無人駕駛出租車計價器計量模式發(fā)展研究

【摘要】本文針對無人駕駛出租車計價器的設(shè)計問題進(jìn)行了深入探討，提出了建立車輛全生命周期成本分析框架、開展實證數(shù)據(jù)收集分析、構(gòu)建基于物理模型的能耗計算模型等可行解決思路，同時還闡述了虛擬化環(huán)境下的計量溯源難題、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合的溯源挑戰(zhàn)、基于人工智能模型的溯源問題等新課題，并對未來的技術(shù)發(fā)展進(jìn)行了展望，為該領(lǐng)域的深入研究與實踐提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)參考。

【關(guān)鍵詞】無人駕駛；出租車計價器；計量

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.06.078

Research on the Development of Metering Mode of Driverless Taxi Meter

QIU Weihua

（Guangzhou Institute of Measurement and Testing Technology， Guangzhou 510000， China）

Abstract： This paper conducts a thorough discussion on the design issues of driverless taxi meters， proposes feasible solutions such as establishing a framework for analyzing the full life cycle costs of vehicles， conducting empirical data collection and analysis， and building an energy consumption calculation model based on physical models. Additionally， it elaborates on new topics such as the challenges of traceability in a virtualized environment， the traceability challenges of multi-source heterogeneous data fusion， and traceability issues based on artificial intelligence models. Furthermore， it provides an outlook for future technological developments， offering a theoretical foundation and technical reference for in-depth research and practice in this field.

Keywords： driverless； taxi meter； measurement

0引言

隨著自動駕駛、人工智能等新興技術(shù)的快速發(fā)展，無人駕駛出租車系統(tǒng)成為城市智能出行的一個重要發(fā)展方向。根據(jù)行業(yè)預(yù)測，到2030年，全球無人駕駛出租車市場規(guī)模將達(dá)到數(shù)萬億美元。與傳統(tǒng)有人駕駛出租車相比，無人駕駛出租車不僅能夠提高運營效率、降低人力成本，還能為乘客帶來更優(yōu)質(zhì)、更安全的出行體驗[1]。然而，無人駕駛出租車系統(tǒng)的發(fā)展也引發(fā)了一系列新的監(jiān)管問題。其中，計價器的設(shè)計與管理就是一個亟待解決的關(guān)鍵問題。計量標(biāo)準(zhǔn)是評價事物屬性和特征的關(guān)鍵基準(zhǔn)，在貿(mào)易結(jié)算領(lǐng)域扮演著至關(guān)重要的角色，并且在監(jiān)管體系中具有不可替代的地位。一個健全的計量標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)管體系，不僅能夠確保市場的公平競爭，維護(hù)消費者權(quán)益，還能夠促進(jìn)新技術(shù)的健康發(fā)展[2]。通過制定科學(xué)合理的計量標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)管機(jī)構(gòu)可以對這一新型出行模式進(jìn)行有效評估和監(jiān)管，確保計價過程符合相關(guān)法律法規(guī)要求，從而保障市場的穩(wěn)定和消費者的權(quán)益[3]。同時，完善的計量標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)管體系還將為無人駕駛出租車行業(yè)注入創(chuàng)新活力，推動技術(shù)進(jìn)步，為經(jīng)濟(jì)社會持續(xù)發(fā)展提供有力支持[4]。因此，無人駕駛出租車計價器的設(shè)計與集成，需要充分考慮定價的公平性、公開性、反作弊性等監(jiān)管要求，并合理平衡各方利益。本文將從無人駕駛出租車系統(tǒng)中計價器的設(shè)計要求、關(guān)鍵技術(shù)，以及未來展望等方面展開系統(tǒng)闡述，為這一新興領(lǐng)域的研究與實踐提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)參考。

