Автономные системы могут реагировать быстрее и точнее, чем водители-люди, что приводит к более эффективным и безопасным схемам торможения и ускорения.

Глобальное сотрудничество имеет важное значение для разработки и развертывания автономного вождения. Стандарты для протоколов связи, проверки безопасности и нормативных рамок разрабатываются международными органами. Например, ЕЭК ООН (Европейская экономическая комиссия Организации Объединенных Наций) играет важную роль в формировании правил для автоматизированных систем вождения, обеспечивая более согласованный глобальный подход.

Кибербезопасность: новая граница безопасности транспортных средств

По мере того, как транспортные средства становятся более подключенными и зависимыми от программного обеспечения, кибербезопасность стала критически важным, хотя и часто упускаемым из виду, аспектом безопасности транспортных средств. Скомпрометированное транспортное средство может представлять значительный риск не только для его пассажиров, но и для других участников дорожного движения.

Общие автомобильные технологии теперь охватывают надежные меры кибербезопасности. Это включает в себя:

• Безопасная разработка программного обеспечения: Внедрение передовых методов обеспечения безопасности на протяжении всего жизненного цикла разработки программного обеспечения.
• Системы обнаружения и предотвращения вторжений (IDPS): Мониторинг автомобильных сетей на предмет вредоносной активности и принятие мер по блокированию или смягчению угроз.
• Обновления по беспроводной сети (OTA): Обеспечивая удобные обновления программного обеспечения, механизмы OTA должны быть защищены для предотвращения внедрения вредоносного кода.
• Протоколы безопасной связи: Обеспечение шифрования и аутентификации связи между транспортными средствами (V2V) и транспортными средствами и инфраструктурой (V2I).

Разработка стандартов автомобильной кибербезопасности является глобальным усилием. Такие организации, как ISO (Международная организация по стандартизации) и SAE International, разрабатывают рамки для обеспечения защиты транспортных средств от киберугроз. Например, ISO/SAE 21434 предоставляет всеобъемлющий стандарт для проектирования кибербезопасности дорожных транспортных средств.

Интеграция этих мер кибербезопасности гарантирует, что расширенные функции безопасности, на которые мы полагаемся, не будут подорваны внешними угрозами. Это важнейший аспект «общей» безопасности, поскольку он применяется ко всем подключенным транспортным средствам, независимо от их происхождения или конкретных технологических особенностей.

Глобальная гармонизация и нормативно-правовая база

Для того чтобы общие автомобильные технологии действительно повысили глобальную безопасность, гармонизация правил и стандартов имеет первостепенное значение. В разных странах и регионах действуют различные требования к безопасности и процедуры тестирования, что может создать сложности для мировых автопроизводителей.

Ключевые международные органы и инициативы работают над созданием более унифицированного подхода:

• Всемирный форум ЕЭК ООН по согласованию правил для транспортных средств (WP.29): Этот форум играет важную роль в разработке глобальных технических правил для транспортных средств, охватывающих такие области, как безопасность, окружающая среда и энергоэффективность. Многие технологии безопасности, от освещения до передовых систем помощи водителю, подпадают под действие правил ЕЭК ООН.
• Global NCAP (Программа оценки новых автомобилей): Хотя программы NCAP часто являются региональными (например, Euro NCAP, ASEAN NCAP, Latin NCAP, IIHS в США), они играют жизненно важную роль в стимулировании инноваций в области безопасности, предоставляя потребителям прозрачные рейтинги безопасности. Базовые методики тестирования все больше согласовываются на глобальном уровне.
• Стандарты ISO: Международная организация по стандартизации (ISO) разрабатывает стандарты, которые используются во всем мире, в том числе связанные с системами управления безопасностью автомобилей (ISO 26262 для функциональной безопасности) и кибербезопасностью (ISO/SAE 21434).

