فناوری اتوبوس‌های خودران شهری چیست؟ نگاهی به پروژه‌های اجرا شده

خودران‌سازی حمل‌ونقل عمومی دیگر یک رویای آینده‌نگر و دور از دسترس نیست، طی چند سال گذشته، شرکت‌های فناوری و خودروسازی در جهان با هدف افزایش ایمنی، کاهش هزینه‌های بهره‌برداری و بهبود عمکلرد خطوط مسافری شهری، پروژه‌های متعددی برای توسعه اتوبوس‌های خودران اجرا کرده‌اند.

این فناوری در حقیقت گام بعدی در مسیر دیجیتالی‌شدن ناوگان اتوبوس، کامیون و کامیونت‌ های شهری است. در این مقاله از پایه یک، بررسی می‌کنیم که فناوری اتوبوس‌های خودران شهری چگونه کار می‌کند، چه زیرساخت‌هایی می‌خواهد و چه کشورهایی تاکنون موفق به اجرای نمونه‌های عملیاتی شده‌اند.

تعریف و معماری فناوری اتوبوس‌های شهری

اتوبوس خودران شهری به وسیله‌ای گفته می‌شود که با تکیه بر سامانه‌های هوش مصنوعی، حسگرهای محیطی و نقشه‌های دقیق، بدون نیاز به راننده انسانی حرکت می‌کند. این خودروها معمولاً در محدوده‌های تعریف‌شده شهری فعالیت دارند و از سطح خودران‌سازی ۳ تا ۴ در استاندارد SAE بهره می‌برند؛ یعنی در بیشتر شرایط، کنترل کامل حرکت، ترمز و فرمان به‌طور خودکار انجام می‌شود، اما همچنان یک ناظر انسانی که نقش آن از راننده به اپراتور تغییر کرده در این اتوبوس‌ها وجود دارد.

معماری این فناوری بر پایه مجموعه‌ای از حسگرها و رایانش پیشرفته شکل گرفته است. دوربین‌های مختلف، رادار، لیدار و حسگرهای موقعیت‌یابی ماهواره‌ای داده‌های محیطی را گردآوری کرده و با استفاده از الگوریتم‌های پردازش تصویر، مسیر و موانع را شناسایی می‌کنند.

مغز متفکر این سامانه، یک واحد پردازش مرکزی یا پردازنده لبه است که در لحظه تصمیم‌گیری‌های مربوط به سرعت، ترمز و تغییر مسیر را انجام می‌دهد. ارتباط با زیرساخت‌های شهری و سایر خودروها نیز از طریق فناوری‌های V2X و شبکه‌های ارتباطی مانند 5G برقرار می‌شود.

بررسی سناریوهای عملیاتی در شهرهای بزرگ

از اتوبوس‌های خودران در محیط‌های شهری معمولاً در سه سناریو استفاده می‌شود. نخست، سرویس‌های ظرفیت بالای شهری که در مسیرهای از پیش تعیین‌شده حرکت می‌کنند و ظرفیت جابه‌جایی حجم بالایی از مسافران را دارند. این نوع، شبیه خطوط معمولی اتوبوس‌رانی است و در پروژه‌هایی مانند CAVForth در اسکاتلند اجرا شده است.

دوم، مینی‌باس‌ها یا شاتل‌های خودران هستند که در محدوده‌های کوچک‌تر مانند مراکز فناوری، مناطق مسکونی یا فرودگاه‌ها تردد دارند و معمولاً سیستم‌ها و مدارهای آن‌ها سفارشی‌سازی شده است. سوم، کاربردهای پشتیبان شامل حرکت خودکار اتوبوس در محدوده‌های پارکینگ، ایستگاه‌های تعمیر و شست‌وشو یا شارژ است که شرکت‌هایی مانند ولوو در سال‌های اخیر آن را آزمایش کرده‌اند.

در هر سه سناریو، هدف اصلی کاهش وابستگی به راننده، افزایش ایمنی و استفاده بهینه از انرژی است. این فناوری همچنین می‌تواند نظم حرکتی ناوگان را حفظ کرده و از طریق هماهنگی با سیستم‌های کنترل مرکزی، تراکم ترافیک و تأخیر در ایستگاه‌ها را کاهش دهد.

