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智慧交通|怎樣才能制造一輛聰明的車
為迎接“聰明的車”的到來,道路部門一直面臨“智慧化”的壓力。然而,聰明的車究竟是怎樣的,各家廠商還沒有統一或確定的說法,甚至還有許多想象成分。而道路作為社會長期使用的公共產品,其智慧化的投資不應基于想象,更不應貿然為一些假定存在卻從未發生過的需求服務。
因此,聰明的車是怎么樣的,需要有可靠說法。尤其對工程投資來講,要有明確而具體的描述,才能搞明白,投資什么,會得到什么效益。

2019年,上海寶山區,大壩上方的道路。澎湃新聞記者 周平浪 圖
未來“聰明的車”會有哪些
未來“聰明的車”主要有自動駕駛、高級輔助駕駛(ADAS)和網聯車三類。將來銷售的車輛,可能具備其中一類功能,也可能同時具備。在汽車行業,這三類功能的發展進程和當下狀況并不一樣。以下簡單說明。
首先,就自動駕駛汽車而言,美國的汽車工程師協會 ( SAE) 定義了 6 個級別的駕駛自動化,范圍從 0(完全手動)到 5(完全自主)。該方法目前已成為大部分國家的分類標準。

自動駕駛級別的說明
source:
The 6 Levels of Vehicle Autonomy Explained
自動駕駛的6個級別,L4級和L5級是無需人類司機干預的完全自動,差別主要在區域范圍,L4是有限區域,譬如某個城市或地區可以實現完全自動駕駛,而L5則沒有區域限制。這兩個級別的自動駕駛,目前只在出租車、公共汽車和貨運行業做測試,沒有形成足夠規模化的商用。
雖然許多廠商雄心勃勃宣布完全自動駕駛的時間表,但無一例外地跳票。未來幾年內,由于技術瓶頸,不會有L4級別的自動駕駛車輛走進尋常家庭和企業,更別說L5了。
因此,就當前道路智慧化投資而言,L4和L5級自動駕駛沒有形成普通商用,且沒有公認可靠的時間表,目前并無必要考慮其可能的、并不確定的需求。而這些車輛測試時對道路智慧化提出的需求,應由廠商或產業扶持政策來消化其試錯成本。分清公共服務的投資和對產業扶持的成本,有助于避免形成無謂浪費。
不過,具有部分自動駕駛功能的L2級、L3級的車輛與L4級不同。低級別的自動駕駛功能早已面世,且已逐步商用。這歸功于汽車行業高級輔助系統(ADAS)持續進步,并已與自動駕駛發展合流。ADAS的許多功能,如自適應巡航、車道保持、自動泊車等,已在特定場景中實現無人駕駛,并早已成為商用車輛賣點。這是第二類聰明的車,即裝有高級輔助系統(ADAS)的車輛。
當前的自動駕駛車輛發展有兩類不同路線:一類是直接切入L4全自動駕駛階段,在L4階段發展成熟為完全自動駕駛的直接發展模式,另一類是從L1到L2,再到L3、L4的漸進發展模式。采用漸進發展模式的,大多是傳統汽車廠商,通過傳統的車輛銷售、增值服務形成可持續發展。具有L2級的高級輔助駕駛功能的車輛已銷售多年。去年年底,德國車管部門還正式批準了L3級車輛商用。相信2022年開始,會有更多國家批準L3級車輛正式進入市場銷售。
另外,由于L2、L3級帶來的交通安全方面的好處,相信十年內,許多具有安全功能的高級輔助駕駛技術,會被強制要求用在商業車輛上。因此,預計未來路上會有一定規模的普通車輛具有L2、L3級的自動駕駛功能。這些車輛的需求,是道路智慧化必須考慮的。
最后,作為車輛新技術的另一分支——網聯車輛(Connected Vehicles),經過了十幾年發展,其許多應用已獲多國批準銷售及上路使用。尤其是歐盟,已對網聯車輛的數據隱私、通信、車輛安裝和銷售形成了多項立法,重點在安全和隱私方面。鑒于歐盟中德國、法國在汽車行業中的優勢地位,今后,網聯車輛逐步走進尋常人家已是趨勢。根據一些樂觀的估計,由于網聯功能增加成本不高,網聯將逐步成為新售車輛的主流配置,并越來越多出現在道路上。也許十年內,路上會有超過20%的車輛是具有網聯功能的車輛。
雖然“聰明的車”會有很多,但對未來幾年的道路智慧化投資而言,只有兩類需考慮的車型,一類是具有L2、L3級高級輔助駕駛系統的車輛,另一類是網聯車輛。
完全自動駕駛車輛的發展仍存在不確定性。其一是技術瓶頸始終難以克服,對道路智慧化的需求也有較大分歧;其二是因技術瓶頸的存在,商用時間一再推遲,前景仍不清晰,使這類企業的商業估值比前幾年大大降低,融資難度變大,可能導致經營風險,甚至影響完全自動駕駛行業發展。
當前“聰明的車”,聰明在哪里
當前及未來幾年,無論哪類“聰明的車”,評判其“聰明”程度,關鍵在于是否增進安全。高級輔助駕駛系統如此,自動駕駛或網聯車輛也如此。
“聰明的車”是否聰明,安全評判具體標準為:能否減少總體道路事故數量;或降低事故嚴重程度,減少道路上的人員死亡和傷害。方法也很簡單:在現實世界的駕駛環境下,統計新技術的實際使用效果。真實世界的統計結果,決定了技術是否應被推廣或盡可能擴大規模采用。
一些保險公司認為,如果所有車輛都使用前方碰撞警告、盲點檢測和車道偏離警告三類基礎高級輔助駕駛功能(ADAS)功能,高速公路事故將減少 16.3%,其他道路上的事故減少 11.6%。如果使用更復雜的ADAS系統,如車道保持輔助、自動緊急制動、夜視功能等,這些數字將更好看:高速公路上的事故減少 45.4%,其他道路上的事故減少 27.5%。瑞典的保險公司對沃爾沃車輛做過實際調查,使用ADAS的車輛,發生事故總體減少了28%(數據來源同下圖)。

