دانشجویان مهندسی مکانیک شهرکرد

تصور کنید در یک شب سرد زمستانی در حال رانندگی در جاده ای ناآشنا هستید. ناگهان پیغامی به رنگ قرمز روی شیشه ماشینتان ظاهر می‌شود و به شما می‌گوید که یک کیلومتر جلوتر با خطر یخ‌زدگی جاده روبه‌رو هستید.
این پیغام علاوه بر این که شما را از یک خطر حتمی می‌رهاند حتی ممکن است مایه دلگرمی شما هنگام رانندگی شبانه نیز باشد؛ پیامی که اتومبیلی در یک کیلومتر جلوتر از شما برای همه خودروهایی که در اطرافش هستند، ارسال کرده است.
این تصویری است از آینده‌‌ نه‌چندان دور سیستم ارتباطی ماشین ـ ماشین یا ماشین - جاده که در حال حاضر کنسرسیومی از خودروسازان اروپایی و آمریکایی در حال کار روی آن هستند.
سیستم ارتباطی ماشین با ماشین و همین طور ماشین با اشیای اطراف گام بزرگی در ایمنی رانندگی و همین طور واقعی شدن رویای ماشین‌های بدون راننده محسوب می‌شود.
ماشین‌سازهایی مثل آئودی، مرسدس بنز، ولوو، فورد، جنرال موتورز و نیسان سال‌هاست روی این موضوع تحقیق کرده‌اند.
در نتیجه قرار است استاندارد و تکنولوژی مشترکی برای خودروسازان عمده جهان تا سال 2016 آمده و مورد استفاده قرار بگیرد. با هم نگاهی می‌کنیم به روش کار و کاربردهای این سیستم ارتباطی.

پیشتازی تویوتا

با وجود تلاش چند ساله دیگر خودروسازان، اولین گام بزرگ در این زمینه را سیستم‌های ارتباطی ‌تویوتا برداشت. آنها اولین آزمایش‌های کامل را برای برقراری ارتباط ماشین‌ها و ماشین‌ها با جاده به عنوان بخشی از سیستم حمل‌ونقل هوشمند آغاز کردند.

مهندسان شرکت تویوتا با شبیه‌سازی یک محیط شهری در زمینی هشت هکتاری شروع به امتحان سیستم برقراری ارتباط ماشین‌ها با هم و با محیط اطراف کردند.

به لطف این تحقیقات ماشین‌های نسل بعدی تویوتا و لکسوس سیستم‌های هشدار برای نزدیک شدن عابر پیاده به خیابان دارد که به صورت هشدار صوتی و نمایش یک شخص روی شیشه جلو ظاهر می‌شود. حالا کمپانی‌های دیگری هم تحقیقاتشان را در این زمینه آغاز کرده‌اند.

یکی دیگر از شرکت‌های پیشگام در این زمینه فورد است که نزدیک به چهار سال قبل سیستم تقاطع هوشمند را ارائه کرد.
سیستمی که با آن در سر تقاطع‌ها به راننده درباره خودروهایی که از هر سمت وارد تقاطع می‌شدند هشدار می‌داد. فورد در حال حاضر یک مسابقه دانش‌آموزی و دانشجویی برای ارائه بهترین راه حل در زمینه سیستم برقراری ارتباط بین ماشین‌ها برگزار می‌کند.

برنده این مسابقه 5000 دلار جایزه می‌برد و حتی ممکن است از طرحش به عنوان یک اختراع در اتومبیل‌های این کمپانی استفاده شود.

شرکت ولوو هم بتازگی تفاهم‌نامه‌ای در این زمینه با کنسرسیوم برقراری ارتباط بین ماشین‌ها امضا کرد. هدف از این کار تهیه یک استاندارد و به اشتراک‌گذاری این تکنولوژی برای ارتباط بین ماشین‌ها و محیط اطراف تا سه سال دیگر است.

یعنی قرار است تا آن موقع خودروسازهای بزرگ اروپا در این زمینه به توافق رسیده و تکنولوژی مشترکی را روی خودروهایشان استفاده کنند.


ارتباط خودرو با خودرو

این تکنولوژی روی شبکه جی پی اس و همین طور سیستم‌های وایرلس پیاده‌سازی شده است که در حال حاضر قادر به اختصاص یک فرکانس خاص برای هر ماشین است. به این ترتیب ماشین‌های ساخته شده توسط کمپانی‌های مختلف می‌تواند با استفاده از یک موج ارتباطی مشخص با هم ارتباط برقرار کند.

اطلاعات در این خودروها به وسیله سیستمی شبیه سیستم اینترنت بی‌سیم منتقل می‌شود. این اطلاعات از سنسورهای موجود در ماشین‌ها، راه، چراغ‌های راهنمایی و دیگر اشیای موجود در مسیر گرفته شده و به ماشین‌ها در شعاع مشخص منتقل می‌شود.