ایجاد زیرساخت و یکپارچه‌سازی با شبکه اتوبوس‌رانی

اتوبوس‌های خودران برای عملکرد ایمن و کارآمد به زیرساخت‌های هوشمند شهری نیاز دارند. مسیرهای تردد این ناوگان معمولاً به حسگرهای جاده‌ای، نقشه‌های دقیق و ایستگاه‌های سازگار با ارتفاع و موقعیت توقف مجهز می‌شوند. در شهرهایی که از خطوط BRT یا مسیرهای ویژه اتوبوس استفاده می‌کنند، این فناوری می‌تواند بیشترین بازده را داشته باشد زیرا ترافیک در خطوط ویژه محدود است و اتوبوس می‌تواند با دقت بالا بین ایستگاه‌ها حرکت کند و متوقف شود.

در کنار زیرساخت فیزیکی، ارتباط دوطرفه با سامانه‌های شهری نیز در این فناوری اهمیت حیاتی دارد. مرکز کنترل باید بتواند وضعیت ناوگان، مسیرها، تاخیرها و خطاهای احتمالی را در لحظه پایش کند. همچنین هماهنگی با سامانه‌های فروش بلیت و اطلاعات مسافر، امکان اطلاع‌رسانی دقیق و یکپارچه به شهروندان را فراهم می‌سازد.

شهرهایی مانند ژنو و لوکزامبورگ با اجرای پروژه‌های AVENUE و SHOW نشان داده‌اند که ادغام فناوری خودران با ناوگان سنتی تنها در صورتی موفق است که داده‌های ترافیکی، سیگنال‌های مرتبط با چراغ‌ها و ایستگاه‌ها و توقف‌های برنامه‌ریزی‌شده در یک پلتفرم واحد مدیریت شوند.

چالش‌های مرتبط ایمنی و الزامات حقوقی

ایمنی در اتوبوس‌های خودران از دو منظر بررسی می‌شود: طراحی سیستم و اجرای میدانی. از نظر طراحی، وجود حسگرهای افزونه‌ای (Redundant Sensors)، ترمز اضطراری خودکار و سامانه کنترل پایداری از ارکان اصلی است. در آزمون‌های میدانی نیز ابتدا هر ناوگان با اپراتور انسانی داخل خودرو کار می‌کند تا عملکرد سامانه در شرایط واقعی سنجیده شود. با اثبات اطمینان‌پذیری عملکرد خودرو، اپراتور حذف و نظارت از راه دور جایگزین می‌شود.

از منظر قانونی، کشورهای پیشرو در حال تدوین چارچوب‌های جدید برای صدور مجوز تردد وسایل خودران هستند. اتحادیه اروپا با راه‌اندازی پروژه‌های مشترک تحقیقاتی، استانداردهایی را برای گزارش حوادث، بیمه و مسئولیت حقوقی تعیین کرده است. در آسیا، چین با نظارت دولتی، به شرکت‌هایی مانند WeRide و Baidu اجازه بهره‌برداری تجاری در محدوده‌های شهری را داده است. در همه این موارد، شفافیت داده‌ها و ارزیابی ایمنی پیش از عرضه عمومی الزامی است تا اعتماد عمومی حفظ شود.

اتوبوس‌های خودران شهری چه کمکی به اقتصاد و بهره‌وری در شهرها می‌کنند؟

یکی از اهداف کلیدی توسعه اتوبوس‌های خودران، کاهش هزینه‌های عملیاتی است. حذف راننده انسانی می‌تواند هزینه‌های نیروی کار را تا حدود ۵۰ درصد کاهش دهد، همچنین مصرف بهینه انرژی در مدل‌های برقی، هزینه سوخت را نیز کم می‌کند. البته در مرحله آزمایشی، هزینه تحقیق و نگهداری بالا است اما در بهره‌برداری گسترده‌تر این نسبت به مرور متعادل می‌شود.

