Robottiautojen törmäyksenestojärjestelmiin saatavat opit ilmailun ACAS/TCAS -törmäyksenestojärjestelmistä
Myllymäki, Kai (2019)
Myllymäki, Kai
2019
Sähkötekniikka
Informaatioteknologian ja viestinnän tiedekunta - Faculty of Information Technology and Communication Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2019-01-25
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201812192875
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201812192875
Tiivistelmä
The work presented in this thesis has been carried out at the Finnish Transport Safety Agency (Trafi) as part of a master’s degree in electrical engineering. This thesis examines whether similar systems created for one traffic form can be utilised in the development of technology for another traffic form so that a high level of safety could be reached faster and perhaps more economically. In aviation, different types of safety technology and collision avoidance systems have been necessary for a long time because of the high speed of aircraft. The automation of road transport is creating similar challenges for cars. In both traffic forms, errors may cause accidents involving persons. Thus, the topic is highly sensitive, and even the smallest lessons learned may have a major human impact and may constitute a decisive step towards the general acceptance of new technology.
Contrary to the hypothesis, the key findings did not concern technical solutions but the role and human resources of UNECE when new inventions are developed. Also UNECE’s more prominent existence on media by demonstrating these new inventions would support the drivers to understand systems’ capability and limitations.
The second essential finding was that in case of high level automated driving systems there are lots of opportunities to take advantage of experiences gained in aviation. Contrary to that, on road transport there are many challenges that needed not to be solved in aviation.
The topic has been examined from multiple technical viewpoints. Safety plays a key role in the acceptability and wider uptake of robotic cars. At system level, preparing for defects may require the simultaneous use of up to three different systems so that incorrect results can be “voted out”. Moreover, the movement of vehicles with different levels of automation in the same environment requires political decisions on whether to create a separate and closed transport infrastructure for robotic cars or allow them among other vehicles.
In surprising events, control transfers quickly from the robotic vehicle to the driver. The successful handling of these situations requires clear and frequently repeated operating methods. Using parameter recorders and analysing their data after accidents may prevent the reoccurrence of accidents caused by operating methods or technical systems. Tämä työ on tehty Liikenteen turvallisuusvirasto Trafissa osana sähkötekniikan diplomi-insinöörin tutkintoa. Diplomityön tarkoituksena oli tutkia, onko toisen liikennemuodon periaatteellisesti samantyyppisistä järjestelmistä ja niiden kehityksestä opittavaa siten, että myöhemmin kehitettävässä tekniikassa saavutettaisiin nopeammin ja siten ehkä edullisemminkin korkea turvallisuustaso. Ilmailussa on ollut ilma-alusten nopeuden vuoksi pidempään tarve erilaisille turvatekniikoille ja törmäyksenehkäisyille. Tieliikenteen nähtävissä oleva automatisoituminen tuo samat haasteet autoille. Kummassakin liikennemuodossa virheet näkyvät henkilöonnettomuuksina eli ovat hyvin sensitiivinen aihe, joten jo pienilläkin opinkappaleilla turvallisuuden parantumiseen voi olla suuret inhimilliset vaikutukset sekä ratkaiseva askel uuden tekniikan yleiseen hyväksyttävyyteen.
Ennakkokäsityksestä (teesi) poiketen tärkeimmäksi havainnoksi eivät nousseet sittenkään tekniset ratkaisut, vaan tarve selkeyttää UNECE:n rooli ja resurssit uusien järjestelmien kehittämisessä. Samalla sen suurempi medianäkyvyys järjestelmien esittelijänä tukisi kuljettajien ymmärrystä niiden toiminnasta ja rajoitteista.
Toinen oleellinen havainto oli, että korkean tason automaattiajamisen tasoilla on runsaasti mahdollisuuksia hyödyntää ilmailun kokemuksista. Toisaalta tieliikenteessä on paljon haasteita, joihin ilmailussa ei ole tarvinnut vastata.
