Воплощением таких «умных» решений является новый инновационный грузовой автомобиль ZF, получивший название «ZF Innovation Truck». Он был создан в рамках сотрудничества концерна ZF Friedrichshafen AG, компании ZF Lenksysteme GmbH (совместного предприятия ZF и Bosch) и специалиста в области телеметрических систем, компании Openmatics s.r.o.
При проектировании прототипа автопоезда с полуприцепом и прицепом длиной 25,25 метров главной целью было наглядно показать автопроизводителям, транспортным предприятиям и водителям магистральных тягачей, какие возможности открывает интеграция в единую сеть новейших разработок в сфере трансмиссии, рулевого управления и телеметрии. Так, инновационным автомобилем ZF можно быстро, точно и легко управлять дистанционно с помощью программного приложения на планшетном компьютере, а комбинированная энергоустановка сводит к нулю вредные выбросы. Эти и другие преимущества, присущие новой концепции, были впервые представлены на Международной выставке коммерческого транспорта IAA Nutzfahrzeuge 2014.
«Наш инновационный прототип демонстрирует все, на что способны технологии ZF, представленные сейчас на рынке, и даже больше», – отмечает Председатель правления концерна ZF д-р Штефан Зоммер. «Нам удалось разработать принципиально новые функции программы-ассистента, которая не только эффективна, но и относительно проста в использовании. Она помогает решить комплексные задачи, с которыми каждый день сталкиваются экспедиторские и транспортные предприятия». Возьмем, к примеру, такое явление, как непредсказуемое время ожидания на территории автопарка, из-за которого дальнобойщикам становится все сложнее выдерживать график и соблюдать нормативы, регулирующие периоды управления автомобилем, время для работы и отдыха. Или ошибки при маневрировании к погрузочной рампе, влекущие за собой дорогостоящие повреждения транспортных средств. Стоит отметить, что даже опытному водителю непросто удается маневрировать комбинированными автопоездами длиной до 25 метров: находясь в кресле, водитель должен держать в поле зрения весь автопоезд и, поворачивая только передние колеса, управлять движением заднего прицепа с точностью до сантиметра. Такая задача требует идеальной координации двух поворотных углов – прицепа и полуприцепа. «Ассистент маневрирования в нашем инновационном автомобиле полностью берет на себя эту работу, как и многое другое», – подчеркивает Ольрик Вайнманн, отвечающий в ZF за предразработку и испытания и возглавляющий проект по созданию инновационного прототипа. «Вы можете выйти из кабины и припарковать автопоезд дистанционно туда, куда нужно, используя лишь программное приложение для планшетных компьютеров – другими словами, легким движением руки».
Преимущества интеграции интеллектуальных компонентов в единую сеть
В основе инновационного автомобиля, полностью созданного специалистами ZF, лежат три системных компонента. В качестве трансмиссии была выбрана автоматическая система Traxon для тяжелых грузовиков, а точнее ее модификация с комбинированной энергоустановкой –Traxon Hybrid. В картер сцепления коробки передач была интегрирована электромашина мощностью 120 кВт, способная обеспечивать крутящий момент 1 000 Н·м. Кроме того, гибридный модуль получил сухое сцепление, позволяющее реализовывать все функции гибрида вплоть до маневрирования на чисто электрической тяге. Высоковольтный накопитель данной системы обладает достаточной ёмкостью, чтобы осуществить целую серию маневров без каких-либо выбросов.
Не стоит забывать и о рулевой системе для коммерческого транспорта под названием Servotwin с наложением сервоусилия. В дополнение к гидравлическому насосу с приводом от ДВС, обеспечивающему основную мощность, он в стандартном исполнении оснащается электродвигателем. Таким образом, даже в серийном исполнении Servotwin способен обеспечить автономное рулевое управление без необходимости поворота рулевого колеса водителем – а именно это и требуется для дистанционного маневрирования инновационным прототипом. Чтобы такое движение, кроме этого, проходило по принципу «маневрирования с нулевым выбросом», другими словами, чтобы необходимое для поворота усилие обеспечивалось при выключенном дизельном двигателе, инженеры ZF специально для инновационного грузового автомобиля разработали усовершенствованный блок гидронасоса. Он представляет собой чисто электрогидравлическое решение (Electrohydraulic Power Steering – EHPS), в котором привод модифицированного насоса осуществляется не за счет дизель-генератора, а с помощью двух силовых модулей Servotwin.
