Mike Schagrin, Văn phòng Chương trình ITS, RITA, và John Harding, NHTSA, cho biết Hoa Kỳ đang hướng tới một hệ thống cảnh báo nguy hiểm tại các giao lộ gắn trên phương tiện giao thông

Mike Schagrin, Văn phòng Chương trình ITS, RITA, và John Harding, NHTSA, cho biết Hoa Kỳ đang hướng tới một hệ thống cảnh báo nguy hiểm tại các giao lộ gắn trên phương tiện giao thông

Năm 2008, sau 5 ca tử vong tai nạn giao thông đường bộ liên quan tới các giao lộ đã khiến RITA bắt đầu tìm kiếm khả năng làm thế nào để áp dụng công nghệ nhằm ngăn chặn tai nạn xảy ra

Trong năm 2008, tại Hoa Kỳ đã có 37.261 ca tử vong do TNGT đường bộ. Trong số này có 7.772 chiếm 20,8% tổng số ca được xác định là va chạm tại giao lộ hoặc tai nạn liên quan đến giao lộ. Thông qua một sáng kiến nghiên cứu đa cơ quan do Cục Nghiên cứu và Cải tiến công nghệ (RITA), Bộ Giao thông vận tải Hoa Kỳ (USDOT) đã phát triển một mẫu thử nghiệm hệ thống cảnh báo nguy hiểm tại giao lộ (IVWS) để ngăn chặn các dạng tai nạn va chạm này.

 

Hệ thống IVWS gắn trên xe thử nghiệm

Nguyên mẫu IVWS cảnh báo lái xe khi họ đi vào vào một giao lộ có tín hiệu giao thông hoặc biển báo Stop. Phần mềm trên phương tiện phân tích dữ liệu từ cảm biến và truyền về thiết bị cơ sở để xác định xem người lái xe có nguy cơ sắp vi phạm đèn đỏ hoặc biển báo Stop không. Việc xác định nguy cơ dựa trên thuật toán cân nhắc điều kiện phương tiện hoạt động hiện tại, dạng giao lộ, sửa lỗi GPS, tình trạng của nút giao, trạng thái của đèn tín hiệu giao thông.

Nguyên mẫu IVWS thực hiện thử nghiệm trong một bãi thử nghiệm (FOT) tiến hành năm 2007-2008 với 87 cuộc thử nghiệm theo kịch bản trên đoạn đường cố định. Tuyến đường bao gồm 13 nút giao (ba nút sử dụng đèn và 10 nút sử dụng biển báo). Các lái xe thử nghiệm thực hiện các bài khảo sát bổ sung sau khi lái thử. Nhìn chung, các cuộc khảo sát chỉ ra rằng các lái xe phản ứng tốt với hệ thống.

Các nghiên cứu phát triển mẫu thử nghiệm được tài trợ bởi USDOT và thử nghiệm bởi một tập đoàn bao gồm Ford Motor Company, công ty General Motors, Honda R & D Americas, Inc, Nghiên cứu và Phát triển Bắc Mỹ Mercedes-Benz, Inc, và tập đoàn cơ khí và chế tạo Toyota Bắc Mỹ, dự án này cũng được hỗ trợ bởi Viện Công nghệ GTVT Virginia (VTTI). Các đơn vị này đóng một vai trò lớn trong việc nghiên cứu các yếu tố con người để xác định và đánh giá hệ thống cảnh báo nguy hiểm tại các giao lộ. Việc thử nghiệm hiệu năng hệ thống được tiến hành trên hệ thống đường thông minh 'Smart Road' của VTTI và sau đó việc lái xe thử nghiệm đã được tiến hành trên đường công cộng ở Virginia.

Một trong những thách thức lớn nhất cho các nhà nghiên cứu là phát triển một hệ thống đáng tin cậy cảnh báo cho lái xe đúng lúc, mà không gây phiền nhiễu cho lái xe khi đang chú ỳ tới các thiết bị điều khiển giao thông khác. Hệ thống cảm biến lấy dữ liệu đầu vào cho thuật toán đánh giá mối đe dọa cho dù người lái xe thực hiện theo tín hiệu giao thông. Các thuật toán phải dự đoán chính xác để lái xe có thời gian quyết định dừng lại đủ khoảng cách trước khi xảy ra va chạm.

Các nhà nghiên cứu thuật toán đã dựa trên các nghiên cứu các hành vi của lái xe tại nút giao thông ở phía tây nam Virginia. Thiết bị thu thập dữ liệu tại các nút giao thông bao gồm: radar để cung cấp dữ liệu về tham số phương tiện; máy quay các cảnh thực tại giao lộ; trạm khí tượng (tại nút giao có đèn); một pha tín hiệu "sniffer" để cung cấp các pha và thời gian tín hiệu tại nút giao có đèn giao thông; và một hệ thống định vị toàn cầu (GPS).

