Asistenční systémy pro řidiče

Základní pojmy v oblasti dopravních informačních systémů

Inteligentní systémy ve vozidlech spadají do kategorie nazývané ITS. Jedná se o inteligentní systémy, které mají řidiči usnadnit ovládání vozidla a zvýšit dopravní bezpečnost a komfort jízdy. Žádný inteligentní systém však z řidiče neodebírá zodpovědnost za bezpečnou jízdu vozidla.

ITS

Pojmenování ITS pochází z anglického názvu Intelligent Transport Systems (inteligentní dopravní systémy). Tato zařízení propojují informační a telekomunikační technologie s dopravním inženýrstvím. Snaží se podpořit řidiče v jejich úsilí při ovládání vozidla, eliminovat jejich případné chyby a snížit negativní dopady dopravy, jako jsou emise škodlivin či škody na zdraví a majetku.

Inteligentní dopravní systémy dělíme na IVIS a ADAS. Tyto systémy mohou řidiči poskytovat asistenci, varovat jej nebo jej plně nahrazovat v některých dílčích úkonech.

IVIS

Pojem IVIS pochází z angličtiny (In Vehicle Information Systems) a můžeme jej přeložit jako tzv. informační systémy ve vozidle. Za IVIS považujeme takové inteligentní dopravní systémy, které řidiči zprostředkovávají potřebné informace. Patří sem různé komunikační a navigační systémy, např. autorádio, navigace, mobilní telefon anebo palubní počítač. Tyto systémy řidiči typicky poskytují informace o počasí, údaje z dopravního zpravodajství, z varovných systémů apod.

ADAS

Pojem ADAS je zkratkou pocházející z anglického výrazu Advanced Driver Assistance Systems. ADAS definujeme jako inteligentní dopravní systémy, které přímo zasahují do řízení vozidla. Systémy ADAS mají sloužit k zefektivnění řízení a ke zdokonalení práce s informacemi.

Na základě hlavní funkce ještě ADAS dělíme do tří dalších skupin, a to na informační systémy, varovné systémy a intervenující systémy. Cílem informačních systémů je zvýšit povědomí řidičů o okolní situaci. Řadíme sem systémy pro rozpoznávání a zobrazování dopravních značek (např. ISA) anebo automatická dálková světla. Druhým typem jsou varovné systémy, které řidiče přímo upozorňují na potenciální dopravní nebezpečí. Upozornění může probíhat vizuálně (např. rozsvícením kontrolky), auditivně (např. pípnutím) nebo hapticky (např. vibrací bezpečnostního pásu či sedačky). Varovné systémy do řízení nijak nezasahují. Patří sem např. systémy detekující únavu řidiče nebo systémy monitorující slepý úhel. Posledním typem jsou intervenující systémy, které řidiče nejen varují, ale mohou do řízení i aktivně zasáhnout. Do této kategorie řadíme např. pokročilé verze systému varujícího před čelní srážkou či systém prevence vyjetí z jízdního pruhu.

HMI, MMI

Zkratky HMI (v angličtině, Human-Machine Interface) a MMI (v americké angličtině, Man-Machine Interface) se používají pro tzv. rozhraní člověk – stroj, tedy pro spolupráci a vzájemné působení člověka a techniky. Interakce probíhá oběma směry, a to jak od člověka ke stroji, tak i od stroje k člověku. V kontextu automobilu pak mluvíme především o interakci řidiče s palubní deskou, pedály, ovládacími pákami a volantem.

Telematika

Pojem telematika odpovídá anglickému termínu ITS, překládanému též jako automatizované systémy řízení. Telematika zastřešuje propojení informačních a telekomunikačních technologií s dopravním inženýrstvím.

Implementace

Implementace inteligentních systémů do vozidel běžných řidičů

Řidiči soukromých vozidel si obvykle svůj automobil vybírají sami. Používání inteligentních systémů je pro ně dobrovolné a mohou si libovolně vybrat, o jaký systém mají zájem. Motivací k pořízení inteligentního systému bývá snaha o vyšší komfort či bezpečnost jízdy, ale také touha ukázat svůj osobní status nebo zkoumat a objevovat, co technologické zařízení dokáže a jeho případné limity.

