Maken autonome auto’s autorijden veiliger?

Voor wat betreft de toekomst van het autogebruik moet een onderscheid worden gemaakt tussen zelfsturende en autonome auto’s. Vooral deze laatste kunnen een grote bijdrage aan de veiligheid leveren, in het bijzonder als auto’s met bestuurders van de weg worden verbannen.

Advertenties
Autonome testauto. Foto: Waymo

Degenen die denken dat autonome auto’s zullen bijdragen aan een meer leefbaar milieu, verwijzen ook naar de potentiële redding van miljoenen levens. De meeste uitspraken over de veiligheid van bestuurders, fietsers, voetgangers en niet te vergeten dieren in een wereld van zelfsturende auto’s zijn echter speculatief. Eén ding is zeker, op dit moment, zeggen de meeste mensen – 63% van alle automobilisten in de VS – bang te zijn om in autonome voertuigen te rijden. Dit percentage steeg tot 73% na enkele recente dodelijke ongelukken die wereldwijde aandacht kregen[1].

Ongevallen

Op 18 maart 2018 raakte een Uber zelfsturende auto een vrouw die met haar fiets de straat overstak. De verplicht aanwezige medewerkster lette niet op de weg, maar bekeek de diagnostische instrumenten, wat was toegestaan. Minder dan een seconde voor de crash zag zij het naderende onheil en ze slaagde erin de snelheid te verminderen. Analyses achteraf tonen dat ‘het systeem’ de vrouw 6 seconden voor de crash identificeerde als ‘een onbekend object’ en dat het 4,7 seconden later een noodstop wilde maken, ware het niet dat het Uber-team deze functie had uitgeschakeld.

Minder dan een week later veranderde een Tesla Model X zonder enige noodzaak van richting, sloeg tegen een betonnen barrière, vatte vlam en de bestuurder werd gedood. Net als een ander dodelijk ongeval met een Tesla Model S, had de bestuurder de ‘autopilot’ ingeschakeld op een weg waar het gebruik ervan niet was toegestaan ​​en hij had ook zijn handen van het stuur gehaald.

Automatische en autonome auto’s

De mogelijkheden van auto’s om zichzelf te besturen verschillen in grote mate. Om deze reden heeft de Society of Automotive Engineers (SAE) een classificatie op zes niveaus ontwikkeld (figuur hieronder)

Bron: Society of Automotive Engineers

Niveaus van automatisering

Deze classificatie laat zien dat SAE-niveau 2-auto’s in staat zijn om te sturen en te accelereren onder specifieke omstandigheden zoals autosnelwegen en alleen overdag. Onder deze omstandigheden kunnen bestuurders veilig hun handen van het stuurwiel houden, tenminste als de nationale wetgeving dat toestaat. Zodra de invloed van de omgeving op sturen en accelereren toeneemt, bijvoorbeeld op een weg met kruispunten en verkeerslichten, moet de chauffeur de besturing overnemen. 12 miljoen voertuigen kunnen in 2018 geclassificeerd worden als SAE-niveau 2.

Bedrijven zoals Lyft, Uber en Google zijn doende om zich te kwalificeren voor de hogere niveaus. Hun dure auto’s (tot $ 250.000) monitoren de omgeving waar zij rijden met camera’s, radar, Lidar en HD-kaarten. Een goed werkend SAE-niveau 3 systeem maakt het mogelijk dat bestuurders hun ogen van de weg kunnen houden en zich met andere activiteiten bezighouden. De enige voorwaarde is dat ze in staat moeten zijn om onmiddellijk het rijden over te nemen zodra ‘het systeem’ een disengagement signalgeeft, wat betekent dat het de situatie niet langer kan hanteren.

Voor auto’s zonder bestuurder die bestemd zijn om goedkope taxidiensten aanbieden, is SAE-niveau 3 ontoereikend. Op SAE-niveau 4 daarentegen kunnen auto’s zelf alle voorkomende problemen oplossen, gegeven bepaalde omstandigheden, zoals autowegen, daglicht en een voorgeschreven snelheid. SAE-niveau 5 maakt het mogelijk om onder alle omstandigheden zonder bestuurder te rijden[2]. Geen enkele van de bestaande autonome modellen voldoet aan deze laatste norm[3].