Не последнюю роль в инновационном прототипе сыграла платформа для обработки телеметрических данных Openmatics. Она оснащается бортовым блоком, системой датчиков для регистрации данных и специальным программным обеспечением. Для обеспечения беспроводной регистрации обоих поворотных углов – прицепа и полуприцепа – и положения водителя или планшетного компьютера относительно автопоезда были использованы различные метки с технологией Bluetooth-Low-Energy (BLE). Они представляют собой специальные беспроводные модули с низким энергопотреблением, работающие в диапазоне 25 метров, и располагаются на задней стороне кабины инновационного автомобиля и на каждом из четырех углов прицепа и полуприцепа. Как только расстояние до меток BLE или планшетного компьютера меняется, начинает варьироваться и сила поля. Данная информация обрабатывается бортовым блоком и планшетным компьютером оператора.
Интеграция интеллектуальной системы в единую сеть: реализация ассистента маневрирования инновационного грузового автомобиля ZF стала возможной только благодаря принципиально новому объединению трех элементов в единую систему: системы коробки передач Trakson Hybrid и телеметрической платформы Openmatics концерна ZF и устройства рулевого управления Servotwin концерна ZF Lenksysteme..
Каждая из представленных систем, уже сама по себе, задает стандарты в своей области. Однако для реализации функции дистанционно управляемого маневрирования необходим еще один центральный элемент, связывающий все механизмы воедино, – эта роль была отведена прототипу устройства управления.
Являясь «сердцем» ассистента маневрирования, блок управления координирует работу всех вышеописанных систем, автоматически регулируя угол поворота рулевого колеса и скорость движения, а также управляя всеми исполнительными механизмами, подключение которых, как и взаимодействие с датчиками, осуществляется по шине CAN. Само устройство управления поддерживает постоянный обмен данными с планшетным компьютером. В серийном производстве ассистент маневрирования можно было бы расположить на одном из устройств управления компонентами автомобиля, например, в системе Servotwin или Trakson Hybrid. Это позволит избежать необходимости установки дополнительного блока ECU.
Интуитивное и безопасное маневрирование
Программное приложение маневрирования для планшетного компьютера – это еще один важный элемент, обеспечивающий дистанционное управление 25-метровым автопоездом. В центре экрана на планшете схематично показан вид сверху на тягач, полуприцеп и прицеп. Кроме того, в приложении есть возможность отобразить режим работы автоматической коробки передач, а также меню выбора скорости движения. Последнее предоставляет несколько опций скорости – 4, 2 или 1 км/ч при движении вперед и 0,5, 1 или 2 км/ч при движении назад. Выбор того или иного режима коробки передач и скорости осуществляется легким касанием экрана, а для того, чтобы инновационный грузовой автомобиль ZF без водителя начал движение в автономном электрическом режиме – и, потому, почти бесшумно – пользователю планшетного компьютера достаточно просто нажать и удерживать палец на сенсорном экране, выбрав тягач или задний прицеп. Если автомобиль необходимо повернуть налево или направо, достаточно просто сдвинуть палец на экране в соответствующем направлении. Как только рука будет снята с экрана или в случае нарушения беспроводной связи между планшетным компьютером и инновационным автомобилем, транспортное средство автоматически остановится.
Программное приложение маневрирования для инновационного грузового автомобиля ZF обладает понятным управлением и наглядным пользовательским интерфейсом – легким движением руки водитель или диспетчер может припарковать автопоезд туда, куда пожелает.
Расширение функционала
Интеллектуальное интегрирование в единую сеть имеет целый ряд преимуществ. Наряду с программой-ассистентом для маневрирования и подруливания к прицепу оно помогает реализовать и другие функции, способные существенно облегчить трудовые будни транспортных предприятий: так, на экране планшетного компьютера можно отобразить информацию о состоянии инновационного автомобиля. Водитель, например, может в любое время узнать, каков заряд накопителя, и получить данные о других параметрах – и все это сидя за рулем в процессе обычной эксплуатации. Команде разработчиков потребовалось создать новый интерфейс, для того чтобы гармонично интегрировать планшетный компьютер в приборную панель кабины грузовика в качестве дополнительного индикатора.
«Технически возможность полностью автоматизированного, то есть без программного приложения, дистанционного управления, подруливания к погрузочной рампе или в положение парковки существовала и ранее», – добавляет г-н Вайнманн. – «Однако она предполагает иную инфраструктуру автопарков и потому осуществима лишь в весьма отдаленной перспективе».
