沃尔沃集团自动驾驶卡车发展动向

黄磊 李霖

关键词：自动驾驶;开发;卡车;解决方案

当前，自动驾驶卡车发展的如火如荼。相较于使用工况更为复杂的乘用车开发，由于卡车可以在限定场景下行驶，因而从目前来看，自动驾驶卡车拥有更广阔的发展前景。尽管自动驾驶汽车技术日趋成熟，但很多汽车制造商和科技巨头都发现商业化进程比他们预期的要慢很多。

随着以运输需求增加、道路日益拥堵和重大环境问题为特点的全球性发展，行业需要提供更安全、对环境影响更小且效率更高的运输解决方案。基于自动驾驶和网联技术的自动驾驶运输解决方案可以通过提高车队灵活性、交付精准性和生产率来为客户创造价值，因此非常适合需要在预定路线上往复运送大量货物和物料的应用。

沃尔沃认为，自动化的理想水平是由其给用户及社会带来的附加值决定的，因此从一开始就确定了自动化开发战略，即：随着时间的推移逐步导入自动化。沃尔沃相信，在可预见的未来，车辆大多数的用途中仍有驾驶员和操作人员参与。商业运营中的全自动车辆将首先出现在封闭和半封闭区域，如矿山、采石场、港口和一些公路的专用车道。对于更复杂的环境，如城市交通、较高车速下的混合交通，在自动化完全到来之前还有相当长的时间。

虽然沃尔沃在技术研发上已经取得长足进步，但仍需要进行更多的研发工作。为了充分利用未来所有可能的自动化特性，沃尔沃在行业内与政府机构一起，还需要进一步开发并在相关的领域达成一致意见，包括标准和法规、监管责任和网络安全。

1组建新机构

自2020年1月1日起，沃尔沃自动驾驶解决方案部作为沃尔沃集团新的业务领域开始运行，以加速自动驾驶车辆的开发、商业化和销售，其财务业绩将作为卡车业务的一部分进行报告。

沃尔沃表示，新的业务单元将使公司能够满足不断增长的需求，并为采矿、港口和物流中心之间的运输等板块的客户提供最佳解决方案，以作为目前产品和服务的补充。

沃尔沃自动驾驶解决方案部瞄准特定的行业细分市场，包括矿山和采石场、港口和物流中心、枢纽-枢纽/公路运输等不同领域。在沃尔沃自动驾驶解决方案部，来自所有业务领域的自动化专家共同致力于开发运输即服务的概念，包括可提高客户生产效率的整体集成运输解决方案。这意味着沃尔沃不仅提供自动驾驶卡车，还提供整个生态系统来完善解决方案。

2开发进展

沃尔沃凭借在安全和技术方面的丰富经验，正在为向客户提供沃尔沃自动驾驶卡车铺平道路，并致力于为自动驾驶商用卡车提供全面、无缝的运输即服务（TaaS）解决方案，以满足客户的特定需求。自动驾驶解决方案正处于扩张阶段，迄今已经开展了多个项目。

2.1矿用自动驾驶卡车

2016年，沃尔沃在瑞典北部地下1320m的矿井（位于Kristineberg的Boliden矿井）中测试了其基于FMX底盘改造的自动驾驶车辆，这同时也是当时世界上第1辆地下矿用自动驾驶卡车（图1）。测试的目的是研究在环境恶劣的受限应用区域，特别是在矿山、港口等地域有限、控制良好、往复行驶占比较大的环境中，自动驾驶技术如何提高运输的安全性和效率。

其中，车辆包含一个集成了雷达/激光传感器的系统。该系统最初用于监控矿山的轮廓形状，并生成卡车必须经过的路线图。之后，收集到的信息被用来调节车辆的转向、换挡和速度。在每段新的行程中，传感器都被用来连续扫描卡车周围的区域并进一步优化行驶及路线。

2.2自动驾驶垃圾车

2017年，沃尔沃集团跟瑞典一家废品回收公司RENOVA合作，开发了一款基于FM打造的自动驾驶垃圾车（图2）并进行了测试运行。测试的目的是探索自动驾驶如何提升交通安全性，改善作业条件和降低对环境的影响。