The Mercedes-Benz F 015 Luxury in Motion Foto Mercedes

Hoewel SAE-niveau 5 de ultieme ambitie is, heeft de auto-industrie geen haast om de bestuurder achter het stuur te verwijderen. Hun missie is de komende jaren zoveel mogelijk elektrische auto’s te verkopen aan particulieren, met (semi-) automatische systemen als nuttige hulpmiddelen, tegen extra betaling. Daarbij is het consolideren van SAE-niveau 3 hun voornaamste prioriteit.

Aan de andere kant kunnen bedrijven als Google, Lyft en Uber niet wachten om hun ‘vloot’ op als SAE-niveau 4 te laten kwalificeren, wat de weg opent naar taxi’s zonder chauffeur.

Vooruitgang

Elk jaar maakt Navigant Research een ranking bekend van bedrijven die zelfrijdende voertuigen ontwikkelen (zie onderstaande tabel)[4]. In 2017 bevinden Waymo, een dochteronderneming van Alphabet, en Cruise, een divisie van GM, zich in een leidende positie, terwijl Apple, Uber en Tesla achterblijven, wat het onverantwoordelijke testgedrag van Uber zou kunnen verklaren.

Ranking automobiel- en technologiebedrijven. Bron: Navigant Research (openbaar domein)

De frequentie van de disengagement signals tijdens de eerste helft van 2017 illustreert hoe deze bedrijven ervoor staan. Waymo-auto’s reden gemiddeld 9000 km voordat de aanwezige medewerker moest ingrijpen. De medewerkers van Cruise moesten een beetje beter opletten en gemiddeld tijdens elke 2000 km eenmaal het stuur overnemen. Uber-chauffeurs werden om de 20 km gewaarschuwd.

Zowel Waymo als Cruise verwijzen naar steeds betere resultaten tijdens het afgelopen jaar.  Zij hebben dan ook toestemming gekregen om binnen in een buitenwijk van Phoenix (Waymo) en in delen van San Francisco  (Cruise) taxidiensten aan te bieden in auto’s zonder chauffeur. Overigens voorlopig nog wel met een medewerker van de desbetreffende bedrijven aan boord[5].

Uber’s slechte prestaties zijn strategisch voor het bedrijf een veel ernstiger probleem dan die van Tesla. Uber heeft een SAE-level 4 classificatie nodig om goedkope taxi’s te introduceren. Het leeuwendeel van de klanten van Tesla valt voor de rijkwaliteit van deze auto en staat niet te wachten om ‘het systeem’ al het werk te laten doen. 

De auto’s van Waymo hebben ruim 9 miljoen testkilometers gereden zonder ernstige ongevallen en bij geen van de ongelukken was de auto zonder bestuurder in de fout gegaan[6]. Tijdens al deze ritten was een medewerker van het bedrijf aan boord, die in staat was om op disengagement signalste reageren en kwaad te voorkomen. Wat de ongelukken waarbij Uber en Tesla zijn betrokken onthullen over veiligheid is dat Uber’s Volvo-auto’s zeker nog niet klaar zijn voor autonoom rijden op SAE-niveau 4. De auto-pilot van Tesla zit ergens tussen SAE-niveau 2 en 3 en bestuurders moeten daarom ook in de zelfsturende modus waakzaam zijn en deze uitsluitend gebruiken onder de door de fabrikant aangegeven omstandigheden.  

Juridische aspecten 

In juridisch opzicht zijn er grote verschillen tussen geautomatiseerde voertuigen (SAE-niveau 2 en 3, dus met bestuurder) en autonome voertuigen (SAE-niveau 4 en 5, zonder bestuurder). De regelgeving met betrekking tot de laatste categorie is overal ter wereld buitengewoon stringent[7]. De hiervoor beschreven ongelukken met auto’s op SAE-niveau 2, wijzen erop de omschrijving van de omstandigheden waaronder rijden ‘op de automatische piloot’ is toegestaan ​​scherper gedefinieerd en stringent nageleefd moeten worden[8].

