9月4日-6日,由中國汽車技術(shù)研究中心有限公司、中國汽車工程學(xué)會、中國汽車工業(yè)協(xié)會以及中國汽車報社共同主辦的第十六屆中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展(泰達(dá))國際論壇在天津隆重召開。其中,在9月6日舉辦的線上會議中,來自交通運輸部公路科學(xué)研究院的周煒,給大家?guī)碇黝}演講《中國道路運輸車輛的智能化運用問題》。
以下內(nèi)容為現(xiàn)場演講實錄:
周煒:第十六屆泰達(dá)論壇的各位專家各位領(lǐng)導(dǎo)大家好,下面,我和大家溝通交流一下中國道路運輸車輛的智能化運用問題。我是交通運輸部公路科學(xué)研究院的周煒。
我們先看一下我們討論這個問題的目的和定位。首先道路運輸是生產(chǎn)經(jīng)營活動就涉及到車輛工具問題,所以我們這項研究是以車輛為邊界,根據(jù)我們的業(yè)務(wù)特點和工作特征,我們更關(guān)注于車輛尤其是智能化車輛的推廣應(yīng)用。在這方面的技術(shù)路線首先參考了國際上的智能化運用的一些技術(shù),結(jié)合中國的國情,形成了整套思路和方案。
智能化分類,有分類的原則,我們的分類是以信號的使用性質(zhì)和使用特征進行分類的,所以我們整個思路是按照分類、分級、分階段、分區(qū)域的應(yīng)用為根本的一個定位和出發(fā)點。
我們研究這個問題,其實是在2008年申請的國家863課題,由此誕生了JT/T794、JT/T796、JT/T808、JT/T809一系列的標(biāo)準(zhǔn)。同時,在2013年的科技支撐項目以及2016年、2017年的重點專項項目都進行了研究。
第二個方面,和大家說一下我們這項研究的一些背景和問題。
我們都知道,SAE的分類,叫SAE
J3016自動駕駛等級分類,經(jīng)過我們的詳細(xì)研究,SAE的分類從L0級一直到L5級,這個分類是基于自動化的系統(tǒng)分類,也存在一些和我們整車管理政策不匹配、不一致的問題,有些環(huán)節(jié)難說得清楚,所以我們定義為概念還是相對比較模糊,有交叉、有重疊,關(guān)鍵是職責(zé)劃分不清楚。這個分類容易在公眾中形成一些認(rèn)識上的誤區(qū),引發(fā)研發(fā)、生產(chǎn)和使用者理解上的偏差,甚至是誤導(dǎo),導(dǎo)致一些問題的發(fā)生影響了車輛智能化的運用。
第二個問題是道路運輸車輛智能化應(yīng)用的路徑進一步清晰。
目前不同類型和智能化水平的技術(shù)正在分層次、分等級、分階段逐步在滲透和使用,包括無人駕駛技術(shù)在BRT、城市公交、貨車列隊等運輸場景使用,尤其是在港口和礦區(qū)使用比較成熟。因此,極需要智能化管理體系和保障體系的進一步完善。
第三部分,我們的主要內(nèi)容包括道路運輸車輛的智能化分類,道路運輸車輛智能化分級,道路運輸車輛智能化測評和網(wǎng)絡(luò)安全問題。我們先看一下道路運輸車輛智能化的分類。
首先中國的營運車輛是按分類分級管理的,這也是全球?qū)囕v運行管理的一個基本特征。比如說我國營運車輛實施分類分級管理有《道路運輸車輛技術(shù)管理規(guī)定》《營運車輛類型劃分及等級評定》等一系列評定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
我們對智能化車輛分類的過程中,是以運輸對象和運輸業(yè)務(wù)為分類的原則,根據(jù)載客和載貨的載運對象不同,分為客運車輛、貨運車輛和其他車輛。客運車輛主要是以人為載運對象,在公路、城市道路和城郊道路等各種道路上行駛,其中包括公路客車、城市公共汽車和出租車。貨運車輛有公路、貨運車輛和城市配送車輛,以運輸貨物為載運對象。其他車輛有一些港區(qū)、園區(qū)、礦區(qū)以及特殊用途的車輛。
道路運輸車輛智能化分類要解決依據(jù)其他方式分類不清楚的問題,也就是邊界不清、責(zé)任不清的問題。所以經(jīng)過研究分析,我們認(rèn)為以“信號的使用用途”為原則進行智能化分類,我們首先把信號分為控制類、服務(wù)類和管理類,再按照安全權(quán)重的不同,由安全權(quán)重向下兼容的原則來分類,其中制動、轉(zhuǎn)向和油門是車輛實現(xiàn)智能化的關(guān)鍵控制部件。
