AN TOÀN GIAO THÔNG Ễ f ỄỄỄ
NHŨNG VÂN DẾ CHUNG VẾ THIÊT KÊ ĐƯƠNG ộ tô và an toàn GIAO THONG TRÊN DUONG dành cho xe ô to Tự LÁI, XE ĐIỆN
PGS.TS. HOÀNG QUỐC LONG
Viện Kỹ thuật công trình đặc biệt, Học viện Kỹ thuật Quân sự
TÕM TÁT:
Trong sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp ô tô hiện nay thì xe ô tô tự lái và xe ô tô điện đang có sự phát triển mạnh mẽ ở nhiều quốc gia. Khác với ô tô truyền thống với xe ô tô tự lái và xe ô tô điện có những yêu cầu, đặc điểm riêng biệt liên quan đến nhiều lĩnh vực khác nhau chằng hạn như công nghệ tin học, điện tử, viễn thông, công nghệ vật liệu mới.
Tại Việt Nam, không chỉ có những nghiên cứu về ô tô tự lái mà còn sản xuất được xe ô tô điện. Trong tương lai hai loại hình xe ô tô này sẽ lưu hành trên đường phố Việt Nam. Điều này cũng đặt ra những yêu cầu mới cho vấn đề thiết kế đường ô tô và an toàn giao thông trên đường khi có sự lưu thông của các xe ô tô tự lái và xe ô tô điện. Bài báo đề cập đến một số vấn đề mà khi thiết kế đường và nghiên cứu an toàn giao thông trên đường cần lưu ý để thích ứng với xe ô tô tự lái và ô tô điện.
Tự khóa: xe ô tô tự lái; xe ô tô điện; thiết kế đường;
an toàn giao thông
ABSTRACT:
Self-driving cars and electric cars have grown rapidly in several nations as a result of the auto industry’s present strong development. With self-driving cars and electric cars, there are different requirements and characteristics in a variety of disciplines, such as information technology, electronics, telecommunications, and new materials technology.
In Vietnam, not only are self-driving car research and development taking place, but also the manufacture of electric vehicles. These two types of vehicles will be seen on the streets of Vietnam in the future. So, when self-driving cars and electric cars are on the road, this creates new requirements for road design and traffic safety. The paper mentions some general problems that must be considered while designing roads and researching traffic safety in order to adapt to self-driving cars and electric cars.
Keywords: self-driving cars; electric cars; road design; traffic safety
1. MO ĐẦU
Với sự phát triển mạnh mẽ về khoa học và công nghệ cùng với xu hướng về một thế giới xanh thì hiện nay trong lĩnh vực chế tạo xe ô tô đã có những bước tiến vượt bậc: chế tạo ra các xe ô tô tự lái và ô tô điện. Trên thế giới và tại Việt Nam hiện nay đã và đang nghiên cứu chế tạo thành công xe ô tô tự lái và ô tô điện, điều này là một thành công trong lĩnh vực chế tạo xe ô tô nhưng cũng là một vấn đề cần nghiên cứu trong lĩnh vực thiết kế đường và an toàn giao thông khi đưa xe ô tô tự lái và xe ô tô điện vào lưu thông trên đường.
Hiện nay, tại Việt Nam xe ô tô điện đã được đưa vào lưu thông và xe tự lái cũng đã có những nghiên cứu thành công tuy nhiên một vấn đề là trong các tiêu chuẩn thiết kế, thi công và vận hành khai thác các
Hình 1. Xe ô tô tự lái
Hình 2. Xe ô tô điện
I Số 6 năm 2022 51
ỄỄỄỄỄ AN TOÀN GIAO THÔNG
tuyến đường chưa đề cập đến các yếu tố cho các xe tự ô tô tự lái và xe ô tô điện: quy hoạch các trạm xạc điện, mặt đường cần yêu cầu vạch sơn như thế nào để các cảm biến nhận dạng, xử lý sự cố rủi ro khi xe dừng đột ngột, thiết kế mặt đường..
2. XE ô TÔ Tự LÁI VÀ XE ô Tô ĐIỆN
Hiện nay có nhiều định nghĩa, quan điểm nhìn nhận về xe ô tô tự lái nhưng về bản chất được hiểu xe ô tô tự lái còn gọi là xe tự hành (self-driving car) có khả năng cảm nhận môi trường xung quanh và di chuyển an toàn với ít hoặc không có sự can thiệp của con người (hình 1).
Xe ô tô tự lái kết hợp các công nghệ có khả nàng cảm biến môi trường xung quanh như radar, lidar, sonar, định vị GPS, trí tuệ nhân tạo,...
