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    基于EDR的自動駕駛汽車事故調(diào)查分析

    2019-10-21 10:16:52馮家豪梁健民何浚銘卓俊錐
    時代汽車 2019年1期
    關(guān)鍵詞:自動駕駛

    馮家豪 梁健民 何浚銘 卓俊錐

    摘 要:汽車事故數(shù)據(jù)記錄裝置對事故重建有著重要意義。我國雖然已經(jīng)開始進行自動駕駛汽車的實驗,因此對自動駕駛汽車發(fā)生碰撞后的事故重建也需要一種可行的方法。在歐美國家,大部分事故重建都需要用到EDR(Event data recorder)進行事故重建?,F(xiàn)今在歐美國家中各個司法實踐部門、汽車廠商和自動駕駛相關(guān)企業(yè)為了確定哪些證據(jù)有可能參與到事故調(diào)查中,正在大量征收關(guān)于EDR/AD的建議。EDR的應(yīng)用是未來自動駕駛汽車事故重建的發(fā)展趨勢。本文章主要闡述了EDR在發(fā)生碰撞時的事故重建中的應(yīng)用,以及EDR在未來自動駕駛汽車發(fā)生碰撞的展望。

    關(guān)鍵詞:自動駕駛;EDR;交通事故碰撞數(shù)據(jù);EDR/AD展望

    1 引言

    近年來,我國正大力發(fā)展自動駕駛汽車。自動駕駛汽車是一個新興的行業(yè)。但一旦自動駕駛汽車發(fā)生交通事故,就會涉及到人、車、路、環(huán)境等多方面因素,對交通事故進行重建已然成為事故重建的迫切需求。在自動駕駛汽車事故中,自動駕駛技術(shù)可能會作為責任主體承擔法律責任,因此自動駕駛汽車的事故重建不能以傳統(tǒng)的事故重建方法進行責任認定。因此能否獲取到準確、客觀的車輛事故重建數(shù)據(jù)就顯得尤為重要。EDR(event data recorder)是整合于車輛內(nèi)部的,用以記錄碰撞前后一系列動態(tài)數(shù)據(jù)的裝置。在美國,大部分的車輛都會強制性地配備EDR。EDR記錄的數(shù)據(jù)的準確性和可靠性已經(jīng)得到歐美各個國家警察對交通事故調(diào)查取證及交通事故法庭調(diào)查的認可,并用于司法實踐當中。我國雖然仍未出臺關(guān)于EDR的法律,但在2017年出臺的《機動車運行安全技術(shù)條件》中規(guī)定今后的車輛都必須強制性配備EDR,在自動駕駛汽車普及的時候,EDR必然會成為自動駕駛汽車的強制性標配。EDR的數(shù)據(jù)對自動駕駛汽車發(fā)生碰撞進行事故重建居然重大意義。在近年來,EDR峰會也在研討關(guān)于自動駕駛汽車發(fā)生碰撞后應(yīng)如何重建事故。根據(jù)現(xiàn)有的EDR數(shù)據(jù)進行自動駕駛汽車的事故重建是一個值得探討的話題。

    2 自動駕駛汽車以及EDR數(shù)據(jù)

    按照SAE的分級,SAE International國際自動機工程師學會制定了J3016自動駕駛分級標準,將自動駕駛技術(shù)分為L0-L5共六個等級。L0代表沒有自動駕駛參與的人類駕駛,L1-L5則隨自動駕駛的技術(shù)配置和成熟程度進行了分級。L1-L5分別為輔助駕駛、部分自動駕駛、條件自動駕駛、高度自動駕駛、完全自動駕駛。

    如今在市面上流通的大部分自動駕駛汽車處于SAE定義下的L2、L3水平。在L2水平的自動駕駛中,駕駛員的責任并不在于完成ADAS可以完成的駕駛?cè)蝿?wù),但要求全程監(jiān)管路面情況。發(fā)生事故后,駕駛?cè)耸冀K對事故負全責。在L3及其以上的自動駕駛系統(tǒng)中,所有的駕駛操作和環(huán)境監(jiān)控都是有自動駕駛系統(tǒng)完成的,駕駛?cè)藳]有必要全程監(jiān)控著周邊環(huán)境和駕駛系統(tǒng)。但當自動駕駛系統(tǒng)遇到需要返還駕駛權(quán)的情況,駕駛員需要接管對車輛的控制。

