Naukowcy z Wydziału Mechanicznego PWr wspólnie z warszawską firmą Sim Factor zaczynają prace nad pełnokabinowym symulatorem i systemem szkoleniowym dla motorniczych tramwajów. Technologia wykorzysta system kamer, czujników – m.in. galwanometry – i eye-tracking.

Symulator będzie pierwszym takim rozwiązaniem na rynku. Zostanie umieszczony na ruchomej platformie (dzięki czemu motorniczy będzie czuł w nim drgania jak w prawdziwym tramwaju w czasie jazdy po szynach), a umieszczone tam czujniki i technologie pozwolą na wieloaspektową ocenę działań kierującego.

Prace nad rozwiązaniem zaczęli już naukowcy z Katedry Eksploatacji Systemów Technicznych na Politechnice Wrocławskiej we współpracy ze specjalistami z warszawskiej firmy Sim Factor, zajmującej się tworzeniem rozwiązań z obszaru symulacji szkoleniowej wykorzystującej rzeczywistość wirtualną. Wspólne działania są możliwe dzięki dotacji z Narodowego Centrum Badań i Rozwoju (z Programu Inteligentny Rozwój).

Nie jest to pierwsza współpraca naszych badaczy z tą spółką – razem tworzyli już m.in. technologie wykorzystujące rozszerzoną rzeczywistość dla transportu kolejowego oraz lotniczego.

Symulator, który analizuje kierującego

Jak tłumaczy dr hab. inż. Artur Kierzkowski, prof. uczelni kierujący projektem na Wydziale Mechanicznym, w miejskich spółkach komunikacyjnych motorniczy co kilka lat przechodzą testy, zwykle na stacjonarnych symulatorach tramwajów. To stanowiska składające się z panelu do sterowania i monitorów – które odzwierciedlają warunki w kabinie motorniczego, ale nie sprawdzają reakcji kierującego pojazdem. Ten jest bowiem oceniany na bieżąco przez szkoleniowca prowadzącego taki test, który określa, z jakimi warunkami musi poradzić sobie motorniczy (np. awaria światła, problemy ze zwrotnicą itp.) i obserwuje jego działania. Tego typu okresowe testy służą zapewnieniu bezpieczeństwa dla motorniczego i pasażerów.

– Nasze rozwiązanie nie ma oczywiście zastąpić szkoleniowca, ale będzie stanowić narzędzie dla niego jako system obiektywnej i wielokryterialnej oceny pracy motorniczego. Innymi słowy: nasz system zwróci uwagę na kwestie, które mogą umknąć szkoleniowcowi, bo nie jest w stanie ich zauważyć – tłumaczy profesor. – Będzie to możliwe dzięki zintegrowaniu konstrukcji symulatora z technologiami stosowanymi w kognitywistyce, które pozwalają na badanie czasu reakcji motorniczych, poziomu stresu i intensywności doświadczanych emocji. Nasz system wykorzysta bowiem czujniki do analizy reakcji skórno-galwanicznej. Oprócz nich zastosujemy także eye-tracking do śledzenia punktów skupienia wzroku, by móc określić np., czy w danej sytuacji motorniczy miał szansę zauważyć coś na torze i jego reakcja była spóźniona, czy też nie mógł zareagować, bo nie było to możliwe, by dostrzegł zagrożenie na torach na czas.

Profesor podkreśla, że symulator, nad którym prace właśnie się rozpoczynają, będzie bardziej zaawansowany od dotychczasowych rozwiązań.

– Rozwiążemy też problem związany z chorobą symulacyjną – podkreśla naukowiec. – W pełnokabinowym symulatorze tramwaju osoby szkolące się na nim odczuwają nudności. Kabina jest mała, monitory blisko i nie widzi się dali. Efektem jest złe samopoczucie prowadzącego tramwaj, bo wiele osób czuje się jak zamknięte „w puszce” – opowiada prof. Kierzkowski. – W naszym rozwiązaniu wykorzystamy zakrzywione monitory i rzutniki, by obraz był bardziej zbliżony do tego, co faktycznie widzi motorniczy w kabinie i w jakich odległościach od swoich oczu.

Scenariusze jak w życiu

W projekcie naukowcy z PWr są odpowiedzialni m.in. za wybór komponentów, które stworzą symulator, i ich połączenie (częścią programistyczną zajmie się warszawska spółka). Naukowo największym wyzwaniem będzie dla nich opracowanie dynamicznych scenariuszy szkoleniowych i modelu oceny kierującego tramwajem.

Motorniczy w takiej kabinie będzie bowiem testowany w różnych warunkach atmosferycznych (np. w intensywnym deszczu, mgle, przy pełnym słońcu, ale i po zmroku), przy zmiennej intensywności ruchu pojazdów, określonych założeniach w ruchu pieszych itd. System będzie oceniał, jak radzi sobie w konkretnych warunkach i kiedy wychwyci problemy kierującego w określonych sytuacjach, będzie to sygnał dla szkoleniowca, by w większym stopniu skupić się z motorniczym nad jazdą w takich warunkach.

Naukowcy pracujący nad scenariuszami i modelem będą korzystać z pomocy doświadczonych motorniczych, ale także z własnych wniosków z prac nad poprzednimi projektami związanymi z wykorzystaniem rozszerzonej rzeczywistości w symulacjach transportowych. Rozwiązanie przejdzie też szereg testów – a w części z nich będą mogli uczestniczyć studenci transportu na PWr. 

Symulator i system szkoleniowy mają być rozwiązaniem, które firma będzie oferować komercyjnie. Prototyp pozostanie jednak na naszej uczelni. Naukowcy chcą prototyp wykorzystywać do prowadzenia kolejnych projektów badawczych, szkolenia studentów, a w przyszłości być może także do szkolenia motorniczych jako ośrodek współpracujący ze spółkami komunikacyjnymi. Co istotne, symulator będzie miał łatwo wymienialne elementy pulpitu – tak by można go było dostosowywać do aktualnych potrzeb dla motorniczych jeżdżących na co dzień pojazdami od różnych producentów (których kabiny różnią się budową).

Symulator powstanie do końca roku. Nad rozwiązaniem na Politechnice Wrocławskiej pracuje zespół w składzie: dr hab. inż. Artur Kierzkowski, prof. uczelni, mgr inż. Szymon Haładyn, dr inż. Anna Jodejko-Pietruczuk, dr inż. Tomasz Kisiel, mgr inż. Monika Magdziak-Tokłowicz, dr inż. Franciszek Restel, dr hab. inż. Agnieszka Tubis, prof. uczelni i dr inż. Łukasz Wolniewicz.

Projekt „Innowacyjny system szkoleniowy motorniczych tramwajów, oparty o pełnokabinowy symulator z zastosowaniem kognitywistyki” jest finansowany z Programu Inteligentny Rozwój (1.1 Projekty B+R przedsiębiorstw / 1.1.1 Badania przemysłowe i prace rozwojowe realizowane przez przedsiębiorstwa, Inteligentny Rozwój) Narodowego Centrum Badań i Rozwoju.

Lucyna Róg