V automobilovém průmyslu je všeobecně známo, že 6. července letošního roku vstoupilo v platnost Nařízení EU 2019/2144, tzv. nařízení o obecné bezpečnosti. Těší se poměrně značné publicitě v souvislosti s různými asistenčními systémy, které zavádí jako povinnou výbavu nových vozidel. Méně známou skutečností je, že také do legislativy EU nově implementuje předpis EHK OSN č. 157, který jako první umožňuje typově schválit vozidla vybavená systémem automatizovaného (autonomního) řízení. Systémem, jehož aktivace je sice zatím možná jen za specifických a přesně vymezených podmínek, ale který za těchto podmínek přebírá všechny činnosti za řidiče, jenž se pak již řízení nemusí věnovat. Je to přinejmenším v evropských podmínkách poprvé, kdy lze takto vybavená vozidla uvádět na trh hromadně standardním způsobem a nikoli jen na základě individuálních výjimek, vydávaných převážně pro vývojové a zkušební účely.

Zkoušky autonomních vozidel (foto: TÜV SÜD Czech)

V červnu byla navíc v rámci EHK OSN schválena a během několika měsíců vstoupí v platnost nová verze tohoto předpisu, která podstatně rozšiřuje jeho použitelnost.

Systém, schvalovaný podle předpisu č. 157, se nazývá Automatizovaný systém udržování v jízdním pruhu (Automated lane keeping system, ALKS) a v původní verzi jde o asistenta pro jízdu v dopravní zácpě na dálnici. Základními omezujícími podmínkami jsou totiž silnice se stavebně odděleným protisměrem a zakázaným přístupem chodců a cyklistů, a rychlost jízdy do 60 km/h. Systém udržuje vozidlo v jízdním pruhu a reaguje na všechny výzvy okolního provozu, nesmí ovšem jízdní pruh měnit.

Takto vymezená úloha vypadá možná až příliš jednoduše. Uvážíme-li ale, že vozidlo si musí poradit s jakoukoli nenadálou situací bez pomoci řidiče, zjistíme, že na systém i tak klade velmi vysoké nároky. Již jen samotná aktivace systému je sofistikovanou úlohou. Předpis totiž vyžaduje, aby vozidlo samo rozpoznalo, že se nachází v prostředí, v němž je použití ALKS povoleno. Musí se tedy nacházet na silnici uvedeného typu, aktuální provozní podmínky musí dovolovat jeho využití. Systém musí umět vyhodnotit i to, že se nachází v odpovídajícím legislativním prostředí, tj. na území státu, ve kterém je autonomní jízda povolena a jehož dopravní předpisy či dopravní značení systém zná a umí s nimi pracovat. Pokud všechny tyto podmínky nejsou splněny, nesmí být možné ALKS aktivovat.

Ještě sofistikovanější úlohou je deaktivace. Ta samozřejmě není možná náhle, systém musí nejprve požádat řidiče o převzetí řízení. Poté, co se řidič delší dobu řízení nevěnoval, nelze samozřejmě očekávat, že bude reagovat okamžitě. Požaduje se, aby systém dal řidiči k dispozici nejméně 10 vteřin a v průběhu tohoto intervalu žádost o převzetí řízení ještě postupně zdůrazňoval. Dokud řidič řízení skutečně nepřevezme, musí systém vozidlo nadále plně ovládat a musí se umět vyrovnat i se situací, kdy řidič nereaguje a řízení nepřevezme vůbec. Za normálních podmínek to znamená zastavit plynule vozidlo v jízdním pruhu s odpovídajícím varováním ostatních účastníků provozu.

Systém musí disponovat rozsáhlou vlastní diagnostikou a uvedené požadavky splnit i při případné poruše. Vedle standardní deaktivace řidičem prostřednictvím příslušného ovladače je tedy jedinou další možností okamžité deaktivace pouze situace, kdy řidič v průběhu jízdy sám aktivně do řízení zasáhne, přičemž musí být zřejmé, že tak učinil úmyslně. Možnost aktivně zasáhnout do řízení musí mít řidič kdykoli po celou dobu jízdy, vždy se však jedná o převzetí řízení. Není tedy možné, aby řidič provedl ojedinělý zásah a systém pak pokračoval v autonomní jízdě bez opětovné aktivace.

