Impieghi di un simulatore di guida

Il livello di fedeltà nella ricostruzione della realtà raggiunto dai simulatori di guida ha consentito un loro impiego sempre maggiore sia nell’ambito della ricerca pura che applicata al campo produttivo fino a trasformarli in uno strumento fondamentale per la comprensione delle interazioni conducente- veicolo-strada.

Il simulatore viene infatti preferito alle normali prove su strada perché presenta molti vantaggi tra cui: controllo dell’ambiente di prove e delle condizioni a contorno, efficienza, minor costo e maggiore facilità di gestione dei dati in opportuni database; in particolare il controllo degli esperimenti è sicuramente il maggiore dei vantaggi dei simulatori perché possono essere monitorate diverse variabili che non sarebbe facile controllare ed acquisire su strada.

Un altro importante vantaggio dei simulatori è rappresentato dalla ripetitività degli esperimenti: la strada infatti viene riprodotta più o meno fedelmente, ma comunque è sempre la stessa per tutte le prove con i diversi tester; con una prova reale, su strada, una condizione di questo tipo non si potrebbe ottenere perché le caratteristiche della strada e le condizioni dell’ambiente in cui si svolgono le prove tendono a variare in modo casuale. Il simulatore consente, inoltre, per quanto precedentemente detto, di usare un minor numero di tester, con riduzione dei costi e dei tempi. Di contro è difficile riprodurre proprio quei parametri che nella realtà sono caratterizzati da una elevata aleatorietà: pedoni, altri veicoli, animali, oggetti sulla strada ed altri elementi che quotidianamente popolano l’ambiente di guida reale.

I primi simulatori di autoveicoli nascono nel 1970 e traggono le proprie origini dai primi simulatori di volo di inizio Novecento. Con l’avvento della computer technologies, Daimler-Benz lanciò però in Germania un simulatore ad alta fedeltà agli inizi del 1980 che creò un grande interesse in tutto il settore automotive e diede una spinta decisiva allo sviluppo di questi dispositivi. Da quel momento, molti costruttori di autoveicoli ed istituti di ricerca hanno sviluppato ed applicato i propri simulatori per studiare e risolvere in ambiente virtuale i loro più svariati problemi sfruttando anche il rapido sviluppo di nuovi e sempre più veloci processori e schede grafiche per PC che hanno permesso di ottenere un sempre più altorapporto prestazioni/costi.

I simulatori attualmente esistenti sono innumerevoli: solo per citarne alcuni in Europa sono stati sviluppati presso il VTI in Svezia, il TNO e l’Università di Groninger in Olanda, presso la Daimler-Benz in Germania, all’Università di Leeds in Inghilterra, in America presso l’Università dell’Iowa, in Giappone e presso il Triggs in Australia; un elenco più completo, con relative descrizioni, può essere trovato al seguente indirizzo Web: http://www.inrets.fr/ur/sara/Pg_simus_e.html.

Gli impieghi cui sono destinati i simulatori sono molteplici. I principali sono: • Studi comportamentali.

• Sicurezza stradale e monitoraggio del conducente. • Sviluppo di nuovi sistemi.

• Studi ergonomici. • Impieghi didattici.

• Impieghi per la riabilitazione.

Ovviamente lo studio di questi settori spesso si interseca e non può essere condotto indipendentemente dagli altri.

Studi comportamentali

L’importanza di questo tipo di studi è legata alla necessità di comprendere realmente quali siano le normali risposte comportamentali e quale sia il livello di consapevolezza associato ad ogni situazione, di un conducente nelle diverse condizioni di traffico. La comprensione delle caratteristiche del comportamento umano durante la guida, infatti, è fondamentale per il progetto dei dispositivi di guida e di gestione delle informazioni. Chiaramente ci sono importanti legami anche con lo studio della sicurezza descritto di seguito.

Misura dell’importanza crescente attribuita a questi studi sono le ricerche più recenti, centrate su tentativi di ricostruzione della logica d’azione umana, attraverso semplici modelli decisionali (Fujioka, Muramatsu 1996) o le più complesse Reti Neurali (Reymond et al. 2006). Questi studi hanno come scopo finale l’elaborazione di algoritmi decisionali in grado di riprodurre il comportamento del singolo individuo, a seguito di un ciclo di apprendimento, e

quindi di reagire correttamente nelle situazioni critiche, quando il conducente sia in qualche modo impossibilitato ad agire direttamente.