该车旨在使建筑密集区的行驶更安全，尤其是在倒车时。传感器持续监控车辆附近区域，如果在其路径上突然出现障碍物，卡车会立即停下来。路线是预先设定好的，卡车会自己从一个垃圾桶行驶到下一个垃圾桶。

该自动驾驶卡车还具备重要的环保优势，换挡、转向和车速不断被优化以降低油耗和排放。测试中的自动驾驶卡车配备了传感器系统，用于识别、导航和监控车辆附近。

2.3商业自动驾驶运输解决方案

2018年，沃尔沃的第1个商业自动驾驶运输解决方案应用于挪威BrønnøyKalkAS的矿山。沃尔沃卡车提供的这项服务包括由7辆沃尔沃FH自动驾驶卡车（图3）沿著矿场与颚式压碎机（位于附近的港口）之间一条穿过隧道的5km路段运输石灰石。自动驾驶车辆由轮式装载机的操作员采用工地管理系统进行控制。这一商业解决方案对沃尔沃卡车而言是令人兴奋的第一步——BrønnøyKalk并不是购买卡车，而是购买了运输解决方案。达成协议时，客户按交付的吨数付款。

该项目的目的是提高矿山的生产率和安全性，之前的运行中面临如下问题：在矿山运行的卡车实行两班制，而运输石灰石的船舶却是一天24小时装载;从矿山到压碎机，自动驾驶卡车需行驶5km，其中大部分路段由2个隧道组成，一个长3.5km，另一个长800m，如果在隧道中发生事故将十分危险。而采用自动驾驶卡车带来的好处在于：自动驾驶卡车可夜以继日运行，这将大大提高生产效率;矿山位于高成本国家，而产品需要在全球市场中竞争，自动驾驶卡车可大幅降低人工成本;采用自动驾驶卡车可显著提高安全性。

沃尔沃卡车的自动驾驶团队一直在哥德堡的基地远程测试该解决方案，此外还在矿山进行定期的实地测试。从2019年秋季开始，自动驾驶卡车不分昼夜地投入全面运营。

2.4Vera

2018年，沃尔沃卡车推出了首个集自动驾驶、网联和电动化于一身的解决方案——Vera（图4），设计用于在物流中心、工厂和港口之间的往返运输作业，适合以高精度短距离运输大量货物。多辆Vera车辆无线连接到运输控制中心，控制中心可监测每辆车的位置、电池充电水平、负荷量和维护要求及许多其他参数。Vera用作牵引装置，可与现有的货物运载装置和挂车兼容。Vera完全由电力驱动，零排放且噪声水平低，采用与沃尔沃电动卡车相同类型的传动系统和电池组。

2019年6月，沃尔沃卡车宣布与轮渡&物流公司DFDS协作，在实际应用中运行Vera（图5），目标是建立无缝的货物流，以应对更高效率和灵活性的需求。Vera根据需要的容量将集装箱从哥德堡的DFDS物流中心移动到APM码头的集装箱码头，自动驾驶系统由控制塔中的操作人员进行监控，操作人员也对运输负责。基础设施的适应性改进是整个运输系统应用范围的一部分，包括码头的自动门。Vera在预定的路线上行驶，一部分在公共道路，一部分在一個工业园区内，速度限制为40km/h。

在能够完全运行自动驾驶运输解决方案之前，沃尔沃将就技术、运营管理和基础设施适应性进行进一步开发。此外，还将采取必要的安全预防措施以满足社会要求。

2.5TARA解决方案

TARA是一套完整的解决方案，用于在特定区域（如：采石场或矿山）内自动驾驶运行。该系统由基础车辆（电动自卸车TA15，图6）和所有必要的基础设施（如：充电站、控制塔、网联云端解决方案，维护和维修支持以及实际的操作设置装置）组成，以确保运行安全、顺畅。TARA运输解决方案将运输作为一种服务来销售，并代表着试验性双向、无驾驶室、纯电动和自动驾驶运输车HX02商业化发展的新高度。

TA15是TARA自动驾驶运输系统的一部分，同时集成了电动和自动驾驶2个前沿概念。它基于之前的HX无人自动驾驶运输概念车，保留了双向、电动和自动运输等功能及主要设计元素。

