張少華 編譯

從自動(dòng)化到無人駕駛：卡車進(jìn)化的必由之路

張少華 編譯

From Automation to Driverless Vehicle Is a Must for Truck Evolution

早在1970年就開始在美國開始應(yīng)用的自動(dòng)巡航技術(shù)，實(shí)際上邁開了車輛無人駕駛的第一步。而根據(jù)道路狀況自動(dòng)判斷與前車距離并根據(jù)路況變換速度，是向無人駕駛又邁進(jìn)了一步。

現(xiàn)在，車輛無人駕駛正進(jìn)入第三階段——車輛已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)駕駛，盡管駕駛室內(nèi)依然還有駕駛員隨時(shí)接管操控。在這一階段，在正常自動(dòng)行駛狀態(tài)下，駕駛員不需要干預(yù)車輛駕駛，而是可以休息或者讀書看報(bào)。

在第四階段，車輛能夠在市區(qū)復(fù)雜路況下自動(dòng)駕駛。而在第五階段，車輛真正實(shí)現(xiàn)無人駕駛，不再需要駕駛員。

上述車輛無人駕駛的幾個(gè)階段，正通過車輛駕駛自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步而由美好的理想變?yōu)榭梢杂|摸的現(xiàn)實(shí)。

據(jù)相關(guān)公司的研究數(shù)據(jù)，自動(dòng)駕駛能夠降低大約35%的車輛維修費(fèi)用、15%的保險(xiǎn)費(fèi)。在未來20年，僅在美國就能節(jié)約1.3萬億美元，自動(dòng)駕駛車輛的市場規(guī)模將達(dá)到560萬億美元。

如果卡車實(shí)現(xiàn)車隊(duì)自動(dòng)駕駛，那么將大量節(jié)省燃油。由5輛卡車組成的車隊(duì)，第5輛卡車將比第1輛卡車的燃油消耗量減少30%。因?yàn)閹资畤嵵氐目ㄜ嚍榱丝朔諝庾枇?，?輛卡車將消耗更多的燃油。緊隨其后的4輛卡車，由于已經(jīng)處于第1輛卡車形成的氣流中，從而減少了燃油消耗。假如這個(gè)車隊(duì)只需要在第1輛車配備一個(gè)駕駛員，那么可以節(jié)約大量的工資支出。與此同時(shí)，卡車自動(dòng)駕駛的另一個(gè)好處就是能夠極大地縮短貨物運(yùn)輸時(shí)間。

并且，卡車在自動(dòng)駕駛情況下，將能夠減少極端情況下的交通事故發(fā)生率。車載電腦處理系統(tǒng)將比駕駛員更專業(yè)，反應(yīng)更靈敏。據(jù)研究資料顯示，自動(dòng)駕駛能降低70%的交通事故發(fā)生概率，可以挽救數(shù)以萬計(jì)的生命。

一般來說，卡車運(yùn)輸公司總是希望現(xiàn)有的車輛盡可能地使用下去，而無人駕駛技術(shù)將有利于車輛長久地安全運(yùn)行，大幅減少運(yùn)營成本和保險(xiǎn)費(fèi)用。

正因?yàn)楹锰幎喽?，世界各大商用汽車制造商都在不遺余力地研制和測試無人駕駛卡車。

愈來愈多的卡車安裝了雷達(dá)、攝像機(jī)，能夠使車輛相互之間保持很小的行駛距離。借助于現(xiàn)代化的通訊技術(shù)和車載系統(tǒng)，自動(dòng)化車隊(duì)的車輛彼此間隔可僅為10 m。通過先進(jìn)的軟件，調(diào)節(jié)卡車之間的相互距離，在必要情況下進(jìn)行制動(dòng)。

沃爾沃卡車

沃爾沃曾在2016年第3季度在瑞典哥德堡首次展示了相關(guān)技術(shù)，由3輛沃爾沃卡車組成的車隊(duì)，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了無人駕駛——后面2輛沃爾沃卡車依賴于先進(jìn)的攝像信息處理系統(tǒng)、自適應(yīng)巡航控制裝置和互聯(lián)網(wǎng)傳輸通訊技術(shù)，能夠在前車的引導(dǎo)控制下自動(dòng)行駛。

車前的雷達(dá)探測道路上的障礙，而攝像頭將路況信息傳輸給自動(dòng)駕駛系統(tǒng)并向后車發(fā)出指令，從而保持車隊(duì)安全行駛。

盡管每輛卡車上都有駕駛員，但是后面2輛卡車的駕駛員更多地是在監(jiān)控車輛。3車排成整齊的隊(duì)列依次前進(jìn)，各車之間分別保持了一秒鐘的車程，同步加速或制動(dòng)。由于后面兩輛卡車遇到的空氣阻力更小，因此極大地節(jié)省了燃油，提高了運(yùn)輸效率和運(yùn)營成本。車間距也可以自己選擇，不過，要確保車隊(duì)之間不存在任何障礙物。

