Automaation lisääntymisen vaikutukset tieliikenteessä. Lapin Liikenneturvallisuusfoorumi 2015 Rovaniemi Satu Innamaa, VTT

Transkriptio

1 Automaation lisääntymisen vaikutukset tieliikenteessä Lapin Liikenneturvallisuusfoorumi 2015 Rovaniemi Satu Innamaa, VTT

2 Terminologia Käsite englanniksi Automatic vehicle Autonomous vehicle Connected vehicle Cooperative service Suomennos Automaattiajoneuvo, automaattinen ajoneuvo Autonominen ajoneuvo, (itsenäinen ajoneuvo, omaehtoinen ajoneuvo) Verkottunut ajoneuvo Yhteistoiminnallinen palvelu Merkitys Ajoneuvo, joka kykenee ainakin osin suoriutumaan ajotehtävästä ilman kuljettajaa Automaattiajoneuvo, joka kykenee suoriutumaan ajotehtävästä ilman kuljettajaa ja ilman yhteyttä muihin ajoneuvoihin tai infrastruktuuriin Ajoneuvo, joka on langattomasti yhteydessä toisiin ajoneuvoihin ja/tai infrastruktuuriin Palvelu, jonka toteuttamiseksi ajoneuvo/liikkuja ja infrastruktuuri tai ajoneuvot/liikkujat vaihtavat tietoa sähköisesti Platooning Letka-ajo, saattueajo Jonossa ajo, jossa jonon ensimmäinen ajoneuvo ohjaa jonoa ja muut seuraavat automaattisesti. Vaatii tyypillisesti erillisen kaistan tai kaistajärjestelyjä. 2

3 Automaatiotasot Tuotannossa T&K NHTSA BASt SAE/VDA Ei automaatiota Kuljettajan tuki Osittainen automaatio Ehdollinen automaatio Korkea automaatio Täysi automaatio Lähde: European Technology Platform on Smart Systems Integration EPoSS, draft Road map

4 Taso Nimi Ohjaus, kiihdyttäminen, jarrutus Ympäristön monitorointi Dynaamisen ajamisen varasuorittaja Automaation kattavuus Ihminen monitoroi ajoympäristöä 0 Ei automaatiota 1 Kuljettajan tuki Ihminen ja järjestelmä 2 Osittainen automaatio Järjestelmä monitoroi ajoympäristöä Ihminen Ihminen Ihminen Ihminen Ihminen Joitain ajotilanteita Järjestelmä Ihminen Ihminen Joitain ajotilanteita 3 Ehdollinen automaatio 4 Korkea automaatio 5 Täysi automaatio Järjestelmä Järjestelmä Ihminen Joitain ajotilanteita Järjestelmä Järjestelmä Järjestelmä Suurin osa ajotilanteista Järjestelmä Järjestelmä Järjestelmä Kaikki ajotilanteet 4

5 Neljä tarkastelukulmaa automaatioon Tekninen kehitys Kuljettajan käyttäytyminen Liikennevirta Liikennejärjestelmä Suomen erityispiirteet huomioitu kaikissa tarkasteluissa 5

6 Tarkasteltavat skenaariot: Automaatiotaso (SAE) ja automaation osuus liikennevirrassa Skenaario SAE 0+1 SAE 2 SAE 3 SAE 4 SAE % (Baseline) 1 80% 20% 2 (+5v) 20% 80% 3 (+10-15v) 20% 80% 4 (+30v) 100% 6

7 Tekninen kehitys Suurin haaste on ympäristönhavainnoinnin kehittyminen Teknisesti suurin haaste on kehittää auton tilannekuva sille asteelle, että voidaan olla varmoja sen kyvystä sekä havaita että reagoida oikein kaikkiin liikenneympäristössä esiintyviin tilanteisiin Taloudellinen haaste on tuottaa tämä kyky niin kustannustehokkaasti, että se olisi kannattavaa autonvalmistajille ja autoilijoiden maksuhalukkuuden puitteissa Teknisesti lähimpänä kaupallistamista ruuhka-ajoavustimet Ruuhka-ajossa ajetaan alhaisella nopeudella ja järjestelmävirheet johtavat lähinnä peltivaurioihin Ympäristönhavainnoinnin ei tarvitse myöskään olla kovin kehittynyttä, mikä laskee järjestelmän hintaa 7

8 Tekninen kehitys Järjestelmien kyvystä toimia Suomen olosuhteissa ei ole vielä kattavaa kuvaa vaatii testausta Suomessa osoitteita ei ole linkitetty kiinteistöjen sisäänajoväyliin, joten esim. robottitaksien käyttöönotto edellyttää osoitejärjestelmän uusimista Automaattiajamisen tukemiseksi Digiroad-aineiston mittatarkkuutta pitäisi edelleen parantaa ja täydentää sitä myös maamerkkiaineistolla 8

9 Kuljettajan käyttäytyminen Ajamisen kuormittavuus vähenee osan aikaa jo automaation lisääntymisen alkuvaiheessa ja täysin automaattisessa liikenteessä ihmisen kapasiteetti vapautuu lähes kokonaan muihin tehtäviin kuin auton ajamiseen Auto hoitaa etäisyyden pitämisen edellä ajavaan, ajonopeuden ja tiellä pysymisen Matkaa suunnitellaan ja ajamiseen liittyviä valintoja tehdään aikaisempaa enemmän jo ennen liikkeelle lähtöä Ennen laajan automaation toteutumista suuria ongelmia näyttää syntyvän yllättävistä tilanteista, joissa kuljettajan pitäisi siirtyä ohjaamaan autoa automatiikan pettäessä Haasteena on, miten kuljettajan tilannetietoisuus saadaan säilymään hyvänä ja toimintaa ohjaavat mallit tilanteeseen sopivina 9

