Det automatiserade fordonet

Den motordrivna vägtrafiken har sedan den introducerades i början av 1900-talet bedrivits med fordon där en människa har kontrollerat fordonets styrning, acceleration och bromsning. Under de senaste årtiondena har föraren fått visst stöd av automatiserade funktioner.

Redan i dag finns en rad automatiserade funktioner i fordon alltifrån enklare, mer eller mindre obligatoriska funktioner som låsningsfria bromsar (ABS) till helt automatiserade fordon i begränsade miljöer, exempelvis inom gruvindustrin. Några exempel på användningar av avancerad förarassistans är automatiserade system för farthållning, avståndshållande, filkörning, parkering och assistans vid körning vid tät köbildning (automatiserad start- och stoppfunktion i låg fart).

När flera sådana funktioner kombineras kan körsystemet föra for-donet relativt självständigt, i vart fall i vissa situationer. Ett exempel är att en kombination av köassistans och filkörningshjälp som möjliggör automatiserad körning i kösituationer.

De flesta fordonstillverkarna utvecklar nu olika avancerade förar-stödsystem, bland annat för motorvägskörning och kolonnkörning (eng. platooning), där flera fordon kör nära varandra samtidigt som de är elektroniskt ihopkopplade. Det utvecklas också system för rangering (förflyttning) av fordon utan förare i fordonet, exempelvis inom ett fabriksområde, system för dockning till lastkaj eller annan lastpunkt m.m. Detta är viktigt inte minst ur effektivitetssynpunkt eftersom ett fordon, från det att det rullar ut från fabriken och tills dess det levereras till kund, flyttas ett stort antal gånger inom ett mindre område. Användningen av mindre, förarfria fordon och fartyg på marken, i luften och i vattnet ökar snabbt inom industrin. Auto-matiserade lastfordon, truckar och andra leveransfordon, små fordon för användning i riskområden såsom brinnande hus, för inspektion av skorstenar, fartygsskrov och isförhållanden – listan kan göras lång. På vägområdet växer också nya testkoncept fram med kombina-tioner av mer konventionella godsfordon och drönare eller små leve-ransfordon. En utveckling av små självgående fordon som kan kopp-las till en telefon eller ett fordon, eller fjärrstyras, kan förutses.

Singapores flygplats planerar exempelvis för en användning där flera automatiserade rullstolar kan följa en person och även automatise-rade godsleveranser till företag och restauranger på flygplatsen.

Vad är ett automatiserat fordon?

Definitioner

Automatiserad körning kan sägas innebära att ett automatiserat körsystem utför delar av eller hela den dynamiska köruppgiften¹. Det finns i dag inte någon allmänt vedertagen definition av automati-serade fordon vare sig nationellt eller internationellt. För att beskriva automatiseringsgraden används oftast olika klassificeringssystem.

Redan i delbetänkandet SOU 2016:28 användes den indelning i nivåer som tagits fram av Society of Automotive Engineers (SAE²), se tabell 3.2. Detta system har också kommit att bli allt mer använt och vedertaget i internationella samarbeten i frågan.

Expertgruppen inom SAE, som har tagit fram nivåerna, poäng-terar att denna klassificering snarare är deskriptiv än normativ och teknisk snarare än legal. Vidare beskriver nivåerna inte ordningen på en tänkt marknadsintroduktion. Det primära syftet med klassifice-ringen är snarare att redogöra för hur den dynamiska köruppgiften fördelas mellan en människa och ett automatiserat system. Starkt förenklat innebär nivå 0–3 att en fysisk förare finns och antingen kör (eventuellt med stöd av det automatiserade systemet) eller är beredd att ta över körningen när systemet begär det. I nivå 4–5 kör ett automatiserat system fordonet och fordonet kan också hantera situa-tionen då det inte går att köra automatiserat. Det innebär att det inte behövs någon fysisk förare under automatiserad körning i nivå 4–5.

Däremot kan ett fordon med automatiserade funktioner i de högre nivåerna också vara möjligt att köra manuellt (dubbla funktioner).

