Le ultime tecnologie wireless e radar stanno pilotando una rivoluzione nel settore dell'autotrasporto. Le tecnologie che erano state sviluppate per la regolazione automatica della velocità delle automobili sono ora utilizzate per collegare insieme più camion, cosi che un guidatore possa controllare in modo semplice e sicuro 4 o 5 veicoli. Questi "plotoni" di camion sono stati testati intorno al mondo per rendere il trasporto dei beni più efficiente dal punto di vista dei costi e dell'energia.
Introduzione
Il "Platooning" si fonda su diverse tecnologie messe insieme. Un sensore radar rileva la distanza dal camion pilota, riportando il dato allo sterzo e all'acceleratore per mantenere la giusta distanza. Per fare questo in modo sicuro è richiesto un addizionale collegamento wireless che trasmetta dal camion pilota verso gli altri. Questo riduce i tempi necessari per prendere una decisione come accelerare o frenare, poichè i dati dal veicolo pilota sono disponibili rapidamente per tutti gli altri del plotone.
Quanto veloce questa trasmissione dati debba essere, e che tecnologie usare, è stato l'obiettivo dei gruppi di ricerca degli ultimi anni. Una opzione è la Digital Short Range Communication (DSRC), che opera a 5,9 GHz negli USA con collegamenti veicolo-per-veicolo (V2V). Un'altra possibilità è una variante del WiFi chiamata 802.11p, che può anche operare nella banda dei 5,9 GHz. Ed infine, ci sono i sistemi basati sulla prossima generazione di cellulari 5G. Tutte queste tecnologie necessitano di essere integrate con sensori, antenne e controlli in collegamenti sicuri tra veicoli e centro di controllo, per monitorare le operazioni e lo stato dei camion.
Gli Sviluppi
Scania, facente parte del gruppo Volkswagen, sta sviluppando la sua propria tecnologia per il primo sistema su scala mondiale di Platooning autonomo per camion. Il plotone di 4 camion viaggerà su strade pubbliche, trasportando container tra i porti terminali di Singapore. Il camion pilota sarà guidato da un umano, mentre gli altri 3 lo seguiranno in maniera autonoma (figura 1).
Figura 1: Platooning
La tecnologia proviene dal gruppo di ricerca Companion European, dove Scania sta lavorando insieme ad Ericsson sull'utilizzo di collegamenti a bassa latenza basati su reti cellulari 5G verso il veicolo pilota e collegamenti wireless 802.11p nel plotone. Scania possiede 3 stazioni radio base wireless 5G nel loro stadio iniziale, all'interno del centro di ricerca in Svezia.
"La rete di test, con i suoi componenti 5G, consente una rete di servizi mobile di alta qualità, con bassa latenza ed elevata larghezza di banda, dove un sacco di dati complessi possono essere trasferiti in maniera rapida e sicura," dice Anders Stälberg, Project Manager per City Automation a Scania. "Questo ci fornisce una 'corsia per le comunicazioni prioritarie' quando si tratta di progetti come il Platooning."
La bassa latenza, sotto i 3 ms, permetterà a 5G di essere usata per la trasmissione della frenata dei veicoli o informazioni sulla direzione di ognuno, dove velocità e affidabilità sono aspetti vitali. Essa potrebbe anche essere utilizzata per aiutare a migliorare l'affidabilità e la velocità nello scambio di informazioni tra 2 o più veicoli nel plotone di camion. Servizi commerciali 5G che potrebbero essere usati da plotoni di camion verranno fuori già nel 2018.
I collaudi del Platooning per camion avverranno in due fasi. La prima si focalizzerà sulla progettazione, testing e rifinitura della tecnologia Platooning per camion per adattarsi alle condizioni locali. Questi collaudi saranno condotti da Scania e Toyota nei loro rispettivi centri di ricerca in Svezia e Giappone. La seconda fase consisterà in collaudi locali e sviluppo della tecnologia a Singapore.
"Il trasporto su gomma come lo conosciamo oggi è un lavoro altamente faticoso. Ci scontriamo con una carenza di autotrasportatori. A questo riguardo, la tecnologia di Platooning per camion si presenta a noi come una opportunità per aumentare la produttività all'interno di entrambi i settori portuali e del trasporto su strada. Esso aprirà anche opportunità ai piloti di camion di intraprendere ruoli maggiormente qualificati come operatori di flotta o manager," dice Pang Kin Keong, del comitato governativo per il trasporto stradale autonomo di Singapore (CARTS).
Un'altra tecnologia che può essere usata per collegare plotoni di camion è la wireless V2X. Questa è una tecnologia wireless già matura per collegare veicoli gli uni agli altri (V2V) e alle infrastrutture (V2I), con migliorata sicurezza nei collegamenti. Cohda Wireless, per esempio, ha fatto squadra con Autotalks, un fornitore di processori per comunicazioni V2X e ricetrasmettitori RF, per tali applicazioni.
"Veicoli Autonomi Connessi (CAVs), come plotoni di camion sulle autostrade, richiedono la più matura tecnologia di comunicazione V2X e ritardi nei segnali molto bassi," dice l'amministratore delegato di Codha Wireless Paul Gray. Da ciò la decisione di lavorare con i chipset per la comunicazione V2X di Autotalks, progettati con un Hardware Security Module (eHSM) V2X a bassa latenza.