10 Liikennevirtavaikutukset Kun liikenteessä alkaa olla paljon ylemmän automaatiotason autoja, liikenne on sujuvaa ja ruuhkia vähemmän, koska ruuhkautumiseen johtava liikennemäärä- ja tiheys ovat suuremmat Lisäksi liikennevirta on tasaisempaa, ylinopeuksia on vähän ja shokkiaallot katoavat nopeasti Alemman automaatiotason autonomisten ajoneuvojen muodostamassa liikennevirrassa välityskyky voi heiketä, vaikka shokkiaaltojen määrä ja ylinopeudet vähentyisivät Nykytilanteeseen verrattuna liikenne voi myös ruuhkautua jo alemmilla liikennetiheyksillä ja matkanopeudet ruuhkassa olla nykyistä alhaisempia 10

11 Vaikutukset liikennevirtaan Skenaario 1: (SAE %, SAE 2 20 %) Skenaario 2: (SAE %, SAE 2 80 %) Skenaario 3: (SAE 2 20 %, SAE 3 80 %) Skenaario 4: (SAE %) Välityskyky Shokkiaallot 0/+ 0/ Ylinopeudet 0/+ 0/ Sujuvuus -/+ --/

12 Liikennejärjestelmätason vaikutukset Automatisoitumisen myötä liikenneturvallisuuden paraneminen vähentää liikennehäiriöitä ja ruuhkia Liikenteestä tulee siten ennakoitavampaa, mukavampaa ja ympäristöä säästävämpää Vaikutukset liikkumiseen? Busseista takseihin? Yksityisautoista yhteiskäyttöautoihin? Vai päinvastoin? MaaS:n mahdollistaja? Ennakointi ja mukavuus lisääntyvät, liikennejärjestelmä on mahdollisesti enemmän kestävän kehityksen mukainen Toisaalta infrastruktuurikustannukset kasvavat jonkin verran ja mm. talvihoidon kustannukset kasvavat, jos teitä pidetään laajasti automaattiajamisen edellyttämässä kunnossa Korkean automaation myönteiset vaikutukset ovat suurimmat 12

13 Liikennejärjestelmätason vaikutukset Palvelutasoindikaattori Skenaario 1 (SAE %, SAE 2 20 %) Skenaario2 (SAE %, SAE 2 80 %) Skenaario Skenaario 3 (SAE 2 80 %, SAE 3 20 %) Skenaario 4 (SAE %) Turvallisuus Matka-aika 0/+ 0/+ 0/++ 0/+++ Ennakoitavuus Esteettömyys Hallittavuus Matkustusmukavuus Ympäristövaikutukset /+++ -/++++ Käyttäjien kustannukset - -/++ -/++ --/++ Yhdyskuntarakenne ja --/+ --/++ yhteydet Infrastruktuurikustannukset / Talous /++ -/+++ Liikennesuorite -/+ -/+ -/+ 13

14 Yhteenveto tuloksista Teknisesti suurin haaste automaattiajamisen kehittämisessä on ympäristön havainnointi Järjestelmien kyvystä toimia Suomen olosuhteissa ei ole vielä kuvaa Ajamisen kuormittavuus vähenee automaation lisääntymisen myötä, päätökset tehdään enemmän strategisella tasolla Haasteena kuljettajan tilannetietoisuuden säilyttäminen Ylemmän automaatiotason ajoneuvoilla liikenne on sujuvaa ja ruuhkia vähemmän Alemman automaatiotason autonomisten ajoneuvojen muodostamassa liikennevirrassa välityskyky voi heiketä, vaikka shokkiaaltojen määrä ja ylinopeudet vähentyisivät Infrastruktuurikustannukset kasvavat jonkin verran Korkean automaation myönteiset vaikutukset ovat suurimmat 14

15 Johtopäätökset Automaatio tuo suuren muutoksen liikennejärjestelmään Automaatiotasolla SAE3 (ehdollinen automaatio) voidaan saada jo merkittäviä positiivisia vaikutuksia, tasolla SAE4 (korkea automaatio) vielä merkittävämpiä ja suuremmalla todennäköisyydellä Alkuvaiheessa tarvitaan paljon investointeja Automaattiajaminen tulee perustumaan verkottuneisiin ajoneuvoihin Paljon avoimia kysymyksiä, kuten Kuinka siirrosvaiheesta selvitään? Sekaliikenteestä täyteen automaatioon? Ihmisen rooli kuljettajasta operaattoriksi? Automaation lisääntyminen ja sen asettamat vaatimukset vaikuttavat tienpitäjien toimiin Jotta osataan kysyä oikeita kysymyksiä, ohjata arviointeja ja suunnittelua, tarvitaan uusia teorioita kuljettajan ja liikkujan käyttäytymisestä liikennejärjestelmätasolla 15

16 Kiitokset Tutkimuksen rahoitti Turvallinen liikenne tutkimusohjelma. Ohjelman rahoittajia ovat tällä hetkellä: Liikennevirasto Trafi Nokian Renkaat Oy VTT Lisätietoja TL2025-tutkimusohjelmasta:

17 Lisätietoja Erikoistutkija Satu Innamaa, VTT Johtava tutkija Pirkko Rämä, VTT 17

18 TEKNOLOGIASTA TULOSTA 18