電動(dòng)客車(chē)系列研究周報(bào)寫(xiě)到第三篇，主要探討一下客車(chē)智能化發(fā)展動(dòng)向以及與之相關(guān)的安全問(wèn)題。

目前，國(guó)內(nèi)由于高鐵的存在，客車(chē)的應(yīng)用場(chǎng)景主要被集中在了城市公交和中短途旅游客運(yùn)之中。而在城市中，公共交通設(shè)施與交通需求失衡，導(dǎo)致交通擁堵成為通行的“大城市病”。由于客車(chē)具有很強(qiáng)的運(yùn)營(yíng)屬性，而運(yùn)營(yíng)是個(gè)可調(diào)控的過(guò)程，因此通過(guò)信息系統(tǒng)把管理系統(tǒng)管控端、車(chē)輛售后維修端和客車(chē)使用過(guò)程予以連接，建設(shè)交通一體化、公交信息化、系統(tǒng)管理科學(xué)化的智慧公交體系已成為公共交通發(fā)展的主要方向。而以上連接和協(xié)同管理的實(shí)現(xiàn)，有賴(lài)于客車(chē)的智能化發(fā)展。

客車(chē)智能化發(fā)展最直接的方向就是作為智能交通系統(tǒng)的子集，從技術(shù)需求、發(fā)展階段的角度看，對(duì)客車(chē)智能化的探討可以從兩方面展開(kāi)：一是基于輔助駕駛和主動(dòng)安全的近期演化，二是基于未來(lái)客運(yùn)系統(tǒng)自動(dòng)駕駛需求的發(fā)展趨向。

圖1 客車(chē)智能化最直接的方向就是作為智能交通系統(tǒng)的子集

客車(chē)智能聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的是一個(gè)相對(duì)完善的信息系統(tǒng)，通過(guò)構(gòu)建一個(gè)演進(jìn)的整車(chē)電子電器架構(gòu)技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)整車(chē)各電子系統(tǒng)的故障診斷、車(chē)內(nèi)外車(chē)載總線(xiàn)信息的網(wǎng)絡(luò)連接、以及對(duì)管控端和車(chē)聯(lián)網(wǎng)其他子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)銜接，由此實(shí)現(xiàn)公交運(yùn)營(yíng)調(diào)度智能化和運(yùn)營(yíng)車(chē)輛管理智能化，作為城市智慧交通系統(tǒng)的子系統(tǒng)致力于改善城市交通狀況。

第一部分 客車(chē)主動(dòng)安全

近年來(lái)客車(chē)交通事故，特別是重特大群死群傷的客車(chē)安全事故頻發(fā)，對(duì)道路安全管理和客車(chē)安全提出了要求，目前在安全領(lǐng)域主要有以下幾個(gè)安全標(biāo)準(zhǔn)：

· GB7258 機(jī)動(dòng)車(chē)運(yùn)行安全技術(shù)條件（修訂）

· 營(yíng)運(yùn)客車(chē)安全技術(shù)條件（JT/T1094-2016）（制訂）

· GB13094 客車(chē)結(jié)構(gòu)安全要求 （修訂）

· GB 電動(dòng)客車(chē)安全技術(shù)條件 

標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)制實(shí)施對(duì) 2017 年客車(chē)行業(yè)的發(fā)展，特別是對(duì)客車(chē)產(chǎn)品的技術(shù)提升和進(jìn)步帶來(lái)很大的影響。這些安全標(biāo)準(zhǔn)中存在著有關(guān)主動(dòng)安全和輔助駕駛方面的細(xì)節(jié)性要求，比如《營(yíng)運(yùn)客車(chē)安全技術(shù)條件》分布對(duì)整車(chē)和制動(dòng)系統(tǒng)提出了要求：

A.整車(chē)要求——

· 營(yíng)運(yùn)客車(chē)應(yīng)安裝電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)（ESC）；

