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国外自动驾驶测试示范区现状

2018-05-14袁建华王敏陆文杰罗为明郑羽强

汽车与安全 2018年3期
关键词:网联车道自动

袁建华 王敏 陆文杰 罗为明 郑羽强

1美国自动驾驶测试场建设

2015年7月,全球首个自动驾驶封闭测试区M-City正式开园并引发广泛关注,也推动了世界各国竞相开展自动驾驶测试场的建设。2016年11月,美国交通部公布“自动驾驶试验场试点计划”,并于2017年1月19日确立了10家自动驾驶试点试验场。以下对这些具有代表性的自动驾驶测试场地进行介绍。

1.1密歇根大学 M-City

M-City于2015年7月20日正式开放,是世界上首个测试自动驾驶汽车、V2V/V2I车联网技术的封闭测试场,由密歇根大学移动交通研究中心负责建设运营。测试场位于密歇根州安娜堡市密歇根大学校园内,占地194亩,车道线总长约8公里,设置有多种道路和路侧设施模拟实际道路环境,主要包括用于模拟高速公路环境的高速实验区域和用于模拟市区与近郊的低速实验区域。其中,模拟市区的低速试验区完全模仿普通城镇建造,包含两车道、三车道和四车道公路,以及交叉路口、交通信号灯和指示牌等,提供了真实的路面、标志标线、斜坡、自行车道、树木、消防栓、周边建筑物等真实道路场景元素。

M-City自2013年开始设计,2014年正式建设,启动资金总计1000万美元,由密歇根大学和密歇根州交通部共同出资。2015年7月正式开园运营,并引进了大量合作企业,包括17家“领导圈”会员和其他49家联盟成员,涉及汽车制造商、大数据管理、通信、货运和重型车辆、交通控制系统、保险、公共交通、支付系统、智能停车场等诸多行业。M-City是一个封闭的场地,出于安全和保密问题,访问仅限于参与试验的研究者,并按照不同级别的会员进行测试收费。

1.2美国交通部十大自动驾驶试点试验场

美国交通部指定的10个自动驾驶试点试验场分布于9个州,分别位于美国的东北部、东部、东南部、北部、中西部、南部、西部、西南部,实现了美国交通部希望的地区发展平衡。这些分布在美国各地的试验场具有差异化的气候条件和地貌特征,使自动驾驶汽车可以在更加丰富的条件下开展测试。

1.2.1匹兹堡市和宾夕法尼亚州托马斯·D·拉尔森交通研究所

美国交通部将匹兹堡市和宾夕法尼亚大学合并为一处自动驾驶试点试验场。匹兹堡市在智能主干道走廊的主要路段开展自动驾驶测试;宾夕法尼亚大学则在乡村地区拥有封闭的测试车道,将开展低速自动驾驶公共及商业运输测试,以及可控的安全碰撞测试。

匹兹堡市拥有山丘、桥梁、隧道等多样化的道路、浓厚的自行车氛围、不同的季节天气,是在不同地理环境、气候条件和交通密度进行自动驾驶测试的理想城市。

1.2.2得克萨斯州自动驾驶汽车试验场合作伙伴

得克萨斯州交通部和得克萨斯科技特别小组,共同促成了分别位于得克萨斯州10座城市和地区的32家公共机构及相关组织,与得州农工大学交通研究所、得州大学奥斯汀分校交通运输研究中心和美國西南研究院进行合作,共同建设得克萨斯州自动驾驶汽车试验场,从而使得克萨斯州成为美国首个“智能州”。试验场拥有封闭的测试设施、真实的城市和乡村测试环境,如装卸站台、海港码头、机场等,还引入了无人机系统,从而提供了丰富的设施环境。试验场既有位于研究园区内的可控测试环境,可以对自动驾驶汽车的完整产品周期进行评估,也有城市交通和货运试验场的真实测试环境,从而提供了丰富的交通场景。

1.2.3美国陆军阿伯丁测试中心

阿伯丁测试中心位于马里兰州哈福德郡境内,其中的彻奇维尔测试区是一片由越野测试车道组成的丘陵区,具有大量的自然陡坡和急转弯。测试区包含总长度18公里的道路网络和占地面积1500亩的测试场,其中两条闭合环形车道分别长4.8公里和6.4公里,另外还有泥地、土路和砂石路面,以及坡度范围在7%-29%之间的斜坡。