1無人出租車計價器現(xiàn)狀分析

1.1傳統(tǒng)出租車計價器工作原理

傳統(tǒng)出租車計價器的工作原理是基于距離和時間測量實現(xiàn)費用計算的。它通過連接到車輛行駛距離傳感器（如車輪編碼器）來獲取距離脈沖信號，內(nèi)部計數(shù)電路對這些脈沖進(jìn)行累加從而得到行駛距離。同時，計價器內(nèi)置精密時鐘電路用于測量計費時間，可分別累計行車時間和怠速等候時間。根據(jù)測量的距離、時間以及這些預(yù)設(shè)的計費策略，計價器執(zhí)行相應(yīng)的運算實時累加應(yīng)收費用。為防止司機(jī)作弊，一些計價器采用密封、防拆卸等反作弊設(shè)計，同時由管理部門定期檢查核實[5]?？偟膩碚f，傳統(tǒng)計價器通過測量距離和時間，依據(jù)預(yù)設(shè)的固定計費策略進(jìn)行費用運算和結(jié)果輸出顯示。

1.2無人駕駛出租車計價器設(shè)計問題

1.2.1定價模型設(shè)計困難

傳統(tǒng)有人駕駛出租車在擁堵情況下，通常會根據(jù)時間計費來彌補司機(jī)的人工成本損失，但對于無人駕駛出租車，由于不存在人工成本，需要構(gòu)建一個全新的定價模型綜合考慮車輛的資金成本、維修保養(yǎng)成本、能源消耗成本等多方面因素，并在此基礎(chǔ)上針對不同擁堵程度制定差異化的計費策略，這在模型構(gòu)建上存在一定的復(fù)雜性和困難。這些問題在計量上的困難體現(xiàn)可以分為以下幾方面。

1）車輛資金成本。車輛資金成本包括購置成本和資金機(jī)會成本等。購置成本可根據(jù)車輛價格和折舊年限進(jìn)行估算，但資金機(jī)會成本的計量就較為復(fù)雜。它需要考慮市場利率水平、通脹率、投資回報率等因素，并根據(jù)車輛的使用年限和剩余價值進(jìn)行精確評估，存在一定的不確定性。資金機(jī)會成本與無人出租車的運營商運營狀況有著密切的關(guān)系，一般來說正常的公司不會把這部分的風(fēng)險轉(zhuǎn)嫁給消費者。因此，只需考慮車輛本身的資金成本。

2）能源消耗成本。無人駕駛車輛一般都以電力為主要的能源，能源消耗成本主要取決于電力成本和車輛續(xù)航里程。電力成本受電價政策影響較大，而續(xù)航里程則與車輛載重、路況、駕駛策略等多種因素相關(guān)。準(zhǔn)確計量不同工況下的能耗水平并非易事，需要深入研究車輛能量系統(tǒng)特性。

3）擁堵程度量化。為了針對不同擁堵程度制定差異化的定價策略，必須對擁堵狀態(tài)進(jìn)行量化。然而，交通擁堵是一個動態(tài)的、復(fù)雜的狀態(tài)，難以用單一指標(biāo)完全量化。在缺少人類司機(jī)對路況的直觀判斷的情況下，構(gòu)建一個補償機(jī)制以應(yīng)對擁堵問題顯得尤為必要。這需要開發(fā)一個綜合考慮路況、車流量、車速等多個維度數(shù)據(jù)的交通擁堵指數(shù)模型，并設(shè)定合理的閾值范圍，而模型構(gòu)建和參數(shù)調(diào)優(yōu)都是一個挑戰(zhàn)。

4）成本權(quán)重分配。由于存在多種成本因素，在將它們綜合到定價模型中時，需要對各成本因素的權(quán)重進(jìn)行合理分配，以反映它們對定價的影響程度。但由于缺乏統(tǒng)一的成本計量標(biāo)準(zhǔn)，不同成本因素間權(quán)重分配往往需要依賴專家經(jīng)驗和大量實證數(shù)據(jù)支持，具有一定的主觀性和不確定性。

