האוטוסטרדה האוטומטית

מהו מיזם “האוטוסטרדה האוטומטית”, מדוע הטכנולוגיות שפותחו במסגרתו לא מומשו? והאם יש להם תוחלת?

 מיזם “האוטוסטרדה האוטומטית”

“האוטוסטרדה האוטומטית”, או “הכביש החכם”, היה מיזם מחקר ופיתוח שנערך בשיתוף מחלקת התחבורה בממשל ארצות הברית, האקדמיה ותעשיית הרכב. המיזם התנהל בשנים 1994 – 1997 ופעל להגשמת תוכנית שאפתנית לפיתוח מערכת טכנולוגית בה כלי רכב ינועו באופן אוטומטי על קטע נתון של כביש מהיר. המיזם הגיע לשיא בהדגמה שנערכה בשנת 1997 בה הוכחה ייתכנות טכנולוגית ויעילות של כביש חכם, אך ההצלחה הטכנולוגית לא נמשכה בפיתוח מעשי.

במסגרת חוק שנושאו יעילות התחבורה הקרקעית, הקונגרס האמריקאי הסמיך בשנת 1991 את מחלקת התחבורה בממשל ארצות הברית להקציב סכום משמעותי למחקר ארוך טווח שמטרתו פיתוח וניסוי מעשי של מערכת תחבורה אוטומטית. הייחוד והחידוש בתוכנית היו ראייה ארוכת טווח ומבט על תשתית הכבישים, הרכב והנהג כעל מערכת משולבת. הממשל פרסם מכרז, ובסוף שנת 1994 נבחר קונצורסיום, ששותפו בו המגזר הפרטי והציבורי, התעשייה והאקדמיה, למטרת פיתוח מערכת תחבורה אוטומטית. הקונצורסיום נקרא: National Automated Highway System Consortium (NAHSC), והוא כלל את התאגידים בכטל, דלקו, ג’נרל מוטורס, לוקהיד-מרטן ורייתאון, את חברת הייעוץ פרסונס-ברינקרהוף, את תאגיד התחבורה של קליפורניה – CALTRANS, ואת אוניברסיטת קארנגי-מלון, וגוף מחקר נוסף – PATH. מנהל התוכנית היה נציג ג’נרל מוטורס, מר ג’יימס רילינג.

בפיתוח וההדגמה של “האוטוסטרדה האוטומטית” הושקעו בערך 50 מיליון דולר. מחלקת התחבורה בממשל האמריקאי מימנה שמונים אחוז מהתוכנית, ואת היתרה השקיעו השותפים ביוזמה. המוצר הסופי המיועד של התוכנית היה דגם של מערכת הכוללת קטע של “כביש חכם” עליו נע צי קטן של כלי רכב מתקדמים, המסוגלים לעבור ממצב של נהיגה רגילה לנהיגה אוטומטית על ה-“כביש החכם”. למיזם לא היו יומרות מסחריות מיידיות או יומרות להציג מערכת תחבורה אוטומטית מלאה, מטרתו הייתה לפתח ידע וטכנולוגיות, לבחון יכולת טכנולוגית ולהעריך כיווני פיתוח בעתיד.

הגשמת המיזם

במהלך הפיתוח נבחר קטע של כביש מהיר במחוז סאן דייגו בקליפורניה כשדה ניסוי והדגמה. על הקטע הנבחר, באורך של כ – 12 קילומטרים, “הושתלו” עשרות נעצים מגנטיים קרמים רבי עוצמה עשויים פלדת אלחלד במרחק מטר בין אחד לשני. הנעצים המגנטיים סיפקו מידע למכוניות, אך לא קלטו מידע ולא קיימו היזון חוזר. במכוניות שהשתתפו בניסוי הוצבו מגנטומטרים חיישנים שקיבלו אותות מהנעצים שבכביש והפיקו מהם מידע דיגיטלי על מיקום הרכב על הכביש, על מיקום הרכב ביחס למרכז המסלול ועל מהירות הנסיעה. הנעצים המגנטים סיפקו נפח זעיר של מידע נוסף על קיומם של צמתים, או על מהירות מומלצת. בנוסף לתקשורת בין התשתית לבין כלי הרכב שהשתתפו בניסוי, היו במכוניות מערכות תקשורת הדדיות ומערכות כיוון ומרחק. כלי הרכב החליפו מידע רציף בדבר מהירות הנסיעה, האצה, האטה, או קיומם של מכשולים. כל המערכות הופעלו ללא התערבות אנוש, והן ארגנו את התנועה על ידי קליטת מידע, ניתוחו, העברתו לבקרים ומתן פקודות למערכות מכניות אוטומטיות ששלטו בהיגוי, במהירות ובבלימה.

