孔令旗

[同濟大學(xué)建筑設(shè)計研究院（集團）有限公司，上海市200092]

0 引言

以谷歌為代表的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)推動了近十年來無人駕駛汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，但作為一個公共交通產(chǎn)品，其安全性始終是互聯(lián)網(wǎng)車企與傳統(tǒng)車企，甚至是車企與政府之間爭論的焦點，從而成為影響無人駕駛汽車真正走向普及的最大障礙。

借鑒傳統(tǒng)汽車的汽車性能測試場，各國政府甚至頭部車企都在打造自己的無人駕駛汽車測試場，在打消大眾顧慮的同時也在爭奪著產(chǎn)業(yè)的話語權(quán)。因此測試場的設(shè)計質(zhì)量成為影響無人駕駛汽車安全性，甚至影響整個產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素，其中測試場的總體設(shè)計又是核心要素。

1 總體設(shè)計方法

做好測試場總體設(shè)計首先要回答3個問題：為什么要測試？測試什么內(nèi)容？怎么樣測試？根據(jù)國際標準化組織以及中汽聯(lián)等機構(gòu)發(fā)布的相關(guān)指引，無人駕駛汽車測試場首要任務(wù)是檢測車輛運行的安全性，采用虛擬與現(xiàn)實相結(jié)合的測試手段，測試“車-路-環(huán)境”之間的運行狀態(tài)，保證各測試主體互聯(lián)、互通、可控。不同的測試主體，測試內(nèi)容和要求必然有所區(qū)別。測試場的總體設(shè)計將遵循測試場景研究-場景模型構(gòu)建-基礎(chǔ)設(shè)施需求-設(shè)施集成落地的基本思路開展。

1.1 測試場景研究

測試場景的分類有多種，其中可以根據(jù)測試目的不同分為道路交通類、效率類、信息服務(wù)類、通信和定位能力類4種場景。

（1）道路交通類場景

主要考慮車輛可能會遇到的各種典型道路交通狀況，測試其智能化識別能力。主要場景有：對靜（動）態(tài)設(shè)施的識別、預(yù)警和控制，車道保持和車道偏離預(yù)警，前向碰撞預(yù)警，緊急制動預(yù)警，連續(xù)（S型）變道輔助，同（反）向超車輔助，道路條件預(yù)警，限高（重、寬）提醒（隧道、高架），多路況下速度預(yù)警和控制，多路況下處置預(yù)警和控制，對信號燈的識別、預(yù)警和控制，交叉口轉(zhuǎn)向輔助，無（有）信號燈交叉口通行輔助等。

（2）效率類場景

從社會資源配置角度出發(fā)，考慮交通參與者整體效率達到最高。具體場景有綠波通行、交叉口信號配時優(yōu)化、多模式信號優(yōu)先（公交、卡車、緊急交通等）、車隊協(xié)作通行、動態(tài)車道管理、車速引導(dǎo)等。

（3）信息服務(wù)類場景

主要依托高清電子地圖及精確定位系統(tǒng)，為車輛提供綜合信息服務(wù)。主要場景有加油站引導(dǎo)、充電樁引導(dǎo)、地上（地下）智慧停車庫信息引導(dǎo)等。

（4）通信和定位能力類場景

主要考慮在通信受干擾等情況下車輛的自動駕駛及精準定位能力。主要場景有隧道測試、林蔭道測試、定位精度測試等。

1.2 模型構(gòu)建及基礎(chǔ)設(shè)施需求

場景模型構(gòu)建需要深度解析測試場景原理，圍繞信息流的傳輸過程，描述車-車、車-路、車-環(huán)境之間信息的采集、處理、發(fā)布流程。例如協(xié)作式車隊管理（見圖1），場景可以構(gòu)建為：城市路網(wǎng)中，通過攝像頭、DSRC（專用短程通信技術(shù)Dedicated Short Range Communication）設(shè)備實時獲取高密度的車輛狀態(tài)，同時通過路側(cè)處理器、AP（無線訪問接入點Wireless Access Point）等實時處理（通過既定的速度模型、交叉口信號配時模型），交換各種信息，再通過DSRC、AP設(shè)備將處理好的數(shù)據(jù)傳遞給車輛、信號機，高密度車輛按指令規(guī)定速度行駛、變道甚至超車，信號機按照指令指揮交通，最終提高路段及交叉口的整體運行速度和通行能力。

圖1 協(xié)作式車隊管理示意圖

針對以上場景，道路基礎(chǔ)設(shè)施需要有單向車道數(shù)不小于兩車道道路，信號燈交叉口連續(xù)數(shù)量不小于兩個。智能交通路側(cè)設(shè)施包括路側(cè)處理器、AP、DSRC、信號機、攝像頭等。