De weg naar SAE-niveau 5 is nog lang. Auto’s zonder bestuurder hebben te maken met onvoorspelbaar gedrag van kinderen, voetgangers, fietsers en door mensen bestuurde auto’s maar ook met kuilen, omleidingen, versleten wegmarkeringen, calamiteiten en onduidelijke signalen van verkeersregelaars[9]. Verkeerslichten kunnen ook een probleem zijn; de hele wereld heeft een Uber-auto kunnen zien rijden door het rode licht.

https://embed.theguardian.com/embed/video/technology/video/2016/dec/15/uber-self-driving-car-drives-through-red-light-in-san-francisco-video

Tot nu toe, en in de (nabije?) toekomst, is de bouw van auto’s zonder bestuurder gebaseerd op veilige deelname aan het verkeer dat wordt gedomineerd door bestuurde auto’s en andere weggebruikers. Echte vooruitgang in veiligheid zal pas worden bereikt zodra auto’s zonder bestuurder in staat zijn om met elkaar te communiceren en de aanwezigheid van door mensen bestuurde auto’s op de openbare weg is verboden[10]. Veiligheid zal er bovendien baat bij hebben als de stedelijke omgeving wordt hervormd in zones waar autonome auto’s domineren en zones die bestemd zijn voor fietsers en voetgangers. In dit geval verschuift de focus van de discussie van de bijdrage van autonome auto’s aan veilig rijden naar hun bijdrage aan de kwaliteit van de leefomgeving. Veiligheid is dan geen technologisch probleem meer, maar een stedenbouwkundige opgave.


[1]Zie voor een uitgebreid verslag van de oorzaken van deze ongelukken: https://medium.com/@parismarx/are-self-driving-cars-really-safer-than-human-drivers-56a72bde2f41

[2]https://medium.com/@miccowang/autonomous-driving-how-autonomous-and-when-ce08182cfaeb

[3]Dit artikel geeft een overzicht van de stand van zaken van de ontwikkeling van zelfsturende en autonome auto’s voor een aantal automerken: https://www.engineering.com/DesignerEdge/DesignerEdgeArticles/ArticleID/15478/Driverless-Cars–The-Race-to-Level-5-Autonomous-Vehicles.aspx

[4]https://www.navigantresearch.com/reports/navigant-research-leaderboard-automated-driving-vehicles

[5]https://medium.com/enrique-dans/autonomous-vehicles-will-soon-transport-passengers-without-a-driver-in-california-24fca913ceb8

[6]http://www.umich.edu/~umtriswt/PDF/UMTRI-2015-34_Abstract_English.pdf

[7]https://www.wired.com/story/californias-plan-regulate-self-driving-car-biz/

[8]https://medium.com/@miccowang/autonomous-driving-how-autonomous-and-when-ce08182cfaeb

[9]https://medium.com/reclaim-magazine/all-hail-the-robot-car-8d672221b18e

[10]https://www.fhwa.dot.gov/pressroom/fhwa1703.cfm

Zelfsturende auto’s boeien niet. Autonome auto’s des te meer

De zelfsturende auto is vooral een gadget. Maar als auto’s autonoom kunnen rijden staan ons ingrijpende veranderingen in mobiliteit en ruimtelijke ordening te wachten.

Unknown

In de verkoop van elektrische auto’s zit weinig schot. Begrijpelijk. Wie geen ton wil neerleggen komt niet eens zonder tussentijds op te laden vanuit Amsterdam in Maastricht. Een paar jaar wachten loont; de capaciteit van de accu’s zal dan wezenlijk groter zijn en de oplaadtijd significant lager. Wie vooral aan het milieu denkt, moet langer wachten. Voordat je er zeker van kunt zijn dat alle openbare laadpalen groene stroom leveren, zijn we minstens 10 jaar verder. Maar de echte verandering – een vervoerssysteem gebaseerd op autonome auto’s – kan makkelijk tot halverwege de eeuw op zich laten wachten. Maar de impact zal groot zijn. Hieronder zet ik de verschillende verandering in verkeer en vervoer op een rijtje[1].

Auto’s: rijdende computers

De afgelopen jaren is de hoeveelheid elektronica in auto’s drastisch toegenomen. Eerst katalysatoren, daarna ATB en andere systemen die auto’s op koers houden en niet te vergeten navigatie. Automatisch parkeren was het begin van een reeks technische hulpmiddelen die de basis legden voor de zelfrijdende auto. Technisch kom je er een eind mee, maar de bestuurder blijft in control. Overigens blijkt de ‘king of the road’ er niet veel voor te voelen om voor joker achter een stuurwiel te zitten[2].

