Fusion Processing e autobus a guida autonoma

Bus di collegamento utilizzato sul servizio Cambridge (tutte le foto fornite da Fusion Processing)

"Il volante si muove senza conducente e all'inizio la gente lo trova strano, ma molto presto diventa una cosa del tutto normale", afferma Jim Hutchinson, CEO e fondatore di Fusion Processing, l'azienda che ha ideato il sistema di guida automatizzata CAVStar Level 4.

L'azienda ha recentemente annunciato l'avvio di un servizio di autobus autonomi a lungo termine a Cambridge, nel Regno Unito. Sebbene si tratti del primo servizio operativo in un'area urbana "attiva", non è la prima volta che l'azienda si occupa di un servizio di trasporto pubblico autonomo.

Nel 2023, la compagnia di autobus Stagecoach ha lanciato quello che è stato riconosciuto come il primo servizio regolare di autobus a guida autonoma al mondo. Il progetto prevedeva cinque veicoli a guida autonoma in servizio su una tratta in Scozia tra Fife ed Edimburgo, che includeva l'attraversamento del Forth Road Bridge. Nonostante il progetto fosse considerato un successo, il servizio è stato chiuso a febbraio di quest'anno.

"Quando abbiamo esaminato il percorso in Scozia, la nostra analisi indicava che ci sarebbe stata una domanda da parte dei clienti e che il servizio era commercialmente sostenibile. Ma questo era prima del COVID; durante il periodo COVID le persone hanno smesso di usare gli autobus e i passeggeri non sono mai più tornati. Abbiamo comunque ottenuto molti dati dalla gestione del servizio", afferma Hutchinson.

Jim Hutchinson, Fusion Processing

Contemporaneamente al servizio in Scozia, l'azienda ha implementato autobus anche su una tratta nell'Oxfordshire, dove il numero di passeggeri era maggiore. "Certo, parte di ciò era dovuto al fatto che il servizio era gratuito", afferma Hutchinson. "Inoltre, il servizio si snodava attorno a un parco commerciale che includeva la stazione ferroviaria di Oxford Parkway, il che significava un gran numero di clienti. Ma ha certamente dimostrato che non c'è un problema di fondo nel fatto che le persone non vogliano salire su un autobus a guida autonoma".

Hardware e prestazioni

Fusion Processing ha collaborato con il produttore di autobus Alexander Dennis per lo sviluppo dei veicoli autonomi utilizzati in Scozia. Il costruttore di autobus fornirà due dei primi tre veicoli utilizzati sulla tratta a Cambridge.

Il sistema di guida autonoma utilizzato sugli autobus è composto da telecamere, LiDAR e RADAR, con l'aggiunta di sensori a ultrasuoni. Come spiega Hutchinson, ognuno di questi sistemi presenta punti di forza e di debolezza, quindi la combinazione di tutti i sistemi fornisce la rappresentazione più accurata di ciò che accade sulla strada.

"Il sistema fornisce dati estremamente accurati in qualsiasi condizione meteorologica", afferma Hutchinson. "Ci sono array attorno al veicolo che offrono una visione completa a 360 gradi. CAVStar funge da cervello del sistema. Riceve i dati dai vari sistemi di rilevamento e li sovrappone per ottenere un quadro completo".

Gli autobus a guida autonoma hanno una precisione tra uno e tre centimetri

Il sistema ha un livello di precisione complessivo compreso tra uno e tre centimetri (fino a un pollice). Questo supporta la guida in condizioni di traffico in tempo reale, la gestione di infrastrutture stradali complesse (come le rotatorie) e la navigazione attorno agli utenti della strada vulnerabili, inclusi pedoni e ciclisti. "Di solito c'è una tolleranza maggiore in ambito stradale, ma è positivo avere questa precisione", spiega Hutchinson.

Afferma che non è stato necessario aggiornare la segnaletica orizzontale o altri segnali stradali per far funzionare in sicurezza gli autobus a guida autonoma. "Non abbiamo dovuto ridipingere le linee, ma ci sono altre cose che si possono fare e che sono molto utili", afferma.

"Ad esempio, il sistema è in grado di leggere i semafori e di sapere quando fermarsi e quando ripartire. Ma alcuni semafori possono comunicare direttamente con il veicolo, non solo condividendo cosa stanno facendo in quel momento, ma anche cosa faranno. Con queste informazioni, il veicolo può cronometrare il suo avvicinamento in modo da non dover fermarsi. Nel tempo, questo può far risparmiare molto carburante."