5）模型泛化能力。無人駕駛出租車系統(tǒng)運營環(huán)境復(fù)雜多變，單一的定價模型很難全面應(yīng)對各種情況。因此，必須開發(fā)一個具有較強(qiáng)泛化能力的模型，以適應(yīng)不同城市、不同時段、不同天氣等多種情況，同時還要確保計費的公平性和合理性，這對模型的可解釋性和魯棒性提出了更高要求。

1.2.2動態(tài)定價策略優(yōu)化挑戰(zhàn)

即使能夠檢測到當(dāng)前的擁堵情況，制定最優(yōu)的動態(tài)定價策略仍是一個巨大的挑戰(zhàn)。這需要平衡乘客的接受程度、系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益、資源利用效率等多方面因素，并對定價的時間、空間維度進(jìn)行合理分配。此過程涵蓋了機(jī)器學(xué)習(xí)、運籌優(yōu)化等多個領(lǐng)域的理論與技術(shù)，需要依賴大量的實操數(shù)據(jù)和算法迭代來實現(xiàn)逐步優(yōu)化。

1.2.3公平性和透明度考量

在實施差異化定價時，必須確保定價策略的公平性，避免對特定群體或地區(qū)產(chǎn)生不公平的影響。同時，需要向乘客清晰解釋不同定價的依據(jù)和原因，提高定價的透明度，增加乘客對系統(tǒng)的信任度。這就要求定價算法具備可解釋性，并設(shè)計合理的信息展示機(jī)制。

1.2.4法規(guī)政策的制約

出租車計價是一個受嚴(yán)格監(jiān)管的領(lǐng)域，各地相關(guān)的法規(guī)政策對計價模式和價格水平均有明確的規(guī)定。實施基于交通擁堵狀況的差異化定價策略不僅需要得到相關(guān)部門的批準(zhǔn)，還可能會遇到現(xiàn)行法規(guī)的限制。因此，現(xiàn)有的政策法規(guī)需要進(jìn)一步修訂或完善。

2無人駕駛出租車計價器設(shè)計問題的解決思路

2.1建立車輛全生命周期成本分析框架

通過建立車輛全生命周期成本分析框架，可以系統(tǒng)地識別和量化資金成本、運營成本、維修保養(yǎng)成本、報廢處理成本等各個環(huán)節(jié)的成本構(gòu)成。在此基礎(chǔ)上，借鑒產(chǎn)品全生命周期成本計量的理論和方法，綜合運用會計學(xué)、工程經(jīng)濟(jì)學(xué)等學(xué)科的知識，對各項成本進(jìn)行科學(xué)計量和模型化描述。

2.2開展實證數(shù)據(jù)收集和分析

大量實證數(shù)據(jù)的收集和分析是準(zhǔn)確計量各項成本的關(guān)鍵。通過與無人駕駛出租車企業(yè)和車輛制造商的合作，獲取真實的購置成本、運維成本、能耗數(shù)據(jù)等，并結(jié)合車輛使用軌跡數(shù)據(jù)，分析不同工況下的成本變化情況。同時，利用大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，從海量數(shù)據(jù)中自動識別影響成本的關(guān)鍵因素，為成本建模提供數(shù)據(jù)支撐。

2.3構(gòu)建基于物理模型的能耗計算模型

對于能源消耗成本的準(zhǔn)確計量，可以考慮構(gòu)建基于車輛動力學(xué)和能量系統(tǒng)物理模型的能耗計算模型。該模型需要融入車輛參數(shù)、道路信息、駕駛策略等多方面數(shù)據(jù)，精確模擬不同工況下的能量流動和損耗情況。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合實際測量數(shù)據(jù)進(jìn)行模型校準(zhǔn)，從而提高能耗計算的準(zhǔn)確性。

3新型無人出租車計價器的計量挑戰(zhàn)

3.1虛擬化環(huán)境下的計量溯源挑戰(zhàn)