Skillnaden mellan nivå 4 och 5 är att nivå 4-fordon endast kan köra i vissa trafiksituationer eller i vissa områden, medan nivå 5-fordon kan klara alla situationer och miljöer som en fysisk förare klarar av.

1 Den dynamiska köruppgiften inkluderar samtliga operativa och taktiska funktioner utförda i realtid som krävs för att föra ett fordon i vägtrafik, exklusive strategiska funktioner som ruttplanering.

2 SAE är en USA-baserad global organisation för ingenjörer, som tar fram standarder för ingen-jörer inom olika industriområden, främst inom transportområdet såsom automatiserade fordon och luftfartyg.

Källa:TablånärenförenkladochöversattredovisningavSAE:ssystemförautomatiseringsfunktionerivägfordon,sevidareSAEInternationalsrapportJ3016.

Alla försök att indela fordonen i olika nivåer har brister, exempelvis genom att många av de nya fordonen kan tillhöra flera olika nivåer som används vid olika tillfällen. Ett fordon kan exempelvis föras ma-nuellt med avancerat förarstöd i vissa situationer och automatiserat i andra situationer. Fordonstillverkarna utvecklar olika typer av funk-tioner som kan placeras i olika nivåer för att lättare förklara deras förmågor. Figur 3.1 visar exempel på funktioner som är inplacerade i nivåer och med bedömning av Viktoria ICT om när de kan komma att introduceras på marknaden.

Egen bearbetning av RISE Viktoria 2015.

Teknik i automatiserade fordon

Här följer en kort överblick över hur automatiserade fordon kan fungera och den teknik som används. En mer fullständig genom-gång av detta ämne finns i kapitel 7 om fordon.

2017 2021 2025 2030

Helt

Högt

Under vissa villkor

Delvis

Förar-stöd

Manuell körning

Automatiseringsnivå

Parkeringspilot Sista milen

Dörr till dörr

Motorvägspilot/kolonnkörning Sista milen

Stadspilot

Avancerad motor-vägsassistans

Avancerad motorvägs-assistans kolonnkörning

Köassistans

Motorvägsassistans kolonnkörning

Låg hastighet Medel/hög hastighet

Blandad hastighet

Uppfatta och tolka omgivningen

Olika sorters sensorer är viktiga för att ge fordonet en bild av hur vägen och trafikmiljön ser ut. Hårdvara som radar, lidar³, kameror och ultraljudssensorer ingår i denna kategori. Digital extern informa-tion om vägförhållanden, väder, trafiksituainforma-tion m.m. kan ge ytterligare eller överlappande information. Informationen används tillsammans med mjukvara bland annat för att upptäcka andra fordon eller trafi-kanter, hinder på vägen, körfältsmarkeringar, vägmärken och vägens utformning.

Lokalisering och positionering

För att åstadkomma automatiserad körning på hög nivå krävs en automatiserad lokalisering och positionering på både mikro- och makronivå. På mikronivå behöver systemet veta exakt var på vägen fordonet befinner sig. Exempelvis kan fasta objekt som körfält, skyddsräcken, vägmärken och utfarter framgå av en digital karta eller uppfattas av fordonet på annat sätt i realtid. På makronivå behöver fordonet veta var det befinner sig i relation till den destination som valts. Högupplösta digitala kartor och satellitbaserade navigations- och positionsbestämningssystem (GNSS) är tekniker som används för lokalisering. Vissa automatiserade fordon kräver extern informa-tion för att kunna posiinforma-tionera sig medan andra arbetar med digitala kartor och självlärande system i fordonet för en mer autonom körning. En kombination av externa positioneringspunkter och digi-tala kartor kan ge en större precision vid positioneringen. För högre nivåer av automatiserade fordon (SAE-nivå 4–5) är det av stor betydelse för redundans och säkerhet att ha flera överlappande system för positionering.