這個分類最大特征是以信號的使用用途,也就是說我們以車為邊界,以進入車內(nèi)的信號使用用途和本車的信號使用用途進行分類,這種分類方式是比較清晰的。其中控制類信號又分為車輛的操控類信號和輔助控制類信號,服務(wù)類信號也分為操控服務(wù)類和非操控服務(wù)類信號,管理類信號是比較清晰的。
控制類信號的執(zhí)行主體是車輛,它的權(quán)重是最高的,服務(wù)類信號主要是服務(wù)于駕駛員和從業(yè)人員,管理類信號主要是服務(wù)于企業(yè),當(dāng)然,一些行業(yè)上的要求也是要體現(xiàn)到管理中去的。
智能化運用,按使用條件或使用空間分,分為封閉區(qū)域使用、有限開放區(qū)域使用和開放區(qū)域使用。其中封閉區(qū)域使用就是在區(qū)域內(nèi)各交通參與要素是不進行交互的,風(fēng)險程度相對較低。從另一個角度來講,我們用簡單的枚舉法,無論如何能夠把所有的交通參與要素列舉全了,也就是實現(xiàn)全覆蓋。有限開放區(qū)域特征和特點是在該區(qū)域與外界的交通要素有限交互,也就是部分開放。比如像高速公路這種場景,法規(guī)有明確的要求,車輛可以駛?cè)?,非機動車是不能駛?cè)氲?,所以凡是進行數(shù)據(jù)交互駛?cè)牒婉偝龅膬?nèi)容也是有目標(biāo),也是確定的。開放區(qū)域條件其實是無條件的,也就是說所有的交通參與要素?zé)o論時空、地點發(fā)生了變化,這個條件都是存在的,開放區(qū)域也叫無條件區(qū)域。
對區(qū)域的劃分,我們剛才列舉了封閉區(qū)域有機場、港口、園區(qū)等一些特殊區(qū)域,有限開放區(qū)域我們可以考慮像高速公路等交互有限的、要素性質(zhì)和特點是固定的區(qū)域。對開放區(qū)域其實是沒有限制的。這個圖就是我們把封閉區(qū)域、有限開放區(qū)域和開放區(qū)域做了一個解釋。
對測評而言,我們又進行分類,首先是要分法規(guī)性測試和自主性測試,法規(guī)性測試我們又分封閉區(qū)域的規(guī)范性測試和封閉區(qū)域的驗證型測試。實車測試和仿真測試有時候是交叉進行的,也就是說仿真測試可能在車的全設(shè)計或者使用周期都是可以進行的。其中法規(guī)性測試是按照法規(guī)強制性進行要求進行測試,自愿性測試如可靠性測試和示范性測試等等。
我們的重點是車輛的智能化分級,是車輛分級而不是系統(tǒng)分級。智能化分級是對車輛智能化程度的分級,重點關(guān)注車輛駕駛操控系統(tǒng)的智能化程度。以駕駛控制主體為劃分的原則,以人為駕駛責(zé)任主體的叫輔助駕駛,以車為駕駛控制主體的叫無人駕駛。所以總體上分兩大板塊:第一大板塊就是以駕駛?cè)藶樨?zé)任主體的,我們分兩級,第一級叫預(yù)警類輔助駕駛,也叫G1。預(yù)警類輔助駕駛,駕駛?cè)说乃胁僮魇怯神{駛?cè)送瓿傻?,也就是說無論我們的主動安全系統(tǒng)和智能化系統(tǒng)有多高級,但是它不具備執(zhí)行能力,所有的執(zhí)行是由人來完成的。第二類叫控制類輔助駕駛,人在某一些安全系統(tǒng)或智能化系統(tǒng)是左右不了,例如AEBS,在感知到安全風(fēng)險的時候,AEBS主動起作用。這是自動化的一個過程。所以我們叫控制類輔助駕駛,分為第二級。
第二個板塊就是車輛作為責(zé)任主體,無論是車輛的設(shè)計制造單位或者是車輛的使用單位,都是隱含到車輛背后的控制責(zé)任主體。
在這個板塊,因為責(zé)任主體的辦法,我們的劃分原則也發(fā)生了變化,就分為三級:第一級,也就是我們所謂的G3級,叫封閉區(qū)域的無人駕駛。封閉區(qū)域的無人駕駛在封閉區(qū)域的使用條件下,實現(xiàn)無人駕駛的功能,比如說現(xiàn)在廣泛使用的港區(qū)、礦區(qū)的無人駕駛就屬于這一類。第二類是有限開放區(qū)域的無人駕駛,比如說高速公路場景,現(xiàn)在廣泛進行著示范和試驗,這一類都叫有限開放的無人駕駛,也叫G4。最后一類我們叫G5,是開放區(qū)域的無人駕駛,也就是無條件的無人駕駛,無論時空怎么變化,這個車都可以實現(xiàn)無人駕駛,就是無條件無人駕駛。
需要特別說明的是,不是從G1、G2、G3、G4、G5一級一級升級來的,是在同時使用的過程,只是在生產(chǎn)的滲透率和使用的滲透率發(fā)生了一些差異性。