Implementace inteligentních systémů do vozidel profesionálních řidičů

Profesionální řidiči se od těch běžných liší nejen vyšším počtem najetých kilometrů a každodenním několikahodinovým řízením vozidla, ale také tím, že zpravidla nemohou ovlivnit výběr svého vozidla ani instalovaných systémů. Obvykle se musí podřídit rozhodnutí svého nadřízeného, což pro některé z nich může znamenat vyšší zátěž nebo pokles pracovního uspokojení. Hlavním důvodem pro používání inteligentních systémů ve vozidlech profesionálů bývají ekonomické důvody. Je vhodné vzít v úvahu, kterému konkrétnímu řidiči má být systém nainstalován. Některé systémy totiž mohou vést k významné změně stylu řízení nebo ovlivnit zaměření pozornosti řidiče. Zejména je třeba zvážit vhodnost vybraného zařízení u nezkušeného řidiče, který nemá plně rozvinuté všechny potřebné řidičské dovednosti, anebo u staršího řidiče, který již není plně flexibilní a zácvik mu může trvat déle.

Návyk na nový systém ve vozidle

Většina systémů vyžaduje řidičovu adaptaci na jejich fungování, ovládání a manévrování. S přidáním inteligentního systému přicházejí do vozu i nové funkce či reakce, na které si řidič teprve musí zvyknout. Ideálně by měl být systém tak intuitivní, aby již po jednom týdnu ježdění řidič zvládnul nutnou úroveň řízení.

Jenssen popsal pět typických fází pro behaviorální adaptaci na inteligentní systém ve vozidle. K první, setkávací fázi, podle něj dochází během prvních padesáti kilometrů jízdy. Řidič se v tomto období seznamuje se systémem a se způsobem, jak vozidlo funguje. Pokud systém narušuje řidičovu pozornost, může k němu pojmout nižší důvěru. U intuitivně fungujících systémů má tato fáze kratší trvání. Při prvních jízdách se systémem by měli řidiči vyjet v málo frekventovanou denní dobu, na komunikaci s malým provozem, případně na větší, opuštěné parkovitě.

Druhá, učící fáze, trvá zpravidla 3 až 4 týdny. Během těchto jízd se řidič učí získat kontrolu nad systémem, zjišťuje jeho limity a získává větší řidičskou sebejistotu.

Ve třetí fázi, etapě důvěry, začíná být chování řidiče stabilnější. Období trvá asi do půl roku od instalace systému do vozidla. V tomto stadiu si již řidič na nový systém poměrně zvyknul, což však může vést k jeho přílišnému spoléhání se na něj. Řidič může jezdit méně pozorně a stát se pasivnějším.

Čtvrtá, přizpůsobovací fáze trvá zhruba jeden rok. Během tohoto období si již člověk vyzkoušel jízdu v každém ročním období a na různých typech komunikací. Řidič se již zpravidla setkal s limity svého vozidla. Tyto limity u něj mohou způsobit nedůvěru a nevraživost. V takovém případě dochází znovu k adaptaci a hrozí, že v budoucnu bude řidič systém více pozorovat, než je vhodné.

Poslední fáze je obdobím přenastavování. V tomhle stadiu se již řidiči naučili ovládat systém i s jeho evidentními omezeními. Nedůvěra v systém postupně zaniká. Řidič dokáže rozpoznat, kdy může systému věřit a kdy musí zůstat v pohotovosti. Rizikovým faktorem této fáze je návyk na systém a ztráta části řidičských dovedností.

Budoucnost ADAS

Systémy ADAS se stále vyvíjejí tak, aby bylo jejich používání pro řidiče co nejkomfortnější, aby byly finančně dostupné většině potenciálních uživatelů a aby se maximalizoval jejich pozitivní dopad na dopravní bezpečnost a eliminoval se výskyt případných chyb systému.

Nově vznikající technologie jsou interaktivnější a s řidičem více spolupracují. Častěji se využívá dotykový displej a interakce systému s mobilním telefonem. Dotykové obrazovky však zvyšují vizuální zátěž řidiče a mohou snadno vést k jeho přetížení. Některé systémy lze ovládat lidským hlasem. Varování řidičů se posouvá do vibračně taktilního varování. Jsou vyvíjeny systémy, které mohou být ovládány gesty či bio-signály, především u handicapovaných osob.

Jedním z vývojových cílů je mimo jiné vytvořit systém, který by byl schopen autonomně a bezpečně řidiče dovézt z místa A do místa B, aniž by byl nutný jakýkoli lidský zásah. Vytvořit takový systém je však velmi náročné, neboť při jízdě se vyskytuje veliké množství proměnných a systémy je dosud nedokáží rychle a bezpečně zpracovat. Hovoří se o tom, že zkušený řidič je schopen rychle a spolehlivě z působících podnětů vybrat ty podstatné pro bezpečnost a připravit se na případnou reakci na ně, zatímco systémy takovou předvídavost dosud nemají.