شاخص‌های اصلی ارزیابی عملکرد شامل بهره‌وری ناوگان، میزان تأخیر، ظرفیت جابه‌جایی و سطح رضایت مسافران است. اتوبوس‌های خودران به دلیل ثبات در سرعت حرکت و توقف‌های دقیق، می‌توانند زمان سفر را کاهش داده و تجربه سفر برای مسافران را ارتقا دهند.

در بسیاری از پروژه‌های اجرا شده، اپراتور انسانی حذف نشده بلکه به‌عنوان «ناظر درون خودرو» باقی مانده تا علاوه بر افزایش امنیت روانی مسافران، در مواقع اضطراری کنترل خودرو را به دست بگیرد. همین تغییر نقش، به‌تدریج ساختار اشتغال در صنعت حمل‌ونقل شهری را نیز دگرگون می‌کند.

چالش‌ها و تجربه‌های اجرای طرح اتوبوس خودران

اگرچه فناوری اتوبوس‌های خودران گامی مهم در تحول ناوگان شهری به شمار می‌آید، اما اجرای آن با موانعی همراه است. یکی از بزرگ‌ترین چالش‌ها، پذیرش اجتماعی است. بسیاری از مسافران هنوز به سامانه‌ای که بدون راننده انسانی حرکت می‌کند اعتماد کامل ندارند و برای غلبه بر این نگرانی، حضور ناظر انسانی در مراحل نخست ضروری است. شرایط آب‌وهوایی نیز چالشی مهم محسوب می‌شود، زیرا باران یا برف می‌تواند دقت حسگرهای لیدار و دوربین‌ها را کاهش دهد.

از سوی دیگر، پیچیدگی ترافیک شهری به دلیل حضور عابران، موتورسیکلت‌ها و دوچرخه‌ها، نیازمند هوش مصنوعی بسیار پیشرفته است. حفظ دقت نقشه‌ها، تمیز نگه‌داشتن حسگرها و امنیت سایبری در برابر نفوذ دیجیتال از دیگر دغدغه‌های اصلی این حوزه است. با وجود این، تجربه پروژه‌های اجراشده در اروپا و آسیا نشان داده که با ترکیب آموزش عمومی، نظارت دقیق و به‌روزرسانی نرم‌افزاری، می‌توان عملکرد قابل‌اعتماد و ایمنی بالا را تضمین کرد.

بررسی پروژه‌های اجرا شده اتوبوس خودران در کشور‌های مختلف

در ادامه به بررسی مهم‌ترین پروژه‌هایی می‌پردازیم که در کشورهای اروپایی و آسیایی اجرا شده‌اند.

CAVForth، اسکاتلند

پروژه CAVForth که در سال ۲۰۲۲ در مسیر بین ادینبورگ و فایف آغاز شد، نخستین نمونه از بهره‌برداری عمومی اتوبوس فول سایز خودران در جهان بود. در این پروژه از اتوبوس‌های Alexander Dennis با سامانه خودران Fusion Processing استفاده شد که در سطح چهار خودران‌سازی فعالیت داشتند.

این اتوبوس‌ها روزانه بیش از ۱۰ هزار کیلومتر پیمایش انجام دادند و تجربه عملی ارزشمندی از تعامل میان خودران‌ها و وسایل سنتی در جاده‌های عمومی ارائه کردند. پروژه در فوریه ۲۰۲۵ طبق برنامه به پایان رسید و به‌عنوان الگویی برای طرح‌های بعدی در بریتانیا مورد توجه قرار گرفت.

WeRide RoboBus، چین

در گوانگژو، شرکت WeRide از سال ۲۰۲۴ ناوگان روبوباس سطح ۴ خود را در چند مسیر شهری راه‌اندازی کرد. این اتوبوس‌های برقی بدون راننده، از سامانه‌های موقعیت‌یابی دقیق و دوربین‌های چندگانه استفاده می‌کنند و تحت نظارت مرکز کنترل از راه دور فعالیت دارند.

یکی از نقاط قوت این پروژه، هماهنگی کامل با شبکه مترو و BRT شهر است که باعث شده شهروندان بتوانند با همان کارت بلیت معمولی، از روبوباس‌ها نیز استفاده کنند. عملکرد روان، صدای کم و زمان‌بندی منظم باعث استقبال عمومی از این سرویس شده است.