斯堪尼亞

斯堪尼亞公司的卡車自動(dòng)化車隊(duì)方案允許2輛或多輛帶掛車的貨車，以彼此很小的間距在高速公路上行駛。借助先進(jìn)的駕駛輔助系統(tǒng)、控制技術(shù)和“車－車”通信技術(shù)，自動(dòng)化車隊(duì)不會(huì)危及行車安全。車隊(duì)中的第一輛車作為“主導(dǎo)車”，而隊(duì)列中的其他卡車，適應(yīng)并遵循頭車的運(yùn)行參數(shù)。

顯然這種技術(shù)提升了道路安全性，因?yàn)?0%的交通事故都是人為錯(cuò)誤所導(dǎo)致的。現(xiàn)代化的駕駛輔助系統(tǒng)，有助于使車隊(duì)安全行駛，不與其他交通參與者發(fā)生事故。例如，車隊(duì)行駛安全功能之一就是：如果在行駛過程中，其他任何車輛插入到車隊(duì)，想從最近的出口駛離高速公路，那么車隊(duì)的所有車輛將減速，并把相關(guān)信息通知后面車輛的每一位駕駛員。因此，該系統(tǒng)可以釋放車隊(duì)車輛之間的空間來讓其他道路使用者變道通過。當(dāng)其他車輛駛離之后，車隊(duì)將重新回到其原始配置狀態(tài)。因此，現(xiàn)代化的輔助系統(tǒng)，將有助于減輕駕駛員的壓力，提高道路安全性。

斯堪尼亞認(rèn)為卡車車隊(duì)自動(dòng)化將比無人駕駛更快實(shí)現(xiàn)，將繼續(xù)展開大型研究項(xiàng)目，加快卡車的聯(lián)網(wǎng)化和智能化，推動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

達(dá)夫卡車

達(dá)夫卡車聯(lián)合TNO、NXP和Ricardo plc公司“EcoTwin”項(xiàng)目的研發(fā)成果，證實(shí)了達(dá)夫自動(dòng)化車隊(duì)中的第2輛卡車具有自動(dòng)跟隨行駛的能力——自主制動(dòng)和加速。車與車之間的距離始終保持在10 m，這意味著在80 km/h的速度下，車與車之間的行駛間隔大約是0.5 s。

達(dá)夫卡車和其他合作方，利用其知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)各負(fù)其責(zé)。NXP公司負(fù)責(zé)開發(fā)車輛之間的尖端無線通信系統(tǒng)；Ricardo公司負(fù)責(zé)在系統(tǒng)功能安全方面提供建議；而TNO公司負(fù)責(zé)整體概念，開發(fā)軟件，整合各種新技術(shù)；達(dá)夫卡車公司則負(fù)責(zé)把所有系統(tǒng)集成到卡車上，并進(jìn)行測試。EcoTwin概念的獨(dú)特功能之一，就是采用了專為汽車行業(yè)開發(fā)的先進(jìn)的“Wifi-P”無線通信技術(shù)。較高的通訊速度，能使達(dá)夫XF 116.450歐Ⅵ車隊(duì)，保持更小的相互間距。Wifi-P無線通信技術(shù)允許駕駛員在行駛期間彼此通信。第1輛卡車駕駛員在前方所看見的一切，將投射到第2輛卡車的屏幕上(See Through概念)。由于2輛卡車之間的距離減小到最低程度，從而使得車隊(duì)中的第2輛卡車行駛在頭車形成的空氣渦流中，實(shí)現(xiàn)節(jié)省燃油和減少CO2排放。

此外，由于使用了無線網(wǎng)絡(luò)、雷達(dá)和攝像系統(tǒng)，自動(dòng)化車隊(duì)將提高行車安全。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，道路交通將得以最優(yōu)化，因?yàn)樽詣?dòng)化車隊(duì)將嚴(yán)格遵循前后順序，無需超車。目前達(dá)夫正在開發(fā)的技術(shù)，還能使乘用車加入卡車車隊(duì)，或者使車隊(duì)安全地駛離公路。

達(dá)夫卡車負(fù)責(zé)產(chǎn)品開發(fā)的董事會(huì)成員羅恩透露，“當(dāng)然，還需要進(jìn)行更多的測試和開發(fā)工作，才可以把自動(dòng)化車隊(duì)技術(shù)導(dǎo)入市場。這一研究項(xiàng)目將持續(xù)到2020年或更長時(shí)間。相關(guān)法規(guī)、審批等方面的問題，還需要解決。與TNO、NXP和Ricardo公司的合作，我們將在自動(dòng)化車隊(duì)的測試過程，展示這項(xiàng)技術(shù)的可行性，從而使得卡車制造商能最終被允許在公共道路上進(jìn)一步測試這項(xiàng)技術(shù)。對(duì)于我們來說，這意味著一個(gè)全新的體驗(yàn)?！?/p>

