Actualmente, se necesitan solo tres días para probar vehículos en escenarios peligrosos, mientras que las pruebas tradicionales requerían medio año.
Esto se debe a la creación de un entorno de pruebas «ilimitado» para vehículos de conducción autónoma en un espacio físico limitado por Zhao Xiangmo, presidente de la Universidad de Arquitectura y Tecnología de Xi’an y profesor de la Universidad de Chang’an (CHU), y su equipo.
Han desarrollado un sistema de pruebas de seguridad vial que integra terminales inteligentes a bordo del vehículo, equipos de detección en carretera, plataformas de tráfico en la nube y cadenas de herramientas de prueba confiables para vehículos de conducción autónoma.
Pruebas del sistema de frenado de vehículos.
La industria automotriz experimentó un crecimiento explosivo alrededor de 2007. En aquel entonces, el equipo para probar el sistema de frenado antibloqueo (ABS) debía importarse en su mayoría, y solo se probaban algunas piezas del vehículo antes del ensamblaje. El efecto de control del ABS en todo el vehículo solo podía verificarse en un campo de pruebas o en carreteras abiertas mediante muestreo.
Incluso las pruebas de campo y en carreteras abiertas no eran lo suficientemente seguras. Además, es imposible realizar estas pruebas en todos los vehículos, según Xu Zhigang, subdirector de la Escuela de Ingeniería de la Información de la Universidad China de Hong Kong (CHU).
La cuestión era cómo probar el rendimiento real del ABS en cada vehículo sin desmontarlo, simulando con precisión los coeficientes de adherencia para diferentes superficies de carretera y sus condiciones de operación combinadas en el banco de pruebas.
El equipo de investigación intentó inicialmente mejorar las tecnologías alemanas, pero no funcionó, ya que estaban diseñadas para las condiciones de las carreteras europeas, que difieren de las chinas.
Tras un estudio exhaustivo de seis meses, el equipo adoptó un enfoque diferente. Construyeron un banco de pruebas de superficie variable en el laboratorio mediante la integración precisa de un embrague de polvo magnético con un conjunto de volante de inercia.
Este sistema puede alternar entre diversas condiciones complejas de la carretera, como hielo, nieve y superficies onduladas, en tan solo 0,5 segundos, completando una prueba completa del vehículo en 20 minutos. Representó un avance significativo en las pruebas de ABS sin desmontaje en un banco de pruebas.
Tomografía computarizada para pruebas en carretera.
Otro elemento clave es la seguridad vial, y los puentes desempeñan un papel importante en este aspecto.
En 2016, un pilar de 20 metros del ferrocarril de alta velocidad Xi’an-Hanzhong presentó grietas. Ninguno de los métodos tradicionales —perforación ni pruebas ultrasónicas— era adecuado para abordar el riesgo urgente: el primero dañaría la estructura, mientras que el segundo tiene una profundidad de detección de solo dos o tres metros.
Un examen físico en el hospital inspiró a Zhao: ¿Qué pasaría si realizara una tomografía computarizada (TC) en el puente?.
El primer desafío fue crear un detector eficaz. Los transductores ultrasónicos cerámicos piezoeléctricos tradicionales tienen una potencia limitada y sus haces de sonido no pueden penetrar el hormigón armado. Por ello, el equipo desarrolló una nueva generación de transductores basados en materiales magnetostrictivos de tierras raras.
Tras 18 meses de arduo trabajo, el equipo desarrolló un sistema de prueba de 24 canales. Combinado con un algoritmo de trazado de rayos mejorado y un sistema de tomografía computarizada (TC), reconstruye imágenes tridimensionales como si fueran bloques de construcción, alcanzando una profundidad de detección superior a los 10 metros.
Esto no solo permitió localizar con precisión áreas de porosidad en el hormigón de hasta 10 metros de profundidad en el gran puente de un tramo del ferrocarril de alta velocidad Xi’an-Hanzhong, sino que también posibilitó la primera visualización 3D del defecto interno del puente, según Liu Zhanwen, miembro del equipo de investigación y subdirector del Instituto de Investigación de Shenzhen de la Universidad China de Hubei (CHU).
Actualmente, el sistema se ha aplicado con éxito en numerosos proyectos de ingeniería vial y de puentes.
Construyendo un cerebro inteligente.
Los vehículos de conducción autónoma se desarrollan rápidamente, lo que plantea un nuevo desafío: ¿Cómo garantizar su seguridad?.
Se estima que deben recorrer miles de millones de kilómetros en carreteras abiertas para experimentar todos los escenarios posibles, afirmó Zhao. Las pruebas tradicionales no pueden satisfacer la demanda de la rápida evolución de las tecnologías.
En este contexto, el equipo de Zhao propuso una solución de integración virtual-real: la construcción de una base de pruebas inteligente y conectada a Internet que integra vehículos, carreteras y tecnología en la nube.
Durante la prueba, los vehículos que circulan por carreteras reales y los escenarios virtuales, como peatones y condiciones climáticas extremas, se incorporan mediante comunicaciones de red vehicular, lo que permite simular condiciones de carretera prácticamente ilimitadas en un espacio físico limitado.
Sin embargo, la plataforma de movimiento del simulador inicial carecía de la precisión suficiente, lo que provocaba una grave distorsión del modelo de dinámica vehicular. Inspirándose en la plataforma de movimiento de seis grados de libertad del simulador de vuelo, el equipo de investigación rediseñó el sistema de pruebas.
En una pista de pruebas de 52 km con todas las características, ubicada en la provincia de Shandong, al este de China (la primera de su tipo en el país), las pruebas de escenarios se realizan en tres días. Con los métodos tradicionales, se tardaría medio año.
Este sistema integrado ha completado más de 120.000 horas de pruebas equivalentes, y algunos de sus estándares han sido adoptados por 16 normativas nacionales e internacionales.