source: The future of motor insurance - How car connectivity and ADAS are impacting the market,written by A joint whitepaper by HERE and Swiss Re
歐盟依據這類研究成果,曾經發布過一份清單,其中列出了11 項新安全功能,希望到了2021年,銷售的新車必須具備這些功能。其中包括多項ADAS ,譬如自動緊急制動、車道保持輔助、智能速度輔助系統、倒車攝像頭后方檢測系統、網聯功能等。“聰明的車”,其評價標準還是安全,而實際評價方法是效益的數值,包含財務效益和社會效益。
不過,保險行業也有擔憂。美國道路安全保險業協會(IIHS)在一份報告中擔心:
“要考慮的安全因素之一是,有多少駕駛任務可以安全地移交給汽車來自動完成,而無需司機來解決?”
“車輛設計師們正在為ADAS的功能設計糾結,如果限制ADAS功能以確保司機的持續參與開車,司機有可能因為系統功能過于低能而被吐槽;如果ADAS系統看起來太強大,那么司機可能認為是自動駕駛而不會提高注意力,導致風險。”
新技術帶來的安全好處,會加速推進它們在車輛上安裝,也會有越來越多的國家頒布強制要求,車輛需預裝一些在統計上驗證安全有效的新技術。
然而,無論這些新技術看起來如何“聰明”,都不能替代司機的開車職責。當前“聰明的車”帶來的自動駕駛能力假象,已在全球造成多起傷亡事故。無論高級輔助駕駛系統(ADAS)還是網聯車輛,聰明只是與以前的車輛比,而非與司機比。當前的“聰明”仍要打引號,實質車子還是一臺需要由人操控的機器。
就安全而言,當前“聰明的車”還遠遠不夠聰明。
“聰明的車”如何改善安全性
畢竟,“聰明的車”是工業產品,要符合安全、可靠、經濟、標準化等特征。也就是說,“聰明的車”上路前,一定要經過足夠的測試,并通過第三方核查,且要有明確的性能特征描述。
這是復雜工業產品必須經歷的漫長過程。未來幾年上路的“聰明的車”,可能正在經歷或已經歷這樣的過程。從時間歷程看,未來幾年的車,其主要特征當前已可描述。這些“聰明的車”,處理的所有問題,都是當前預料之中的問題;采取的所有行動,也是人們已設想好或準備好的方案。科技也許需要想象,但工業產品必定是在時間上需要長期努力的預期結果。
高級輔助駕駛系統(ADAS)如何改善安全?
對裝有L2級高級輔助駕駛系統的車輛來講,在特定孤立場景下,能做到車輛自主工作;L3級則是通過一些ADAS組合,形成有限條件下連續場景的自主工作。ADAS未來將進化到L4級完全自動駕駛,這一趨勢也被許多行業專家認同。不過,當前主流的ADAS還只剛達到L3的初步能力。其大致有以下功能:
·前向碰撞警告 (FCW) 和自動緊急制動 (AEB),防止追尾事故或減輕追尾事故的嚴重程度。這類事故在繁忙的城市道路,或高速上速度不穩定時較為常見,能識別車輛、騎車人、行人和動物。當車輛認為可能發生碰撞時,FCW 系統會通過一系列越來越急的聲音、視覺或觸覺警報來提醒。如果司機不采取任何行動,則可能自主進行緊急但短暫的剎車,如果仍不采取任何行動,系統將干預并完全使用剎車,或完全避免碰撞,或至少減輕碰撞的嚴重性。實際使用中,FCW和AEB的共同作用,所需的停車視距比人類司機要短。
·主動變道輔助系統,能夠完成完整的變道操作。司機激活主動車道變換系統,系統會識別并確定變道是否安全,當沒有車輛影響,也沒有車輛從后方靠近時,車輛會在整個操縱過程中完全控制轉向并變道。該系統會辨別道路標線、標志的含義,并影響變道的時間和過程。
·車道偏離警告 (LDW) 和車道保持輔助 (LKA) 系統,是當前許多廠商宣傳的重點,與前向碰撞警告和自動緊急制動一起完成被大家認作是L3級的自動駕駛。這兩種功能最早多用于貨車,保持商用車輛長時間在車道居中行駛,其使用過程中需要識別車道和路段的管控措施。因此與標志、標線密切相關。
·其他還有停車輔助系統、橫穿交通警告系統、轉向輔助系統等,通過辨別場景、標志、標線、車輛、騎車人、行人來保持安全行駛。