    一般交通事故重建最難的一點是重建發(fā)生事故前的車輛速度和行駛軌跡、以及駕駛員的操作行為(例如是否踩剎車)。但由于自動駕駛系統(tǒng)的特殊性,系統(tǒng)能否在事故早期識別出潛在的危險情況并采取相應(yīng)的行動成為了重建自動駕駛汽車事故的關(guān)鍵。自動駕駛系統(tǒng)是否發(fā)出反饋的時間和反饋結(jié)果(駕駛員何時響應(yīng)請求),對于自動駕駛汽車引發(fā)的交通事故定責起到?jīng)Q定性作用。所以碰撞前階段的數(shù)據(jù)就十分重要,不但能作為自動駕駛汽車事故重建的依據(jù),還能作為交通事故避免策略的參考。

    EDR是一種能夠記錄車輛發(fā)生碰撞前后車輛數(shù)據(jù)的設(shè)備。EDR在通電情況下會不斷地收集數(shù)據(jù)并覆蓋原有的數(shù)據(jù)。一般來說,EDR達到“觸發(fā)”條件時就會自動地凍結(jié)數(shù)據(jù),如今EDR能記錄碰撞前5s和碰撞后3s的車輛狀況相關(guān)數(shù)據(jù),包括車速、加速度、油門節(jié)氣閥、加速踏板等。但根據(jù)不同廠商的車型會有不同的記錄長度。不同的EDR有不同的“觸發(fā)”條件,一般對于加速度較大(如發(fā)生碰撞)的數(shù)據(jù)都會被記錄下來。除此之外,可以通過設(shè)置EDR“觸發(fā)”條件記錄無嚴重損害事件(如輕微車輛碰撞或加速度較小的事件)。

    關(guān)于EDR的法律法規(guī),美國、日本、歐盟等國都沿用49 CFR part 563,但在各個國家都有它微小的區(qū)別。而韓國則使用KMVSS 56-2。我國關(guān)于EDR的法律法規(guī)可能會于2020或2021年出臺。隨著EDR的發(fā)展,福特、豐田、通用等廠商開始將自動駕駛系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)集成在內(nèi)。

    3 EDR在自動駕駛汽車事故重建中的應(yīng)用

    EDR數(shù)據(jù)具有客觀、準確、全面、精度高等優(yōu)勢,在交通事故調(diào)查、分析和重建工作中,不斷得到重視和應(yīng)用,并且這種趨勢仍在被交通安全專家的高度認可。

    案例:在一個高速路的十字路口中,一輛開啟了自動駕駛系統(tǒng)的2015年款的tesla Model S 70D轎車與對向一輛正在左轉(zhuǎn)的2003年款 Freightliner Cascadia傳統(tǒng)中型貨車相撞。Tesla撞上卡車后從卡車的下面穿過,行駛一段時間后經(jīng)過道路右側(cè)旁邊私人領(lǐng)域,一入一出撞壞護欄2次,最后撞上路邊物體并到達最后的停止位置。Tesla的車頂被完全掀開,整個車輛座椅暴露在外,車身受到嚴重損毀,如下圖所示。Tesla的駕駛?cè)艘蝾^部大面積撕裂損失,在現(xiàn)場被宣布當場死亡。

    3.1 EDR數(shù)據(jù)。Tesla車輛中配備了安全氣囊模塊(ACM)。但由于此安全氣囊并不支持Bosch CDR數(shù)據(jù)檢索工具,SCI的調(diào)查人員不能在現(xiàn)場讀取數(shù)據(jù)。經(jīng)過調(diào)查,發(fā)現(xiàn)此ACM所記錄的數(shù)據(jù)由電子控制元件和車輛總腦記錄在了SD存儲器中。因此它需要借助制造廠商的解碼讀取或直接將SD卡從ECU元件拆卸讀取。

    在此SD存儲器中記錄了發(fā)生碰撞前后通過Tesla所記錄的車速、油門節(jié)氣閥百分比、剎車狀態(tài)、巡航控制以及方向盤轉(zhuǎn)彎角度,還包括自動駕駛系統(tǒng)的相關(guān)日志,見表1。