1.3 設(shè)施集成

每一個場景都可以構(gòu)建一個模型，分析其基礎(chǔ)設(shè)施需求清單，考慮到綜合測試場場景較多，為節(jié)約測試場用地，提高測試效率，不可能為每一個測試場景設(shè)計單獨的測試環(huán)境，因此需要對所有需求清單進行適當組合，在不影響測試效果的前提下，盡可能節(jié)約資源。通過對已有場景的分析，根據(jù)不同設(shè)施對場景布設(shè)的影響程度，優(yōu)先考慮道路基礎(chǔ)設(shè)施的整合，然后進行智能交通設(shè)施的整合。

2 典型功能分區(qū)

根據(jù)以上總體設(shè)計方法，對綜合性測試場進行典型測試場景梳理，理清基礎(chǔ)設(shè)施需求清單，結(jié)合國內(nèi)外行業(yè)技術(shù)標準，合并歸納，形成典型功能分區(qū)，成為測試場總體設(shè)計成敗的關(guān)鍵。

基于總體設(shè)計方法研究以及國內(nèi)外多個測試場設(shè)計實例，建議一般綜合性測試場可以分為城市街區(qū)、環(huán)道（含高速測試）、低等級公路、多功能測試區(qū)等典型功能分區(qū)。

2.1 城市街區(qū)

道路等級可以采用城市主干路、次干路、支路，根據(jù)測試基地規(guī)模采用不同的縱橫道路架構(gòu)（見圖2），通過相對集中的城市路網(wǎng)架構(gòu)，可以實現(xiàn)城市道路的網(wǎng)級測試。城市道路斷面的基本型式，可以采用可變側(cè)分帶、中分帶實現(xiàn)一幅路到四幅路結(jié)構(gòu)的靈活布置。車道數(shù)量可以根據(jù)需要將雙向通行調(diào)整為單向通行（如雙向兩車道改為單向兩車道），實現(xiàn)單方向車道數(shù)增加甚至翻倍。路側(cè)處理器、信號燈、攝像機、AP、DSRC等智能交通設(shè)施原則上每個交叉口均布設(shè)。車道寬度采用3.25~3.5m，設(shè)計車速取30~50km/h，其他參數(shù)參考城市道路設(shè)計規(guī)范。通過以上基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建，基本能夠完成城市道路區(qū)域的主要場景測試。

圖2 城市街區(qū)測試區(qū)示意圖

2.2 環(huán)道（含高速測試）

環(huán)道是提高測試效率的重要設(shè)施，同時也是實現(xiàn)車輛高速測試的好方法。環(huán)道的布設(shè)往往沿測試場地的用地邊界或功能分區(qū)的外圍設(shè)置，一般路線較長，容易形成高速測試環(huán)境，同時還可在環(huán)道上循環(huán)設(shè)置各種測試場景，提高測試效率。

如圖3所示，同濟-上汽智能網(wǎng)聯(lián)汽車測評基地環(huán)道測試區(qū)處于城市街區(qū)與山區(qū)測試區(qū)外圍，采用4車道（雙向4車道，可根據(jù)需要靈活調(diào)整為單向4車道）與2車道組合設(shè)計，測試車速為40~80km/h，車道寬度為3.5~3.75m。環(huán)道既可以單獨循環(huán)測試，也可以與其他功能分區(qū)聯(lián)合測試。

圖3 同濟-上汽智能網(wǎng)聯(lián)汽車測評基地環(huán)道測試區(qū)

2.3 低等級公路

低等級公路的基礎(chǔ)設(shè)施相對較差，給無人駕駛汽車的安全行駛帶來更高挑戰(zhàn)，也因此成為測試的重要內(nèi)容。目前，無人駕駛汽車測試場除了對公路基本性能進行測試，一般還兼顧對鄰水、臨崖等特殊路段的測試。

最高道路等級為二級公路，車道數(shù)為2車道，車道寬度為3.0~3.5m，設(shè)計車速為20~60km/h。

2.4 多功能測試區(qū)

多功能測試區(qū)是一個獨立的測試區(qū)，像一個空白鋪裝場地，在智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試場中具有重要意義。這是因為作為技術(shù)迭代迅速的互聯(lián)網(wǎng)汽車產(chǎn)業(yè)，需求層出不窮，變化較快，需要一個能夠很容易自由組合各種測試場景的區(qū)域。從目前國內(nèi)外各測試場實際情況看，該區(qū)域一般結(jié)合車輛回場或測試車輛等候區(qū)等聯(lián)合設(shè)置。如圖2右下角區(qū)域的設(shè)計即為車輛回車場與多功能測試區(qū)聯(lián)合設(shè)計的一個典型案例。

3 結(jié) 語

無人駕駛汽車測試場作為一個新的工程設(shè)計類型，涉及車輛、通信、交通等多學(xué)科，目前互聯(lián)網(wǎng)車企自我成長體系與政府提倡的社會整體效益優(yōu)先體系之間存在不同的技術(shù)路線，因此測試場總體設(shè)計也面臨較大的不確定性和成長性，要求設(shè)計師緊跟各專業(yè)學(xué)科的新技術(shù)、新方向，使用科學(xué)的總體設(shè)計方法，調(diào)整完善。