Teknisiä näkökulmia oli useita. Robottiautoilun hyväksyttävyyden ja niiden yleistymisen keskeisin ominaisuus on turvallisuus. Järjestelmissä vikaan varautuminen voi edellyttää, että rinnakkain on käytössä jopa kolme erillistä järjestelmää tai järjestelmän osaa, jotta viallinen tulos voidaan ”äänestää” pois. Toisekseen eri automaatiotasoisten ajoneuvojen liikkuminen samassa ympäristössä vaatii poliittista periaateratkaisua; rakennetaanko tai rajataanko robottiautoille oma suljettu liikenneinfransa vai kulkevatko ne muun liikenteen seassa?
Nopeasti robottiajoneuvolta ihmiselle siirtyvien yllätystilanteiden hallinnan varalle pitää olla selkeät ja usein toistetut toimintamenetelmät. Parametrien tallennin ja niissä olevien tietojen analysointi onnettomuuksien jälkeen voi ehkäistä joko toimintatavoista tai teknisistä järjestelmistä johtuneiden onnettomuuksien toistumisen. Suojaavaksi tarkoitettu laitekin voi aiheuttaa alkuperäistä vakavampia uhkia, jos uhkia ei suunnitteluvaiheessa ole osattu huolellisella riskianalyysillä tunnistaa.
Contrary to the hypothesis, the key findings did not concern technical solutions but the role and human resources of UNECE when new inventions are developed. Also UNECE’s more prominent existence on media by demonstrating these new inventions would support the drivers to understand systems’ capability and limitations.
The second essential finding was that in case of high level automated driving systems there are lots of opportunities to take advantage of experiences gained in aviation. Contrary to that, on road transport there are many challenges that needed not to be solved in aviation.
The topic has been examined from multiple technical viewpoints. Safety plays a key role in the acceptability and wider uptake of robotic cars. At system level, preparing for defects may require the simultaneous use of up to three different systems so that incorrect results can be “voted out”. Moreover, the movement of vehicles with different levels of automation in the same environment requires political decisions on whether to create a separate and closed transport infrastructure for robotic cars or allow them among other vehicles.
In surprising events, control transfers quickly from the robotic vehicle to the driver. The successful handling of these situations requires clear and frequently repeated operating methods. Using parameter recorders and analysing their data after accidents may prevent the reoccurrence of accidents caused by operating methods or technical systems.
Ennakkokäsityksestä (teesi) poiketen tärkeimmäksi havainnoksi eivät nousseet sittenkään tekniset ratkaisut, vaan tarve selkeyttää UNECE:n rooli ja resurssit uusien järjestelmien kehittämisessä. Samalla sen suurempi medianäkyvyys järjestelmien esittelijänä tukisi kuljettajien ymmärrystä niiden toiminnasta ja rajoitteista.
Toinen oleellinen havainto oli, että korkean tason automaattiajamisen tasoilla on runsaasti mahdollisuuksia hyödyntää ilmailun kokemuksista. Toisaalta tieliikenteessä on paljon haasteita, joihin ilmailussa ei ole tarvinnut vastata.
Teknisiä näkökulmia oli useita. Robottiautoilun hyväksyttävyyden ja niiden yleistymisen keskeisin ominaisuus on turvallisuus. Järjestelmissä vikaan varautuminen voi edellyttää, että rinnakkain on käytössä jopa kolme erillistä järjestelmää tai järjestelmän osaa, jotta viallinen tulos voidaan ”äänestää” pois. Toisekseen eri automaatiotasoisten ajoneuvojen liikkuminen samassa ympäristössä vaatii poliittista periaateratkaisua; rakennetaanko tai rajataanko robottiautoille oma suljettu liikenneinfransa vai kulkevatko ne muun liikenteen seassa?
Nopeasti robottiajoneuvolta ihmiselle siirtyvien yllätystilanteiden hallinnan varalle pitää olla selkeät ja usein toistetut toimintamenetelmät. Parametrien tallennin ja niissä olevien tietojen analysointi onnettomuuksien jälkeen voi ehkäistä joko toimintatavoista tai teknisistä järjestelmistä johtuneiden onnettomuuksien toistumisen. Suojaavaksi tarkoitettu laitekin voi aiheuttaa alkuperäistä vakavampia uhkia, jos uhkia ei suunnitteluvaiheessa ole osattu huolellisella riskianalyysillä tunnistaa.