בתא המטען של המכוניות ותחת מכסה המנוע הותקן ציוד חדשני ומשוכלל, אשר כלל מערכות שונות. תקשורת הרדיו בין המכוניות העבירה מידע בקצב של 50 פעמים בשניה. אמצעי חישה, כללו כאמור מגנטומטרים –  שהותקנו על הפגושים הקדמיים והאחוריים וקלטו מידע מהנעצים המגנטים שהותקנו על הכביש, חישני תנועה – שהותקנו במרכב הכובד של המכוניות, ומגלה כיוון ומרחק  – שהותקן מאחורי הסבכה הקדמית של המכוניות. המידע שנקלט עובד על ידי זוג מעבדי “פנטיום”, וקלט הועבר לבקרים שהפעילו מחוללי היגוי, הזרמת דלק ובלימה. בכל מכונית הותקן ציוד בשווי של כמאתיים אלף דולר, שרובו אוחסן בתא המטען. באופן מצטבר המכוניות שהשתתפו בניסוי נסעו קרוב ל – 8,000 מייל והסיעו כ – 4,000 נוסעים, ללא אירועי בטיחות.

כדי להשתמש במערכת האוטומטית, מכונית שקרבה למסלול האוטומטי עברה במסלול בוחן כשירות. במסלול זה המערכת ערכה בחינת מערכות, החליטה אם המכונית כשירה לתפקד במצב אוטומטי, בחנה את יעד הנסיעה וניכתה אגרות דרך מהנהג. הפעלה לא נכונה, או אבחון של חוסר כשירות העבירה את המכונית הנבדקת למסלול רגיל. מי שעבר את התנאים המוקדמים הונהג דרך שער אלקטרוני לאזור השתלבות על המסלול האוטומטי. מערכת בקרה אוטומטית תאמה את התנועה של המכוניות הנכנסות למסלול האוטומטי והיוצאות ממנו.

בכוחן של המכוניות היה לסדר עצמן כ-“פלוגות” של שמונה עד עשרים כלי רכב הנוסעים ברציפות באורח אחיד זה אחר זה במרחקי בטיחות קבועים. ה-“פלוגות” דמו לרכבות שהקרונות בהן לא חוברו או הוצמדו באופן פיזי, אלא בצורה אלקטרונית, ולכן הם יכלו להתחבר, להינתק ולהתגבש מחדש. כאשר מכונית בקשה לצאת מ-“הפלוגה” היא אותתה למכונית המובילה את הטור, האטה במהירותה וגרמה לאלו שאחריה להאט. כאשר נוצר מרחק בטוח בין המכוניות ניתן היה לפרוש מהטור. לאחר פרישה של מכונית מהטור, המכוניות שמאחור הדביקו שוב את “הפלוגה” וחזרו לשמור על מרחק קבוע. באופן דומה מכוניות יכלו להדביק את זנב “הפלוגה”, לשמור על מרחק אחיד ולהצטרף לטור. המערכת שמרה על מרחק על הציר האופקי ועל הציר הצידי. המכוניות נסעו בדייקנות מופתית, תוך סטייה של כ – 10 סנטימטר בלבד במהלך שיוט וסטייה של כעשרים סנטימטרים במהלך תמרון כמו האצה והאטה. סטיות אלו העידו על דיוק המערכת ותגובתה לעומת התגובה האנושית. המערכת עמדה במבחן בתנאי מזג אוויר שונים כמו גשם, שלג וראות לקויה וסיפקה פתרונות בטיחות שונים בתגובה לתקלות שונות.

במהלך הנסיעה על המסלול האוטומטי הנהג יכול היה להתרווח ולבצע פעולות שונות כשהוא אינו כבול לריכוז בנהיגה ובכביש, לאחיזה בהגה או הפעלת הדוושות. בסוף המסלול התקיים הליך יציאה, בו המערכת בחנה אם הנהג יכול להחזיר לעצמו את השליטה על הרכב ונקטה בפעולות המתאימות אם הנהג נמצא ישן, חולה או בלתי כשיר לנהוג.

המיזם הזמין ציבור רחב להתרשם מהמערכת ומתצוגה מתמשכת של נסיעה אוטומטית, ואף להתנסות בנסיעה. השיא היה בהדגמה מתוקשרת שבוצעה במשך שלושה ימים בחודש אוגוסט 1997. בהדגמה הוצגו “פלוגות” שכל אחת מהן כללה שמונה מכוניות “ביואיק לה-סבר” שנעו ברווחים של כ- 5.5 – 6.5 מטרים ( –  21 – 18 רגל) במהירויות שונות. המהירויות הגיעו עד למהירות חוקית על האוטוסטרדה, 65 מייל לשעה. ההדגמה הוצגה ללא תקלות וזכתה לסיקור תקשורתי מקיף, רוב המכשירים פעלו כמצופה, והטכנולוגיות הוכיחו אמינות.