Căn cứ vào dữ liệu thu thập, các nhà nghiên cứu phát triển và thử nghiệm 160 thuật toán riêng biệt với hơn 7.000 tổ hợp tham số khác nhau để dự đoán liệu một chiếc xe có vi phạm các tín hiệu của thiết bị điều khiển giao thông tại ngã tư hay không. Các thử nghiệm xác định rằng hành vi điều khiển xe tại nút giao thông có đèn tín hiệu và sử dụng biển báo khác nhau đòi hỏi hệ thống kết hợp hai thuật toán riêng biệt (một cho nút giao thông sử dụng biển báo và một cho nút giao thông có đèn tín hiệu) với nhau.

Các chức năng của IVWS được mô tả như sau khởi đầu khi chiếc xe đi vào khu vực giao lộ, cảm biến trên xe đo trạng thái động học (vị trí, quỹ đạo, tốc độ, gia tốc) của chiếc xe theo chu kỳ thời gian 50 mili giây. Các số đo động học được đưa vào lớp đầu tiên của thuật toán để đánh giá khả năng đưa ra cảnh báo dựa vào hiện trạng động học của chiếc xe. Nếu cảnh báo xuất hiện và người lái xe thực hiện theo cảnh báo, việc tính toán sẽ dừng lại. Ngược lại nếu khả năng vi phạm xảy ra cao dữ liệu động học của xe được truyền đến lớp thứ hai của thuật toán. lớp này được đánh giá hiện trạng của xe để dự đoán cho dù người lái xe chú ý tới ngã tư. Nếu người lái xe đã bắt đầu phanh hoặc tốc độ di chuyển dưới tốc độ được thiết lập sẵn, cảnh báo sẽ bị hủy, nếu không, cảnh báo được kích hoạt.

Một thách thức khác cho các nhà phát triển hệ thống khi thiết kế giao diện Người lái-Xe (DVI), thiết bị truyền cảnh báo cho lái xe. Thách thức ở đây là cung cấp cảnh báo hiệu quả thu hút sự chú ý của người lái xe mà không làm mất tập trung của họ.

Các nhà nghiên cứu thử nghiệm trên nhiều dạng DVI trên hệ thống Smart Road của VTTI, bằng cách sử dụng các lái xe được tuyển dụng cho mục đích này. Những chiếc xe thử nghiệm được trang bị với: VDI đa phương thức, bao gồm: một đẻn cảnh báo trực quan phía trên bảng đồng hồ (tín hiệu nhấp nháy màu đỏ và biểu tượng Stop); loa tạo các dạng âm thanh cảnh báo và cải tiếni hệ thống phanh cho phép sử dụng thế hệ phanh đơn nhịp (hoặc phanh giật) và hệ thống Panic Brake Assist (PBA).

Kết quả của các thử nghiệm DVI kết luận rằng sự kết hợp của phanh đơn nhịp, âm thanh cảnh báo và cảnh báo trực quan đã làm việc tốt nhất, và đây là một phần của mẫu thử nghiệm hệ thống cảnh báo DVI.

Mục tiêu của thí nghiệm FOT được nhấn mạnh kiểm tra hệ thống với các lái xe bình thường và để có được thông tin phản hồi về hiệu quả và sự chấp nhận của người sử dụng hệ thống cảnh báo. Kết quả từ thí nghiệm FOT đã được sử dụng để tinh chỉnh các thuật toán cảnh báo cho các nút giao thông có điều khiển, và sự điều chỉnh này đã thực hiện rất tốt. Khảo sát cũng chỉ ra rằng các lái xe đã rất thích hệ thống này.

Ngoài thí nghiệm FOT, mục tiêu thử nghiệm đã được tiến hành trên Smart Road của VTTI để xác định xem hệ thống có thực hiện theo các thông số kỹ thuật được xác định trong quá trình các hệ thống kỹ thuật hay không, và để xác định sự sẵn sàng của FOT dựa trên các kết quả thử nghiệm của FOT. Các thủ tục thử nghiệm mở rộng ngoài các mô hình mẫu là các tình huống có thể gặp phải khi tiếp cận tới một ngã tư. Các thủ tục này bao gồm các cách tiếp cận với tốc độ khác nhau, thay đổi làn đường, thao tác trong quá trình lái xe tiếp cận rìa của luồng, giao thông tại nút giao thông đa hướng, và kịch bản thay đổi tín hiệu giao thông động.

Các thử nghiệm đã được tiến hành với: các lái xe bình thường; một quan sát viên ghi lại các điều kiện thử nghiệm và kết quả; và sự giám sát của cơ quan nhà nước. Hệ thống đã vượt qua tất cả các kịch bản lái xe thử nghiệm, đáp ứng hoặc vượt quá tất cả các chi tiết kỹ thuật cơ khí,.

Trong tương lai, một hệ thống FOT lớn hơn trong hệ thống CICAS-V có thể được coi như một phần của chương trình nghiên cứu IntelliDrive (Lái xe thông minh) hoặc có thể nằm trong các hoạt động kế hoạch thử nghiệm khác theo chiến lược nghiên cứu ITS của USDOT giai đoạn 2010-2014.

Theo Transportation