پروژه‌های اروپایی AVENUE و SHOW

در این دو پروژه تحقیقاتی اتحادیه اروپا ده‌ها شهر از جمله ژنو، کپنهاگ و لوکزامبورگ، ناوگان‌های کوچک شاتل خودران را در محیط‌های شهری آزمایش کردند. هدف آن‌ها بررسی امکان ادغام این فناوری با سیستم‌های حمل‌ونقل عمومی بود.

شاتل‌های مورد استفاده از برندهایی مانند Navya و EasyMile انتخاب شده بودند و با سرعتی در حدود ۲۵ کیلومتر در ساعت در مسیرهای تعیین‌شده حرکت می‌کردند. نتایج نشان داد در محیط‌های با ترافیک کنترل‌شده، این وسایل می‌توانند با ایمنی بالا و هزینه پایین‌تر نسبت به سرویس‌های سنتی فعالیت کنند.

تویوتا e-Palette، ژاپن

تویوتا با معرفی e-Palette در دهکده المپیک توکیو، نمونه‌ای از پلتفرم حمل‌ونقل خودران چندمنظوره را ارائه داد. این وسیله علاوه بر جابه‌جایی مسافر، قابلیت تبدیل به واحد خدماتی یا تحویل کالا را نیز دارد. پس از حادثه‌ای جزئی در المپیک ۲۰۲۱ (که در اصل قرار بود در سال ۲۰۲۰ انجام شود اما به دلیل کرونا یک سال عقب افتاد)، تویوتا با به‌روزرسانی نرم‌افزاری و افزودن نظارت انسانی، فعالیت پروژه را در شهر آزمایشی Woven City از سر گرفت. تجربه e-Palette نشان داد که ترکیب کنترل نرم‌افزاری و بازخورد انسانی بهترین مسیر برای گذار ایمن به آینده بدون راننده است.

EasyMile EZ10، آلمان

شرکت EasyMile یکی از پیشگامان فناوری خودران در اروپا است، در شهر مونهایم، شاتل‌های EZ10 از سال ۲۰۲۳ در شبکه حمل‌ونقل عمومی فعالیت می‌کنند و مسیرهای کوتاه بین ایستگاه‌های اصلی را پوشش می‌دهند. این پروژه نشان داد که اتوبوس‌های کوچک خودران می‌توانند راهکاری عملی برای تکمیل سیکل حمل مسافر در سیستم‌های حمل‌ونقل شهری باشند.

اتوبوس‌های خودران شهری، آینده‌ای که نزدیک‌تر از همیشه است

تحولات جاری نشان می‌دهد که در فاصله سال‌های ۲۰۲۵ تا ۲۰۳۰، اتوبوس‌های خودران از مرحله آزمایشی به بهره‌برداری تجاری خواهند رسید. با رشد شبکه‌های 5G و افزایش توان چیپ‌های پردازشی، امکان نظارت از راه دور و حذف کامل اپراتور از داخل وسیله نقلیه فراهم می‌شود. همچنین ادغام این فناوری با سامانه‌های شارژ هوشمند و ناوگان برقی، بهره‌وری انرژی را به شکل محسوسی افزایش خواهد داد.

در نهایت، تجربه کشورهای پیشرو نشان می‌دهد موفقیت این پروژه‌ها نه فقط به فناوری، بلکه به سیاست‌گذاری و اعتماد عمومی وابسته است. اگرچه هنوز تا استقرار گسترده این اتوبوس‌ها در شهرهای ایران فاصله داریم، اما زیرساخت‌هایی مانند خطوط ویژه، شبکه ارتباطی پایدار و ناوگان برقی می‌تواند زمینه‌ساز ورود این فناوری باشد. اتوبوس شهری خودران نماینده آینده‌ای است که در آن هوش مصنوعی و حمل‌ونقل عمومی دست در دست هم، تردد ایمن‌تر، پاک‌تر و کارآمدتری را رقم می‌زنند.