1.2.4美国移动中心

美国移动中心位于密歇根州的伊普西兰提镇,占地面积2000亩,是密歇根州的网联和自动驾驶技术测试场。美国移动中心为自动驾驶制造商提供了更逼真的环境(一条4公里长高速公路、2处高架道路、200多米长曲线隧道等)和高风险场景(模拟美国主干道多车道交叉路口),用于自动驾驶测试、卡车队列行驶测试、无人驾驶班车测试,以及无人机装载货物、无人机与汽车通信辅助的地面交通测试等。同时目前正在规划建设“国家汽车信息安全测试实验室”,研究如何保护自动驾驶汽车的通信安全。

美国移动中心的测试场具备多种气候条件(包括冰雪天气)的测试环境,面积是M-City的10倍,具备扩展空间并可根据不同的技术需求做出调整。现有的多处公共基础设施和建筑结构均可灵活利用,如双层高架公路、铁路道口、混凝土基础路面、制造结冰和湿滑路面的水塔等。

美国移动中心测试场测试功能包括:高速和城市环境中避免碰撞和自动化技术;V2X通信,包括基础设施和手持设备;道路偏离、发生故障、破损路面的自动化操作;DSRC设备的通信协议和接口;信息安全措施的验证;自动货运;实际路面的自动驾驶安全技术测试;车辆和设备的实时监测等。

1.2.5康特拉科斯塔郡交通管理局和GoMentum Station

加利福尼亚州康特拉科斯塔郡交通管理局与汽车制造商、通信公司、科技公司等共同建设运营自动驾驶汽车测试中心GoMentum Station,并在80号州际公路、4号州级公路建设智能走廊和开展其他智能交通项目,包括共享自动驾驶汽车等,最大限度提升旧金山湾区道路的运输效率。

GoMentum Station位于旧金山硅谷以北65公里,占地20平方公里,是目前全美最大的自动驾驶汽车技术安全测试场。测试场位于旧金山湾区,靠近自动驾驶技术革命的“心脏”地区——硅谷,使得其天然亲近苹果、谷歌等世界顶级科技公司。

GoMentum Station已铺设32公里的公路和街道,其中立交桥、隧道、铁路等城市设施一应俱全,其独特多样的地形、基础设施,吸引了包括梅赛德斯-奔驰、大众和日产等汽车制造商的研发部门纷纷进场测试。

GoMentum Station占地的20平方公里中实际可测试用地为8.5平方公里,具备诸如丘陵、斜坡和各种路面的地质特征用于实现多样的测试场景,主要提供的功能包括:数个停车场用于测试多用户并发停车;2条400米长的隧道用于测试导航、传感器与通信技术;超过30公里的道路(包括11公里长的直道)用于高速测试;铁路道口和轨道;地下通道和可变路网;类似城市街区的道路网格系统等。GoMentum Station测试基地主要为商业化用途的车联网设备和自动驾驶汽车技术提供测试服务。

1.2.6圣迭戈政府联合会

圣迭戈政府联合会由加利福尼亚州圣迭戈郡政府主导组成的协会。试验场包括15号州际公路快速车道和南海湾高速公路。

15号州际公路快速车道长30多公里,从圣迭戈的163号州级公路一直延伸至埃斯孔迪多的78号州级公路。该公路拥有多项先进的设施,包括具有可移动护栏的中间隔离带,能够重新划分车道;可通往现代公交枢纽的多处匝道;快速交通服务;动态收费系统,可让驾驶人充分利用车内剩余空间,在合用车道搭载其他乘客并获得一定的收入。15号州际公路快速车道通常被称为“高速公路中的高速公路”,它已经被作为开展现代交通管理技术的测试平台。

南海湾高速公路是一条16公里长的收费公路,从丘拉维斯塔东部通向美国-墨西哥边境。这条收费公路具备丰富的交通管理设施,为自动驾驶汽车测试提供了非常理想的条件,包括实时监控系统、交通运营中心,并具备部署其他设备的空间。

1.2.7爱荷华城市地区开发集团

爱荷华城市地区开发集团由爱荷华州交通部、HERE公司(一家数据创新和地图绘制公司)与爱荷华大学组成,计划将爱荷华城与锡达拉皮兹市之间的第380号州际公路改造成为数据密集型走廊,为先进汽车技术的开发工作提供帮助。

