Kijk ma, zonder handen

Vrachtwagens, waarvan alleen de eerste door een mens bediend wordt, rijden bij hoge snelheid probleemloos vlak achter elkaar; en een auto parkeert na het aftasten van de omgeving zonder hulp van de bestuurder in een parkeervak. Een stuk van de nieuwe snelweg N11 in de gemeente Rijnwoude verandert tussen 15 en 19 juni even in een futuristisch toekomstbeeld.

Twee keer twee banen asfalt tussen Alphen aan den Rijn en Zoeterwoude. Een zes kilometer lange, gloednieuwe snelweg met op- en afritten. Dat is het toneel voor een internationale demonstratie van Automatische Voertuiggeleiding (AVG). Organisaties uit diverse landen tonen elkaar de nieuwste snufjes op dit vakgebied: projecten met verschillende graden van automatisering, variërend van cruisecontrol in gewone personenauto’s, tot volledig geautomatiseerde voertuigen voor vrachtvervoer. Doel van de demonstratie is het creëren van draagvlak en betrokkenheid en het geven van een nieuwe impuls voor internationale samenwerking op dit vakgebied.

De organisatie is in handen van Rijkswaterstaat, TNO en de Europese Commissie. Al ongeveer twee jaar zoekt Rijkswaterstaat in het project ‘Wegen naar de Toekomst’ naar nieuwe methoden om de bereikbaarheid binnen Nederland te verbeteren. De nadruk hierbij ligt op het vergroten van de capaciteit van het Rijkswegennetwerk. Een onderzoek naar Automatische Voertuig Geleiding (AVG) maakt deel uit van dit project. Hierbij wordt bestudeerd of bepaalde taken van bestuurders van voertuigen geheel of gedeeltelijk kunnen worden geautomatiseerd.

Binnen de TU ligt de nadruk bij de toepassing van AVG op het goederenvervoer. De onderzoekschool TRAIL is al enige tijd bezig met onderzoek naar het geschikt maken van de nieuwe technologie voor de openbare weg. Prof.dr.ir. J.J.M. Evers: ,,Dat gebeurt op verschillende niveaus. Zowel op het niveau van het integrale besturingssysteem, als op het niveau van het voertuig wordt onderzoek gedaan.”

Zo wordt bijvoorbeeld aandacht besteed aan de logistiek van zeeterminals en aan de besturing van een Ondergronds Logistiek Systeem (OLS), een soort nationale buizenpost. ,,We simuleren hele besturingssystemen en ontwerpen daar verkeersregelingen voor. Dat gaat verder dan een eenvoudig ‘verkeer van rechts heeft voorrang’. De logistiek binnen computernetwerken diende voor ons als voorbeeld. Die bleek vergelijkbaar met de logistiek in fysieke verkeerssystemen, hoewel er wel rekening gehouden moet worden met bijkomstigheden als traagheid en anticipatietijd. Het gaat immers niet om informatie, maar ook om fysieke objecten”, aldus Evers.
Zweepslageffect

Ir. A.H. Boezeman en ir. K.F. Drenth van de sectie transporttechniek van de faculteit Werktuigbouwkunde verdiepten zich in de problemen op voertuigniveau. Zij brachten in samenwerking met het Rotterdamse containeroverslag-bedrijf ECT een verbetering aan in de multitrailer, het vrachtwagentreintje dat met vijf aanhangers containers over het ECT-terrein vervoert.

Behalve dergelijke multitrailers rijden er op het terrein van ECT ook Automatic Guided Vehicles (AGV’s) rond. Deze onbemande voertuigen oriënteren zich met behulp van zogenaamde transponders, magneten die zich bevinden in het wegdek. Via een centrale computer kunnen de verschillende AGV’s bestuurd worden.

Nadeel van de door ECT gebruikte techniek is dat de AGV’s op dit moment nog maar één container tegelijk kunnen vervoeren. ,,Het zou natuurlijk ideaal zijn als we de twee methoden van vervoeren bij ECT konden combineren: een onbemande multitrailer”, meent Boezeman. ,,Dit is goedkoper en bovendien kost het minder energie, waardoor het beter is voor het milieu.”

Op de demonstratie in Rijnwoude zal getoond worden dat een sleepje van trailers ook getrokken kan worden door een onbemande AGV van ECT. Resultaat: eencomputergestuurd voertuig van negentig meter lang, dat met een snelheid van ongeveer tien kilometer per uur over het demonstratieterrein tuft. ,,Dit illustreert de mogelijkheden in de toekomst. Voor het opvoeren van de snelheid zullen zowel de treintjes als de AGV moeten worden aangepast. Met het aanpassen van de treintjes zijn wij hier bezig. Je kunt het automatiseren immers niet los zien van het voertuig.”