به این ترتیب وسایل نقلیه و اشیای دیگر در یک فاصله معین به یکدیگر متصل شده و بعد از آن می‌توانند اطلاعاتی نظیر موقعیت، سرعت، وضع چراغ‌ها، علائم خطر، موارد اضطراری و جهت حرکت را به دیگر ماشین‌های مرتبط اطلاع دهند.
برای نهایی شدن این سیستم باید زیرساخت‌های لازم برای آن در جاده‌ها، محیط‌های شهری، چراغ‌های راهنمایی و ایستگاه‌های اضطراری بین راهی ایجاد شود.

این زیرساخت شامل فرستنده و گیرنده‌های بی‌سیم و سنسورهایی است که هر شیء مثل ماشین و مشخصات راه را برای ماشین دیگر قابل شناسایی می‌کند.

قدم بعدی وجود فرستنده و گیرنده‌های امواج ما فوق صوت در ماشین‌هاست که به راننده کمک می‌کند دیدی سه بعدی از محیط اطرافش به دست بیاورد. به این ترتیب راننده می‌تواند تا شعاع مشخص حتی اشیائی را که به این شبکه متصل نیستند شناسایی کند، درست شبیه کاری که خفاش برای شناسایی محیط اطرافش می‌کند.

البته هنوز تا رسیدن به این مرحله راه زیادی مانده اما نصب و راه‌اندازی فرستنده‌های بی‌سیم گام ساده‌تر و ابتدایی این سیستم است که بزودی آغاز می‌شود. اما این شبکه چطور می‌تواند رانندگی امن‌تر و جاده‌هایی خلوت‌تر را به ارمغان بیاورد؟


ارتباط ماشین با جاده و برعکس

ارتباط با چراغ‌های راهنمایی یکی از اساسی‌ترین سیستم‌هایی است که در این طرح در نظر گرفته شده است.

بر این اساس چراغ‌های راهنمایی اطلاعات مربوط به سرعت بهینه برای عبور از چراغ قرمز را برای رانندگان می‌فرستد و راننده می‌تواند از چراغ‌های سبز بدون توقف عبور کند. به این ترتیب از ترمزهای غیرضروری برای توقف ‌پشت چراغ قرمز جلوگیری می‌شود.

این کار علاوه بر لذتبخش کردن رانندگی، تاثیر زیادی در جلوگیری از انتشار گازهای گلخانه‌ای دارد و میزان این گاز‌ها را تا حد زیادی پایین می‌آورد.

همین طور در طول چراغ قرمز راننده اطلاعاتی دریافت می‌کند مبنی بر این که چقدر طول می‌کشد تا چراغ سبز شود، به این ترتیب دیگر نیازی به وجود ثانیه‌شمارهای متعدد در سر تقاطع‌ها نیست و بسیاری از علائم رانندگی تا یک دهه دیگر از سطح خیابان‌ها برچیده می‌شود.

همین طور این سیستم به رانندگان نزدیک شدن یا عبور کردن ماشین‌های اضطراری مثل آمبولانس، آتش‌نشانی و پلیس را خبر می‌دهد.

این هشدار به رانندگان می‌گوید‌ کدام مسیر یا خط حرکتی را برای عبور این ماشین‌ها باز بگذارند. یکی دیگر از مسائل خطرآفرین هنگام رانندگی، راهسازی است که در کنار یا خود مسیرهای عبوری انجام می‌شود.


حمل‌ونقل وسایل سنگین و حضور کارگران هم در این سیستم حمل‌ونقل گنجانده شده است. به این ترتیب در طول راه اطلاعات محل‌هایی که کارگران در آن مشغول کار هستند به راننده ارسال شده تا او بر اساس دستورالعمل‌ها سرعت و جهت حرکتش را تنظیم کند.

بخش دیگری از اطلاعات ارسالی برای رانندگان در مورد وضع هوا و راه در طول فصل‌های سرد است. بارش‌های سنگین یا یخ‌زدگی بخش‌هایی از راه، اطلاعات مهمی است که باعث بروز حوادث می‌شود و آگاهی از آنها می‌تواند جلوی حوادث احتمالی را بگیرد.

همین طور با استفاده از این سیستم دیگر نیازی به نصب تابلوهای محدودیت سرعت در مناطق مختلف نیست، چون تمام این اطلاعات به ماشین‌ها ارسال شده و راننده حتی در جاده‌های نا آشنا می‌داند در کدام منطقه باید چه حدی از سرعت را رعایت کند.

این سیستم همچنین می‌تواند موتورسیکلت‌ها را به عنوان آسیب‌پذیرترین وسایل حمل‌ونقل جاده‌ای شناسایی و پیغام هشدار برای رانندگان ارسال کند. همچنین عابران پیاده از طریق تلفن‌های هوشمند شناسایی شده و موقعیت آنها به راننده اعلام می‌شود.

همچنین سیستم هشداری برای وقوع حوادث رانندگی و همچنین اشیا و موانع موجود در جاده در نظر گرفته شده است که به راننده در مورد مسدود شدن موقتی راه بر اثر تصادف یا شیء ناشناس هشدار می‌دهد.

این سیستم در صورت تکمیل و مجهز شدن بیشتر جاده ها و ماشین‌ها، می‌تواند مقدمه‌ای باشد برای ظهور ماشین‌های خود راننده که می‌توانند بدون نیاز به راننده با جاده و محیط اطراف ارتباط برقرار کرده و حرکت کنند.