Zespół naukowców z Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej zbudował prototyp symulatora jazdy samochodem - autoPW. Na razie urządzenie to służy naukowcom i studentom do sprawdzania poprawności modeli symulacyjnych. Konstruktorzy mają nadzieję, że już wkrótce autoPW znajdzie zastosowanie w badaniach zlecanych przez producentów samochodów i w szkoleniu zawodowym kierowców.

Nie mam prawa jazdy. Kilka lat temu ukończyłem kurs, lecz zirytowany nieustannym oblewaniem tzw. manewrów, stwierdziłem, że poczekam. Na co? Na symulator jazdy samochodem, w którym spokojnie, bez wrzasków instruktora, paniki na jezdni, bo "nauka jazdy jedzie", nauczę się prowadzić auto, a raczej nabędę podstawowych umiejętności kierowcy. Dowiem się też jak wychodzić z poślizgu, poznam wpływ stanu nawierzchni na warunki jazdy, zrozumiem, czym grozi wchodzenie w zakręt z prędkością 100 km/h. Bezpiecznie, skutecznie i nowocześnie.

Dotychczas miałem okazję latać nad Dęblinem samolotem "Orlik", jechać lokomotywą po Centralnej Magistrali Kolejowej i stawiać miny w Zatoce Gdańskiej. Oczywiście wirtualnie, w różnego rodzaju symulatorach czasu rzeczywistego: symulatorze lotniczym, kolejowym i broni podwodnej. Oczekuję, że niedługo pojadę czołgiem - w symulatorze czołgu PT-91 "Twardy", stworzonym przez firmę ETC-PZL Aerospace Industries, krajowego potentata w tej dziedzinie, na zamówienie Departamentu Badań i Rozwoju Ministerstwa Obrony Narodowej - i polecę "bombardować" cele na poligonie w Drawsku Pomorskim w trenażerze samolotu myśliwsko-bombardującego SU-22M, w którym doskonalą swoje umiejętności piloci z lotniska wojskowego w Powidzu - jednej z niewielu baz lotniczych, która przechodzi modernizację zgodną ze standardami NATO (notabene symulatory vel trenażery są tam podstawowym elementem szkolenia lotników czy żołnierzy). MON rozpoczął też prace nad Centrum Symulacji Pola Walki, by w ten sposób zredukować koszty ćwiczeń poligonowych kadry dowódczej. Niestety, nigdzie nie napotkałem wymarzonego symulatora jazdy samochodem. Tymczasem taki właśnie skonstruowali naukowcy z Wydziału Transportu Politechniki Warszawskiej. Oddano tam bowiem do użytku pierwszą wersję prototypu symulatora jazdy samochodem - autoPW.

"Mój stary star w pogodę gna i w deszcz"

Poloneza trucka prowadzi dr hab. Zbigniew Lozia, szef zespołu, który zbudował symulator (oprócz niego głównymi konstruktorami byli Wiktor Mackiewicz i Ireneusz Stegienka). Jedziemy jednopasmową drogą po zawilgoconym asfalcie, zimą. Nagle przed nami pojawia się ciężarówka. Długo nie pozwala się wyprzedzić, aż w końcu jej kierowca zjeżdża raptownie na pobocze, co my uznajemy za przyzwolenie na wyprzedzanie, lecz okazuje się, że z przeciwka nadjeżdża samochód osobowy. Kraksa.

"Badanie sytuacji przedwypadkowych, czyli w jaki sposób doszło do wypadku i jak zachowywał się samochód, oraz możliwość śledzenia Çna suchoČ manewrów kierowców to jeden z możliwych obszarów zastosowania naszego symulatora" - mówi Zbigniew Lozia. - "Analizy biegłych sądowych można byłoby weryfikować w symulatorze. AutoPW symuluje ruch samochodu małolitrażowego, średniego (stąd kabina poloneza trucka) i ciężarowego" - dodaje.

Przykładowe testy obejmują m.in. ruszanie i rozpędzanie pojazdu (ze zmianą biegów) na prostoliniowym odcinku drogi; omijanie przeszkody lub hamowanie przed przeszkodą nagle pojawiającą się na drodze; długotrwałą jazdę po torze zamkniętym, w trakcie której badane są reakcje kierowcy (zmęczonego lub poddanego działaniu używek lub leków) w zainscenizowanej sytuacji przedwypadkowej.

Symulator autoPW mógłby zatem ułatwić szkolenie i doszkalanie kierowców, zwłaszcza uczenie właściwego zachowania w sytuacjach niebezpiecznych. Obawy instruktorów nauki jazdy, czy aby symulator nie wpoi "żółto-dziobom" złych nawyków, łatwo rozwialiby instruktorzy dęblińskiej Szkoły Orląt, którzy od lat w ten sposób szkolą pilotów. Ich zdaniem, to kwestia przestrzegania w symulatorze tych samych zasad, co w powietrzu, i ich egzekwowania przez instruktorów.