網聯車輛(Connected Vehicles)是通過網絡連結到服務、車外設備的車輛,譬如連結其他車輛、道路設施如交通信號燈或救援中心、辦公室或家庭等。
網聯車輛的詞近幾年高頻出現,是因其具有許多可能性:譬如,與城市和路網一起改進,提高居民工作生活的質量;通過對警車、垃圾車、公交車等管理,提高市政服務效率;或通過聯網了解前方施工作業區、擁堵點,提前做好對策,提升安全;又或通過網聯車輛,結合醫療、修車、換乘等服務,形成個體需求解決的無縫連結。
然而,由于城市和路網的治理機制復雜,這樣的探索只在有限的先進地區展開。網聯汽車備受關注,并不只因為行車安全帶來的好處,而是由其與各類需求、服務的連結而產生聯想。與高級輔助駕駛系統不同,網聯車輛是否聰明,是由城市和路網的機制是否聰明決定的。也即,聰明不在于機器,而在于人和機制。
不過,網聯車輛在改善行車安全上仍有作用,主要在兩方面:
·網聯車輛有能力及時獲得道路上的危險警告,同時在危險條件下提供受控的行駛速度、距離等建議,與ADAS一起自動處理危險場景。
·車輛自身的信息如位置、車況、周邊場景、輪胎胎壓等,可及時傳送給車主或其他專業服務機構,預先了解并處理不安全的問題。

更何況,車輛或道路,無論聰明還是智慧,都只不過使用人明白的道理,采取人設計的機制,把運輸的工作交給機器完成。工業和工程只相信一加一等于二這樣確定的邏輯。如果不遵循工業發展規律,而寄望于通過大量投資,打造出自己沒想清楚、工程師沒驗證過細節的“聰明的車”、“智慧的路”,可能只是在表演“聰明”。
這樣做,聰明嗎?
(作者郭敏系杭州交通工程師)





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