Sicurezza stradale e monitoraggio del conducente

La possibilità di ricostruire le condizioni di guida ritenute, realmente o potenzialmente, rischiose e di ottenere un riscontro immediato ed oggettivo delle reazioni del conducente ha notevolmente ampliato le possibilità di ricerca, consentendo di valutare quali siano le condizioni legate al verificarsi degli incidenti, il loro peso effettivo, e quali siano le capacità di risposta di conducente e veicolo. Questi aspetti di sicurezza, legati soprattutto al monitoraggio delle condizioni psico-fisiche del conducente sono state ampiamente trattate in questo lavoro per cui non sono qui ripetute.

Tuttavia, l’impiego dei simulatori di guida a vantaggio della sicurezza stradale non si limita allo studio e sviluppo di dispositivi sempre più sofisticati dedicati alla prevenzione degli incidenti, ma sta diventando uno strumento fondamentale anche per la progettazione delle diverse infrastrutture. Un’attenta progettazione dei tracciati urbani, extraurbani ed autostradali, può infatti ridurre sensibilmente l’entità dei rischi con cui il conducente si deve rapportare normalmente, quali l’inserimento in carreggiata da un incrocio con scarsa visibilità. La ricerca condotta da Shimojo et al (1995) per progettare un tunnel sottomarino valutandone l’effetto della disposizione delle luci, del tipo di segnaletica e dei colori al suo interno sui conducenti delle automobili, è un esempio delle potenzialità d’impiego dei simulatori in campo civile.

Sviluppo di nuovi veicoli o componenti

Nel campo della progettazione e sviluppo di veicoli e componenti i simulatori di guida sono divenuti elementi fondamentali perché permettono di effettuare prove già sui prototipi risparmiano tempo e denaro nella realizzazione di veicoli e componenti reali da testare su strada. Anche e soprattutto per questo motivo tutte le case automobilistiche possiedono un simulatore di guida per effettuare le loro ricerche.

L’importanza di una fase di sperimentazione al simulatore è tanto maggiore quanto maggiore è il tasso di innovazione del componente da sviluppare e soprattutto se questo può influenzare direttamente percezioni e comportamento del conducente. Ad esempio, un simulatore dimostra tutta la sua utilità nello sviluppo di un servosterzo il cui funzionamento deve essere adattato alle esigenze manifestate dal conducente (Liu, Chang 1995).

Studi di ergonomia

Lo sviluppo di ogni nuova interfaccia uomo-veicolo nell’abitacolo è subordinato alle specifiche esigenze ergonomiche del conducente.

L’impiego dei simulatori di guida ha permesso quindi di ricreare l’abitacolo di guida in modo più rapido ed economico valutandone i possibili effetti sui conducenti a livello di:

• stato di affaticamento; • facilità di impiego; • estetica;

• influenza sullo stile di guida.

Un esempio di studio di questo tipo è quello condotto da Yoshikawa et al. (2003) per lo sviluppo di un nuovo sedile in grado di ridurre od eliminare l’affaticamento muscolare legato ai lunghi periodi di guida.

Impiego a scopo didattico

Un impiego sempre più diffuso per i simulatori è anche quello didattico. Lo scopo, cioè, è quello di addestrare chi intende conseguire la patente di guida al corretto uso del veicolo mettendolo in condizione di ‘guidare’ per la prima volta senza rischiare la vita propria e altrui. A tal scopo si sta diffondendo l’impiego anche di simulatori di veicoli speciali come i forklift.

Impiego nella riabilitazione

Al di fuori dell’ambito della ricerca e produzione i simulatori di guida hanno trovato un nuovo campo di impiego anche nella riabilitazione di persone che a causa di incidenti o malattie convivono con riduzioni delle capacità motorie. Tramite un simulatore le persone portatrici di handicap, più o meno invalidanti, posso eseguire una prova di guida volta alla determinazione delle loro effettive capacità di conduzione di un veicolo in sicurezza ed interfacciarsi direttamente con i costruttori dei dispositivi di ausilio alla guida.