曼恩卡車

早在10年前，曼恩商用車公司就開展了卡車車隊(duì)自動(dòng)行駛技術(shù)的研究。在測試時(shí)，最多有3輛卡車跟隨主導(dǎo)車排隊(duì)依次行駛。2輛曼恩TGX 18.480牽引車和一些掛車組成自己的車隊(duì)，并能在高于60 km/h速度的情況下，借助于“車－車”通訊技術(shù)(ITS-G5)，車與車之間保持10 m的最小距離。

曼恩商用車公司的車隊(duì)概念，在減少道路運(yùn)輸CO2排放量放面貢獻(xiàn)顯著。車隊(duì)行駛，有助于提高商用車的安全性，因?yàn)樗軌蜃钣行У乩闷浼夹g(shù)能力。自動(dòng)化車隊(duì)技術(shù)也有助于減少駕駛員的壓力，提高道路安全。車隊(duì)中，前后車輛的距離大約為10 m，相當(dāng)于0.5 s的行駛時(shí)間。這種新方法的主要目的，是利用滑流(車輛直接行駛在前一輛車形成的渦流區(qū))，這能夠使整個(gè)車隊(duì)節(jié)省高達(dá)10%燃料，并減少CO2排放量。在超過80 km/h的車隊(duì)行駛速度情況下，這些效果將更加顯著。

車隊(duì)中的所有車輛，采用“電子掛鉤”系統(tǒng)相互連接。該系統(tǒng)確定頭車的速度和運(yùn)動(dòng)方向?？刂栖囕v行駛的必要信號(hào)，通過“車－車”通訊系統(tǒng)(ITS-G5)，以數(shù)字形式的傳輸。與此同時(shí)，后車的數(shù)據(jù)被傳回到頭車?！败嚕嚒蓖ㄓ嵪到y(tǒng)(ITS-G5)，采用了特殊的車用Wifi(ITS-G5)，工作頻率為5.9 GHz。

從技術(shù)上說，卡車自動(dòng)化車隊(duì)可能于2020年在歐洲推廣，但是其成功將取決于創(chuàng)造必要的法規(guī)基礎(chǔ)和監(jiān)管框架，并要求歐盟各成員國與合作伙伴之間的高水平合作。新方案的實(shí)施，需要在不同國家對(duì)交通規(guī)則和相關(guān)法規(guī)作出修改。

卡車車隊(duì)自動(dòng)化技術(shù)極大地提高了車輛運(yùn)輸?shù)陌踩?、效率并?yōu)化了車流，是卡車最終邁向無人駕駛的一次偉大創(chuàng)新。

相對(duì)來說，無人駕駛技術(shù)還是新生事物，人們對(duì)它滿懷期望而又小心翼翼。

無人駕駛卡車應(yīng)當(dāng)確保行駛安全，免受黑客攻擊、擅自闖入等信息威脅。不少人士正是擔(dān)心此方面的問題。不過，大多數(shù)被調(diào)查者表示，相信未來的無人駕駛卡車會(huì)是很安全的。

現(xiàn)在，需要的是建立起相應(yīng)的道路基本設(shè)施、法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)、保險(xiǎn)條例等。無人駕駛車輛的專用車道，應(yīng)當(dāng)配備相應(yīng)的傳感器并有專人維護(hù)。相關(guān)工作人員，應(yīng)避免干擾車輛行駛。

雖然存在著法規(guī)制約、公路安全、社會(huì)認(rèn)可等諸多不確定性因素，但是，無人駕駛技術(shù)向前的步伐永遠(yuǎn)不會(huì)停止。

智能手機(jī)取代了按鍵電話機(jī)，在不久的將來，傳統(tǒng)卡車也必將被無人駕駛卡車逐漸替代。盡管無人駕駛卡車的價(jià)格更高一些，其成本回收期也更長一些，但是正如所有先進(jìn)技術(shù)所帶來的變革一樣，無人駕駛卡車的售價(jià)將會(huì)逐漸降低并取代那些低效的車輛。

毫無疑問，技術(shù)的進(jìn)步將再次證明其高效性和必要性。從駕駛員輔助系統(tǒng)、部分自動(dòng)化、有條件的自動(dòng)化最終實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化和完全自動(dòng)化的無人駕駛，將是卡車進(jìn)化的必由之路。

A few phrases of driverless vehicles development process have been gradually realized through the further improvement of automation technologies. As a matter of fact, From drive assistant system to partial automation and conditional automation, finally to the highly automation and driverless, this is a must for truck evolution.