Hệ thống điều khiển nâng cao sẽ phân tích thông tin thu được để xác định đường đi phù hợp, cũng như chướng ngại vật và biển báo liên quan.
Xe ô tô điện (Electric vehicle) là một chiếc ô tô được cung cấp năng lượng từ một động cơ điện. Động cơ điện này được cung cấp năng lượng bởi pin sạc, thường được đặt dưới sàn xe (hình 2).
PHÂN LOẠI
CÁC CẤP
ĐỘXE Tự
LÁIKhông có tinh năng tự động nào.
-
CẤP 1
có ít nhít 1 tính năng hô trợ, VD: phanh tự động.
CẤP 3
Xe có thế tự vận hành, người lái chì can thiệp khi khẩn cấp.
CẤP 4
Xe tự lái hoàn toàn trong một khu vực đĩa lý nhất định.
CẤP 5
Tự lái mọi lúc, mọi nơi, mọi đièu kiện thời tiết, không cằn tài xế.
Hình 3. Các cấp độ phân loại xe tự hành của SAE International [1]
3. MỘT SỐ VẤN DÈ LIÊN QỤAN ĐẾN XE Ố TÔ Lự LÁI VÀ XE ô TÔ ĐIỆN
+ Phân loại cấp độ xe tự lái theo SAE [1]
ô tô tự lái là một lĩnh vực hoàn toàn mới, và để đưa chúng vào thực tế, chúng ta cần có những tiêu chuẩn chung. Hiệp hội Kỹ sư ô tô (SAE) - Tổ chức phát triển các quy định và tiêu chuẩn cho ngành công nghiệp ô tô toàn cầu - đã phát triển một hệ thống phân loại xe tự lái ở 6 cấp độ khác nhau để xác định quyền tự chủ của phương tiện và người lái xe trong khi xe hoạt động.
Theo đó, 6 cấp độ xe tự hành sẽ bắt đầu từ cấp độ 0 (tức là xe không hỗ trợ) đến cấp độ 5 (xe tự hành hoàn toàn mà không cần hỗ trợ từ người ngồi sau tay lái) như hình 3.
Với các cập độ phân loại như trên cho thấy bắt đầu từ cấp độ 1 đã có những yêu cầu về hệ thống nhận biết của xe đối với các yếu tố của đường ô tô.
+ Một số vấn đề cần lưu ý với xe ô tô điện (EV)
ô tô điện ngoài nhưng ưu điểm về ít tiếng ồn hơn, thoải mái hơn, xả thải ít hơn và phù hợp cho một
CẤP 2
Két hợp 2 tính nỉng. VD:
Phanh tự động + giữ làn.
tương lai bền vững hơn, nhưng đi kèm với đó là không ít nhược điểm: khó khăn về trạm xạc: các trạm xạc xe điện, nhất là những trạm xạc nhanh rất thưa thớt ngay cả những nước mà ô tô điện đã được sử dụng nhiều như Mỹ hay Trung Quốc; Tầm đi của xe: hầu hết các ó tô điện có cự ly di chuyển bình quân không quá 200-250 km;
Nhiều xe điện không “khỏe”: Khả năng tăng tốc độ yếu của những chiếc xe điện như vậy dễ khiến bạn cảm thấy tẻ nhạt. Ngoài ra, khi dung lượng pin giảm xuống, một chiếc xe điện cũng chạy chậm hơn; Sự bấp bênh: Liệu thời gian xạc EV có giảm xuống không?
Nguy hiểm khi pin xe phát nổ có giảm xuống không?; Thiếu tiếng ồn cũng là một vấn đề: ít tiếng ồn là một ưu điểm của ô tô điện, nhưng đây thực ra cũng là một nhược điểm của loại xe này. Điều gì có thể xảy ra nếu một chiếc xe gần như không phát ra tiếng ồn chạy nhanh trên đường. Ngoài ra nhiệt độ cao cũng làm giảm thời lượng của pin trên xe.
4. MỘT SỔ Ý KIẾN THẢO LUẬN TRONG CÚNG TÁC THIÉT KỂ ĐƯ0NG ÚTÔ CHO XE ố Tô Tự LÁI VÀ XEO TÔ ĐIỆN
4.1. Các tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô,
Hiện nay các tiêu chuẩn thiết kế đường ở nước ta đã ban hành từ lâu như TCVN 4054-2005 [2], TCXDVN 104:2007 [3]; TCVN 10380:2014 [4] do vậy trong các tiêu chuẩn chưa có nhiều các quy định yêu cầu khi thiết kế đường có xét đến các yếu tố bảo đảm cho xe ô tô tự lái và xe ô tô điện.
