Bumperkleven voor de wetenschap

Het zag er wel heel vreemd uit op de A270 tussen Eindhoven en Helmond. Auto’s reden vlak achter elkaar in een rijtje, alsof ze allemaal fanatiek aan het bumperkleven waren. Dit keer riep dat alleen geen ergernis op, maar bewondering bij liefhebbers van autotechnologie.

De A270 was het decor van de Grand Cooperative Driving Challenge (GCDC). Negen studententeams streden met tien voertuigen om de eerste plek tijdens een testcase van het zogeheten coöperatief rijden. Daarbij nemen auto’s voor een groot deel de taken van mensen uit handen. Ze rijden dus nog niet volledig autonoom, maar voeren wel gerichte taken helemaal zelf uit en communiceren met elkaar en de wegkant (zie kader hieronder). De wagens zitten tjokvol slimme snufjes, zoals software die razendsnel berekeningen maakt, en sensoren.

Onderhandelen

Tijdens het evenement waren er drie manoeuvres, die de wagens uitvoerden: ritsen, een kruising met ander verkeer oversteken en plaats maken voor een brandweerauto. “Ritsen is voor veel automobilisten al lastig. Ze zijn op dat moment vaak gestrest. Krijg ik wel genoeg ruimte om in te voegen? Hoe hard moet ik rijden? Ook bij het coöperatief rijden is dat een lastige manoeuvre”, zegt hoogleraar automotive technology Henk Nijmeijer van de TU Eindhoven. Hij is een van de initiatiefnemers van de wedstrijd.

Tijdens het ritsen waren er in totaal acht wagens op de weg. Ze reden in twee rijen van vier vlak achter elkaar, in een treintje. “Vervolgens moesten de wagens met elkaar onderhandelen over wie er waar tussen mocht”, aldus Nijmeijer. De bolides versturen informatie naar elkaar. Bijvoorbeeld over waar ze zich precies op de weg bevinden, hoe hard ze gaan en hoeveel ruimte er is tussen de wagens.

Dat neemt natuurlijk niet weg, dat het knap was wat de studenten presteerden. “Twee jaar geleden hebben we deze eisen bedacht en toen leek dat ontzettend ambitieus. De meeste teams slaagden voor de tests en daarmee is het echt een groot succes geworden, ook al verliep niet alles vlekkeloos”, zegt de hoogleraar automotive technology.

Misschien wel het meest cruciale onderdeel van coöperatief rijden is de onderlinge communicatie. De wagens ‘praten’ met elkaar en de wegkant. Maar hoeveel informatie moet je delen om goed geïnformeerd te zijn? “Wij kregen zoveel data doorgestuurd, dat we extra rekenkracht nodig hadden”, legt Dolk uit. “Daarom hadden we vlak voor de wedstrijd in de achterbak een laptop gezet, die data codeerde en decodeerde. Je moet al die gegevens natuurlijk razendsnel verwerken. In het verkeer moet je direct en heel precies weten waar iemand is.”

Laser

De wedstrijd liet zien dat het misgaat wanneer je niet de juiste informatie hebt. Bij het tweede scenario naderden drie auto’s een T-splitsing zonder stoplichten. Ze dienden zich uiteraard netjes aan de verkeersregels te houden en dus voorrang te verlenen als dat nodig was. Bovendien mochten ze niet stoppen. Wie voorrang moest verlenen, mocht een beetje afremmen totdat de andere wagen was gepasseerd. Zo zouden alle auto’s in een vloeiende beweging langs elkaar rijden en er geen onnodig tijdverlies zijn.

Dit verloopt alleen goed als alle verzonden informatie over positie en snelheden klopt en goed aankomt. “We deden deze test meerdere keren. Een keer ging het mis. Onze auto, een aangepaste Toyota Prius, verwerkte de data over waar de andere wagen was die voorrang had, niet goed. Daardoor gingen we veel te hard en moesten we ingrijpen”, zegt Dolk, die in de auto zat.

Het geeft aan hoe precair het coöperatief rijden nog is. Dit soort wedstrijden zijn juist nodig om het steeds beter onder de knie te krijgen, zegt teamleider Adityen Sudhakaran van het Ateam. “Alle teams ontwikkelden hun eigen systemen en die moeten met elkaar communiceren. Soms gebruiken ze ook andere technieken. Via een radar en een camera ‘keek’ onze wagen om zich heen. Andere teams gebruikten een lidar, een laser, waarbij je aan de hand van de weerkaatsing informatie krijgt over obstakels. Dat zijn andere aanpakken en toch begrijpen die verschillende systemen elkaar goed tijdens de meeste tests.” Het Ateam uit Eindhoven werd uiteindelijk achtste. Het Zweedse team van de universiteit van Halmstadt ging met de eerste prijs aan de haal.

Fantoomfiles

Voor onderlinge communicatie maken de wagens gebruik van speciale wifi voor het automobiel verkeer. Dat is vergelijkbaar met de wifi die je thuis, op werk of in een café gebruikt; maar het werkt net wat anders. “Bij de wifi thuis vraagt een apparaat altijd eerst toestemming. In de automotive is daar geen tijd voor en hoeft dit ook niet. Je wilt direct weten waar alle andere weggebruikers zijn en er mee communiceren”, zegt de teamleider.

Deze wifi werd ook volop gebruikt bij de derde proeve van bekwaamheid. De auto’s reden daarbij in twee treintjes en moesten plaats maken voor een brandweer onderweg naar een noodgeval. “Het ene deel van de auto’s ging naar links, het andere deel naar rechts. De brandweer passeerde via de middelste rijbaan. In de communicatie kun je verschillende rollen hebben. De brandweer zendt een signaal uit waaruit blijkt dat het een noodhulpvoertuig is en krijgt dan automatisch voorrang”, legt Dolk uit.