Het is nog lang niet zover dat zelfsturende auto’s veilig autonoom kunnen rijden, dus zonder dat er zelfs nog plaats is voor een bestuurder. Voor het zover is zal de communicatie met de omgeving (gebouwen, andere auto’s, fietsen, voetgangers, dieren en objecten) aanzienlijk moeten verbeteren. Hiervoor is navigatie nodig die tot op de meter nauwkeurig is mede gevoed wordt met ‘real time’ informatie. Verder dienen sensoren, camera’s en radar elkaar naadloos aan te vullen. Het kan makkelijk nog decennia duren voordat fabrikanten voor de volle 100% instaan voor de veiligheid van hun autonome auto’s.

Mobiliteit als dienst

De laatste jaren wordt ‘Mobility as a service (MaaS)’ sterk gepropageerd. In plaats van een auto koop je dan een pakket aan vervoersdiensten. De markt wordt hier langzaam rijp voor: De auto als statussymbool is op zijn retour, al blijft het autobezit per huishouden nog onverminderd hoog. Het zijn vaak tweede auto’s die worden ingewisseld voor een deel-auto. Ook het delen van auto’s met een of meer buren neemt toe. De automobielindustrie doet er overigens alles aan om de aanschaf van auto’s aantrekkelijk te maken, bijvoorbeeld via het private leaseconcept.

Belangrijker is dat werkgevers – de overheid voorop – ‘passend vervoer’-constructies aanbieden, waarbij met één kaart een taxi gebruikt kan worden, een deel-auto beschikbaar is of met het openbaar vervoer kan worden gereisd. Het aantal personen dat op een of andere manier gebruikt maakt van ‘mobility as a service’ groeit op dit moment met ruim 20% per jaar, al blijft het absoluut gezien nog om een kleine groep gaan.

Zero emissie

Elektrische auto’s zorgen nog steeds (indirect) voor een grote hoeveel broeikasgassen. De meesten rijden hoofdzakelijk op grijze stroom. Onderstaande afbeelding toont de voetafdruk van een auto die op fossiele brandstof rijdt (niet hybride) en elektrische auto’s die op grijs dan wel groen opgewekte elektriciteit rijden[3]. Daarbij is het hele productieproces van de betrokken auto’s ingecalculeerd. In essentie zorgt iemand die een elektrische auto rijdt en grijze stroom gebruikt maar(?) voor ongeveer 22% minder uitstoot van broeikasgassen dan iemand met een benzineauto.

screenshot 3

Als particulier kun je verantwoord bezig lijken door je auto ’s avond thuis te laden met groene stroom. Tegenover een groeiende afname van het groene stroomverbruik door particulieren staat een stagnatie van het groene stroomgebruik door bedrijven. Voor energiebedrijven is het dus alleen een beetje draaien aan de knoppen[4]. Cruciaal is een wezenlijke uitbreiding van de productie van groene stroom. Dit gaat nog vele jaren duren.

694Wat de ontwikkeling van emissieloos elektrisch rijden kan versnellen, is de auto die op zonnecellen rijdt. Dit type auto’s kan tevens de Nederlandse auto-industrie een boost kan geven. Nederlanders zijn namelijk erg goed in het maken van zonneauto’s. De raceauto’s op zonne-energie van de TU Delft winnen alle prijzen, maar ze hebben een broodmagere bestuurder nodig die geen last heeft van claustrofobie. Studenten van de TU Eindhoven houden zich vooral bezig met een op zonnecellen rijdende personenauto, de Stella, die eveneens geregeld in de prijzen valt. Een aantal afgestudeerden heeft een bedrijf opgericht, Atlas technologies, dat de komende jaren een beperkt aantal exemplaren zal maken van een topmodel, de Lightyear en van plan is vervolgens een middenklasser op de markt te brengen. Deze auto’s hebben een accu die nog slechts zelden opgeladen hoeft te worden. Van de Lightyear One (€ 119,000 excl. btw) is al een aantal exemplaren verkocht.

Hierboven een promotiefilmpje van de Lightyear One, de zonneauto die op de autobeurs van Frankfurt onthuld gaat worden.