Điều này cần được xem xét ngay để điều chỉnh các tiêu chuẩn thiết kế và thi công đáp ứng việc phổ cập xe điện trong tương lai. Trong khi điều này đã được nghiên cứu và thử nghiệm ở các nước phát
Số 6 năm 2022 I 52
ANTOÀN GIAO THÔNG Ễ ỄỄ Ễ Ễ
triển: công ty Electreon Wireless, một công ty có trụ sở tại Tel Aviv, Israel, đang hợp tác với Ford và DTE để đưa công nghệ sạc không dây trong một tuyến đường của họ đến thành phố Detroit vào năm tới.
Công ty cho biết đã triển khai cơ sở hạ tầng của mình vào các tuyến đường bộ ở Thụy Điển, Israel và Ý.
Cơ quan Quản lý Đường cao tốc tại Anh đã công bố một dự án đầy tham vọng: xây dựng hệ thống sạc không dây dưới các con đường quan trọng nhất tại quốc gia này.
Tại thị trấn Gumi tại Hàn Quốc, đã công bố con đường kéo dài 12km có khả năng sạc không dây cho xe bus. Công nghệ “từ trường định hình’’ của Hàn Quốc bao gồm nhiều dây điện đặt dưới lòng đất để tạo ra từ trường cho cuộn xoắn bên trong xe chuyển đổi sang điện năng (hình 4).
Đối với xe điện hiện nay đã được lưu thông trên các tuyến đường tuy nhiên trong các tiêu chuẩn chúng ta chưa có quy định, hướng dẫn về quy hoạch các trạm xạc điện, cấu tạo và yêu cầu về các trạm xạc cho xe ô tô điện. Điều này cũng đặt ra cho thực tiễn một vấn đề là chúng ta sẽ xây dựng hệ thống các trạm xạc như thế nào để đáp ứng với thực tế hiện nay. Trạm sạc phải là đủ rộng và phân bố khắp đất nước để thuận lợi trong sử dụng xe điện, khoảng cách yêu cầu giữa các trạm phải hợp lý với hành trình xe. Hệ thống các trạm xạc và hệ thống cấp điện cho các tuyến có xạc điện không dây cũng đặt ra yêu cầu mới cho cấu tạo mặt đường các loại.
4.2. Thiết kế vạch sơn, biển báo Như đã trình bày ở trên xe ô tô tự lái dựa vào hệ thống nhận dạng ảnh qua các cảm biến rồi thông qua hệ xử lý trung tâm để phân biệt, xử lý ảnh khi nhận dạng các vạch sơn và
Tuyến xạc điện không dây ở Anh
Tuyến xạc điện không dây ở Hàn Quốc
Hình 4. Một số tuyến đường xạc điện không dây cho xe ô tô điện
Hình 5. Một hệ thống trạm xạc ở nước ngoài
I số 6 năm 2022 53
ỄỄỄỄỄ ANTOÀN GIAO THÔNG
biển báo trên đường qua hệ thống camera. Nếu hệ thống của xe ô tô tự lái nhận dạng tốt thì xe lưu thông trên đường bảo đảm đúng làn, tốc độ. Tuy nhiên, hiện nay trong tiêu chuẩn thiết kế của chúng ta chưa có quy định về độ sáng, phản quang, chất liệu sơn...để các xe tự lái có thể nhận dạng được, cần có các nghiên cứu thực nghiệm và xây dựng nội dung mới trong các tiêu chuẩn về vấn đề này.
4.3. Hệ thống công nghệ hỗ trợ cho xe tự lái
Đối với xe ô tô tự lái thì như các cấp độ được nêu trên hình 3 cho thấy các yêu cầu về công nghệ cho xe tự lái là rất nhiều lĩnh vực: hệ thống vệ tinh để dẫn đường chính xác, hệ cảm biến, hệ camera nhận dạng ảnh và các phần mềm xử lý. Hiện nay với một số hạn chế về công nghệ điều khiển, chế tạo, công nghệ lõi ở nước ta trong lĩnh vực này đặt một thách thức lớn cho Việt Nam trong công tác đưa xe tự lái vào lưu hành. Mặt khác dòng giao thông Việt Nam là dòng hỗn hợp cũng đặt ra nhiều thách thức trong xử lý cho xe tự lái trên đường. Để đưa xe tự lái vào lưu thông cần có những nghiên cứu thực nghiệm và lý thuyết một cách bài bản.