    根據(jù)表1,可以看出在發(fā)生第一次碰撞前車速十分地穩(wěn)定,始終保持著119±1km/h的速度穩(wěn)定行駛。剎車也一直都保持著關(guān)閉狀態(tài)。方向盤的轉(zhuǎn)向角度始終都沒有超過1度。從這我們可以推斷出,在第一次碰撞前駕駛?cè)碎_啟了自動駕駛系統(tǒng)。因為Tesla自動駕駛系統(tǒng)在控制車速時并不是通過控制踏板的位置而控制車速,而是直接通過ECU控制發(fā)動機的轉(zhuǎn)速來控制車速,所以在整個過程中油門踏板并沒有使用的跡象。

    在第一次發(fā)生碰撞后,系統(tǒng)多次接到了發(fā)生碰撞的事件記錄,包括電機故障、操作失誤警告、駕駛員車門打開指示(有可能是因為B柱變形)和電源供應(yīng)警告。根據(jù)Tesla提供的報告記錄,第一次碰撞過后2s內(nèi),車速由119km/h降為102.9km/h小時,這很有可能是因為Tesla穿過貨車下盤導(dǎo)致的。隨后的7s間隔內(nèi)Tesla的車速由102.9km/h降為87.1km/h。隨后報告的數(shù)據(jù)顯示了幾個不同的碰撞,包括安全氣囊警告燈的開啟。在接下來的2s間隔內(nèi)車速從78.09km/h降為64.3km/h。在這9s后速度極速下降直至停止,最后還有一次碰撞的記錄。

    SCI調(diào)查人員對數(shù)據(jù)進行分析,這兩個明顯不同的碰撞之間存在著這9s的間隔。而在此期間車輛行駛的平均速度大約為96.5km/h。因此車輛大約行駛了241m的距離,最后撞上了路旁的公用電線桿并停止。這241m就等于Tesla在第一次碰撞穿過車底后到車輛最后的靜止位置的距離。這些數(shù)據(jù)恢復(fù)的現(xiàn)場路徑與SCI調(diào)查人員到進行現(xiàn)場勘察時發(fā)現(xiàn)的地面痕跡基本符合。

    3.2 汽車防碰撞系統(tǒng)和ADAS系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)。這輛Tesla屬于L2等級的自動駕駛汽車,它仍需要駕駛員全程控制車輛,監(jiān)控周邊環(huán)境。Tesla的防碰撞系統(tǒng)和自動駕駛系統(tǒng)無法在復(fù)雜的道路環(huán)境下運行。根據(jù)Tesla的數(shù)據(jù)記錄,特斯拉的ADAS技術(shù)在碰撞時正常運行。根據(jù)調(diào)查和計算分析,駕駛?cè)司哂?.7s的時間發(fā)現(xiàn)前方的中型貨車,但并沒有避免此次碰撞。

    在這輛Tesla汽車中與安全有關(guān)的系統(tǒng)包括交通自感應(yīng)巡航控制(TACC)、自動轉(zhuǎn)向(自動更改車道)、車道保持輔助系統(tǒng)、防撞系統(tǒng)輔助和車速控制輔助。與車輛行駛有關(guān)的系統(tǒng)包括:車道偏離警告系統(tǒng)、側(cè)方碰撞警告和自動緊急剎車系統(tǒng)。

    根據(jù)車輛自動駕駛系統(tǒng)的記錄,Tesla在發(fā)生碰撞前確實開啟了自動駕駛模式。根據(jù)下面表格,在碰撞當天,自動駕駛系統(tǒng)總共循環(huán)了3次,自動駕駛系統(tǒng)被開啟了32次。自動駕駛總共行駛了3小時27分鐘41秒,行駛里程數(shù)為327.5km。在碰撞發(fā)生前汽車持續(xù)行駛了40.8分鐘,由自動駕駛控制時間為37分26秒。在這37分26秒內(nèi),握住方向盤的時間僅僅只有26秒。由此可見駕駛?cè)瞬]有全程控制著自動駕駛車輛的習慣。