Zkoušky autonomních vozidel v TÜV SÜD: maketa motocyklisty (foto: TÜV SÜD Czech)

Při jízdě s aktivovaným ALKS se řidič sice nemusí věnovat řízení a ani provoz sledovat, musí ale být stále připraven řízení převzít, což vylučuje nejen opuštění místa, ale třeba i spánek. Systém během své činnosti musí přítomnost a bdělost řidiče sledovat a případně reagovat.

I během pomalé jízdy v zácpě se mohou vyskytnout nečekané a nepředvídatelné situace, jako je například náhlá překážka, jiné vozidlo náhle nebezpečně měnící směr či rychlost, výskyt chodců na vozovce, nehoda, průjezd vozidla záchranné služby a další. Se všemi by se měl systém vyrovnat nejméně stejně dobře, jako zkušený a pozorný řidič. To mimo jiné znamená, že musí všechny tyto situace správně rozpoznat a vyhodnotit, což samozřejmě klade nemalé nároky na jeho senzoriku i software. Pokud to situace vyžaduje, provede takzvaný nouzový manévr, při kterém může využít maximální brzdné schopnosti vozidla či prudší manévr řízením. Je to jediná situace, kdy je toto povoleno. Za všech ostatních podmínek musí vozidlo jet plynule a defenzivně a nepřekročit stanovené hodnoty podélného ani příčného zrychlení, dodržovat stanované rozestupy, a přitom sledovat a vyhodnocovat okolní provoz, aby mohl kritické situace předvídat a nutnost použití nouzového manévru byla minimalizována.

Když si uvědomíme všechny výzvy, které před ALKS stojí, nepřekvapí už tolik, že výrobce prvního systému, který byl podle nového předpisu homologován, se rozhodl jeho oblast použitelnosti ještě dále omezit. Vyloučil například tunely či některé problematické povětrnostní podmínky a aplikoval rovněž teritoriální omezení pouze na jeden evropský stát – Německo. Jednou z příčin této volby je jistě fakt, že zmíněný výrobce je v této zemi usídlen, ale z i objektivních důvodů je Německo vhodné: platí zde totiž již několik let zákon o provozu na pozemních komunikacích, který počítá s jízdou autonomních vozidel a tomu přizpůsobuje i povinnosti a odpovědnosti aktérů této zcela nové právně-technické situace. V České republice je bohužel podobný zákon v nedohlednu, takže si na autonomní jízdu po našich silnících ještě dlouho budeme muset nechat zajít chuť.

Lze však očekávat, že s rozvojem autonomní jízdy a množstvím získaných zkušeností bude možné oblast použitelnosti ALKS rozšířit. V úvodu zmíněná a nedávno schválená série změn 01 předpisu č. 157 už k tomu vytváří legislativní předpoklady. Nejdůležitější změnou je posun maximální rychlosti na hodnotu 130 km/h, čímž se ALKS z asistenta pro jízdu v dopravní zácpě mění na plnohodnotného dálničního asistenta. K tomu dále přispívá i možnost změny jízdního pruhu. Ta je v obecné podobě (tzn. například za účelem předjíždění) prozatím povolena jen pro osobní automobily a lehká užitková vozidla, schopnost měnit pruh v rámci nouzového manévru je naopak předepsána pro ALKS všech vozidel, pokud umožňuje rychlost vyšší než 60 km/h.

Inovativní systém si vyžádal i inovativní přístup k procesu schvalování. Množství požadavků, které systém musí splnit, a zejména provozních situací, se kterými si musí umět poradit, neumožňuje ověřit každou z nich specifickou zkouškou. Proto bylo nutné uplatnit kombinovaný přístup, postavený na několika pilířích.