沃尔沃正在与HarscoEnvironmental在瑞典Hofors开展客户试点项目。试点项目由4辆自动驾驶自卸车组成，负责将矿渣从工地运至垃圾填埋场。

2.6自动化和互联系统

2021年，沃尔沃自动驾驶解决方案部在哥德堡港区开展了一项商业试点项目（图7）。该项目是沃尔沃自动驾驶解决方案部与航运&物流公司DFDS、港口运营商APMTerminals以及哥德堡港之间的合作。开发工作是与AI和AV计算平台合作伙伴英伟达（NVIDIA）共同完成的。

该项目需要在哥德堡Arendal地区使用配备传感器的卡车收集数据，作为创建自动化和网联系统以实现连续货物流动的第一阶段。这辆由驾驶员操作的卡车在封闭的港口区域和公共道路上行驶，并收集数据以开发人工智能，从而能够设计出安全的自主解决方案。数据收集车辆将用于了解复杂的日常交通状况，使用传感器记录车辆周围的环境以及驾驶员与车辆的互动。这辆卡车配备了21个雷达、激光雷达和摄像头形状的传感器，使系统能够检测到路面远处的小物体，以及靠近车辆的物体。

数据收集是在港口和物流中心内实现自动驾驶运输解决方案的第一步。事实上，这个项目不仅发生在狭窄的区域，而且发生在公共道路上，这增加了复杂性。该试点是朝着在世界其他港口部署类似项目、自动驾驶解决方案产业化迈出的一步。

3合资&合作

为加速自动驾驶技术的开发，沃尔沃采取了灵活的开发策略。短期内，关注对核心技术的自主掌控，通过自建、合资/深度合作方式实现深度布局。未来继续关注对核心技术的深度掌控，同时针对不同类型技术明确自建与投资/合资布局策略，实现自身研发资源的有效应用。在这一策略的主导下，沃尔沃与多个自动驾驶技术公司展开了合作。

3.1英伟达

2019年6月，沃尔沃集团与英伟达签署协议，共同开发自动驾驶商用车辆和设备的决策系统。利用英伟达的端到端人工智能平台进行培训、仿真和车载计算，最终的系统旨在帮助车辆安全地在公共道路和高速公路上进行全自动驾驶。

该解决方案将基于英伟达完整的软件堆栈进行开发，包括传感器处理、感知、地图定位和路径规划，从而实现各种可能的自动驾驶应用，例如货物运输、垃圾回收再利用、公共交通、建筑施工、采矿、林业等。

与英伟达的合作关系将专注于开发灵活、可扩展的自动驾驶系统，并计划首先用于商业试运行，然后再应用于沃尔沃集团的商业运输产品。沃尔沃集团与英伟达之间签署的协议是一项长达数年的长期合作伙伴关系，双方合作开发的自动驾驶解决方案已于2021年在哥德堡港口开始进行商业化测试。

3.2Foretellix

2021年3月，沃尔沃自动驾驶解决方案部与验证专家Foretellix签署协议，为在公共道路和封闭区域（如：矿山）内运行的自动驾驶解决方案共同创建场景覆盖范围验证解决方案。该解决方案将能够对数百万种不同场景进行大规模测试，从而验证自动驾驶车辆和机器在其指定的运行设计域（ODD）中对任何可能遇到的情况的处理是否恰当。

该合作伙伴关系将专注于为沃尔沃自动驾驶解决方案部的车辆和机器提供高水平的安全性和生产效率。解决方案策划大规模仿真和执行所需的大数据分析的能力将导致成本和上市时间大幅减少，从而确保更快的运行准备就绪以及跨多个站点和ODD安全地扩展系统的能力。

Foretellix是自动驾驶系统验证用场景覆盖范围主导方法的商业化领域的先驱。它开发了一种新颖的验证平台，该平台利用智能自动化和大数据分析工具来协调和监控数百万种驾驶场景，以发现错误和极端情况，包括最极端的情况。

沃尔沃自动驾驶解决方案部将共同改造Foretellix的验证系统，以适用于公路、矿山和采石场等封闭区域的应用。沃尔沃自动驾驶解决方案和Foretellix将使用由Foretellix创建的开放式可测量场景描述语言（M-SDL）。M-SDL简化了场景的捕捉、重用和共享，并且可以指定场景和工况的任意组合，以识别以前未知的危险。