    在碰撞前,自動駕駛系統(tǒng)開啟3次,共行駛37分鐘26s,總里程數(shù)為63km。碰撞前自動駕駛系統(tǒng)開啟最近啟動的時間為碰撞前6分11秒,此時車輛距離碰撞點大約有10.8km。Tesla在碰撞以西的一個小鎮(zhèn)完成了右轉(zhuǎn)并進入了事故現(xiàn)場所在道路的起點。在發(fā)生碰撞前約5分鐘前,距離現(xiàn)場大約還有9.5km,駕駛員將巡航控制速度設(shè)為105km/h。接下來的三分鐘內(nèi),他將巡航控制速度修改了3次。在大約碰撞前112s,駕駛員最后記錄的最終速度增加到了119km/h。在整個過程中手控制方向盤的時間只有3秒。碰撞前,車道偏離警告系統(tǒng)沒有開啟,說明車輛在車道上正常行駛的。而前方預(yù)警系統(tǒng)和自動緊急剎車并沒有啟動,盲點檢測也沒有檢測到有任何障礙物。見表2、表3、表4。

    根據(jù)這起事故重建的結(jié)果顯示,Tesla的自動駕駛系統(tǒng)在發(fā)生碰撞前沒有采取過任何防撞或避免措施,很有可能是因為中型貨車的底盤高度超出Tesla傳感器的感應(yīng)范圍,沒有檢測到在行駛方向上有輛貨車,因此前方碰撞警告系統(tǒng)和自動緊急剎車系統(tǒng)沒有對即將發(fā)生的碰撞采取措施,根據(jù)自適應(yīng)巡航系統(tǒng)的判斷,車輛就會繼續(xù)保持原有車速行駛。自動駕駛系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù),駕駛?cè)瞬]有對可能發(fā)生的碰撞采取措施,但無法確定駕駛?cè)藶楹螞]有回應(yīng)的原因。由于這輛Tesla被SAE定義為Lv2,駕駛員對車輛所有駕駛?cè)蝿?wù)負全責。下圖為事故重建結(jié)果圖。

    3.3 EDR與自動駕駛系統(tǒng)數(shù)據(jù)的探討。這些EDR的數(shù)據(jù)能夠為我們提供完整的碰撞時和預(yù)碰撞的數(shù)據(jù),不但能夠為事故重建能夠提供客觀、準確的電子數(shù)據(jù),對于交通事故的責任認定起到了不可替代的作用。但由上述案例得知,自動駕駛汽車事故重建不同于以往傳統(tǒng)的事故重建,由于涉及到自動駕駛系統(tǒng)作為責任主體,這就很有必要考慮如何重建自動駕駛系統(tǒng)的駕駛行為。這起案件中還存在著以下疑點。

    (1)上述這起案件由于自適應(yīng)巡航系統(tǒng)的參與,Tesla的車速記錄十分穩(wěn)定,EDR記錄油門踏板的數(shù)據(jù)全部為0。這在傳統(tǒng)的事故現(xiàn)場重建是少有的狀態(tài)。無法確定駕駛?cè)耸欠裼羞^制動行為或者是因為自動駕駛汽車控制車輛而導(dǎo)致的剎車失靈。(2)根據(jù)SCI的調(diào)查結(jié)果,駕駛?cè)擞?.7s的時間發(fā)現(xiàn)前方那輛中型貨車在左轉(zhuǎn),但根據(jù)車輛上的EDR數(shù)據(jù)顯示,在發(fā)生碰撞前,駕駛?cè)瞬]有采取任何行為,這在傳統(tǒng)的事故是很少見的行為。但并非代表著他沒有采取任何措施。有可能是因為自動駕駛系統(tǒng)控制權(quán)反饋失誤,導(dǎo)致駕駛?cè)藷o法控制車輛而徑直地穿過中型貨車底盤,導(dǎo)致死亡。但因為沒有駕駛?cè)诵袨橛涗?,所以仍然無法確認分散駕駛?cè)俗⒁饬?無法集中注意力的原因是什么。(3)AEB系統(tǒng)能正常使用,但在碰撞時和碰撞后都沒有激活。這有可能是自動駕駛系統(tǒng)故障導(dǎo)致的,也有可能是中型貨車底盤超出了傳感器的感應(yīng)范圍,導(dǎo)致系統(tǒng)作出了錯誤的判斷,但車輛沒有記錄AEB及其傳感器的相關(guān)數(shù)據(jù)。(4)前方碰撞預(yù)警系統(tǒng)通過哪種方式警告駕駛?cè)瞬坏枚?,有可能是因為前方碰撞預(yù)警系統(tǒng)的警告強度不足以喚醒駕駛?cè)说淖⒁饬Γ@一控制權(quán)反饋和回應(yīng)過程并沒有記錄。(5)事發(fā)路段的限速為105km/h,自動駕駛系統(tǒng)運行時車輛仍然以駕駛?cè)酥付ㄋ俣刃旭?,在此過程中,GPS技術(shù)完全有能力感知并接受路面相關(guān)數(shù)據(jù),但它卻無視了車速限制,以駕駛?cè)艘?guī)定的車速行駛。(6)無法確認是否有黑客入侵車載智能系統(tǒng)的情況,修改自動駕駛系統(tǒng)操作權(quán)限的情況。