· 車(chē)長(zhǎng)大于 9米的營(yíng)運(yùn)客車(chē)應(yīng)裝備車(chē)道偏離預(yù)警系統(tǒng)，還應(yīng)裝備自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)（AEBS），這里參考了JT/T 883-2014《營(yíng)運(yùn)車(chē)輛行駛 危險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng) 技術(shù)要求和試驗(yàn)方法》，規(guī)定了前方車(chē)輛碰撞報(bào)警系統(tǒng)（FCW）的測(cè)試方法。

表 1 JT/T 883-2014 的 FCWS 測(cè)試方法

B、制動(dòng)系統(tǒng)要求

· 引入彎道制動(dòng)穩(wěn)定性的試驗(yàn)方法及限值；

· 車(chē)長(zhǎng)大于9米的營(yíng)運(yùn)客車(chē)，所有車(chē)輪應(yīng)安裝盤(pán)式制動(dòng)器；

· 增加了制動(dòng)器襯片磨損自動(dòng)報(bào)警裝置的安裝要求；

· “采用氣壓制動(dòng)系統(tǒng)的營(yíng)運(yùn)客車(chē)，行車(chē)制動(dòng)管路內(nèi)工作氣壓應(yīng)大于等于1000kpa

隨著線(xiàn)控技術(shù)的發(fā)展, 電控制動(dòng)系統(tǒng)(Electronically controlled braking system, EBS)采用電信號(hào)實(shí)現(xiàn)任意分配各個(gè)車(chē)軸的制動(dòng)力,能顯著提高商用車(chē)的安全性能，已被歐盟最新NCAP碰撞測(cè)試要求列入標(biāo)配，沒(méi)有配備該系統(tǒng)的汽車(chē)不會(huì)從E-NCAP獲得五星級(jí)的安全認(rèn)證。大眾已宣布將為旗下商用車(chē)所有車(chē)型都標(biāo)配AEB自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)。今年6月1日起，Caddy(開(kāi)迪)、Crafter和Transporter三款車(chē)型將全部裝配AEB系統(tǒng)，大眾也成為首家為商用車(chē)標(biāo)配AEB自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)的廠(chǎng)商。

我國(guó)營(yíng)運(yùn)客車(chē)學(xué)習(xí)歐洲的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)完善客車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)提出了更高的要求，是從安全角度出發(fā)的。目前客車(chē)對(duì)道路信息的采集處于基于雷達(dá)和攝像頭的融合階段，能覆蓋到的障礙物多而雜，包括行人、車(chē)輛、甚至樹(shù)木、建筑等等，這造成了實(shí)際上重型車(chē)輛的線(xiàn)控剎車(chē)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)是存在較大困難的。

圖2大巴的感知配置

目前客車(chē)AEBS系統(tǒng)的核心技術(shù)主要掌握在國(guó)外大型商用車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商手中，其中又以德國(guó)WABCO公司及Knorr公司的最為成熟。我國(guó)這一系列客車(chē)安全法規(guī)的實(shí)施，尤其是新的商用車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)法規(guī)推出后，必將提升客車(chē)企業(yè)對(duì)AEBS系統(tǒng)的需求，屆時(shí)國(guó)內(nèi)客車(chē)企業(yè)在采用WABCO和KNORR兩家成熟的電控剎車(chē)系統(tǒng)上，也會(huì)慢慢培養(yǎng)出本土的AEBS供應(yīng)體系。

圖3大車(chē)的測(cè)試要求相對(duì)更為復(fù)雜

第二部分 未來(lái)的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)

1、國(guó)外自動(dòng)駕駛客車(chē)的嘗試

自動(dòng)駕駛客車(chē)在歐洲已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入運(yùn)營(yíng)和示范的階段，法國(guó)研發(fā)設(shè)計(jì)的自動(dòng)駕駛巴士已經(jīng)遍布英、美、希臘、日本、新加坡等多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，最為典型的是兩家Navya與Easymile兩家創(chuàng)業(yè)公司：