היתרונות של נסיעה אוטומטית

הנסיעה האוטומטית הפגינה יתרונות על נהיגה אנושית:

יתרונות של בטיחות – מערכות אוטומטיות אינן סובלות מחולשות אנוש מגוונות, ובהן עייפות, הסחת דעת, חוסר ריכוז, או תגובה איטית. מערכות אוטומטיות אינן סובלות מדכדוך, אינן צורכות סמים, ואלכוהול אינו מערפל את חושיהן. שמירה אוטומטית על מהירות אחידה מסוגלת למנוע התנגשויות בין כלי רכב.

יתרונות של יעילות – המניע העיקרי למיזם ה-“אוטוסטרדה האוטומטית” היה מענה לבעיות גודש התנועה ההולכות ומחריפות. בכוחה של תנועה אוטומטית הנעה במהירות אחידה לשמור על מרחק אחיד וקצר יחסית בין כלי הרכב. תנועה כזו הרמונית הרבה יותר מנהיגה אנושית, הנוטה ליצור גלי זרימה של התכווצות והתקרבות בדומה לתנועת אקורדיון. ההנחה הייתה כי כלי הרכב ישמרו על קצב אחיד כמו פלוגת חיילים ממושמעת הצועדת בסך, מכאן גם הוטבע הכינוי לקבוצת כלי רכב רצופה – “פלוגה” ( – “platoon”). כתוצאה מהמרחק הקצר, האחידות וההרמוניה, תפוקת התחבורה של קטע כביש עליו נעה תנועה אוטומטית גבוהה בהרבה מתפוקת כביש עליו נוהגים בני אנוש. על נתיב שבו נוהגים כלי רכב רגילים תפוקת התחבורה קרובה ל- 2,000 מכוניות בשעה, ואילו המערכת האוטומטית הוכיחה כושר תפוקה של כ – 5,700 מכוניות לשעה.

יתרונות כלכליים – עלות הסלילה והתחזוקה של כבישים הופכת למעמסה ציבורית כבדה. צפיפות אוכלוסין בשילוב עם עלייה ברמת החיים ותוספת כלי רכב יוצרים גודש תנועה, המחייב להגדיל את קיבולת הכבישים. הרחבת קיבולת באמצעות סלילת כבישים חדשים והרחבת נתיבים באזורים צפופים ומאוכלסים, בהם קיים מחסור בקרקעות, הופכת להיות יקרה. בנוסף לכך ריבוי כבישים, גשרים, מחלפים ומנהרות מחייב תחזוקה מצטברת יקרה. הכפלת תפוקת הכבישים הקיימים על ידי מערכות אוטומטיות יעיל וזול מהכפלת שטח הכבישים הסלול.

תנועה יעילה במהירות שיוט יציבה מפחיתה צריכת דלק, חוסכת אנרגיה, הוצאות תחזוקה, זיהום ועלויות נלוות. בנוסף לכך, בניסוי שנערך במנהרת רוח הסתבר כי נסיעה קרובה ומתואמת של כלי רכב מונעת התנגדות אויר, עשויה להפחית את הגרר במחצית ולתרום לחסכון של חמישית עד רבע מצריכת הדלקיתרונות סביבתיים – תנועה יעילה, הזורמת באופן חלק ללא תנועות של בלימה והאצה, חוסכת לא רק צריכת דלק ובלאי למנועים, אלא גם זיהום אוויר ורעש. שיפור יעילות זרימת התנועה כתחליף לסלילת כבישים נוספים משמרת שטחים טבעיים מכיסוי באספלט.

נוחות – בכוחה של תנועה אוטומטית לחסוך בזמן הנסיעה, במריטת עצבי הנהגים המעוכבים בתנאי גודש, ומשחררת את הנהגים לניצול משך הנסיעה בביצוע פעולות שונות.

סיום המיזם

מיזם ה-“אוטוסטרדה האוטומטית” הצליח מבחינה טכנולוגית והוכיח ייתכנות טכנולוגית ותועלת כלכלית, אך לאחר הפגנת הייתכנות בשנת 1997 ההשקעות במיזם הופסקו, והוחלט לא להמשיך במחקר ופיתוח מסוג זה, או לנסות להפוך אותו ליישומי ומעשי. להפסקת התוכנית היו מניעים ונימוקים שונים:

העדר הסכמה – השותפים השונים במיזם לא הצליחו לגבש הסכמות על יעדים ומטרות משותפות.