    如果要對自動駕駛汽車進行事故現(xiàn)場重建,還需要增加EDR關(guān)于自動駕駛系統(tǒng)的相關(guān)記錄。這輛Tesla車輛內(nèi)部的自動駕駛系統(tǒng)所記錄的數(shù)據(jù)并不是記錄在EDR內(nèi)部,而是自動駕駛系統(tǒng)將EDR內(nèi)部的數(shù)據(jù)和駕駛?cè)罩居涗浽诹薙D卡內(nèi)。雖然不是每輛具有ADAS車輛都有這種情況,但這仍然要求調(diào)查人員要對自動駕駛系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)具有一定的專業(yè)知識,并懂得從哪些電子元件能夠讀取與自動駕駛有關(guān)的相關(guān)日志,否則要回溯到自動駕駛系統(tǒng)與駕駛?cè)嘶拥倪^程是比較困難的。

    在碰撞發(fā)生后,自動駕駛車輛有可能會有相應(yīng)的應(yīng)對對策,比如說路邊減速停車,穩(wěn)定車身或其他保護駕駛員和乘客的措施。這些行為如果在車輛內(nèi)部沒有被記錄的話,不但對于重建現(xiàn)場帶來極大的困難,有可能導(dǎo)致現(xiàn)場無法還原。因此我認為EDR或自動駕駛系統(tǒng)有必要記錄采取緊急措施后的相關(guān)記錄或手段。

    不同的汽車廠商和自動駕駛系統(tǒng)企業(yè)對于技術(shù)可能會有不同的規(guī)范標準,自動駕駛汽車一旦發(fā)生碰撞后,如果要提取碰撞數(shù)據(jù)可能還是需要通過與汽車廠商或自動駕駛系統(tǒng)相關(guān)企業(yè)進行協(xié)商,讓他們委派相關(guān)的專業(yè)人士進行數(shù)據(jù)讀取。

    但如果是L3等級以上自動駕駛汽車的話,以現(xiàn)有EDR所提供的數(shù)據(jù)不足以判定是自動駕駛汽車系統(tǒng)失誤還是駕駛?cè)巳藶橐蛩厮鶎?dǎo)致的。因此,一旦延伸到自動駕駛汽車發(fā)生的事故,就很有必要記錄自動駕駛系統(tǒng)的相關(guān)信息以及駕駛?cè)说男袨槿罩尽?/p>

    4 EDR/AD在自動駕駛汽車事故重建的展望

    由于自動駕駛汽車的特殊性,在歐洲汽車供應(yīng)商協(xié)會提出了關(guān)于EDR for automated driving項目標準的制定計劃。EDR/AD的制定是為了確定事故發(fā)生/影響安全相關(guān)事件的實際情況。生成的信息都會作為分析碰撞的證據(jù)。

    與常規(guī)EDR相比,EDR/AD就需要考慮到:有害后果、自動駕駛模式下的駕駛行為、駕駛員是否注意到危險情況、非自動駕駛模式下的駕駛行為以及各個自動駕駛系統(tǒng)的弊端等情況。

    EDR/AD解決方案包括三個部分:行車日志、碰撞事件記錄儀以及關(guān)鍵事件記錄儀。但無論這些EDR是集成的控制模塊還是單獨控制模塊,僅是方便數(shù)據(jù)提取而提出的一種建議而已。