Přínosy systémů ADAS

Hlavním přínosem ADAS je zvýšení dopravní bezpečností a uživatelského komfortu vozidel. Konkrétně se jedná o tyto změny:

Změna ve stylu řízení vozidla a defenzivní způsob jízdy

Styl řízení vychází z věku, kondice, zkušeností a osobnosti řidiče a z vlastností vozidla i dopravního prostředí. Vlivem asistenčních systémů se může zažitý způsob řízení změnit, např. jízda se může stát plynulejší, předvídatelnější, bez prvků agresivity.

Defenzivní způsob jízdy chápeme jako styl jízdy, který bere ohledy na ostatní účastníky silničního provozu a klade důraz na předvídání vzniku kritických situací v provozu na pozemních komunikacích. Má prokazatelný vliv na zvýšení dopravní bezpečnosti, snížení nehodovosti, snížení spotřeby paliva, opotřebení automobilů i snížení dopadů na životní prostředí. Typickým znakem defenzivní jízdy je, že se řidič chová předvídavě a ohleduplně, dává včas najevo své plánované manévry, udržuje bezpečný odstup od ostatních účastníků silničního provozu a bezpečně předjíždí. Řidiči udávají, že po pořízení některých systémů ADAS jezdí defenzivněji.

Monitorování bdělosti řidiče a snížení rizika usnutí při řízení

Bdělostí rozumíme stav připravenosti a pohotovosti jedince k reakci na podnět. Bdělost během dne kolísá, a to zejména v závislosti na biorytmu daného jedince. K nejostřejší bdělosti obvykle dochází okolo jedenácté hodiny dopoledne a kolem páté hodiny odpoledne.

Usnutí, lidově řečeno mikrospánek, je stavem mezi spánkem a bděním. Řidič při něm buď vjemy z vnějšího prostředí nepřijímá vůbec, nebo je sice přijímá, ale není na ně schopen adekvátně zareagovat. Takový stav je navzdory předsudkům vždycky předvídatelný a nastane pouze tehdy, pokud řidič varovné příznaky únavy ignoruje.

Systém, který monitoruje ospalost řidiče, jej může varovat ještě dříve, než si řidič varovných signálů únavy sám všimne. V běžných podmínkách by sice tyto příznaky zaznamenat měl, může se však stát, že se tak intenzivně soustředí na jiné podněty (např. na intenzivní dopravní situaci, hovor se spolujezdcem nebo poslech rádia), že příznaky vyčerpání skutečně opomene, anebo – mnohem častěji – hluboce podcení.

Snížení mentálního přetížení řidiče

Při řízení vozidla jsou řidiči mnohdy přetíženi nadměrným množstvím informací, které musí zpracovávat. Ovládání některých systémů může řidiče odvádět od primárních úkolů spojených s řízením. Proto je jednou z možností, jak zvýšit dopravní bezpečnost, nahradit lidskou kontrolu některých funkcí plně automatickým zásahem. Je ovšem nutné, aby byli řidiči dobře seznámeni s tím, co mohou od svého vozu očekávat a jak na tyto zásahy reagovat.

Rizika systémů ADAS

Rizika systémů ADAS mohou způsobit, že jejich instalací do vozidel nedojde ke zvýšení dopravní bezpečnosti, ale naopak k jejímu snížení.

Mentální přetížení a kognitivní zátěž

Používáním inteligentních systémů vznikat nové zátěžové situace, které řidiče ještě více zatíží. Při příliš vysoké zátěži řidič nestíhá sledovat všechny důležité podněty a snadno se unaví. Zvýšená zátěž je typická pro první jízdy s novým systémem a se systémem, který vyžaduje větší interakci s řidičem.

Snížení aktivace řidiče

K tomu, aby člověk podal optimální výkon, je třeba určité míry aktivace. Za rizikovou považujeme příliš nízkou i příliš vysokou míru aktivace. Při nízké míře aktivace člověk snadno poleví s pozorností a jeho výkonnost je nízká. Při vysoké míře aktivace je řidič naopak přetížen a chybuje z nadměrné zátěže a stresu. Aktivaci organismu mohou snížit především ty systémy, které výrazně snižují počet podnětů, které na řidiče bezprostředně působí a na které musí reagovat (např. systémy ACC nebo LDW).