Стремление к глобальной гармонизации гарантирует, что инновации в области безопасности не ограничиваются региональными различиями и что транспортные средства, продаваемые на одном рынке, могут соответствовать сопоставимым стандартам безопасности на другом. Это приносит пользу потребителям во всем мире, предоставляя доступ к более безопасным транспортным средствам, и помогает производителям оптимизировать разработку и производство.

Будущее общей автомобильной безопасности: за пределами транспортного средства

Концепция «общей автомобильной технологии» в области безопасности выходит за рамки отдельного транспортного средства. В будущем мы увидим большую интеграцию транспортных средств в более широкую экосистему мобильности.

• Коммуникация «Автомобиль-все» (V2X): Эта технология позволяет транспортным средствам общаться с другими транспортными средствами (V2V), с инфраструктурой (V2I), с пешеходами (V2P) и с сетью (V2N). V2X обладает потенциалом революционизировать безопасность, предоставляя предупреждения в режиме реального времени об опасностях, которые одни датчики не могут обнаружить, например, о приближающемся транспортном средстве к перекрестку из-за слепого угла.
• Интеграция умного города: По мере того, как города становятся «умнее», безопасность транспортных средств будет повышаться за счет интеллектуальных систем управления дорожным движением, динамических предупреждений об опасностях и оптимизированной маршрутизации на основе условий в реальном времени.
• Улучшения безопасности на основе данных: Огромные объемы данных, собранных с подключенных транспортных средств, могут быть использованы для выявления тенденций в области безопасности, выявления проблемных областей и информирования о разработке еще более эффективных технологий безопасности.

Эти будущие разработки подчеркивают, как «общая» безопасность становится все более взаимосвязанной и интеллектуальной. Цель состоит в том, чтобы создать целостную среду безопасности, где транспортные средства не просто безопасны изолированно, но и вносят вклад в создание более безопасной транспортной системы в целом.

Заключение: Более безопасная дорога впереди для всех

Неустанный темп инноваций в общих автомобильных технологиях коренным образом меняет ландшафт безопасности транспортных средств. От широкого внедрения функций активной безопасности, таких как AEB и ESC, до многообещающих достижений в области автономного вождения и критической важности кибербезопасности, основное внимание уделяется предотвращению несчастных случаев и защите жизней.

«Общность» этих технологий делает их такими мощными. Они больше не являются эксклюзивной роскошью, а становятся стандартными, доступными и необходимыми компонентами транспортных средств во всем мире. Поскольку глобальные нормативные рамки продолжают гармонизироваться и появляются такие технологии, как V2X, будущее обещает транспортную систему, которая, несомненно, безопаснее для каждого человека, независимо от его местоположения или происхождения.

Путь к этому более безопасному будущему является совместным, в котором участвуют автопроизводители, поставщики технологий, правительства и потребители. Принимая и продвигая эти общие автомобильные технологии безопасности, мы коллективно строим более безопасный и доступный мир мобильности для будущих поколений.

Ключевые выводы:

• Переход от пассивной к активной безопасности: Современная безопасность транспортных средств отдает приоритет предотвращению несчастных случаев с помощью сложных датчиков и интеллектуальных систем.
• ADAS как основа: Передовые системы помощи водителю становятся стандартом, прокладывая путь к более высоким уровням автоматизации.
• Потенциал автономного вождения для безопасности: Хотя автономные функции все еще развиваются, они обещают значительно сократить количество несчастных случаев, связанных с человеческими ошибками.
• Кибербезопасность имеет первостепенное значение: Защита подключенных транспортных средств от киберугроз является неотъемлемой частью современной безопасности.
• Глобальная гармонизация имеет решающее значение: Международные стандарты и правила жизненно важны для широкого внедрения и обеспечения стабильных уровней безопасности.
• Будущее связано: Коммуникация V2X и интеграция умного города еще больше повысят безопасность за пределами возможностей отдельного транспортного средства.

Постоянная эволюция общих автомобильных технологий является свидетельством приверженности человечества сделать транспорт более безопасным. Преимущества универсальны, и влияние на глобальную безопасность дорожного движения будет глубоким.