![Credit: Technische Universiteit Eindhoven i-Cave: de toekomst van vooruitgaan](https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2021/i-cave-the-future-of-m.jpg)
Credit: Technische Universiteit Eindhoven
Kun je een voertuig ontwikkelen dat zowel coöperatief, dat wil zeggen in colonne met anderen, als autonoom kan rijden? Dat is de centrale vraag van het onderzoeksprogramma i-Cave, dat in 2015 van start ging. Nu, vijf jaar later, is het antwoord bevestigend. Dit betekent niet dat er geen belemmeringen of vragen meer zijn. Hoe stel je bijvoorbeeld de computersystemen in en is het veilig voor auto’s om autonoom op de openbare weg te rijden?
Zelfrijdende voertuigen zijn veelbelovend, maar voor ‘normaal verkeer’ is de introductie van zelfrijdende voertuigen nog ver weg. In de i-CAVE-programma, hebben wetenschappers, bedrijven en overheden vijf jaar geleden de handen ineen geslagen om een voertuig te ontwikkelen dat zowel autonoom kan rijden op afgesloten wegen als coöperatief op de openbare weg.
“Oorspronkelijk zochten we een combinatie van coöperatief en autonoom rijden”, zegt projectleider Henk Nijmeijer, hoogleraar Dynamiek en Regeling bij de afdeling Werktuigbouwkunde. “In het geval van autonoom rijden gebruiken de voertuigen, of beter gezegd de algoritmen die de voertuigen besturen, informatie die ze zelf verzamelen. Als ze hun informatie gedeeltelijk of volledig via andere voertuigen verkrijgen, dan heet dat coöperatief rijden. de informatie verbetert het collectieve gedrag, wat onder andere de doorstroming verbetert. Hiervoor moeten de voertuigen wel draadloos met elkaar communiceren.”
Het onderzoeksvoorstel was gericht op verschillende aspecten van autonoom en coöperatief rijden. Naast veiligheid, logistiek en sensortechnologie kwamen ook psychologische en sociale aspecten aan de orde. Al deze onderwerpen zijn later in het project geïntegreerd.
Veiligheid
Ten eerste het onderzoek op het gebied van veiligheid. Dat was niet alleen gericht op het vermijden van fouten in de software of het observatiesysteem van de auto’s en daarmee op het voorkomen van ongevallen door deze fouten, zegt Nijmeijer. “Ook is het bedoeld om de acceptatie van coöperatieve en autonoom rijdende auto’s te vergroten. Als mensen zich onveilig voelen, of als medeweggebruikers deze auto’s niet vertrouwen, dan vertraagt dat de introductie.”
En hier lopen we tegen de praktische beperkingen aan. Nijmeijer: “Op de openbare weg kan in colonne rijden, ook wel platooning genoemd, veilig, maar dat geldt zeker nog niet voor autonoom rijden. Dat kan voorlopig alleen in een gecontroleerde omgeving, zoals als testlocatie of parkeerplaats, en niet in het centrum van een stad omdat de verkeerssituatie daar te complex is.”
Twizy
De onderzoekers testten de werking van de ontwikkelde algoritmen in een aantal voertuigen op een testlocatie in Eindhoven. Sinds vorig jaar kunnen hun kleine Renault Twizy’s op de locatie in een kolom rijden met een interval van niet meer dan 0,3 seconden en volgen elkaar in bochten. Ter vergelijking: de Nederlandse overheid adviseert een interval van 2 seconden en op de drukke A2 is dat 0,9 tot 1 seconde. De Renaults volgen de koploper met behulp van Cooperative Adaptive Cruise Control (CACC), die gebruik maakt van wifi, radar, gps en camera’s.
COVID-19 heeft helaas de plannen voor live demonstraties verstoord. Het onderzoek liep vertraging op en er vonden geen fysieke bijeenkomsten plaats. “Gelukkig konden we dankzij de tomeloze inzet van de onderzoekers en partners toch nog verschillende testen uitvoeren”, zegt Nijmeier.
Samenvoegen in een kolom
Ook voor coöperatief rijden blijven er uitdagingen. Hoe kunnen bijvoorbeeld andere weggebruikers invoegen terwijl een colonne van dicht op elkaar rijdende vrachtwagens voorbij rijdt?
Nijmeijer: “We hebben algoritmes ontworpen die dat faciliteren en daarmee sociaal gedrag stimuleren: de vrachtwagens in een zuil maken plaats voor voertuigen die willen invoegen. andere, dus het is moeilijk voor auto’s om in te voegen.”
Op dit moment is het rijden in pelotons alleen mogelijk als er een chauffeur in alle deelnemende voertuigen zit: “We kunnen nog niet garanderen dat het systeem altijd foutloos is en daarom moeten we voor de veiligheid een chauffeur in elk voertuig hebben. De computers kunnen de snelheid en de afstand tussen de voertuigen regelen, maar fouten detecteren is nog steeds iets dat alleen mensen kunnen doen.”
Wel worden op dat vlak stappen gezet: “Het gaat onder meer om een betere doorstroming van het verkeer en een verminderd brandstofverbruik voor vrachtwagens, die gecontroleerd accelereren en remmen en in elkaars slipstream rijden. Ook is het rijden minder vermoeiend, wat zou op termijn kunnen leiden tot wijzigingen in het Rijtijdenbesluit, dat bepaalt hoe lang een vrachtwagenchauffeur maximaal achter het stuur mag zitten.” Maar de Rijksdienst voor het Wegverkeer (RDW) zou de technologie moeten goedkeuren: “De normen hiervoor ontbreken grotendeels.”