Zhoršení schopnosti předvídat vývoj dopravní situace

Tato schopnost řidičům umožňuje připravit se včas na případná rizika a vyhnout se jim ještě dříve, než nastanou. Některé inteligentní systémy ve vozidle mohou způsobit zhoršení schopnosti předvídat rizikové situace v dopravě. Jedná se zejména o systémy, které monitorují dopravní prostředí a řidiče informují o případném nebezpečí.

Prodloužení reakčního času

Reakční čas je dobou od zaregistrování určitého podnětu k počátku reakce řidiče. Významně ovlivňuje délku brzdné dráhy automobilu. Reakční čas se prodlužuje, pokud na řidiče působí několik podnětů současně anebo při monotónní jízdě. Vzrůstá také v situacích, kdy se řidič plně nevěnuje řízení, např. komunikuje-li se systémem ve voze.

Distrakce řidiče

Každá činnost, která omezuje pozornost řidiče, zvyšuje riziko vzniku dopravní nehody. Úkoly, které odvádějí pozornost řidiče, působí jako tzv. distraktory. Za určitých podmínek se distraktorem mohou stát i asistenční systémy.

Zhoršení řidičských dovedností

Dlouhodobé používání inteligentních systémů ve vozidle může způsobit zhoršení řidičských dovedností, např. pokles pozornosti při jízdě, snížení předvídavosti, zhoršení vnímavosti k rizikovým situacím a nadměrné spoléhání se na systém.

Nápodoba řidičského stylu

Je pravděpodobné, že se počet dopravních nehod po instalaci inteligentních systémů do vozidel zpočátku nesníží, ba naopak, ještě vzroste. Bude to zaviněné tím, že řidiči, jejichž automobily nebudou potřebnými systémy vybaveny, budou napodobovat jízdu těch, kteří systémy ve svých vozech mají. Dostanou se tak snadno do kolizních situací, které však bez inteligentních systémů bezpečně nezvládnou.

Nárůst agresivního způsobu řízení

Typickými projevy agresivního řízení jsou příliš rychlá jízda, nedodržování bezpečné vzdálenosti a nerespektování dopravního značení. Používání některých inteligentních systémů může vést k agresivnějšímu způsobu řízení (např. systému ACC a podobným systémům, které automaticky a intenzivně brzdí před překážkou). Jiné systémy se naopak snaží agresivní projevy při řízení omezit, např. systém ISA (upozorněním na dopravní značení nebo maximální dovolenou rychlost) anebo LDW (omezením při přejíždění do vedlejšího jízdního pruhu bez příslušné signalizace).

Diskomfort při řízení vozidla vybaveného inteligentním systémem

Řízení vozidla vybaveného asistenčním systémem může pro řidiče znamenat snížení komfortu, typicky v případě, kdy systém řidiči vnucuje určitý styl jízdy, který je mu nepříjemný. Diskomfort se také často objevuje při prvních kilometrech jízdy s instalovaným systémem. Řidiči totiž nějakou dobu trvá, než si na systém zvykne. Nepohodlí může způsobit rovněž informační přetížení nebo nepříjemný způsob prezentace informací zprostředkovaných systémem (příliš hlasitý či nepříjemně vysoký zvuk, rozptylující barva signálu apod.). Diskomfort mohou způsobit i obavy ze zodpovědnosti za případnou krizovou situaci, do které by se řidič dostal v důsledku selhání systému.

Komplikace u řidičů s kombinovanou vadou zraku

Komplikace s využíváním informací zprostředkovaných inteligentními systémy můžou mít řidiči, kteří používají současně brýle na blízko i na dálku. Je pravděpodobné, že někteří řidiči s brýlemi na dálku nepřečtou informace na palubní desce. Pokud se budou snažit pro ně nečitelný text rozluštit, opomenou sledovat dopravní situaci. Jestliže si nasadí brýle na blízko, aby přečetli požadovaný text, neuvidí zase jasně dopravní situaci.

Výzkumy v oblasti ADAS

Rizika asistenčních systémů podle výzkumu Univerzity Palackého v Olomouci

Podle výzkumu provedeného v roce 2016 bylo zjištěno, že hlavní příčinou výskytu rizikových situací s využíváním systémů ADAS je nevědomost řidičů o přítomnosti, používání a limitech daných systémů. Další příčinou je zaskočení až úlek řidiče z nečekané reakce vozidla. Pokud řidič jen zřídka čelí situacím, ve kterých systém funguje, může být nenadálou reakcí svého vozidla nepříjemně překvapen. Může začít zmatkovat nebo se zaměřit na interakci se systémem a polevit ve sledování dopravní situace.