كتب: محمد الإسماعيلي
لعل أبرز تقنيات الثورة الصناعية الرابعة، المركبات ذاتية القيادة التي اكتسبت اهتمامًا متزايدًا في المجتمع، فهل يمكن أن نراها واقعًا محققًا في الأعوام القادمة؟ في جامعة السلطان قابوس يعمل فريق بحثي يضم كلًا من: الدكتور أشرف سليم، والدكتور أحمد بن سعيد المعشريّ، والمهندسة منى الرحبيّ، والدكتور مدحت حسين، والأستاذ الدكتور حاج بوردوسن ـ على مشروع لتطوير نظام تحكّم بالمركبات الذكية ذاتية القيادة، فما الذي حققه هذا الفريق؟
ذاتية القيادة.. مراحل استقلال
يقول الدكتور أشرف سليم: “إذا أردنا أن نركز على السيارات ذاتية القيادة، فإن جمعية مهندسي السيارات تُصنّف السيارات ذاتية القيادة إلى ست مراحل تبعًا لمدى استقلالية المركبة عن قائدها.
تضم المرحلة الأولى السيارات العادية التي يمتلكها عموم الناس، التي لا تتمتع بأي ذاتية في القيادة. تتبع هذه المرحلة، مرحلة السيارات التي تمتلك بعض الميزات، مثل: نظام التحكم وثبيت السرعة، أو نظام المساعدة في رَكْن السيارة. ورغم أن هذه الميزات تسهّل مهمة قائد المركبة، إلا أن المركبة لا تتدخل بشكل مباشر في عملية القيادة. وهذا الفرق بين هذه المرحلة والمرحلة التي تأتي بعدها، إذ تتدخل سيارات المرحلة الثالثة بالفعل في قيادة المركبة، مثل: توجيه المقود أو التحكم في تسارع المركبة أو فرملتها. ومع ذلك، فإن قائد المركبة مطالب بعدم صرف انتباهه عن الطريق في حال تعطل أي من هذه الأنظمة. أما المرحلة الرابعة فهي معنيّة بإضافة المزيد من مزايا الأتمتة التي تستلزم أيضا انتباه قائد المركبة”.
ويضيف سليم: “وتمثل المرحلة الخامسة تحديًّا حقيقيًّا لمطوري المركبات من هذا النوع، إذ تكون السيارة مسيطرة بشكل شبه كلي لا يلزم انتباه قائد المركبة؛ لأن المركبة في الحالات الخاصة أو الطارئة تكون غير قادرة على اتخاذ القرار المناسب الذي قد يعرض الركاب ومرتادي الطريق إلى الخطر. أما المرحلة السادسة والأخيرة، فتمثل أقصى درجات الاستقلالية للمركبة، إذ تستطيع المركبة القيادة ذاتيًّا في جميع الأوقات والأحوال دون الحاجة إلى انتباه قائد المركبة”.
تخطي العقبات
ويعزز ذلك الدكتور أحمد المعشري، بقوله: “إن الوصول إلى المرحلة الخامسة ثم السادسة يستوجب عملًا دؤوبًا لتخطي العقبات التقنية وضمان الأمن والسلامة في هذه المركبات؛ لذا اشتغل فريقنا البحثي على تطوير نظام تحكم يمكن استعماله في تشكيل طابور من السيارات تسير معًا بشكل ذاتي؛ إسهامًا من الفريق للمجهود العالمي في هذا المجال”.
ويشرح ذلك، قائلا: “طابور المركبات عبارة عن مجموعة من المركبات الذكية ذاتية القيادة التي تحتوي على آلية تَتَبُّع مؤتمتة، إذ تحافظ المركبات على مسافة آمنة بينها دون أي رابط ميكانيكي؛ من خلال التحكم في السرعة بشكل ذاتي للحفاظ على مسافة تتابع قصيرة بين المركبات. هذا النوع من التكنولوجيا يقلل من الازدحام المروري، ويحسّن من حركة المرور. وقد أثبتت الدراسات المنشورة أن سعة الطرق السريعة قد زادت من 2000 مركبة لكل حارة / ساعة، إلى 5700 لكل حارة/ ساعة؛ عندما تم تخفيض المسافة البينية إلى 6.4 متر للمركبات التي تسير بسرعة 105 كم / ساعة. وقد أثبتت الدراسات أن السلوك المنظم لطابور السيارات ذاتية القيادة يقلل بنسبة كبيرة من احتمال حدوث تصادم.”
تحديات وسيطرة
أما عن صعوبات المشروع، فيقول سليم: “تنقسم طوابير المركبات إلى قسمين رئيسين: إما متماثلة يكون للمركبات المشاركة في الطابور نفس الطول وقدرة التباطؤ ووقت رد الفعل والسرعة الأولية وقدرة الوصول إلى الاتصالات اللاسلكية، أو غير متماثلة بحيث تختلف المركبات في الطابور في أي من الخصائص المذكورة في أعلاه. ويعد التعامل مع أنظمة طابور المركبات غير المتماثلة أكثر تعقيدًا مقارنة بالمتماثلة؛ هذا ما يفسر شح الدراسات التي نظّرت في الطوابير غير المتماثلة”.
ويضيف المعشري: “درس الفريق منهجيات السيطرة على الطابور في سياق التحكم الذكي في الطرق السريعة لسنوات عديدة. ومع ذلك، لا تزال هناك بعض التحديات المتعلقة بنظام التحكم. تشمل هذه التحديات: انقطاع الاتصال بين المركبات مما قد يؤدي إلى فقدان السيطرة على الطابور، عدم تماثل المركبات، عدم الدقة في تمثيل ديناميكيات النظام”.
تجربة في الميدان
وعمّا حققه الفريق في هذا المشروع البحثي، ذكر سليم: “تم تطوير وحدة تحكم تعاونية جديدة لمعالجة مشاكل عدم تماثل المركبات وفقدان الاتصال ضمن شبكة الطابور. وتعتمد هذه الوحدة على أجهزة قياس المسافة المثبتة على المركبات، إضافة إلى المعلومات التي يتم بثها عبر شبكة الاتصال في الطابور. ويتم استعمال جميع هذه البيانات بواسطة خوارزمية تم تطويرها للتحكم في مشغلات دواسة الوقود والفرامل لكل مركبة تسير ضمن الطابور”.
وعن قدرة المشروع على تحقيق نتائج إيجابية، قال المعشري: “تُظهر نتائج المحاكاة أن نظام التحكم فعّال جدًّا في الحفاظ على الحد الأدنى من المسافة البينية في أثناء التغيير في سرعات المركبات، فيما نجح النظام في التعامل مع قدرات التباطؤ المتباينة للمركبات وتجاوز الانقطاع في نظام الاتصالات. وأظهرت حسابات معدل التدفق أن النظام المطوّر يحسن تدفق حركة المرور بنسبة 40٪ مقارنة بوحدات التحكم المعمول بها حاليًّا في أنظمة طوابير المركبات الذكية. وقد تحقق ذلك باستعمال نظام تحكم منخفض التكلفة؛ لتطبيقه على أرض الواقع وتجربته ميدانيًا”.
فهل سنشهد قريبًا تطبيقًا لهذا النظام؟