爱荷华城-锡达拉皮兹走廊具备各类真实动态的测试元素,包括各种天气、地形和路面条件等。爱荷华大学国家先进驾驶模拟中心拥有全美最大、最昂贵的模拟试验场,且爱荷华大学在汽车安全、计算机模拟和建模等研究领域均处于国际领先地位。

爱荷华地区可在爱荷华大学国家先进驾驶模拟中心进行各种人为因素的测试、高度可定制化的虚拟环境测试;可在整个约翰逊郡进行真实道路测试;具有封闭的测试场;具有工程设计、保险和交通运输车队等合作资源。

1.2.8威斯康星大学麦迪逊分校

威斯康星大学麦迪逊分校交通运行安全实验室负责运营的试验场,包括MGA Research封闭设施,面积2500亩;Road America赛道,全长6.5公里;Epic Systems公司园区;威斯康星大学麦迪逊分校校园;麦迪逊市部分街道;威斯康星州部分公路。

未来将在Epic公司园区和威斯康星大学麦迪逊分校校园内部署EasyMile自动驾驶接送班车;在特定区域使用小型公交车按需提供交通服务,将使用者送往公交车站点,完善自动驾驶短途公交系统;为威斯康星州麦迪逊市所有信号化交叉路口和铁路交叉口、所有公交车以及部分出租车安装专用短程通信(DSRC)设备。

1.2.9佛罗里达中部自动驾驶合作伙伴

2016年11月,佛罗里达州奥兰多市与9家学术组织、私营企业和政府机构合作,建立了佛罗里达州中部地区自动驾驶汽车合作组织。

该合作组织充分利用组织成员优势,将各成员拥有的设施分为3个层次,对自动驾驶汽车分阶段进行测试。

层次1是高校资源:包括中佛罗里达大学、佛罗里达农工大学、佛罗里达州立大学工程学院以及佛罗里达理工大学,可以为跨学科工程项目制定方法。目前,佛罗里达理工大学已开展自动驾驶汽车开发项目;中佛罗里达大学和理工大学负责制定测试方法;佛罗里达农工大学与佛罗里达州立大学工程学院主要负责基于法律学的相关审核,确保测试工作安全进行并符合相关政策法规。

层次2是两座可控测试设施:一是在建的SunTrax交通运输技术测试设施,总占地面积2500亩,拥有一条3.6公里长的椭圆形车道,车道围绕的内部区域面积达1200亩,用于模拟主干公路并专门作为自动驾驶与网联汽车的可控测试环境。二是美国国家航空航天局的肯尼迪航天中心,具备理想的可控环境和广阔的道路网络,可进行可控的极端环境测试,包括模拟极端天气和反常路况。

层次3是佛罗里达州中部地区选定的公路和公交线路:包括佛罗里达州中部地区的540号、528号、4号州际公路等。佛罗里达州收费公路公司、佛罗里达州中部地区高速公路管理局和佛罗里达州交通部第5区正在进行相关设施的筹备工作。

1.2.10北卡羅来纳州收费公路管理局

北卡罗来纳州的540号州际公路——三角园区高速公路,全长30.5公里,从三角研究园区穿过,将三角研究园区与卡瑞、埃佩克斯和霍利斯普林斯三座城镇连接。这条公路将从2018年1月l日起用于开展自动驾驶测试。

三角园区高速公路是第一条在设计之初就计划使用自动收费技术的全新收费公路,具备全新的电子收费系统和交通实时监控系统,堪称“全美最先进的高速公路之一”,能够兼容美国种类众多的计费器。

2英国积极推进网联与自动驾驶汽车测试工作

2.1英国网联与自动驾驶汽车测试设施集群

英国政府计划投资1亿英镑用于建设网联与自动驾驶汽车测试设施,2017年3月30日,英国宣布启动第一阶段投资竞标。该计划的目标是沿伯明翰和伦敦之间的M40走廊建设网联与自动驾驶汽车先进技术集群,同时将基于英国现有的部分网联与自动驾驶汽车测试中心,在英国汽车产业核心区域(包括西米德兰兹郡的考文垂、伯明翰、米尔顿凯恩斯,以及牛津和伦敦)集中建设测试设施集群。