3 Light detection and ranging, LIDAR (även LADAR eller laser-radar), är ett optiskt mät-instrument som mäter egenskaper hos reflekterat ljus för att finna avståndet och/eller andra egenskaper av ett avlägset föremål. Exempel på vardagliga applikationer är optiska avstånds-mätare i byggindustri och trafikhastighetsövervakning.

Planering och beslutsfattande

Planering och beslutsfattande förutsätter mjukvara och processorer som kan hantera stora datamängder på mycket kort tid. Mjukvaran använder informationen och fattar beslut med denna som grund.

Med hjälp av artificiell intelligens ska systemet på sikt kunna utföra avancerade köruppgifter även i mycket komplexa miljöer. Om fordonet är uppkopplat till ett nät och därmed dessutom får tillgång till realtidsinformation om halka, variabla hastighetsbegränsningar och annan dynamisk information⁴ ökar förmågan att kunna föra fordonet utan att en människa behöver hantera köruppgiften påtagligt. Digitala kartor kan underlätta köruppgiften genom att ge förhandsinformation till fordonets dator och att ge redundant information så att fordonet förstår den situation den hamnar i.

Redundans information kallas information som upprepar redan etablerad information utan att tillföra någon ny. Sådan information spelar en viktig roll i många sammanhang för att förtydliga eller säkra information, men kan också innebära en belastning genom att datamängden ökar avsevärt. När fordonet får samma information från flera källor blir förandet dock säkrare och eventuellt bortfall av en informationskälla spelar mindre roll. Däremot kan motstridig information vara direkt trafikfarlig. Fordonets system kan också ha förmågan att ersätta saknad information. I längsgående riktning utvecklas exempelvis möjligheter att fylla i information om var en väglinje går, även om denna delvis är bortnött, baserat på den information fordonet har tillgång till. Möjligheterna att ta emot och använda fordonsinformation för skapande av digitala kartor, information om vägen m.m. utvecklas dock hela tiden.

När det gäller de automatiska körsystemens möjligheter att tolka andra trafikanter och fordon finns det en hel del utvecklingsarbete kvar att göra. Det behöver utvecklas möjligheter att kunna tolka och interagera med andra trafikanter och fordon, läsa av och följa polismans tecken samt olika ljus- och ljudsignaler från andra fordon, exempelvis utryckningsfordon och liknande. Det finns också en rad

4 Med dynamisk information avses här sådan information som förändras beroende på de data som den bygger på. Ett exempel är dynamisk parkeringsinformation som är uppbyggt på så sätt att systemet känner av hur många bilar som passerar parkeringarnas in- och utfarter via detektorer. Informationen om in- och utpasserande bilar sänds sedan vidare till ett centralt system för bearbetning. Därifrån skickas uppgifterna tillbaka till dynamiska skyltar som visar

uppgifter som vid manuell körning faller på föraren – några exempel är skyldigheten att sätta ut en varningstriangel, anmäla en viltolycka, flytta fordon som blivit stående efter en olycka – och som inte kan skötas av det automatiska körsystemet i dag.

Kontroll av fordonets rörelse

I ett fordon finns ställdon som kontrollerar fordonets förflyttning i såväl i sidled som i längsgående riktning. Ett ställdon är en anordning som används för att styra en mekanism eller ett mekaniskt system.

Ställdonet styrs av en signal och omvandlar denna signal till en meka-nisk rörelse eller en annan fysikalisk effekt. Ställdon får normalt sin styrsignal från ett styr- och reglersystem som med hjälp av informa-tion från sensorer beräknar vad som ska utföras. På så sätt kon-trolleras och styrs hastighetsökning, inbromsning, styrning etc.

Personer och gods i lasten

Det är även betydelsefullt att veta vad som händer inne i fordonet.

När det inte finns en förare i fordonet kan det vara behövligt för systemet att ha kontroll över om det finns passagerare ombord och i så fall hur många. Det kan också vara viktigt för passageraren att kunna kommunicera med systemet för att t.ex. ändra destination eller stanna. För kollektivtrafikfordon behöver dessutom en rad frågor om betalning, uppsikt, ordning och säkerhet samt service beaktas.