舉個例子講,某款車的生產(chǎn)制造企業(yè)生產(chǎn)出來以后,它可能具備不同的智能化程度,也就是說根據(jù)不同的使用條件和用途,劃分為不同的智能化程度,只是使用的滲透率的差異性和制造、生產(chǎn)滲透率的差異性。在某一個時間段內(nèi),從G1到G5可能是并行的,同時存在,差異就是滲透率的差異性。
我們看這樣的分類和SAE分類的差異性,第一個差異性是整車的智能化與系統(tǒng)的智能化的差異性。SAE更關(guān)注于系統(tǒng)的智能化,例如它的FCW、LDW的劃分是一個智能化等級,它針對于AEBS劃分的智能化等級與LKAS劃分的智能化等級是不同的。這些都是系統(tǒng),而不是車輛的智能化。
我們基于輔助駕駛的車輛,也就是說責(zé)任主體來劃分的智能化是完全有區(qū)別的,是整車的智能化問題,包括了由人作為責(zé)任主體還是由車輛作為責(zé)任主體的劃分。
第二個問題,是按動態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)和駕駛的控制主體進行劃分。
現(xiàn)在的責(zé)任能夠明確的區(qū)分人的責(zé)任還是裝備的責(zé)任問題。比如說對于無人駕駛車輛,它可能是不存在駕駛室的,舉個例子講,達(dá)到G3水平的港區(qū)車輛是沒有駕駛室的。G4、G5也都可以沒有駕駛室,因為人不參與本車的控制。先分類再分級,能夠使責(zé)任劃分更加清晰。
最后一點就是自動化和智能化的差異性。自動化不等于智能化,自動化是人的占比和機器的占比問題,為了防止自動化和智能化兩個概念的混淆,引導(dǎo)社會能夠推廣和推動無人車和智能化車輛的使用,我們認(rèn)為,按G1-G5的這種劃分是科學(xué)的合理的是正確的,是有利于標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)和政策的制定的。
對于智能化問題還有很多障礙,我們現(xiàn)在講一下其實它是一個障礙問題,就是如何測試和評價。
大家看到我畫面上的這個圖,我們把智能車輛的測試分為四個級別,分別是C1、C2、C3、C4,其中C1是封閉場地的規(guī)范性測試,這是一個最基礎(chǔ)、最基本的條件。在C1這個范圍測試的情況下,要求有封閉場地,要求測試的條件是規(guī)范的,約束條件非常嚴(yán)格,實驗的結(jié)果有重復(fù)性。比如說對車輛的制動性測試,對車輛的車道偏離測試,都的是具體的物理量和指標(biāo)。只有這個測試做完以后,我們對車輛的性能心里有數(shù)、有把握,我們才能做第二階段的測試,也叫封閉場地的驗證性測試。
封閉場地的驗證性測試,是有一定的物理量測量,但是重點是考核概率事件。在封閉場地仿真實際場景,包括紅綠燈標(biāo)志、標(biāo)線等等,車輛在測試的過程中,多次測試看識別和采取執(zhí)行動作的概率,這部分內(nèi)容也是非常重要的,如果這部分內(nèi)容不經(jīng)過功能性驗證,那么第三步就不能完成。
我們剛才介紹過,前兩步的測試都屬于法規(guī)性測試,也就是說這兩步的測試都要納入法規(guī)管理,是國家強制、政府強制的內(nèi)容。對于C3和C4,屬于自主性測試或者是自愿性測試,這是由企業(yè)和社會組織來進行的。其中C3是有限開放環(huán)境的驗證性測試,有限開放環(huán)境驗證性測試的條件相對來說就比較低了,可能有外界的各種干擾因素的加入,這個時候要測它的可靠性問題和系統(tǒng)的有效性問題,達(dá)到整車的智能化評價水平。
第四是開放場地的示范性驗證。開放場地的驗證條件要比C3的條件更低,也就是說在無條件的情況下,開放場地情況下進行測試。與C3共同構(gòu)成了企業(yè)或相關(guān)機構(gòu)的資源性測試。
我們在這個圖里面有明確的,它是有一個流程,一個階段性的過程,首先要進行封閉環(huán)境測試,然后才能進行有限開放環(huán)境的測試,再進行開放環(huán)境測試。其中有一個問題就是仿真測試,仿真測試是貫穿于車輛設(shè)計、生產(chǎn)和使用的全部環(huán)節(jié),它在每一個測試環(huán)境都能夠存在,并且起到確切的作用。但是現(xiàn)在來看,仿真測試直接用于認(rèn)證還是有困難的,所以我們認(rèn)為仿真測試可以作為一個輔助性的測試。