· Navya公司在2016年底獲得來(lái)自法國(guó)三大運(yùn)營(yíng)集團(tuán)之一Keolis與汽車(chē)零部件巨頭法雷奧(Valeo)的3400萬(wàn)美元投資，車(chē)型Arma在法國(guó)投入運(yùn)營(yíng)的城市已增至7個(gè)，在全球共有45輛無(wú)人巴士，遍布5大洲，搭載的乘客人次超過(guò)17萬(wàn)。計(jì)劃今年制造80輛自動(dòng)駕駛巴士，并將在美國(guó)密歇根建廠(chǎng)。 

· Easymile公司則獲得另一家汽車(chē)零部件巨頭大陸集團(tuán)的投資，還拿到了不少?lài)?guó)家的私人公交運(yùn)營(yíng)商與私人企業(yè)的訂單(租賃或購(gòu)買(mǎi)兩種形式)，譬如日本永旺集團(tuán)，就引進(jìn)了多輛Easymile的主打車(chē)型EZ10，讓無(wú)人巴士在日本千葉縣豐砂公園內(nèi)進(jìn)行小范圍試運(yùn)營(yíng);還有DeNA，在園區(qū)內(nèi)用EasyMile 的無(wú)人巴士來(lái)接送員工。EasyMile公司與Ligier公司合作，共同在法國(guó)的Vichy生產(chǎn)代號(hào)為EZ10的自動(dòng)駕駛汽車(chē)。

圖4 客車(chē)自動(dòng)駕駛從小到大的應(yīng)用范圍很寬

2、國(guó)內(nèi)的客車(chē)自動(dòng)駕駛嘗試（以宇通為例）

2015年8月，宇通用一輛長(zhǎng)10米的大客車(chē)滿(mǎn)載乘客從河南省鄭州市出發(fā)，在正常交通流量下，沿著鄭開(kāi)大道自動(dòng)駕駛32公里安全到達(dá)河南省開(kāi)封市，最高時(shí)速68公里/時(shí)，途經(jīng)26個(gè)路口及信號(hào)燈，?？?個(gè)公交站。

宇通自動(dòng)駕駛大客車(chē)采用了激光雷達(dá)*4、毫米波雷達(dá)*1、攝像頭*2、GPS和車(chē)聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等多種傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)感知能力：

· 雷達(dá)傳感器：用來(lái)探測(cè)一定范圍內(nèi)障礙物（比如車(chē)輛、行人、路肩等）的方位、距離及移動(dòng)速度。如圖所示，這里配置了多個(gè)毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)，對(duì)多傳感器的數(shù)據(jù)融合和雷達(dá)避障進(jìn)行了一些嘗試。

· 攝像頭：用來(lái)識(shí)別車(chē)道線(xiàn)、停止線(xiàn)、交通信號(hào)燈、交通標(biāo)志牌、行人、車(chē)輛等。

· 定位及位姿傳感器：用來(lái)實(shí)時(shí)高精度定位以及位姿感知，比如獲取經(jīng)緯度坐標(biāo)、速度、加速度、航向角等，通過(guò)位置信息就可以利用豐富的地理、地圖等先驗(yàn)知識(shí)，可以使用基于位置的服務(wù)。

· 車(chē)身傳感器。來(lái)自車(chē)輛本身，通過(guò)整車(chē)網(wǎng)絡(luò)接口獲取諸如車(chē)速、輪速、檔位等車(chē)輛本身的信息。

圖5宇通自動(dòng)駕駛演示配置

主控系統(tǒng)選用了工控機(jī)上運(yùn)行著操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)中運(yùn)行著自動(dòng)駕駛軟件操作系統(tǒng)之上是支撐模塊，對(duì)上層軟件模塊提供基礎(chǔ)服務(wù)，包括：

· 虛擬交換模塊，用于模塊間通信；

· 日志管理模塊，用于日志記錄、檢索以及回放；

· 進(jìn)程監(jiān)控模塊，負(fù)責(zé)監(jiān)視整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，如果某個(gè)模塊運(yùn)行不正常則提示操作人員并自動(dòng)采取相應(yīng)措施；

