SYMULATORY JAZDY SAMOCHODEM W SZKOLENIU KIEROWCÓW

Transkrypt

1 Zbigniew LOZIA SYMULATORY JAZDY SAMOCHODEM W SZKOLENIU KIEROWCÓW Streszczenie Artykuł omawia aktualny stan możliwości zastosowań symulatorów jazdy samochodem w szkoleniu kierowców. Jest to ujęcie jakościowe a nie ilościowe. Przedstawiono uwarunkowania prawne związane ze stosowaniem symulatorów jazdy samochodem oraz przykłady wybranych konstrukcji. Szczególną uwagę zwrócono na produkty, które powstają w naszym kraju są efektem prac polskich konstruktorów lub wdrażaniem licencji konstrukcji zagranicznych. Tekst artykułu wzbogacono materiałem ilustracyjnym. WSTĘP Dane statystyczne [1] wskazują, że człowiek (kierowca samochodu, pasażer, pieszy, rowerzysta, motocyklista) przyczynia się do wystąpienia ponad 90% wypadków drogowych. W Polsce około 20% wypadków jest spowodowanych przez młodych kierowców. W tej grupie wiekowej są one główną przyczyną śmierci. Poprawa stanu bezpieczeństwa na drodze jest zatem możliwa wraz ze wzrostem umiejętności kierowców oraz zwiększeniem ich poczucia odpowiedzialności jako uczestników ruchu drogowego. Bezpiecznym sposobem szkolenia (jego części) jest przeniesienie go ze świata realnego w świat wirtualny, sztuczny, w którym jak w rozbudowanej grze komputerowej, można uczestniczyć w ruchu drogowym wraz z jego zagrożeniami i ograniczeniami. W monografii [1] omówiono budowę, zasadę działania, przegląd rozwiązań konstrukcyjnych oraz zastosowań symulatorów jazdy samochodem. Zastosowanie symulatorów zwiększa efektywność nauki jazdy samochodem. Francuska organizacja AFT-IFTIM (The French Association for the Development of Professional Training ) uznaje, że: 1 godzina treningu na symulatorze plus 4 godziny nauki jazdy rzeczywistym pojazdem są bardziej efektywne niż 8 godzin nauki jazdy rzeczywistym samochodem. 1. UWARUNKOWANIA PRAWNE ZWIĄZANE ZE STOSOWANIEM SYMULATORÓW JAZDY SAMOCHODEM W zakresie szkolenia kierowców amatorów istnieją jedynie nieformalne zalecenia i pozytywne opinie na temat celowości stosowania symulatorów jazdy samochodem. Inaczej jest w przypadku kierowców zawodowych. Chodzi tu o dyrektywę 2003/59/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 15 lipca 2003 roku w sprawie wstępnej kwalifikacji i okresowego szkolenia kierowców niektórych pojazdów drogowych do przewozu rzeczy lub osób, zmieniająca rozporządzenie Rady (EWG) nr 3820/85 oraz dyrektywę Rady 91/439/EWG i uchylająca 282 AUTOBUSY