其實我們除了測試、評價這個環(huán)節(jié)之外,還有一個非常大的障礙,就是網(wǎng)絡(luò)安全問題。如果網(wǎng)絡(luò)安全存在問題,這個智能車甚至是無人車是沒有人敢使用的,這不僅僅是這個產(chǎn)品的安全性問題,也涉及到社會的公共安全,甚至是國家安全問題。
到2025年,道路運輸車輛實現(xiàn)核心的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全防護是必須必然的,也是非常必要的。對車內(nèi)的控制信號,網(wǎng)絡(luò)要實現(xiàn)安全防護,重點關(guān)注的內(nèi)容是車輛的操縱系統(tǒng),也就是說車輛的制動、轉(zhuǎn)向和油門問題的控制。
我們換個角度來看這個問題,前期我們把控制信號分為車輛控制類信號、服務(wù)類信號和管理類信號,其中控制類信號是影響車輛行駛和使用的,這類信號的權(quán)重非常重,也就是說無論在本車產(chǎn)生的信號或者是外界進入的信號,凡是要對車輛控制實行決策的這類信號是要嚴(yán)格進行網(wǎng)絡(luò)安全防護的。但是服務(wù)類信號,服務(wù)得多一點、少一點、早一點、晚一點或者是有一些誤差,或者是被控制,它的安全風(fēng)險就沒有那么大了。對管理類信號,我們知道這個車的運行企業(yè)如何管車,行業(yè)如何對車輛實施監(jiān)管,這一類信號排到最后。
對網(wǎng)絡(luò)安全問題,我們認(rèn)為,在2030年,要對車內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)實施全部的安全防護,總體要實現(xiàn)S1+S2+S3+S4+S5的全面防護組合要求,這里面就涉及到對信號的安全管理問題,我們在下面這個圖有對網(wǎng)絡(luò)安全的分級問題。
首先,最初始、最低級的管理類信號,我們分為S1類,如果信號破壞以后,車輛可能被企業(yè)錯誤管理,但是不影響車輛行駛的安全性。對服務(wù)類信號又分為兩類,一類是非操控類服務(wù),二類是操控類的服務(wù),我們分為S2級和S3級,其中S3類信號被破壞以后,駕駛員可以接受到非操控類信號的錯誤信息,也不影響安全駕駛。S3類信號被破壞后駕駛員可能會接受到操控類的錯誤信息。
對控制類信號也分為兩級,一個是輔助控制類,一個是車輛控制類。輔助控制類分為S4級,這個信號被破壞以后,車輛的制動、驅(qū)動、轉(zhuǎn)向之外的車載系統(tǒng)可能會造成時空,就影響了車輛行駛的安全性。最后一類就是車輛操控類被破壞以后,車輛的制動、驅(qū)動或轉(zhuǎn)向完全失控。
根據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全的管理,車外的網(wǎng)絡(luò)是一個大的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境問題,在國家的相關(guān)機構(gòu)和部門,設(shè)定了一系列規(guī)范進行管理,我們在這個地方所講的網(wǎng)絡(luò)安全,是車輛本體的網(wǎng)絡(luò)安全,也叫車載網(wǎng)絡(luò)安全。我們關(guān)注的是以車為邊界,是車內(nèi)的部分。
各位專家、各位領(lǐng)導(dǎo),交通運輸部是生產(chǎn)經(jīng)營的行業(yè)管理部門,在我們的工作過程中,受到各行各業(yè)的支持和幫助,我們非常感激他們對我們這個行業(yè)的支持。同時,交通運輸行業(yè)又是車輛裝備的落地行業(yè),車輛裝備作為生產(chǎn)工具,交通行業(yè)進行著生產(chǎn)工具條件的確認(rèn),它的安全是上游各種類型的不同安全情況的沉淀和沉積,所以我們對智能化問題的看法是非常慎重的,也是非常貼近于實際應(yīng)用的。我們對車輛智能化問題的分級是基于車輛使用的分級,來促進整體智能化的發(fā)展,推動我們行業(yè)的生態(tài)有序、健康、有效、安全、高效的發(fā)展,這是我們的總體目標(biāo)。
謝謝各位專家和各位學(xué)者,歡迎提出寶貴意見,再次感謝大家!
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