Så fungerar Volvos autobroms

Collision Warning System with Full Autobrake and Pedestrian Detection. Bakom det långa och krångliga namnet döljer sig ett nyutvecklat säkerhetssystem som Volvo presenterade i samband med introduktionen av nya S/V60.

Systemet ska i ett första steg varna föraren och därefter i ett akut nödläge automatiskt bromsa bilen för att undvika en kollision. Det unika med Volvos system är att det inte bara fungerar mot fasta föremål, utan även mot fotgängare.

Redan idag finns flera tillverkare som erbjuder automatiskt bromsande system på sina bilar. Men Volvo är än så länge ensam på marknaden om ett autobromssystem som reagerar även för fotgängare.

Vissa inskränkningar
På Volvos testbana i Göteborg fick jag tillfälle att själv prova systemet, som arbetar med hjälp av både kamera och radar.  

Det var med något blandade känslor jag tryckte ned gaspedalen och körde mot den uppblåsbara krockdockan Bob, som snabbt växte i vindrutan framför mig. Trots att jag inte släppte på gasen bromsade bilen in och stannade med ett sista knyck strax framför Bob. Vi gjorde om testet tre gånger med samma lyckade resultat.

När Volvo första gången presenterade systemet för den församlade världspressen gick det inte lika bra, utan bilen kraschade inför hundratals inbjudna journalister.

Utvecklingsingenjören Andreas Eidehall har de senaste tre åren jobbat med att finslipa systemet. Han betonar att det handlar om en förarhjälp som har vissa inskränkningar:

– Just denna incident berodde på ett tekniskt fel i den bil som användes. Det var en förseriebil som inte var klar för produktion. Rent allmänt måste man också ha klart för sig att systemet har liknande begränsningar som det mänskliga ögat. Dåligt väder, nedsmutsade komponenter, nedsatt sikt och skiftande väglag försämrar självklart effektiviteten, förklarar Andreas Eidehall.

– Detta är ett hjälpsystem som bara griper in när föraren själv inte klarar att undvika en kollision. Föraren får aldrig förlita sig på att systemet fungerar i varje situation.

Trots begränsningarna har systemet en stor potential, anser man hos Volvo. Undersökningar har visat att ouppmärksamhet var orsaken till 93 procent av alla olyckor och att föraren i hälften av fallen inte hann reagera alls innan kollisionen!

I Europas huvudstäder omkom 1 560 personer i trafikolyckor under 2007 och av dessa var 671 fotgängare. Totalt sett är 14 procent av alla som omkommer i den europeiska trafiken gångtrafikanter. För USA och Kina är motsvarande siffror 11 respektive 26 procent.

I kollisioner med gående har den påkörande bilens hastighet en avgörande betydelse för olycksutgången. Om farten minskar från 50 till 25 km/tim ökar fotgängarens chans att överleva med 85 procent.

Stannar från högst 35 km/tim
Volvos nya autobromssystem har programmerats för att reagera på fotgängare och på bilar som står stilla eller rör sig i samma riktning som den egna bilen. Systemet är aktivt upp till 80 km/tim för fotgängare, för bilar finns ingen sådan begränsning.

Det kan hantera och utvärdera maximalt tio personer som är från 80 centimeter långa och uppåt, det vill säga även barn.

– Den stora utmaningen var att skapa en programvara som kunde identifiera fotgängarnas rörelsemönster med hög tillförlitlighet och som samtidigt uteslöt att bilen felaktigt bromsade i tid och otid, berättar Andreas Eidehall.

Ett annat problem var att man inte kunde krocktesta systemet. Istället var man tvungen att samla in alla tänkbara trafiksituationer på plats och därefter utforma systemet med hjälp av datorsimuleringar.

Under flera år rullade därför Volvobilar i flera av världens storstäder. De hann köra över en halv miljon kilometer under utvecklingsarbetet. För säkerhets skull anlitades dessutom oftast lokala förare. De kör inte ”som turister”, vilket Volvos egna testförare förmodligen hade gjort.

– Datorsimuleringen har även flera andra fördelar. Vi kunde exempelvis återanvända den inspelade verkligheten och fortlöpande förbättra systemfunktionerna, berättar Andreas Eidehall.

Komponenterna i autobromssystemet består av en nyutvecklad radarenhet i bilens grill, en kamera vid innerbackspegeln, en rattvinkelsensor, en gyrosensor, fyra ABS-sensorer och en central dator.  

Systemet kan än så länge bara stanna bilen helt från en hastighet av högst 35 km/tim, men systemet är aktivt även i högre hastigheter och då kommer att sänka krockhastigheten.

Två till tre sekunder innan en förestående kollision varnas föraren via en kraftig ljud- och ljussignal, sedan bestäms om och hur bilen ska reagera och därefter bromsas bilen.

Volvo bestämde sig för två, från varandra oberoende mätsystem, ett radar- och ett kamerabaserat. Radarn är bättre på att mäta avståndet och i vilken hastighet föremålen närmar sig, kameran är bättre på att se lägen och formerna på objekten.

Båda skickar sin information till datorn, men först när båda systemen samstämmigt bekräftar en given situation agerar den. Och det sker blixtsnabbt, reaktionstiden är 0,2 sekunder.
Kamerans viktigaste uppgift är att identifiera fotgängare och deras rörelsemönster. Den måste fungera under bilens hela livslängd. Volvo har därför valt att använda svart/vita, lågupplösta bilder med en bildstorlek på 640 x 480 pixlar.

Kameran är programmerad att ta bilder i en vinkel av 48 grader och på ett maximalt avstånd av 60 meter. Med en hastighet av 15 bilder per sekund matar den sedan datorn med den nödvändiga informationen.

Fungerar endast i dagsljus
Bildbehandlingen i Volvos egen mjukvara mäter i första hand storleken, benrörelserna och kroppsformen hos varje fotgängare. Med detta som hjälp beräknar systemet exakt var fotgängaren befinner sig och hur den rör sig.

– Det krävs mycket datorkraft till alla snabba beräkningar. Bilen bromsar exempelvis inte när en person rör sig i närheten av eller står bredvid bilen, utan stannar först när det är absolut nödvändigt, fortsätter Andreas Eidehall.

Radarn läser av området framför bilen i två lägen. Det första i en vinkel av 20 grader och upp till 200 meter framför bilen, det andra i en 60-gradig vinkel med en längd av maximalt 60 meter. Den smala och långa radarstrålen siktar in sig på bilarna, medan den korta och breda primärt söker efter fotgängarna.

– I dag klarar de automatiska systemen en inbromsning på maximalt 1 G. Det innebär i praktiken att vi på en sekund kan få stopp på en bil som rullar i 35 km/tim, säger Andreas Eidehall.

I dagsläget fungerar systemet endast i dagsljus, men Volvo är självklart intresserade av att i framtiden integrera någon typ av mörkerkamera, så kallad night vision, i systemet för att det ska kunna fungera även på natten. Man jobbar också i olika forskningsprogram med att anpassa autobromsningen till olika vägförhållanden.

Autobroms kommer förr eller senare att finnas i alla nya bilar. Troligen är det dessutom bara ett första steg i en värld där bilarna kan kommunicera med varandra och på så sätt undvika olyckor.

Tanken med kommunikationssystemen är att de kopplas ihop med bilen övriga aktiva säkerhetssystem, typ autobroms, så att den ena bilen bromsas automatiskt om det finns risk för en kollision.

Systemen möjliggör också att bilarna i god tid kan varna varandra för farliga trafiksituationer, exempelvis plötsliga stopp på snabba lands- eller motorvägar eller bakom skymda kurvor och backkrön.