2 dyrektywę Rady 76/914/EWG. Dyrektywa ta zobowiązuje państwa członkowskie do zmiany systemu szkolenia kierowców autobusów i autokarów (od r.) oraz samochodów ciężarowych o dopuszczalnej masie całkowitej powyżej 3,5 tony (od r.). W przewidywanym programie szkoleń duży nacisk jest położony na bezpieczeństwo na drogach, zmniejszenie emisji spalin i zużycia paliwa. Kierowca nieposiadający stosownych uprawnień (uwzględniane są w okresie pierwszych pięciu lat tzw. prawa nabyte, wynikające ze wcześniejszych regulacji prawnych) powinien przejść kurs szkoleniowy dla kwalifikacji wstępnej kończącej się wydaniem Świadectwa Kompetencji Zawodowych (Karty Kwalifikacji Kierowcy) ważnej przez 5 lat. Po tym okresie kierowca zobowiązany jest do odbywania co 5 lat szkoleń okresowych. Kurs i test dla kwalifikacji wstępnej trwa 280 godzin, z czego przynajmniej 20 godzin obejmować musi indywidualną jazdę pojazdem danej klasy. Przez maksymalnie 8 z 20 godzin jazdy osoba szkolona może kierować pojazdem po szczególnym terenie lub na wysokiej klasy symulatorze w celu opanowania umiejętności kierowania pojazdem w różnych warunkach drogowych i w przypadku ich zmiany wywołanej zmianą warunków pogodowych, w różnych porach dnia lub nocy. Egzamin praktyczny może się także (w części) odbywać w szczególnym terenie lub na wysokiej klasy symulatorze. Odbywane co 5 lat szkolenia okresowe obejmują 35 godzin w cyklach co najmniej siedmiogodzinnych i część takiego szkolenia może się odbywać na wysokiej klasy symulatorach. Kursy i testy dla kierowców mogą się odbywać w ośrodkach szkoleniowych zatwierdzonych przez właściwe władze państwa członkowskiego Unii Europejskiej. W dyrektywie nie zdefiniowano, niestety, pojęć: szczególny teren, wysokiej klasy symulator. Polskie Ministerstwo Infrastruktury powołało grupę roboczą, której zadaniem było opracowanie zestawu wymagań minimalnych dla symulatorów wysokiej klasy. W skład zespołu wchodzili przedstawiciele instytucji certyfikującej symulatory: A. Cup (IZTW, Kraków), I. Mitraszewska (ITS, Warszawa), D. Więckowski (PIMOT, Warszawa) oraz autor niniejszej publikacji (kierujący Zespołem, Wydział Transportu PW) i T. Piętka (MI, Departament Transportu Drogowego). Wyniki prac zespołu przedstawiono w publikacji [2]. Wymagania te, po zakończeniu procesu konsultacji międzyresortowych, staną się podstawą certyfikacji symulatorów w myśl dyrektywy 2003/59/WE. 2. ZASTOSOWANIA SYMULATORÓW Symulatory są stosowane w szkoleniu i doszkalaniu kierowców (np. symulatory firm FAAC Inc.; USA; I-Sim, USA; FAROS, Francja; CGSD, USA; AutoSim, Norwegia; ETC-PZL AI, Polska; AutoComp, Polska; EduCar, Polska; [1, 3-7]) oraz ich rekonwalescencji po wypadkach (np. symulator SEAT, USA; [1]). Niektóre symulatory przystosowane są do treningu osób niepełnosprawnych i sprawdzania, czy ich dysfunkcje nie ograniczają możliwości prowadzenia pojazdów drogowych (np. symulator FAROS 300, Francja; symulator SINTEF, Norwegia, symulator VTI, Szwecja; symulator FIAT Mobility Center, Włochy; symulator DORON, USA; [1, 7, 11, 13]). Wiele symulatorów wykorzystywanych jest do oceny zachowania kierowców w trakcie normalnych warunków jazdy, w sytuacjach przedwypadkowych, w stanie po spożyciu lekarstw, alkoholu lub innych używek, pod wpływem narkotyków, w stanie dużego zmęczenia (np. symulator autopw, Polska; symulator VTI, Szwecja; symulator Daimler-Benz, Niemcy; symulator NADS, USA; [1, 8, 12, 13]). 3. PRZYKŁADY ZAGRANICZNYCH SYMULATORÓW STOSOWANYCH W SZKOLENIU KIEROWCÓW Na rys. 1 widoczna jest rodzina prostych symulatorów FAROS (Francja) [7]. Są to typowe symulatory treningowe. Program szkolenia jest zgodny z Francuskim Narodowym Pro- AUTOBUSY 283