Negli Stati Uniti, la startup Peloton sta iniziando a consegnare il suo prodotto per navi ammiraglie di Platooning per camion. La tecnologia sincronizza frenata e accelerazione tra coppie di camion entro i 0,1 s, usando il collegamento V2V. Questo permette una riduzione nel consumo del carburante del 4,5% per il camion pilota e del 10% per il camion che segue in un plotone di soli due veicoli, in accordo con test indipendenti effettuati dal Consiglio Nord Americano per l'Efficienza dei Trasporti. La tecnologia non è presente solo nel camion. I plotoni di Peloton sono continuamente gestiti da un Centro di Operazioni in Rete basato su tecnologia Cloud che connette i camion attraverso sicure comunicazioni WiFi e cellulari. Questo restringe le operazioni del plotone a specifiche strade in condizioni di guida sicura.
"Peloton ha sviluppato una tecnologia che è all'avanguardia tra i sistemi avanzati di assistenza alla guida e del movimento automatizzato del veicolo," dice John Graham, amministratore delegato di Omnitracs, che sta usando la tecnologia di Peloton nei suoi camion (figura 2). "L'enfasi sulla consapevolezza spaziale è una componente cruciale e fondamentale nel migliorare la sicurezza del camion e l'efficienza nel consumo del carburante."
Un'altra sussidiaria di Volkswagen operante nel settore camion, la MAN, ha anch'essa fatto squadra con DB Schenker una compagnia logistica tedesca per realizzare il Platooning. Le due compagnie testeranno il Platooning sotto condizioni reali lungo un periodo esteso di tempo nell'autostrada A9 tra Monaco e Norimberga il prossimo anno, anche se ci saranno restrizioni regolatorie.
Figura 2: Platooning in fase di test
"I progetti pilota sono una componente fondamentale per un trasporto merci su strada più efficiente," dice Andreas Renschler, membro del tavolo gestionale di Volkswagen e amministratore delegato di Volkswagen Truck & Bus. "Il Platooning è benefico per l'ambiente, migliora il flusso del traffico ed incrementa la sicurezza delle strade. Ciò di cui ora abbiamo bisogno è l'impianto legislativo che ci permetta di introdurre il Platooning sulle strade pubbliche."
"Il Platooning offre evidenti vantaggi in termini di consumo del carburante e di un ridotto rischio di incidenti. I test effettuati ad oggi lo hanno dimostrato. Ora vogliamo lavorare con DB Schenker per dimostrare che la tecnologia Platooning è utilizzabile in condizioni di vita reale," dice Joachim Drees, presidente di MAN Truck & Bus. L'uso di Platooning in Europa sarà tecnicamente possibile intorno al 2020, ma questo dipende dal fatto che l'impianto legislativo in materia venga modificato nei paesi dell'Unione Europea.
Un modo per aggirare ciò è attraverso l'uso di proprietà private, e Volvo sta estendendo la sua tecnologia adattativa di regolazione automatica della velocità a camion auto-guidanti nelle miniere Boliden a Kristineberg nel nord della Svezia durante il prossimo autunno. Dal prossimo anno, inoltre, ci saranno 3 camion nel sito. "Lavorando insieme a Boliden ha portato lo sviluppo di veicoli autonomi ad un nuovo e molto promettente stadio," dice Claes Nilsson, presidente di Volvo Trucks. “Questa è la prima volta che camion auto-guidanti sono stati testati per regolari mansioni sottoterra." FMXtruck è parte di un progetto R&D nel setttore dei camion auto-guidanti e del Platooning.
Essi utilizzano maggiormente il sistema sensoristico per determinare la geometria della miniera e stabilire il percorso che il camion impiegherà. Questo è utilizzato per garantire una corretta sterzata, cambi di marcia e velocità. L'accuratezza del modello migliora con ogni viaggio. I camion possono guidare ininterrottamente, e la pianificazione esatta del percorso e la velocità costante impediscono i ritardi, mentre i tempi di carico e scarico possono essere ridotti. Di solito, dopo le esplosioni controllate nella miniera, i conducenti devono attendere che la galleria sia stata adeguatamente ventilata. Queste limitazioni non si applicano ai camion auto-guidanti.
Il Platooning non influisce solo sulla progettazione e sul funzionamento dei camion. Scania a Singapore sta anche automatizzando completamente i processi per un preciso ancoraggio e sgancio dei carichi. Questo riunisce un'ampia gamma di sensori per arrestare i camion nel posto giusto e automaticamente attaccare gli argani, nonché il rilascio a distanza dei fermi. Tutto ciò deve essere gestito in modo affidabile dal software nel centro di controllo.
Conclusioni
La tecnologia Platooning può avere un impatto significativo nel settore logistico. Sistemi radar e di controllo della velocità, collegamenti wireless sicuri, e sistemi di controllo affidabili, sia localmente al camion che in un centro di controllo devono essere tenuti in considerazione. Tutto ciò inizierà a comparire sulle strade di tutto il mondo a partire da quest'anno, quando i primi plotoni di camion inizieranno a operare nel commercio. Per ciò che riguarda lo scarico ed il carico automatizzati, possiamo solo dire che si tratta di uno sforzo notevole di progettazione.
A cura di Mark Patrick, Mouser Electronics
La guida autonoma sta facendo decisamente passi da gigante, ora non solo con le auto ma anche con i camion!