בעקבות הדיונים שהתקיימו החליטה מחלקת התחבורה בממשל האמריקאי להפנות השקעות מחקר ופיתוח למטרות הנושאות פניהן לאופק המיידי וקצר הטווח כמו שיפור הבטיחות בדרכים, שיפור מערכות עצמאיות הפועלות ללא תקשורת ביניהן, או מערכות שאינן דורשות תשתית מיוחדת או תקשורת בין התשתית לכלי הרכב.

התנגדות מצד תעשיית הרכב –  האינטרסים הפרטיים שאפו לקידום טכנולוגיות קצרות טווח. לחצים מצד התעשייה להתמקדות ביעדים קצרי טווח גרמו להערכה מחודשת של המאמצים. ההנחה הייתה שהמערכת מתאימה לשנת 2020, אך לא לטווח המיידי.

בעיות תקציב וטיעונים כלכליים – הועלו טיעונים שדרשו פיתוח מערכות בעלות הצדקה כלכלית, כלומר כאלו שהנהגים יסכימו לקלוט ולרכוש בטווח הקצר.

הבשלה מדינית וחברתית – מערכות שצריכות לפעול בשילוב עם התשתית דורשות מעורבות מדינית והסכמה חברתית רחבה. המיזם אמנם הוכיח כי יותר זול לציבור להשקיע בכבישים חכמים מאשר בהרחבת כבישים רגילים, אך ההשקעה בכבישים החכמים נחלקת בצורה שונה. חלק גדול מהאזרחים אינו בעל אמצעים ואינו מסוגל להשקיע בציוד מתוחכם יקר, והקמת נתיבי אגרה מיוחדים לבעלי אמצעים בלבד פוגעת בשוויון ובלכידות החברתית. למערכות האוטומטיות צפוי יתרון כאשר תפעל רשת נתיבים חכמים, שאם לא כן נהגי הכבישים החכמים צפויים למצוא עצמם מעוכבים בסוף המסלול בתנאי גודש בשלב המעבר לנתיבים הרגילים, ובכך שכרם יצא בהפסדם.

הבשלה ממסדית – הממסד, שכלל את רשויות התחבורה האזוריות, העלה חששות כי יתקשה לבנות, להחזיק ולתפעל מערכות מתוחכמות, בשעה שבה קיימים גירעונות המקשים על תחזוקת כבישים רגילים. הממסד לא התנסה בעבודה משותפת או יעילה בתכנון והפעלת מערכות אוטומטיות, והמערכות החדשות עוררו רתיעה והתנגדות.

הבשלת הסדרי אחריות ומנגנוני ביטוח – מערכות אוטומטיות צריכות להיות בטוחות מפני שימוש מוטעה ומפני תקלות, שאם לא כן תחול אחריות משפטית מרוכזת על המערכת, לעומת חלוקתה בין משתמשים רבים. אחריות מרוכזת מחייבת גיבוש מנגנוני ביטוח חדשים, וקביעת הסדרים פנימיים של חלוקת אחריות בין המערכות הטכנולוגיות השונות המרכיבות את המערכת האוטומטית. נראה היה כי קצב התקדמות היצירתיות הטכנולוגיות מהיר ביחס לקצב היצירתיות הנדרש מהממסד המשפטי ומחברות הביטוח.

הבשלה פסיכולוגית – אחד ממוקדי הבעיות של מערכות תחבורה אוטומטיות נמצא בממשק בין הנהג למערכת, ומידת ההבנה של הנהגים את המערכות. מנהל פרויקט “האוטוסטרדה האוטומטית”, ג’יימס רילינג, הסביר שבשניות הראשונות של הנסיעה העניין מלהיב ואחר כך הופך להיות משעמם בדומה לנסיעה עם נהג. לטענתו, בניגוד לאינטואיציה, דווקא נהגים מבוגרים נראו נכונים יותר לקבל את האוטומציה, ואילו הצעירים פחות בטחו בטכנולוגיה.

מיזם “האוטוסטרדה האוטומטית” הדגים קפיצה נחשונית שלא הצליחה לסחוף אחריה רבים לצעדים מעשיים. ימים יגידו מהי תרומתו העתידית של המיזם, אך תרומתו המיידית היא בכך שהוא משמש מקור השראה ומתווה כיוון להתפתחות התחבורה בעשורים הבאים.

Leave a Reply