Natomiast policja drogowa, zamiast kierować na ponowny egzamin prawa jazdy kierowców, którzy uzyskali 21 punktów karnych, mogłaby w warunkach kontrolowanych sprawdzić ich umiejętności. Również służby drogowe mogłyby testować na symulatorze nowe rozwiązania komunikacyjne, organizację ruchu, widoczność znaków lub to jak bardzo kierowców rozpraszają przydrożne reklamy.

Tymczasem prototyp autoPW służy naukowcom i studentom do sprawdzania poprawności modeli symulacyjnych. Zbigniew Lozia ma nadzieję, że w tym roku znajdą się pierwsi komercyjni użytkownicy symulatora, zaś jego pracownia badań symulacyjnych ruchu samochodem rozpocznie prace nad nowszym modelem, w którym będzie można bardziej naturalnie oddać jazdę, np. poprzez zamontowanie reagującego na wstrząsy fotela kierowcy.

Ile kosztuje autoPW?

Amerykański symulator jazdy samochodem "klasy światowej" National Advanced Driving Simulator (NADS) ma kabinę o 6 stopniach swobody (np. pochylanie na boki, rzeczywiste przyspieszanie), umieszczoną na ruchomej podstawie, która może poruszać się wzdłuż specjalnie dlań zbudowanej hali. Koszt budowy NADS wynosi 34,1 mln USD, do której to sumy należy dodać 11,58 mln USD na infrastrukturę. Przewiduje się, że roczny koszt jego utrzymania wyniesie ok. 4 mln USD, zaś godzina wykorzystania będzie kosztować 1000-2000 USD.

Symulator kolejowy lokomotywy EPO-O9, również o 6 stopniach swobody, który opisywaliśmy na łamach CW nr 05/97, kosztował PKP ok. 6 mln zł. Zespół Zbigniewa Lozi uzyskał grant od Komitetu Badań Naukowych w wysokości 400 tys. zł, za które miał zrealizować projekt badawczy "Symulacyjne metody badań sytuacji przedwypadkowych w ruchu drogowym ze szczególnym uwzględnieniem testów wykonywanych w czasie rzeczywistym". Warunkiem sine qua non było skonstruowanie symulatora.

Do tej pory komercyjne symulatory różnych klas opierały się na mocy procesorów komputerów Silicon Graphics i ich wyspecjalizowanych kartach graficznych. Nie wszystkich potencjalnych użytkowników na to stać. Poza tym systematycznie rośnie wydajność procesorów w komputerach osobistych. Już dwa lata temu IBM w swojej strategii prac badawczo-rozwojowych przyjął, że musi nastąpić miniaturyzacja procesorów, by w ciągu 10-15 lat moc współczesnych komputerów mainframe mogły osiągnąć nawet komputery przenośne. Toteż coraz częściej - zwłaszcza ośrodki uniwersyteckie - decydują się na zbudowanie symulatora, wykorzystując komputery PC.

W autoPW pracują trzy komputery PC z procesorami Pentium pod kontrolą systemu operacyjnego DOS. "Wbrew pozorom ma on najlepszą dokumentację i najłatwiej jest pod nim przeprowadzić symulacje" - twierdzi Zbigniew Lozia.

Parametry sterowania sprzęgłem, siła nacisku na pedał hamulca i gazu czy też wybrany przez kierowcę bieg, zmierzone przez zestaw czujników, które znajdują się w kabinie symulatora, są przekazywane do programu symulacji ruchu pojazdów. W efekcie na wielkoformatowym ekranie jest tworzony obraz drogi o rozdzielczości 800 x 600 pikseli w 256 kolorach. Ten ekran ma przed sobą kierowca. Zdaniem Zbigniewa Lozi, 256 kolorów wystarcza w tej wersji symulatora do badań i znacznie przyspiesza wizualizację terenu. Należy jednak pamiętać, że autoPW jest symulatorem statycznym, gdzie położono nacisk na bodźce wzrokowe i słuchowe, zakładając, że stanowią one 80% wrażeń kierowcy.

Bardzo dobrym rozwiązaniem, przydatnym w dydaktyce i prezentacjach, jest wyświetlanie sytuacji na drodze, widoku z boku kabiny i z lotu ptaka w innej sali. Przykładowo, dwóch studentów poddaje się próbie jazdy, zaś reszta grupy analizuje na bieżąco ich poczynania.

Gdyby symulator autoPW miał wersję komercyjną, to w zależności od wymagań odbiorcy kosztowałby 50-100 tys. USD.

Kursancie, do nauki

Zachęcony przykładem Zbigniewa Lozi, usiadłem za kierownicą. Z trudem udało mi się opanować sztukę uruchamiania samochodu (tu naciśnij gaz, tam zwolnij sprzęgło i nie zapomnij zmienić biegu...). Gdy znalazłem się na prostej, wcisnąłem gaz do dechy, czując, jak obraz wiruje mi przed oczami: 75, 100, 130 km/h. Zakręt. Straciłem panowanie nad kierownicą, prawdopodobnie samochód koziołkował, wreszcie stanął. Uff.

--------------------------------------------------------------------------------

W artykule wykorzystałem materiały z Zeszytów Instytutu Pojazdów 4 (34) 1999 r., w którym przedstawiono wyniki prac zespołu dr. hab. Zbigniewa Lozi.