In generale, afferma che, sebbene alcune segnaletiche stradali verniciate siano usurate, i sistemi di bordo sono sufficientemente sensibili da riconoscerle e utilizzare le relative informazioni. "Finora non abbiamo avuto problemi, il veicolo riesce a percorrere le strade con la segnaletica orizzontale e verticale già presente".

Attualmente, nel Regno Unito, la presenza di un autista addetto alla sicurezza a bordo di un autobus in modalità autonoma su strade pubbliche è un requisito di legge. L'Automated Vehicles Act, che si applica all'uso di qualsiasi veicolo autonomo sulle strade del Regno Unito, è stato approvato nel 2024. Definendo le relative responsabilità, si auspica che la legislazione secondaria che ne regoli l'attuazione venga approvata entro il 2026 o il 2027.

Sistema di azionamento di bordo

Hutchinson descrive il sistema che fisicamente guida gli autobus come "piuttosto complesso". Proseguendo, afferma che i veicoli sono controllati da una catena di operazioni; i sensori raccolgono dati, che vengono poi elaborati in modo che il veicolo sappia dove si trova, la direzione di marcia, le manovre imminenti, ecc. Un sistema di gestione della flotta controlla l'intero percorso del veicolo in modo da capire dove deve arrivare e cosa fare per raggiungere tale obiettivo.

Autobus dotati del sistema di guida autonoma Fusion Processing sul ponte Forth Road

Per quanto riguarda il movimento fisico dei comandi del veicolo, una serie di attuatori traduce i dati in movimenti di rotazione e spinta del volante e dei pedali. Hutchinson afferma che il sistema è dotato di ridondanza integrata, in modo che, in caso di guasto di un attuatore dello sterzo o dei freni, la seconda unità subentri immediatamente.

Sistemi come gli indicatori di direzione (o indicatori di direzione) non necessitano di spostare la leva del volante verso l'alto o verso il basso per indicare la direzione a sinistra o a destra. Il bus CAN può invece inviare un segnale a un relè che attiva l'indicatore di direzione.

"Il bus CAN è di fatto il confine del nostro sistema", afferma Hutchinson. "Lo utilizziamo per inviare messaggi a tutti gli attuatori, ai sistemi correlati e a qualsiasi altra cosa dobbiamo controllare".

Alla domanda se a un certo punto il volante e i pedali vengano rimossi dal veicolo, risponde che se uno qualsiasi dei sistemi di guida autonoma dovesse danneggiarsi, l'autobus sarà comunque in grado di fermarsi autonomamente in sicurezza. Ma avrà comunque bisogno di un conducente umano per riportare l'autobus in posizione, quindi forse l'intera suite di comandi rimarrà anche in futuro.

Aggiunta di hardware

Collaborare con Alexander Dennis e altri OEM per individuare l'hardware all'interno del veicolo non ha presentato particolari difficoltà, soprattutto a causa delle dimensioni del mezzo. Hutchinson osserva che sarebbe più complicato su un'autovettura o un furgone leggero.

"Integrare il nostro sistema è relativamente semplice. Vogliamo che sia facile collaborare con noi, senza aggiungere inutili difficoltà ai costruttori di veicoli."

Allo stato attuale, il sistema viene aggiunto come retrofit, ma Fusion Processing sta collaborando con Alexander Dennis per sviluppare un processo in cui il sistema autonomo viene "progettato" e installato durante la produzione.

Hutchinson afferma che ci sono piani per introdurre la possibilità di acquistare un autobus dotato di guida autonoma direttamente dalla catena di montaggio prima che la legislazione del Regno Unito entri in vigore nel 2027, mentre ci sono anche piani per fornire versioni con guida a sinistra.

Risparmio di carburante ed energia

Quando il progetto è iniziato in Scozia, non esistevano autobus elettrici in grado di raggiungere il ciclo di lavoro richiesto. È interessante notare che l'operazione ha prodotto un risparmio di carburante diesel del 7% rispetto alle aspettative, il tutto senza alcuna mappatura specifica volta a ottenere un miglioramento dei consumi.

Hutchinson sostiene che sarebbe possibile ottenere un risparmio energetico del 20% utilizzando il sistema di guida autonoma su un autobus elettrico ottimizzando le fasi di frenata e accelerazione previste lungo un determinato percorso. Ciò può contribuire a migliorare l'autonomia complessiva, oppure un'altra opzione potrebbe essere quella di utilizzare un pacco batteria più piccolo e leggero, con conseguente riduzione dei costi.

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