De vervoersrevolutie

Wie doordenkt over de mogelijkheden van autonoom rijdende auto’s, ziet bijna vanzelf een drastische verandering van verkeer en vervoer en van de hele ruimtelijke ordening aankomen. Het is immers volstrekt onlogisch om zelf permanent een of meer eigen auto’s voor de deur te hebben staan, als een auto op afroep binnen enkele minuten voor komt rijden om een door jou gewenste rit te maken.

Snelle berekeningen wijzen uit dat het aantal voor het personenvervoer benodigde auto’s met een factor 20(!) kan dalen, gegeven het mobiliteitspatroon van nu. Maar niemand weet hoe de vraag naar mobiliteit zal veranderen: Zal er ook nog sprake zijn van openbaar vervoer en hoe ziet dat uit? Vermoedelijk zal snel massatransport in en tussen steden deze eeuw nog wel blijven bestaan en wellicht steeds sneller worden (hyperloop).

Waar je niet aan wil denken is dat buiten de spits de meer dan de helft van de vloot van autonome auto’s ergens op parkeerterreinen werkloos stil staat. Maar misschien is er geen spits meer. Wellicht werken we overwegend thuis of in kleine fysieke units met collega’s uit de buurt van waaruit we virtuele contacten onderhouden met de rest van de wereld. De bouwers van de hoofdkantoren van hedendaagse ondernemingen zouden wel eens de geschiedenis in kunnen gaan als de laatste kasteelheren.

Unknown

Een andere vraag is of er naast autonome voertuigen nog gestuurde auto’s zullen zijn. Denkbaar is, dat dit op enig moment uit veiligheidsoverwegingen verboden wordt. Paarden worden immers nu ook al uit het verkeer geweerd. Ook het vrachtvervoer zal veranderen. Worden het zelfsturende karavanen van elektrische trucs (truck platooning) of gewoon containers over het spoor. Wat het vervoer binnen steden betreft, de nu al op gang zijnde ontwikkeling zal doorzetten: Aan de rand van steden komen hubs waar bulkgoederen overgeladen worden op autonome wagentjes met deels eigen routes onder de grond. Denkbaar is trouwens ook dat de op truck van Albert Heijn gewoon 20 van die vooraf beladen wagentjes staan en dat die aan de rand van de stad losgelaten worden.

Sidewalk Labs - Sustainability VisionVoor de automotive industrie zijn het op het ogenblik onzekere tijden. Vrijwel alle fabrikanten zetten in op elektrisch rijden en ze investeren terecht grote sommen in vergroting van de batterijcapaciteit. Grote aarzeling is er nog of op elektriciteit of op waterstof moet worden ingezet en daarnaast begrijpen ze ook dat met de komst van de autonome auto de verkoop van auto’s drastisch zal dalen en er naar nieuwe business modellen moet worden gezocht. Troost is dat het de komende jaren niet zo’n vaart zal lopen en dat er nog heel veel te verdienen aan mensen – zoals ik – die een emissieloze auto willen kopen, zodra de actieradium groot genoeg is en de oplaattijd acceptabel is.

[1] Het was al langer mijn bedoeling om te schrijven over de ontwikkeling van verkeer en vervoer. Extra inspiratie daarvoor heb ik opgedaan tijdens de Innotep (Innovatie in theorie en praktijk) bijeenkomst op 29 september in Nijmegen waar een achttal sprekers onder leiding van mijn collega prof. Ben Dankbaar een reeks veranderingen in de automobiliteit belichtten.

[2] Uit recent onderzoek van Connecting Mobility blijkt dat de meeste automobilisten systemen die ervoor zorgen dat auto’s steeds meer zelf kunnen rijden maar bovenal gevaarlijke situaties tijdig herkennen en daarin kunnen ingrijpen, niet gebruiken, ook al zijn ze beschikbaar. Het gaat onder andere om Lane Departure Warning, Emergency Brake of Adaptive Cruise Control https://goo.gl/F2wH2v

[3] De afbeelding is ontleend aan een bijzonder helder artikel van çorrespondent’ Thalia Verkade: Waarom de elektrische auto nu al groener rijdt. Dit artikel is mede gebaseerd op berekeningen van TNO: https://decorrespondent.nl/6601/waarom-de-elektrische-auto-nu-al-groener-rijdt-maar-er-betere-argumenten-zijn-om-over-te-stappen/694075842075-4e3a4cf5

[4] Zie Volkskracht-artikel over de illusie van ‘groene stroom’. https://goo.gl/6Bjpcj