· 交互調(diào)試模塊，負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)人員與自動(dòng)駕駛系統(tǒng)交互。

底層有三個(gè)部分，分別是驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)和轉(zhuǎn)向，這里其實(shí)離不開(kāi)與國(guó)外商用車(chē)廠(chǎng)家的支持。

· 驅(qū)動(dòng)的改造：對(duì)其整車(chē)控制器進(jìn)行修改，負(fù)責(zé)整車(chē)系統(tǒng)管理和動(dòng)力分配。在該基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了依靠CAN線(xiàn)通信控制油門(mén)開(kāi)度; 

· 對(duì)制動(dòng)的改造：采用電子剎車(chē)系統(tǒng)(EBS)，可以根據(jù)需求減速度精確地提供制動(dòng)力。依靠對(duì)車(chē)輛驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)的改造，實(shí)現(xiàn)了定速巡航、電子駐車(chē)功能; 

· 對(duì)轉(zhuǎn)向的改造：需要采用電控液壓助力轉(zhuǎn)向的開(kāi)發(fā)預(yù)研，開(kāi)啟轉(zhuǎn)向電控模式

2017年7月18日，由中車(chē)電動(dòng)自主研發(fā)、全球首款12米智能駕駛客車(chē)在湖南株洲公開(kāi)路試，自動(dòng)完成了牽引、轉(zhuǎn)向、變道等動(dòng)作，最高時(shí)速達(dá)到每小時(shí)40公里。這輛車(chē)周身共有8個(gè)傳感器，包含攝像頭、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、高精度組合慣導(dǎo)等，用于識(shí)別周邊車(chē)輛、行人等障礙物。雷達(dá)可探測(cè)到前方200米范圍內(nèi)的障礙物。前置單目攝像頭，可以識(shí)別前方行人、紅綠燈和車(chē)輛種類(lèi)。高精度組合慣導(dǎo)定位系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了厘米級(jí)別的高精度定位。 

第三部分 小結(jié)

比較而言，國(guó)內(nèi)自動(dòng)駕駛客車(chē)主要以10-12米客車(chē)以及通勤車(chē)為主，側(cè)重于解決城市道路交通擁堵問(wèn)題；而國(guó)外目前仍然以中小型的自動(dòng)駕駛巴士為主，并且測(cè)試、運(yùn)營(yíng)區(qū)域都基本處于一定封閉性的地方，并且主要應(yīng)用于“解決最后一公里”的短途運(yùn)輸。

在客車(chē)自動(dòng)駕駛的第一階段在快速公交（Bus Rapid Transit ， BRT）領(lǐng)域開(kāi)展，以公交為運(yùn)輸載體，能夠迅速有效運(yùn)輸大量旅客?？焖俟粚④?chē)站、專(zhuān)用車(chē)輛、專(zhuān)用車(chē)道、公交服務(wù)和智能交通系統(tǒng)等的設(shè)計(jì)結(jié)合為統(tǒng)一的系統(tǒng)，由于存在專(zhuān)用車(chē)輛、專(zhuān)用車(chē)道，具備為自動(dòng)駕駛提供實(shí)際運(yùn)營(yíng)測(cè)試的條件，而在城市環(huán)境下，逐步在某些線(xiàn)路上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛則是未來(lái)為城市公交駕駛員短缺提供一種解決方案。而自動(dòng)駕駛客車(chē)在短駁場(chǎng)景的運(yùn)行方面，則可能在首先在路線(xiàn)相對(duì)固定、環(huán)境條件相對(duì)單純的景觀(guān)區(qū)域落地。通過(guò)加大運(yùn)營(yíng)間隔和運(yùn)營(yíng)的智能化來(lái)實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)輸，以區(qū)隔于共享單車(chē)的潮汐問(wèn)題。

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