Het vertrouwen van mensen winnen
![i-Cave: De toekomst van vooruitgaan](https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2021/i-cave-the-future-of-m-1.jpg)
Credit: Technische Universiteit Eindhoven
Dan is er het onderzoek naar psychologische en sociale factoren. Hierbij zijn meer dan vijftien onderzoekers betrokken. Debargha Dey was de eerste die een doctoraat behaalde op dit aspect van i-Cave. Hij onderzocht vooral de medeweggebruikers van autonoom rijdende voertuigen: “Wat heeft een voetganger of fietser nodig om het gedrag van zo’n voertuig te kunnen vertrouwen als er geen bestuurder is en geen oogcontact?”
Dey concludeerde dat andere informatie het gebrek aan oogcontact kan compenseren: “Je kunt nu al zien of een autonoom rijdende auto remt of gaat uitwijken. Dat is echter niet genoeg om er vertrouwen in te krijgen. lang wachten voordat ze de weg oversteken, waardoor het algoritme de auto bijna tot stilstand zal moeten brengen.
Daarom hebben we onze auto’s uitgerust met een vorm van externe Human Machine Interface (eHMI). Dit geeft extra informatie op de bumper of voorruit over het toekomstige gedrag van de auto. Lichtsignalen geven aan dat de auto u heeft opgemerkt en dat u veilig kunt oversteken. Mensen moeten wennen aan deze vorm van communiceren, maar we hebben aangetoond dat het werkt.”
Onderzoekers van i-Cave richtten zich ook op de bestuurders en andere inzittenden van coöperatieve en autonoom rijdende auto’s. Ze wilden weten hoe chauffeurs leren wat deze vorm van rijden in de praktijk betekent. Wanneer kan de chauffeur bijvoorbeeld wat ontspannen achter het stuur, of hoeveel tijd heeft u nodig om te reageren als zich een onverwachte verkeerssituatie voordoet?
Dey: “Het blijkt dat de software betrouwbaar is. Toch zijn mensen vaak nog sneller en beter dan een algoritme in het inschatten van wat er moet gebeuren in complexe situaties. Daar moeten we dus rekening mee blijven houden.”
Praktijkproeven
Omdat het rijden in kolommen zal leiden tot veranderingen in de efficiëntie van de verkeersstroom, heeft logistiek ook een plaats gekregen in het i-Cave onderzoeksprogramma.
Nijmeijer: “In een Europees project genaamd ENSEMBLE zijn verschillende truck platooning tests uitgevoerd.” De tests zijn onderdeel van de vele internationale initiatieven op het gebied van coöperatief en autonoom rijden: “Ons onderzoek maakt hier onderdeel van uit.”
Ook in het kader van i-Cave hebben praktijktesten plaatsgevonden. Op de snelweg tussen Helmond en Eindhoven zijn in samenwerking met TNO succesvolle proeven gedaan met coöperatief rijden. Op dit moment is het nog niet mogelijk om een test uit te voeren op een busbaan in Eindhoven die al is voorzien van relevante communicatiemiddelen.
Verwachtingen gerealiseerd
Terug naar 2015, naar de start van i-Cave. Nijmeijer: “Hebben we de verwachtingen waargemaakt en een combinatie van coöperatief en autonoom rijden mogelijk gemaakt? Het antwoord is bevestigend. En dat hebben we op de testbaan al gedeeltelijk aangetoond. Toch is ook duidelijk geworden dat in de praktijk beperkingen bestaan nog steeds. Zo pakt het meestal uit tijdens onderzoek, de resultaten zijn bijna altijd anders dan verwacht. Was dat niet zo, dan had je de uitkomsten al geweten en was het onderzoek overbodig geweest.”
De belangrijkste beperking is dat autonoom rijden op de openbare weg nog niet haalbaar is, zeker niet op korte termijn: “Daar hadden we al twijfels over, en we zijn nog terughoudender geworden of misschien wel steeds realistischer is een betere manier om het te zeggen. “
Bovendien zijn er uitdagingen in de besturing van het voertuig. Nijmeijer: “We onderzoeken of je coöperatief en autonoom rijden moet realiseren in een geïntegreerd systeem of aparte systemen. Ofwel: heb je één of twee computers nodig?”
Een andere interessante vraag is of alle voertuigen, en dus niet alleen de autonoom rijdende voertuigen, een wifi-verbinding moeten hebben met de auto voor hen zodat ze met elkaar kunnen communiceren. Dat perspectief dringt zich op voor het vervoer van de toekomst en kan grote voordelen bieden, bijvoorbeeld op het gebied van verkeersveiligheid. De voertuigen moeten dan wel worden uitgerust met wifi.
Fantastisch project
Ondanks alle vooruitgang heeft I-Cave nog geen voertuig ontwikkeld dat klaar is voor de markt. Nijmeijer: “Dat is nooit onze bedoeling geweest. Wel hebben we een groot aantal studenten en PhD’s opgeleid die hun weg hebben gevonden naar de branche waar ze kunnen bijdragen aan het faciliteren van coöperatief en autonoom rijden.”
Dus hij is blij met de resultaten van het project? “Absoluut! I-Cave is zonder twijfel een fantastisch project geweest.”
Aangeboden door de Technische Universiteit Eindhoven