Prvním z nich jsou tradiční fyzické zkoušky. Předpis definuje několik scénářů, které je třeba simulovat na zkušební dráze. Všechny se mnohokrát opakují, přičemž se různě mění jejich parametry. K testování se předpokládá využití aktuální testovací techniky v podobě měkkých cílů vozidla a nově také motocyklu. Je zde také možnost využití skutečných vozidel jako dalších objektů tvořících prostředí testovacího scénáře. Testování tak s sebou postupně přinese potřebu propojit a synchronizovat více cílů do komplexních testovacích „toolchainů“, aby bylo možné spolehlivě dodržet předpisem definované parametry. Mimoto se provádí i zkoušky v běžném provozu, při nichž je potřeba najet dostatečné množství kilometrů, aby se ověřilo chování vozidla v širokém spektru provozních podmínek a situací.

To je však až jedna z posledních fází. Ještě předtím projde výrobce důkladným auditem, při němž dokládá jednak to, že vývoj systému proběhl odpovídajícím způsobem a se zohledněním všech rizik, dále pak dokládá i odpovídající chování systému v dalších situacích, které nebylo možné pokrýt fyzickými zkouškami. První část zahrnuje nejen aplikaci zásad funkční bezpečnosti (zajištění bezpečného chování systému při poruše), ale i tzv. bezpečnosti zamýšlené funkce (SOTIF), tj. zabránění situacím, kdy systém v určité situaci reaguje nesprávně vlivem např. chybné nebo nedomyšlené logice softwaru, a to i když netrpí žádnou poruchou. Samozřejmostí je také plnění požadavků na kybernetickou bezpečnost. Druhá část pak zahrnuje zejména různé druhy simulací vč. hardware-in-the-loop či software-in-the-loop.

Schvalování založené kromě tradičních zkoušek i na auditování, simulacích a ověřování v běžném provozu je trendem, který u tak sofistikované technologie, jakým autonomní řízení bezpochyby je, bude do budoucna zřejmě ještě posilovat a pravděpodobně v budoucnu najde uplatnění i v jiných oblastech, kde ověřování provozní bezpečnosti již nepůjde pokrýt stanovením omezeného množství požadavků a specifických zkoušek k ověření jejich splnění.

Jakkoli se zatím jedná zatím jen o exkluzivní a dosti nákladnou výbavu luxusních automobilů, je ALKS důležitým milníkem, který poprvé umožní nasazení autonomního řízení v širším měřítku. Jeho rozšíření do automobilů nižších tříd je bezpochyby jen otázkou času. Předpis č. 157 lze aplikovat na všechny kategorie silničních vozidel, nabízí se tedy nasazení ALKS např. v kamionové dopravě. Zkušenosti získané při tvorbě i praktické aplikaci nového předpisu se uplatní i při přípravě obecnější legislativy umožňující schvalovat různé typy autonomních vozidel a systémů. Vývoj takové legislativy probíhá už několik let a nyní se předpokládá její uvedení v roce 2025. Do té doby může projít dalším vývojem i předpis č. 157. Ostatně i jeho nová verze výslovně předpokládá revizi omezení možnosti běžně měnit jízdní pruh na lehká vozidla nejpozději v roce 2024.

Díky unikátnímu komplexnímu testovacímu „toolchainu“ jsme schopni podle předpisu OSN č. 157 zkoušet. Navíc spojením robotické platformy s měkkým cílem, řídících a pedálových robotů pro testované nebo jiné vozidlo a dvěma dalším bez robotů dálkově ovládaným vozidlům je možné vytvořit a s velkou přesností a opakovatelností provádět požadované testovací scénáře. Celý systém je též připraven pro integraci dalších vozidel nebo měkkých cílů dle potřeby.
 
Autoři: Ing. Jakub Dvořák, Ph.D., Ing. Miroslav Dvořák, Ing. Martin Hron, TÜV SÜD Czech.