通过打造完整的全国性集群,英国政府和汽车行业能够迅速推动英国网联与自动驾驶技术发展、增加该领域智力资本、吸引海外投资,并构建起国家级生态系统,满足从计算机编程到上路测试的所有技术发展需求。

第一阶段的竞标包括在复杂城市环境中建设公共测试设施、模拟城市驾驶场景的可控测试环境、真实可控的高速测试环境等多种网联和自动驾驶汽车测试环境项目。

2.2Horiba Mira和考文垂大学网联与自动驾驶汽车研究中心

英国Horiba Mira汽车工程与开发咨询公司和考文垂大学联合成立网联与自动驾驶汽车技术研究中心,研究和测试新的研究成果。研究中心位于Mira科技园的核心区域。研究中心的核心目标是构建模拟、测试与评估网联和自动驾驶汽车安全性环境,开展研究工作,以推动网联和自动驾驶领域的新产品、新服务开发,为该领域发展输送人才。研究中心内部设施将网联与自动驾驶汽车的真实和虚拟研究环境相结合,能够基于一系列模拟器实现“真实-虚拟”环境交互。

3日本启动自动驾驶技术研究

日本政府及汽车制造商在自动驾驶技术方面一直持谨慎态度。随着东京奥运会申办成功,日本政府在《日本再兴战略2016》中提出,为了在2020年东京奥运会之前实现无人自动驾驶交通服务,2017年底前需制定必要的自动驾驶实验制度、准备好相关实验环境。

2016年2月12日,日本经济产业省制造产业局汽车课正式公布“无人驾驶评价据点整备项目”并征集承接单位,最终该项目落户筑波市茨城县的日本机动车研究所(JARI),并于2016年开始建设。

整备项目对日本国内外企业、科研院校实行资金补助,资助其进行相应的无人驾驶安全测试模拟设施建造,实现以下主要目的:积极参与国际相关自动驾驶规则与标准制定;加速具有节能效果的自动驾驶技术研发;降低交通运输过程中二氧化碳排放量。

整备项目要求中标单位建设3块测试区域以进行不同项目的测试,分别是恶劣环境测试区域、城市道路测试区域和多功能测试区域。

目前,JARI共有9条车辆测试道路,全部位于302万平方米的城市测试中心内。企业、研究机构均可付费使用所需的道路进行测试。

4德国和法国联合开展自动驾驶汽车公共道路测试

2017年2月8日,德国交通部在柏林宣布,德国和法国计划在两国之间的一段跨境公路上测试自动驾驶汽车。这一路段长约70公里,从德国西部萨尔兰州的梅尔齐希(Merzig)延伸至法国东部的梅斯(Metz)。两地之间相距约1小时车程,将用于“在真实的跨境交通中测试自动驾驶与网联汽车技术”。这条公路将开展的测试包括:车辆与基础设施之间的5G无线通信、自动驾驶技术以及应急警报和呼救系统等。

5瑞典 AstaZero 主动安全测试区已投入运营

AstaZero是位于瑞典哥德堡附近的大型测试区域。Asta是Active Safety Test Area(主动安全技术测试区)的首字母缩写,Zero代表了瑞典政府交通事故零死亡的目标。AstaZero主要研究如何通过主动安全技术来避免事故,其采用政府和社会合作模式,由政府、行业学会及企业共同出资7000万美金建设,由瑞典SP技术研究院和查尔姆斯理工大学共同所有,而沃尔沃公司是AstaZero的主要投资和使用方。在占地面积3000亩的区域内几乎能够基于任何实际交通场景进行测试,测试重点为自动驾驶技术和刹车技术,并对驾驶人注意力分散情况进行研究。

根据规划,AstaZero将分两个阶段进行建设:

第一阶段已于2014年8月完成并开放使用。目前正在进行第二阶段建设准备工作,通过收集汽车行业的需求信息,以确保可以提供汽车主动安全相关领域最全面的测试和研究环境;第二阶段将增加隧道、造雾机、雨水发生器、喷水、干燥设备等测试环境和设施。

AstaZero包含四种测试环境,可针对不同场景系统化地进行测试:

乡村路段:乡村路段环绕整个测试区域,总长5.6公里;车道两侧生长的落叶树木会对视野形成遮挡,用于模拟意外因素等路况;路段限速分别为70公里/小时和90公里/小时;道路中设置了2处丁字形路口、1处十字路口和2处公共汽车站/临时停车处,并可自行选择指示牌文字,滿足不同测试需求。

城市区:城市区位于测试区域南部,与乡村路段有两个交汇点。目前包含4座方形建筑物,并将再增加5座建筑物;城市区主要用于测试汽车与周围环境的交互能力,测试(汽车)是否能够避免与公交车、骑行者、行人或其他道路使用者发生碰撞;城市区包含多个不同区域,如市中心、公交车站、人行道和自行车道,还布置了逼真的房屋外观;城市区道路系统具备转盘、丁字路口、环形车道和实验区等多种测试环境,并可制造路灯出现故障等复杂情况。

高速区:位于测试区域中心,包含1个圆形区域和2个水滴形的加速路段区域,其中圆形区域直径240米,2条加速路段分别长约1 千米;高速区主要用于测试汽车高速行驶情况下安全性能问题,如高速车辆的避免碰撞技术等。

多车道路段:多车道路段总长700米,共有四条车道;该路段与高速区相连,包含一条加速路段,长约300米,宽7米,并为大型车辆设置了环形车道;多车道路段可用于测试多种不同的交通场景,包括交叉路口、变道行为和多种碰撞情形等;多车道路段可以改变不同车道的行驶方向,也可以设置不同类型的护栏。

AstaZero提供了不同业务情景所需的测试场景,用于位置测量,控制设备、通信设备测试。主要包括如下测试设施:

路侧基础设施:全部路段均部署有电力、通信、控制线缆,每隔150米均设置有数据读取点设施,经地下线缆通过V2V和V2I技术与远端相连;

差分GPS:覆盖全区域基站,测试实时定位跟踪系统;

通信基础设施:全区域WIFI、移动信号覆盖,控制室与车库高速联网;

模拟测试系统:瑞典国家道路和运输研究所为AstaZero开发的模拟系统,测试车辆可以先在虚拟环境中运行模拟测试,再进行实地测试;

控制中心:测试场地的交通控制中心可以精确定位场地内不同测试车辆,可随时中止测试。

6新加坡推动无人驾驶专车服务的测试运营

2014年8月,新加坡陆路交通局和新加坡科技研究局合作发起“新加坡自动驾驶汽车计划”,成立新加坡自动驾驶汽车动议委员会,用于监管自动驾驶汽车的研究和测试,并从 2015年1月开始在纬壹科技城开放了近5公里的路段,提供给符合要求的无人驾驶汽车测试使用。纬壹科技城是由新加坡政府注资建立的高新科技园区,建于2001年,汇聚了生物医学、信息科技、数字媒体三大产业,既有研发区,也有公共服务、教育、公寓、商业等其他配套设施,是工作生活融为一体的综合社区,其中纬壹科技城测试场占地2.6平方公里。

新加坡政府非常支持自动驾驶汽车的研究,2015年6月,新加坡陆路交通局发出邀请公告,在全球范围内诚邀合作伙伴利用自动驾驶汽车在纬壹科技城提供按需专车服务。

7韩国紧跟自动驾驶技术发展潮流

2016年11月,韩国政府宣布允许自动驾驶汽车上路测试,韩国国土交通部在京畿道华城市汽车安全研究院建设自动驾驶汽车试验场地(K-City),自动驾驶车辆将可以在场地内各种场景和道路环境中重复试验和测试。

K-City覆蓋36万平方米,包括公交车道、高速公路和自动停车区。这座耗资650万美元的设施将配备40个建筑立面、十字路口、一个交通圈、一座桥梁、一条隧道、碎石路,以及大量的场景及障碍。还包括约8公里长的道路,有交叉路口、交通标志和信号、人行道、长椅、模拟建筑、街灯以及建筑等交通场景元素,整个测试场地计划在2018年上半年开放使用。场地内测试的技术包括车联网技术以及其他用于实现全自动化驾驶的相关技术。该计划也为韩国汽车制造商提供了新的生产方向,包括无方向盘和踏板的汽车。据报道,该自动驾驶汽车测试场地将由包括SK Telecom、Naver、三星现代和起亚等在内的韩国企业来使用。(原文刊载于《汽车与安全》副刊《道路交通科学技术》2017年10、12月刊)

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