基于物理模型的能耗計算模型、交通大數(shù)據(jù)驅(qū)動的擁堵評估模型等都是建立在虛擬化的模型和仿真環(huán)境之上的。這種虛擬化環(huán)境與傳統(tǒng)的實體硬件測量環(huán)境存在明顯差異，很難直接借鑒傳統(tǒng)的計量溯源方法。

大多數(shù)虛擬化模型需要輸入大量異構(gòu)數(shù)據(jù)，如實時交通數(shù)據(jù)、車輛運行數(shù)據(jù)、天氣數(shù)據(jù)等。這些來自不同源頭的數(shù)據(jù)在格式、時間戳、坐標(biāo)系統(tǒng)等方面存在差異，給數(shù)據(jù)溯源帶來了巨大挑戰(zhàn)。虛擬化模型中通常包含了大量的數(shù)據(jù)處理、模型計算等中間環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)可能涉及復(fù)雜的算法、迭代過程等。在大量的計算過程中誤差隨著計算發(fā)生累積也對計算過程的溯源提出了更高的要求。

3.2基于人工智能模型的溯源挑戰(zhàn)

建立擁堵評估模型、成本權(quán)重優(yōu)化模型的時候，可能需要應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)。然而，人工智能模型是一個黑箱過程，缺乏可解釋性，這給計量溯源帶來了新的挑戰(zhàn)。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等人工智能模型的訓(xùn)練中通常需要經(jīng)過多輪迭代優(yōu)化，涉及調(diào)整架構(gòu)、更新參數(shù)、修改超參數(shù)等復(fù)雜過程?？山忉屓斯ぶ悄埽╔AI）技術(shù)將可解釋AI與溯源技術(shù)相融合，為解決人工智能模型黑箱問題帶來了希望。通過一些后續(xù)分析技術(shù)，可以在一定程度上理解模型內(nèi)部機(jī)理。但如何將這些技術(shù)與計量溯源理論與實踐相結(jié)合，建立起人工智能計量溯源的完整體系仍有待深入探索?？偟膩碚f，實現(xiàn)對模型內(nèi)部參數(shù)、特征提取過程以及訓(xùn)練數(shù)據(jù)的溯源是一個有待探索的全新課題。

無人駕駛出租車系統(tǒng)中存在諸多不確定性因素，如交通狀況、天氣、人類行為等。這些不確定性將直接影響到成本計量的準(zhǔn)確性。量化這些不確定性并將其納入計量溯源體系中是一個具有挑戰(zhàn)性的問題。

4結(jié)論與展望

無人駕駛出租車系統(tǒng)的發(fā)展為城市智能出行提供了新的解決方案，但同時也帶來了新的監(jiān)管挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的基于固定策略的計價器難以適應(yīng)無人駕駛出租車系統(tǒng)的靈活運營需求，因而需要構(gòu)建全新的定價模型，綜合考慮車輛資金成本、維修保養(yǎng)成本、能源消耗成本等多方面因素，并針對不同擁堵程度制定差異化的計費策略。

展望未來，隨著大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)的發(fā)展，無人駕駛出租車的計價問題有望得到更好的解決。通過建立完善的成本計量體系，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)算法優(yōu)化動態(tài)定價策略，并融入可解釋AI技術(shù)提高模型透明度，將能夠?qū)崿F(xiàn)更加公平合理的計費機(jī)制。與此同時，在法規(guī)政策層面也需要與時俱進(jìn)，為這一新興技術(shù)制定明確的監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)和指引。而在計量溯源領(lǐng)域，需要深入探索虛擬化環(huán)境下的計量方法，建立統(tǒng)一的異構(gòu)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和溯源機(jī)制，研究基于人工智能的可解釋溯源技術(shù)，并將不確定性因素納入溯源體系考量。通過跨學(xué)科的理論創(chuàng)新與技術(shù)突破，為無人駕駛出租車的健康發(fā)展保駕護(hù)航。

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【作者簡介】

邱偉華，男，1970年出生，助理工程師，研究方向為出租汽車計價器計量。

（編輯：李加鵬）