Processamento de fusão e ônibus autônomos

Conector de barramento usado no serviço Cambridge (Todas as fotos fornecidas pela Fusion Processing)

“A roda se move sem um motorista e as pessoas acham isso estranho no início, mas rapidamente se torna muito comum”, diz Jim Hutchinson, CEO e fundador da Fusion Processing, a empresa por trás do sistema de acionamento automatizado CAVStar Nível 4.

A empresa anunciou recentemente que iniciará um serviço de ônibus autônomo de longo prazo em Cambridge, Reino Unido. Embora este seja o primeiro serviço a operar em uma área urbana "viva", não é a primeira vez que a empresa se envolve na operação de um serviço de transporte autônomo.

Em 2023, a operadora de ônibus Stagecoach lançou o que foi reconhecido como o primeiro serviço regular de ônibus autônomos do mundo. O projeto envolveu cinco veículos autônomos operando em uma rota na Escócia entre Fife e Edimburgo, incluindo a travessia da Ponte Forth Road. Apesar do projeto ter sido considerado um sucesso, o serviço foi encerrado em fevereiro deste ano.

“Quando analisamos a rota na Escócia, nossa análise indicou que haveria demanda de clientes e que ela era comercialmente viável. Mas isso foi antes da COVID; durante o período da COVID, as pessoas pararam de usar ônibus e os passageiros nunca retornaram. No entanto, obtivemos muitos dados da operação do serviço”, diz Hutchinson.

Jim Hutchinson, Processamento de Fusão

Ao mesmo tempo em que o serviço na Escócia foi lançado, a empresa também implantou ônibus em uma rota em Oxfordshire, onde o número de passageiros era maior. "É verdade que parte disso se deveu à gratuidade do serviço", diz Hutchinson. "Além disso, ele fazia um circuito em torno de um parque empresarial que incluía a estação de trem Oxford Parkway, o que significava muitos clientes. Mas certamente mostrou que não há um problema fundamental com as pessoas que não querem embarcar em um ônibus autônomo."

Hardware e desempenho

A Fusion Processing trabalhou com a fabricante de ônibus Alexander Dennis no desenvolvimento dos veículos autônomos usados na Escócia. A fabricante de ônibus fornecerá dois dos três veículos iniciais usados na rota em Cambridge.

O sistema de direção autônoma usado nos ônibus consiste em câmeras, LiDAR e RADAR, além de sensores ultrassônicos. Como explica Hutchinson, cada um deles tem seus próprios pontos fortes e fracos, portanto, a combinação de todos os sistemas proporciona a representação mais precisa do que está acontecendo na estrada à frente.

“O sistema fornece dados muito precisos em todos os tipos de condições climáticas”, diz Hutchinson. “Há matrizes ao redor do veículo que oferecem uma visão completa de 360 graus. O CAVStar atua como o cérebro do sistema. Ele recebe informações dos vários sistemas de detecção e as sobrepõe para obter uma imagem completa.”

Os autocarros autónomos têm uma precisão entre um e três centímetros

O sistema tem um nível de precisão geral entre um e três centímetros (até uma polegada). Isso permite dirigir com trânsito em tempo real, transitando por infraestruturas rodoviárias complexas (como rotatórias) e, ao mesmo tempo, contornar usuários vulneráveis da via, como pedestres e ciclistas. "Geralmente, há mais tolerância do que isso em ambientes rodoviários, mas é bom ter essa precisão", explica Hutchinson.

Ele afirma que não foi necessário atualizar nenhuma sinalização ou sinalização viária para operar os ônibus autônomos com segurança. "Não tivemos que repintar as linhas, mas há outras coisas que você pode fazer que são bastante úteis", diz ele.

Por exemplo, o sistema consegue ler semáforos e sabe quando precisa parar e quando pode seguir em frente. Mas alguns semáforos podem se comunicar diretamente com o veículo, não apenas compartilhando o que ele está fazendo agora, mas também o que vai fazer. Com essa informação, o veículo pode cronometrar sua aproximação para não precisar parar. Com o tempo, isso pode economizar muito combustível.