Nhận xét: Để đáp ứng với thực tiễn và sự phát triển của cõng nghệ chế tạo ô tô, lĩnh vực xây dựng đường ô tô cần có sự thích ứng trong tương lai về tiêu chuẩn thiết kế, thi công nghiệm thu và ứng dụng các cõng nghệ tích hợp đa ngành trong xây dựng đường ô tô.
5. MỘT SÚ VẠN ĐỀ TRONG AN TOÀN GIAO THỐNG CHO XE ô Tô Tự LÁI VÀ XE ô TÔ ĐIỆN
Để đưa xe điện và xe ô tô tự lái vào lưu thông trên đường ngoài những vấn đề liên quan đến thiết
kế và quy hoạch nêu trên thì vấn đề an toàn giao thông (ATGT) trên đường cũng còn là một việc chúng ta cần nghiên cứu. Một số vấn đề liên quan đến ATGT khi cho phép xe điện và xe tự lái lưu thông trên đường:
- Với các xe tự lái cần nhiều công nghệ phục vụ cho xe lưu thông an toàn, tuy nhiên các công nghệ này cần bào đàm tính bảo mật để quản lý phương tiện điều mà hiện nay trong đang là một vấn đề đáng lo ngại trong nhiều ngành khác nhau.
- ít tiếng ồn là một ưu điểm của ô tô điện, nhưng đây thực ra cũng là một nhược điểm của loại xe này. Một chiếc xe gần như không phát ra tiếng ồn chạy nhanh qua một đường cong trên đường thì thật khó để biết trước là đang có một chiếc xe chạy qua khi tiếng ồn động cơ ở mức thấp như vậy. Điều này gây nên khả năng va chạm cao với người tham gia giao thông.
- Thiết kế trạm xạc điện, vị trí và cấu tạo trạm xạc cho xe ô tô điện trên tuyến đặc biệt trong đô thị cần bảo đảm các xe vào xạc điện không xảy ra va chạm khi ra vào (hình 5).
- Đối với xe chạy điện do có hệ thống pin trên xe nên khả năng có thể gây cháy, nổ cao hơn xe truyền thống, điều này nếu xảy ra khi xe đang lưu thông trên đường thì thực sự là một vấn đề lớn cho ATGT do xảy ra vạ chạm là không tránh khỏi đặc biệt với tuyến đường cho phép chạy với tốc độ cao.
- Xe chạy điện không được khỏe do vậy khi lưu thông dễ gây cho người lái cảm giác không thoải mái khi vượt xe hay chạy trên các tuyến với tốc độ cho phép lớn, ngoài ra khi chạy tốc độ cao dung lượng pin giảm nhanh điều này cũng có ảnh hưởng nhất định đến ATGT với cảm giác lái của người lái xe trên đường.
Nhận xét: Đối với lĩnh vực ATGT thì chúng ta cần có các nghiên cứu cả lý thuyết lẫn thực nghiệm để bảo đảm xe ô tô tự lái và xe ô tô điện khi được đưa vào lưu thông bảo đảm an toàn.
6. Kết luận và kiến nghị
Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ việc xe ô tô tự lái và xe ô tô điện đang được đưa vào cuộc sống ở nhiều Quốc gia, điều này đặt ra các yêu cầu mới trong lĩnh vực xây dựng đường ô tô.
Vấn đề ATGT đối với xe ô tô tự lái và xe ô tô điện cũng là một thánh thức hiện nay đối với điều kiện giao thông Việt Nam, cần có ngay các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm cho lĩnh vực này ở nước ta.
Bài báo chỉ mới đặt ra một số vấn đề mang tính định tính đối với việc đưa xe ô tô tự lái và xe ô tô điện vào lưu thông tại Việt Nam, cần có nhiều nghiên cứu chuyên sâu mang tính định lượng để trình các cấp ban hành các tiêu chuẩn về vấn đề này.B
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1.
technology-innovation/
automated-vehicles-safety https://www.nhtsa.gov/
2. TCVN 4054:2005 Đường ô tô - Yêu cầu thiết kế
3. TCXDVN 104:2007 Đường đô thị -Yêu cầu thiết kế
4. TCVN 10380:2014 Đương giao thông nông thôn - Yêu cầu thiết kế
GENERAL PROBLEMS OF ROAD DESIGN AND TRAFFIC SAFETY ON ROADS FOR SELF-DRIVING CARS AND ELECTRIC CARS
SỐ 6 năm 2022 I 54