    4.1 EDR/AD駕駛?cè)罩?。其中行車日志主要記錄了駕駛?cè)伺c自動駕駛汽車的互動情況,其中包括警告說明和方式、自動駕駛系統(tǒng)狀態(tài)的數(shù)據(jù)、自動駕駛系統(tǒng)關(guān)閉駕駛?cè)巳罩镜葦?shù)據(jù)。

    EDR/AD的行駛?cè)罩揪褪菫榱舜_定駕駛?cè)伺c自動駕駛系統(tǒng)的互動情況。在遇到緊急情況時,自動駕駛系統(tǒng)遇到無法判斷或決策的過程,就有可能會把車輛控制權(quán)交還駕駛員。因此,轉(zhuǎn)移過程的確認就是責任轉(zhuǎn)移過程確認的認定,即使沒有駕駛員主動干預(yù),自動駕駛系統(tǒng)中的ECU在任何時候也需要記錄自動駕駛系統(tǒng)的狀況。事后就能夠通過此類數(shù)據(jù)解決自動駕駛系統(tǒng)和駕駛員在交通事故上的責任認定問題。

    4.2 碰撞事件記錄器。在碰撞發(fā)生前后,自動駕駛汽車很有可能會進行規(guī)避行為,為了能夠更好地完善事故重建的案發(fā)現(xiàn)場,就很有必要在Veronica-Ⅱ里定義的碰撞早期和預(yù)碰撞期間記錄:GPS時間/位置、360度周邊環(huán)境、AD系統(tǒng)激活狀態(tài)、V2I/V2V等相關(guān)數(shù)據(jù)。在預(yù)碰撞時應(yīng)該包含的數(shù)據(jù)有:傳感器數(shù)據(jù)、緊急剎車數(shù)據(jù)、GPS時間/位置(高樣本數(shù)據(jù))360度環(huán)境數(shù)據(jù)、車輛駕駛動態(tài)數(shù)據(jù)、AD激活狀態(tài)、V2I/V2V通訊信息等數(shù)據(jù)。

    4.3 關(guān)鍵事件記錄儀。EDR/AD記錄的數(shù)據(jù)不僅僅跟有害事件有關(guān),在沒有發(fā)生交通事故或碰撞時,它記錄的關(guān)鍵數(shù)據(jù)也可以用于分析自動駕駛系統(tǒng)存在的故障。例如,如果車輛被車速檢測器檢測出超速,那攝像頭的閃光也有可能會觸發(fā)數(shù)據(jù)的記錄。AD系統(tǒng)能夠通過環(huán)境傳感器檢測出違法行為。所以關(guān)鍵事件記錄儀記錄的數(shù)據(jù)包括:

    關(guān)鍵事件可能包括自動駕駛汽車在路面上各種違反信交通息和遇到緊急情況時的非常規(guī)處理,比如說亂闖紅燈、違反交警的交通指示、遇到突發(fā)事件采取緊急制動等行為。由于各國的道路法規(guī)都不一樣,一旦違法了,就需要追溯到當時違法行為的場景。

    5 結(jié)語

    在如今自動駕駛汽車沒有普及的情況下,難以構(gòu)想出未來自動駕駛汽車所引發(fā)的道路交通事故應(yīng)如何重建,也無法確認如今的道路事故重建技術(shù)能夠為之后的自動駕駛汽車碰撞事故帶來多大的用處。但至少要保證在交通事故發(fā)生后,為重建技術(shù)存儲相應(yīng)的碰撞數(shù)據(jù),才能確保之后涉及到ADAS汽車發(fā)生交通事故后重建的準確性。隨著自動駕駛系統(tǒng)新概念的提出和不斷更新?lián)Q代,EDR/AD也會相對應(yīng)地做出適應(yīng)調(diào)整。但適應(yīng)期很可能會持續(xù)相當長的一段時間,汽車自動化在減少了安全隱患的同時會引申出許許多多的法律問題。能否在司法實踐中提供相應(yīng)的電子證據(jù)將成為EDR/AD的挑戰(zhàn)。

    本項目受 “攀登計劃”廣東大學生科技創(chuàng)新培育計劃(pbjh2018b0364)資助。

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