De huidige 30 km/u lijkt inderdaad ontoereikend om goederen rendabel te kunnen distribueren tussen bijvoorbeeld de Randstad en de rest van Nederland. Het verhogen van de snelheid is echter niet slechts een kwestie van het opvoeren van de motor van de trekker. Vanwege de hoge snelheid wordt het voertuig dan als geheel instabiel. De aanhangers zijn ontworpen voor lage snelheden, en gaan slingeren wanneer deze snelheid wordt overschreden. Gevolg: er ontstaat een zweepslageffect, waardoor de wagens kunnen kantelen.
Elandproef

Boezeman analyseerde het dynamisch weggedrag van het sleepje en bedacht ook een verbetering. Om de stabiliteit te vergroten stelde hij voor om aan de dissel, waarmee een aanhanger aan zijn voorganger wordt gekoppeld, een extra stuurstang toe te voegen. De nieuwe stuurstang kan op twee standen worden ingesteld: één waarin de oude situatie zonder stang wordt gesimuleerd voor bij lage afstanden, en één waarin de trailer zich gedraagt alsof hij een lange dissel heeft, waardoor bij hogere snelheid een grotere stabiliteit wordt bereikt.

Een trailerbouwer heeft het systeem enkele weken geleden ingebouwd bij de ECT-trailer, waarna Boezeman in de praktijk kon analyseren of de stabiliteit en manoeuvreerbaarheid inderdaad waren gegarandeerd bij hoge snelheid. ,,In een soort elandproef hebben we de oude situatie vergeleken met de nieuwe situatie. Bij 50 km/u bleek het nieuwe systeem nog veilig en bij 72 km/u bleef het staan. Een prima resultaat.”

Hij laat de proeven op video zien. De trailer met het oude systeem begint bij hoge snelheid heftig heen en weer te slingeren bij het maken van enkele bochten. ,,Dit wil je niet op de snelweg meemaken.” De volgende opname laat dezelfde trailer met nieuwe stuurstang door dezelfde opstelling rijden. Het overgrote deel van de oranje pionnetjes blijft ditmaal staan.

Boezeman verwacht dat het op de korte termijn mogelijk is om langere vrachtwagencombinaties of ‘road trains’ bemand te laten rijden. Inmiddels zijn er al plannen om de linkerrijstrook van snelwegen te reserveren voor dergelijk gebruik. En onbemand? ,,Dat zal nog wel even duren.”

Vrachtwagens, waarvan alleen de eerste door een mens bediend wordt, rijden bij hoge snelheid probleemloos vlak achter elkaar; en een auto parkeert na het aftasten van de omgeving zonder hulp van de bestuurder in een parkeervak. Een stuk van de nieuwe snelweg N11 in de gemeente Rijnwoude verandert tussen 15 en 19 juni even in een futuristisch toekomstbeeld.

Twee keer twee banen asfalt tussen Alphen aan den Rijn en Zoeterwoude. Een zes kilometer lange, gloednieuwe snelweg met op- en afritten. Dat is het toneel voor een internationale demonstratie van Automatische Voertuiggeleiding (AVG). Organisaties uit diverse landen tonen elkaar de nieuwste snufjes op dit vakgebied: projecten met verschillende graden van automatisering, variërend van cruisecontrol in gewone personenauto’s, tot volledig geautomatiseerde voertuigen voor vrachtvervoer. Doel van de demonstratie is het creëren van draagvlak en betrokkenheid en het geven van een nieuwe impuls voor internationale samenwerking op dit vakgebied.

De organisatie is in handen van Rijkswaterstaat, TNO en de Europese Commissie. Al ongeveer twee jaar zoekt Rijkswaterstaat in het project ‘Wegen naar de Toekomst’ naar nieuwe methoden om de bereikbaarheid binnen Nederland te verbeteren. De nadruk hierbij ligt op het vergroten van de capaciteit van het Rijkswegennetwerk. Een onderzoek naar Automatische Voertuig Geleiding (AVG) maakt deel uit van dit project. Hierbij wordt bestudeerd of bepaalde taken van bestuurders van voertuigen geheel of gedeeltelijk kunnen worden geautomatiseerd.

Binnen de TU ligt de nadruk bij de toepassing van AVG op het goederenvervoer. De onderzoekschool TRAIL is al enige tijd bezig met onderzoek naar het geschikt maken van de nieuwe technologie voor de openbare weg. Prof.dr.ir. J.J.M. Evers: ,,Dat gebeurt op verschillende niveaus. Zowel op het niveau van het integrale besturingssysteem, als op het niveau van het voertuig wordt onderzoek gedaan.”