3 gramem Nauki Jazdy. Głównym celem zastosowania symulatorów jest osiągnięcie u przyszłych kierowców zrozumienia ryzyka i zagrożeń towarzyszących jeździe samochodu. Oprogramowanie symulatorów korzysta z trójwymiarowej bazy danych, opisującej w sumie 60 km dróg (autostrad, dróg dwupasmowych, ulic małych miast oraz placu manewrowego szkoły nauki jazdy). Obowiązują francuskie zasady ruchu drogowego, sygnalizacji świetlnej i oznakowania poziomego dróg. Najprostszy model symulatora (FAROS 100) jest wyposażony w duży monitor lub panel LCD (Liquid Crystal Display), gwarantujący kąty widzenia: 40 w płaszczyźnie poziomej i 22 w płaszczyźnie pionowej. Lusterka wsteczne zewnętrzne i wewnętrzne są obrazowane na ekranie monitora. Otoczenie kierowcy stanowi odtworzenie fragmentu kabiny samochodu Renault Clio, choć deska rozdzielcza ma postać wirtualną, prezentowaną na monitorze. System audio dostarcza dźwięki generowane przez pojazd i ruch uliczny. Oprogramowanie pracuje w środowisku MS Windows. Model FAROS 210 jest wyposażony w rzeczywistą deskę rozdzielczą. Cały symulator umieszczono w czerwonej, poliestrowej obudowie odcinającej kierowcę od otoczenia, podobnie jak to ma miejsce w rzeczywistym pojeździe. Model FAROS 230 wyposażono w trzy monitory. Osiągnięto w ten sposób kąty widzenia: 120 w płaszczyźnie poziomej i 22 w płaszczyźnie pionowej. Wersja FAROS F300 jest przeznaczona do szkolenia osób niepełnosprawnych. Wyposażona jest w elementy wyposażenia kabiny umożliwiające sterowanie pojazdem przez osobę z dysfunkcją kończyn. FAROS F100 FAROS F210 FAROS F230 Rys. 1. Rodzina prostych symulatorów treningowych FAROS, Francja Źródło: [7]. Na rys. 2 przedstawiono jeden z symulatorów firmy Autosim (Norwegia) [5]. Są to typowo komercyjne produkty, jednak wielu ich odbiorców pochodzi z instytucji badawczych (Transport Research Laboratory, Wielka Brytania; SINTEF, Norwegia; Fraunhofer Institute, Niemcy; Thales Simulation, Francja; The Norwegian Defense Driver Training Centre) i uniwersytetów (np. University of Minnesota, USA). Firma oferuje symulatory statyczne oraz dynamiczne samochodów osobowych i ciężarowych. Kabiny pojazdów mają standardowe wymiary i są w pełni wyposażone. Możliwe jest ich adaptowanie dla niepełnosprawnych kierowców. Oprogramowanie graficzne i sprzęt wizualizacyjny (karty graficzne, projektory, 284 AUTOBUSY

4 ekrany) umożliwiają prezentację obrazów o kącie widzenia do 180 w płaszczyźnie poziomej na prostokątnych lub cylindrycznych ekranach. Symulator wyposażony jest w generator scenerii - program do budowy otoczenia graficznego, w którym porusza się wirtualny pojazd. Jest on uzupełniony o program do tworzenia ruchu drogowego i ulicznego. Możliwa jest jednoczesna obecność 100 obiektów, takich jak samochody, rowery i piesi. Opis drogi zawiera sygnalizację uliczną, znaki drogowe pionowe i poziome. Rys. 2. Obraz VR symulatora firmy Autosim (Norwegia) Źródło: [5]. Nawierzchnia drogi może mieć tekstury odpowiadające różnym współczynnikom przyczepności (sucha, mokra, pokryta lodem lub śniegiem). Baza danych systemu wizualizacji obejmuje 200 km różnych dróg na obszarze miejskim i poza miastem. Symulowane warunki atmosferyczne obejmują mgłę, padający deszcz lub śnieg. Widoczne są cienie obiektów statycznych, chmury i dymy na niebie. Możliwa jest jazda w warunkach nocnych. Częstotliwość zmian obrazu wynosi od 30 do 60 Hz, zależnie od gęstości ruchu ulicznego. Rozdzielczość obrazu wynosi punktów (pikseli) dla jednego ekranu. Oprogramowanie symulatora może działać na komputerach różnej klasy: od komputerów osobistych klasy PC do Silicon Graphics. Symulacja efektów dźwiękowych obejmuje hałas związany z pracą głównego obiektu symulacji oraz pochodzący od innych pojazdów. Dźwięk ma charakter kierunkowy (zastosowano czterokanałowy system hi-fi z głośnikami umieszczonymi w kabinie) z uwzględnieniem efektów dopplerowskich (możliwość rozpoznania pojazdu zbliżającego się i oddalającego się). 4. PRZYKŁADY KRAJOWYCH KONSTRUKCJI SYMULATORÓW STOSOWANYCH W SZKOLENIU KIEROWCÓW W Polsce produkcją prostych symulatorów zajmuje się firma EduCar [6] (rys. 3). Rys. 3. Prosty symulator treningowych EduCar, Polska Źródło: [6]. AUTOBUSY 285