Em geral, ele afirma que, embora algumas marcações rodoviárias pintadas estejam desgastadas, os sistemas de bordo são suficientemente sensíveis para reconhecê-las e usar essas informações. "Não tivemos problemas até agora, o veículo consegue transitar pelas estradas com as marcações e sinais que já existem."

Atualmente, no Reino Unido, é obrigatório por lei que um motorista de segurança esteja a bordo de um ônibus enquanto este opera de forma autônoma em vias públicas. A Lei de Veículos Automatizados, que se aplica ao uso de qualquer veículo autônomo nas estradas do Reino Unido, foi aprovada em 2024. A fim de definir as responsabilidades relacionadas, espera-se que a legislação secundária que abranja a implementação seja aprovada até 2026 ou 2027.

Sistema de acionamento de bordo

Hutchinson descreve o sistema que fisicamente aciona os ônibus como "bastante complexo". Continuando, ele afirma que os veículos são controlados por uma cadeia de operações: sensores coletam dados, que são então processados para que o veículo saiba onde está, a direção da viagem, as próximas manobras, etc. Um sistema de gestão de frotas controla toda a rota do veículo para que ele entenda onde precisa chegar e o que deve ser feito para atingir esse objetivo.

Ônibus equipados com sistema de direção autônoma Fusion Processing na Ponte Forth Road

Quanto ao movimento físico dos controles do veículo, uma série de atuadores traduz os dados em giros e acionamentos do volante e dos pedais. Hutchinson afirma que há redundância integrada em todo o sistema, de modo que, se um atuador de direção ou freio falhar, a segunda unidade assumirá o controle imediatamente.

Sistemas como indicadores (ou piscas) não precisam ter a haste da coluna de direção movida para cima ou para baixo para sinalizar para a esquerda ou direita. Em vez disso, o barramento CAN pode enviar um sinal para um relé, que aciona o indicador.

“O barramento CAN é efetivamente o limite do nosso sistema”, diz Hutchinson. “Estamos usando-o para enviar mensagens a todos os atuadores, aos sistemas relacionados e a qualquer outro dispositivo que precisemos controlar.”

Questionado se em algum momento ele vê o volante e os pedais sendo removidos do veículo, ele diz que, se algum dos sistemas autônomos for danificado, o ônibus ainda conseguirá parar sozinho em segurança. Mas ainda precisará de um motorista humano para trazer o ônibus de volta, então talvez o conjunto completo de controles permaneça mesmo no futuro.

Adicionando hardware

Trabalhar com a Alexander Dennis e outros fabricantes de equipamentos originais (OEMs) para localizar o hardware dentro do veículo não apresentou grandes dificuldades, principalmente devido ao tamanho dos veículos. Hutchinson observa que seria mais difícil em um carro de passeio ou van leve.

"É relativamente fácil integrar nosso sistema. Queremos facilitar a parceria, não queremos criar dificuldades desnecessárias para os fabricantes de veículos."

Atualmente, o sistema é adicionado em caráter de retrofit, mas a Fusion Processing está trabalhando com Alexander Dennis para desenvolver um processo em que o sistema autônomo é "projetado" e instalado durante a produção.

Hutchinson diz que há planos para introduzir a opção de comprar um ônibus pronto para uso, equipado com capacidade de direção autônoma, antes que a legislação do Reino Unido entre em vigor em 2027, enquanto também há planos para entregar versões com volante à esquerda.

Economia de combustível e energia

Quando o projeto na Escócia começou, não havia ônibus elétricos que pudessem atingir o ciclo de trabalho necessário. Curiosamente, a operação gerou uma economia de 7% em óleo diesel em relação ao esperado, tudo sem nenhum mapeamento específico para alcançar uma economia maior.

Hutchinson propõe que seria possível alcançar uma economia de energia de 20% ao usar o sistema de direção autônoma em um ônibus elétrico, otimizando as fases de frenagem e aceleração previstas em uma determinada rota. Isso pode ajudar a melhorar a autonomia geral, ou outra opção seria usar uma bateria menor e mais leve, o que ajudaria a reduzir custos.

Olha, mãe! Sem as mãos! Motorista de segurança na rota de ônibus na Escócia