Zo wordt bijvoorbeeld aandacht besteed aan de logistiek van zeeterminals en aan de besturing van een Ondergronds Logistiek Systeem (OLS), een soort nationale buizenpost. ,,We simuleren hele besturingssystemen en ontwerpen daar verkeersregelingen voor. Dat gaat verder dan een eenvoudig ‘verkeer van rechts heeft voorrang’. De logistiek binnen computernetwerken diende voor ons als voorbeeld. Die bleek vergelijkbaar met de logistiek in fysieke verkeerssystemen, hoewel er wel rekening gehouden moet worden met bijkomstigheden als traagheid en anticipatietijd. Het gaat immers niet om informatie, maar ook om fysieke objecten”, aldus Evers.
Zweepslageffect

Ir. A.H. Boezeman en ir. K.F. Drenth van de sectie transporttechniek van de faculteit Werktuigbouwkunde verdiepten zich in de problemen op voertuigniveau. Zij brachten in samenwerking met het Rotterdamse containeroverslag-bedrijf ECT een verbetering aan in de multitrailer, het vrachtwagentreintje dat met vijf aanhangers containers over het ECT-terrein vervoert.

Behalve dergelijke multitrailers rijden er op het terrein van ECT ook Automatic Guided Vehicles (AGV’s) rond. Deze onbemande voertuigen oriënteren zich met behulp van zogenaamde transponders, magneten die zich bevinden in het wegdek. Via een centrale computer kunnen de verschillende AGV’s bestuurd worden.

Nadeel van de door ECT gebruikte techniek is dat de AGV’s op dit moment nog maar één container tegelijk kunnen vervoeren. ,,Het zou natuurlijk ideaal zijn als we de twee methoden van vervoeren bij ECT konden combineren: een onbemande multitrailer”, meent Boezeman. ,,Dit is goedkoper en bovendien kost het minder energie, waardoor het beter is voor het milieu.”

Op de demonstratie in Rijnwoude zal getoond worden dat een sleepje van trailers ook getrokken kan worden door een onbemande AGV van ECT. Resultaat: eencomputergestuurd voertuig van negentig meter lang, dat met een snelheid van ongeveer tien kilometer per uur over het demonstratieterrein tuft. ,,Dit illustreert de mogelijkheden in de toekomst. Voor het opvoeren van de snelheid zullen zowel de treintjes als de AGV moeten worden aangepast. Met het aanpassen van de treintjes zijn wij hier bezig. Je kunt het automatiseren immers niet los zien van het voertuig.”

De huidige 30 km/u lijkt inderdaad ontoereikend om goederen rendabel te kunnen distribueren tussen bijvoorbeeld de Randstad en de rest van Nederland. Het verhogen van de snelheid is echter niet slechts een kwestie van het opvoeren van de motor van de trekker. Vanwege de hoge snelheid wordt het voertuig dan als geheel instabiel. De aanhangers zijn ontworpen voor lage snelheden, en gaan slingeren wanneer deze snelheid wordt overschreden. Gevolg: er ontstaat een zweepslageffect, waardoor de wagens kunnen kantelen.
Elandproef

Boezeman analyseerde het dynamisch weggedrag van het sleepje en bedacht ook een verbetering. Om de stabiliteit te vergroten stelde hij voor om aan de dissel, waarmee een aanhanger aan zijn voorganger wordt gekoppeld, een extra stuurstang toe te voegen. De nieuwe stuurstang kan op twee standen worden ingesteld: één waarin de oude situatie zonder stang wordt gesimuleerd voor bij lage afstanden, en één waarin de trailer zich gedraagt alsof hij een lange dissel heeft, waardoor bij hogere snelheid een grotere stabiliteit wordt bereikt.

Een trailerbouwer heeft het systeem enkele weken geleden ingebouwd bij de ECT-trailer, waarna Boezeman in de praktijk kon analyseren of de stabiliteit en manoeuvreerbaarheid inderdaad waren gegarandeerd bij hoge snelheid. ,,In een soort elandproef hebben we de oude situatie vergeleken met de nieuwe situatie. Bij 50 km/u bleek het nieuwe systeem nog veilig en bij 72 km/u bleef het staan. Een prima resultaat.”

Hij laat de proeven op video zien. De trailer met het oude systeem begint bij hoge snelheid heftig heen en weer te slingeren bij het maken van enkele bochten. ,,Dit wil je niet op de snelweg meemaken.” De volgende opname laat dezelfde trailer met nieuwe stuurstang door dezelfde opstelling rijden. Het overgrote deel van de oranje pionnetjes blijft ditmaal staan.

Boezeman verwacht dat het op de korte termijn mogelijk is om langere vrachtwagencombinaties of ‘road trains’ bemand te laten rijden. Inmiddels zijn er al plannen om de linkerrijstrook van snelwegen te reserveren voor dergelijk gebruik. En onbemand? ,,Dat zal nog wel even duren.”