5 Oferuje stanowiska wykorzystywane w trakcie szkolenia kierowców samochodów osobowych, ciężarowych, autobusów i niektórych samochodów specjalnych. Proste symulatory treningowe nie spełniają oczekiwań dyrektywy 2003/59/WE. Stanowić mogą istotny element uzupełniający w trakcie szkolenia kierowców. Polska firma AutoComp [4] planuje wdrożenie licencji konstrukcji zagranicznej symulatora treningowego. Wiele symulatorów importowanych z zagranicy ma szansę spełnić wymagania wspomnianej dyrektywy. Z produktów krajowych wyjątkiem są symulatory firmy ETC-PZL AI z Warszawy [3]. Rys. 4 przedstawia symulator treningowy tej firmy o roboczej nazwie Sym- Sam, spełniający wymagania polskich przepisów wykonawczych związanych z wdrożeniem dyrektywy 2003/59/WE [2]. Jest wyposażony w oryginalną kabinę kierowcy autobusu. Ekran jest umieszczony w odległości powyżej 3 m od oczu kierowcy. Kąt widzenia jest większy niż 180 w poziomie (plus widzenie wsteczne w lusterkach) i 30 w pionie. a) b) c) Rys. 4. Symulator firmy ETC-PZL AI spełniający wymagania polskich przepisów wykonawczych związanych z wdrożeniem dyrektywy 2003/59/WE (Polska, 2010 r.): a) kabina autobusu z układem ruchu; b) ekran; c) obraz widziany przez osobę badaną Źródło: [3]. Minimalna rozdzielczość na kanał graficzny wynosi pikseli. Układ ruchu o sześciu stopniach swobody umożliwia osiąganie przyspieszeń translacyjnych z przedziału ±4m/s 2 ; prędkości translacyjnych z przedziału ±0,3m/s; przyspieszeń kątowych z przedziału ±200 /s 2 ; prędkości kątowych ±30 /s. Oprogramowanie symulatora generuje obraz zapewniający symulację rożnych rodzajów dróg i ulic (w tym z sygnalizacją świetlną), zróżnicowaną rzeźbę terenu oraz bogatą wizualizację obszaru zabudowanego, warunków atmosferycznych i warunków jazdy, pory roku i doby. Możliwe jest odwzorowanie wybranych awarii i niesprawności poszczególnych układów, instalacji i systemów pojazdu. Model symulacyjny ruchu pojazdu został pomyślnie zweryfikowany eksperymentalnie. 286 AUTOBUSY

6 5. KORZYŚCI WYNIKAJĄCE Z ZASTOSOWAŃ SYMULATORÓW TRENINGOWYCH W przypadku symulatorów treningowych podawane są następujące korzyści wynikające z zastosowania symulatorów w szkoleniu i doszkalaniu kierowców (za źródłami norweskimi i francuskimi [5, 7, 11]): w ośrodkach szkolenia kierowców zmniejszyły się koszty utrzymania pojazdów (o 30% zmniejszyły się koszty napraw, o 3-5% zużycie paliwa), zmalało zagrożenie osób szkolących i szkolonych (o 15% spadła liczba poważnych w skutkach wypadków); w części szkolenia, w której zastosowano symulatory czas treningu zmniejszył się o 40-50%, co w efekcie zmniejszyło koszty szkolenia; nastąpiła poprawa zachowania kierowców w ruchu drogowym; doświadczenie w szkoleniu kierowców, prowadzonym przez armię norweską, wskazują na roczne oszczędności około 1mln euro dzięki wprowadzeniu symulatorów jazdy; badania prowadzone w Kanadzie wykazały spadek liczby wypadków o 22% dzięki zastosowaniu w szkoleniu kierowców symulatorów jazdy samochodem. Osobami poddawanymi szkoleniu są głównie ludzie młodzi. Ta grupa przyszłych kierowców związana jest z wysokim prawdopodobieństwem wystąpienia wypadku, co wynika z dwóch przyczyn: wieku (ludzie młodzi łatwiej podejmują ryzyko), posiadanego doświadczenia (a raczej jego braku). Brak dostatecznych umiejętności i skłonność do ryzyka można postrzegać jako przyczynę śmierci około 15 tys. młodych ludzi rocznie w wypadkach drogowych w Europie. W wielu krajach wypadki tego typu stanowią główną przyczynę zgonów młodych ludzi. BIBLIOGRAFIA 1. Lozia Z.: Symulatory jazdy samochodem, WKŁ, Warszawa Lozia Z., Cup A., Mitraszewska I., Piętka T., Więckowski D.: Wymagania minimalne dla symulatorów wysokiej klasy stosowanych w szkoleniu kierowców, Logistyka 2010, nr 4, s i lub ing_simulator_with_full_360_viewin.php lub /nrd-2/nationaladvanceddriversimulator.html lub lub asp?recid=646&lang=e AUTOBUSY 287

7 DRIVING SIMULATORS IN TRAINING OF DRIVERS Abstract The paper presents up to date state of driving simulators applications in drivers training. It is rather qualitative then quantitative description. Formal recommendations were presented for driving simulator applications as well as brief overview of selected concepts of its designs. Special attention was paid for Polish products. The presented material was illustrated by exemplary products. Autor: prof. dr hab. inż. Zbigniew LOZIA Politechnika Warszawska 288 AUTOBUSY