2021年9月，沃尔沃集团风险投资公司宣布对Foretellix进行新投资。

3.3Aurora

2021年3月，沃尔沃自动驾驶解决方案部与美国自动驾驶公司Aurora建立了战略合作伙伴关系，共同开发公路用自动驾驶卡车。双方签署的协议是一项长达数年的长期合作伙伴关系。初期的重点是面向北美客户提供枢纽-枢纽的应用。自动化旨在在生产效率、安全性、可持续性和能源效率方面为用户和社会创造切实的利益。

该合作伙伴关系集中于将AuroraDriver集成到沃尔沃的公路卡车中，以及开发行业领先的运输即服务解决方案。这些解决方案基于沃尔沃的产品、过去的安全记录和Aurora在自动驾驶系统开发方面的深厚专业知识方面而打造。

2021年9月28日，沃爾沃自动驾驶解决方案部与Aurora发布了基于沃尔沃长途货运旗舰车型VNL（北美）而合作研发的高速公路自动驾驶卡车（图8），其中集成了AuroraDriver技术，这也代表着沃尔沃向北美市场推出商业化全自动驾驶8级卡车又迈出了重要的一步。

在全球团队支持研发的同时，沃尔沃自动驾驶解决方案部也在美国设计和制造高速公路自动驾驶卡车应用，为实现未来在弗吉尼亚州都柏林的新河谷装配厂量产做准备。

安全是自动驾驶车辆的重中之重，也是沃尔沃集团创新的核心。沃尔沃集团在安全标准以及生产值得信赖的高质量产品方面保持了近100年的行业领先地位。向自动驾驶转变也基于此经验，还基于早在沃尔沃VNL车型中得到验证的安全技术，其中包括沃尔沃动态转向（VDS）和自动变速器（I-Shift）。此类技术，加上一些其他先进汽车技术，为自动驾驶卡车的核心系统打造了一个冗余安全的解决方案，以确保车辆能够安全操作。此类已经得到验证的沃尔沃卡车安全系统，加上AuroraDriver技术，确保了该自动驾驶卡车在研发的每一步都可得到最高水平的安全结果。

随着与Aurora在沃尔沃VNL原型车上进行持续合作，双方正在为在北美实现货运枢纽-货运枢纽的交通愿景而努力，其中包括确定自动驾驶卡车高速公路测试初期运输枢纽的特定区域和路线。此外，沃尔沃自动驾驶解决方案部正与客户密切合作，了解他们当前和未来的需求、优先事项等，为沃尔沃自动驾驶VNL卡车在道路、运输枢纽之间交通场景中的试点，以及最终将自动驾驶技术实现商用而做准备。

4结语

从沃尔沃集团的自动驾驶业务发展路径可以看出，沃尔沃早期曾尝试自主开发自动驾驶相关技术，为此也积极开展了一些试点项目。但由于自动驾驶技术的复杂程度过高，在经历了一系列的尝试后，包括沃尔沃在内的各大主机厂纷纷转向与自动驾驶创企合资合作。如：戴姆勒卡车将Waymo的自动驾驶技术应用于8级重卡福莱纳Cascadia，先在美国部署相关货运业务，随后逐步扩展到其他地区;大众旗下的Traton集团与图森未来合作打造自动驾驶卡车，预计2024年下线;智加科技宣布与依维柯合作，最新一代S-WAY重卡将搭载智加PlusDrive自动驾驶系统进行测试验证。

从各大传统主机厂的角度而言，合资合作的初衷是在运输行业的数字化转型中恐落于人后，其次是要维持主机厂的主导地位，试图使创企成为Tier1供应商，将后者开发的自动驾驶技术集成在卡车产品上。但自动驾驶创企显然并不甘于这一角色，而是希望通过打造类似图森未来AFN（自动驾驶货运网络）这样的货运网络平台等方式，依靠软件订阅、更新等获取更高更持续的利润。

无论如何，自动驾驶卡车的脚步已渐行渐近，随着技术障碍的一一克服，主机厂与自动驾驶创企之间的博弈也将愈演愈烈。