關(guān)于智能汽車自動駕駛專用車道的應(yīng)用探討

摘 要：隨著新能源汽車技術(shù)的迅猛進(jìn)步，智能汽車自動駕駛已經(jīng)成為汽車行業(yè)發(fā)展的前沿趨勢。然而，當(dāng)前道路環(huán)境中車輛數(shù)量激增，傳統(tǒng)汽車與智能汽車并存，駕駛者技能水平參差不齊，導(dǎo)致道路交通狀況日益復(fù)雜多變，安全隱患顯著增加。在此背景下，智能汽車在現(xiàn)有道路體系中實(shí)現(xiàn)完全無人駕駛面臨巨大挑戰(zhàn)。為培育智能汽車自動駕駛的適宜環(huán)境，確保從有人駕駛向完全自動駕駛平穩(wěn)過渡，加速自動駕駛專用車道的建設(shè)顯得尤為重要。目前，政府已在部分城市及高速公路區(qū)域著手構(gòu)建智能汽車智能網(wǎng)聯(lián)專用車道，并配套發(fā)放智能試運(yùn)行許可。當(dāng)前研究的焦點(diǎn)在于如何系統(tǒng)性地確保智能汽車專用車道的運(yùn)行安全，以及實(shí)現(xiàn)與普通車道之間的無縫銜接與轉(zhuǎn)換。

關(guān)鍵詞：智能汽車 自動駕駛 專用車道 智能網(wǎng)聯(lián)

0 引言

近年來，隨著環(huán)境保護(hù)意識的增強(qiáng)和能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，新能源汽車應(yīng)運(yùn)而生，并顯著推動了汽車智能化趨勢的加速發(fā)展。相較于傳統(tǒng)燃油車，新能源汽車的自動駕駛技術(shù)依托于車輛配備的多樣化對外感知裝置，包括監(jiān)控?cái)z像頭、雷達(dá)系統(tǒng)、視覺交互設(shè)備、高精度定位系統(tǒng)以及各類傳感器，通過先進(jìn)的CPU系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析，從而實(shí)現(xiàn)了無人駕駛的精準(zhǔn)操控，賦予了汽車以人工智能的特性。

截至2024年7月，我國新能源汽車的保有量已經(jīng)達(dá)到了2472萬輛，占國內(nèi)汽車總量的近7.2%。目前道路上行駛的機(jī)動車輛還是以傳統(tǒng)燃油車為主，再加上我國道路種類及路況的復(fù)雜化，自動駕駛汽車專用車道不能簡簡單單設(shè)置全天候?qū)Ｓ密嚨?，在自動駕駛車輛占比較低的混合交通流下，若Y2wU06KiCqt9/64xMrF4ycRbVlEQM4NdWVNNeqQmeBo=設(shè)置全天候?qū)Ｓ密嚨?，雖然能夠有效保障自動駕駛車輛的行駛安全，提升其通行效率，顯著降低排放與油耗，但是由于專用車道占用了大量的道路空間資源，若利用率不高，則會加劇交通擁堵，增加社會車輛的平均延誤[1]。

1 自動駕駛簡介

早在1939年的世博會上，通用汽車便已前瞻性地提出了自動高速公路（Automated Highway System， 簡稱AHS）的概念，這一構(gòu)想被視為智能汽車與智能交通系統(tǒng)發(fā)展的最早雛形之一。隨后，國際汽車工程師學(xué)會（SAE International）在2014年發(fā)布的自動駕駛六級分類體系則為自動駕駛技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化發(fā)展提供了重要依據(jù)，如表1所示，從L0-L5自動駕駛等級逐漸加強(qiáng)。

2 相關(guān)政策落地情況

2.1 國際立法信息

2016年由聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會修訂的《維也納道路交通公約》，這一規(guī)定為歐美地區(qū)的72個簽約國在解決自動駕駛汽車的合法性問題上提供了重要的國際條約支持。

2011年美國內(nèi)華達(dá)州就頒布了美國第一個關(guān)于自動駕駛測試的地方立法“《內(nèi)華達(dá)州自動駕駛法案》”。此后，為了統(tǒng)一和指導(dǎo)各州的立法實(shí)踐，美國國家高速公路交通安全管理局（NHTSA）于2013年5月制定并頒布了《對各州進(jìn)行自動駕駛車輛規(guī)制的政策指南》。2016年，NHTSA進(jìn)一步制定并頒布了《2016聯(lián)邦自動駕駛汽車政策》和《自動駕駛系統(tǒng)2.0：安全愿景》。2018年10月，NHTSA又發(fā)布了《未來交通展望：自動駕駛汽車3.0》，該報告在總結(jié)前兩版政策的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步明確了自動駕駛汽車發(fā)展的方向和目標(biāo)，并表示將對自動駕駛汽車的發(fā)展給予聯(lián)邦層面的大力支持[2]。

2.2 國內(nèi)立法信息

2018年04月03日，工信部聯(lián)裝第[2018]66號文件，頒布了《智能網(wǎng)聯(lián)汽車道路測試管理規(guī)范（試行）》的通知，標(biāo)志著我國自動駕駛汽車上路的合法性，緊接著2023年11月17日，工業(yè)和信息化部、公安部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、交通運(yùn)輸部聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于開展智能網(wǎng)聯(lián)汽車準(zhǔn)入和上路通行試點(diǎn)工作的通知》，這標(biāo)志著我國正式啟動了智能網(wǎng)聯(lián)汽車的商業(yè)化運(yùn)行，產(chǎn)業(yè)發(fā)展邁出關(guān)鍵一步。

3 相關(guān)研究

3.1 關(guān)于自動駕駛汽車發(fā)展趨勢研究

張慧瓊[3]在新能源汽車與智能駕駛發(fā)展趨勢中提出，汽車電池技術(shù)、驅(qū)動技術(shù)、電控技術(shù)、充換電技術(shù)、輕量化底盤技術(shù)是新能源汽車的發(fā)展趨勢，而智能駕駛技術(shù)正是基于新能源汽車發(fā)展起來的重要方向之一。新能源汽車的發(fā)展不僅推動了環(huán)保和能源效率的提升，也為智能駕駛wzlaC098uZ+5fuXmzbDsUu3qkf3dKC1giOFMtX2qV+o=技術(shù)提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3.2 關(guān)于自動駕駛技術(shù)實(shí)現(xiàn)

目前具備L2及以上級別的自動駕駛車輛已經(jīng)能夠達(dá)到自動駕駛準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)，這些車輛主要還需要具備自動輔助導(dǎo)航駕駛（NOA）功能。NOA的技術(shù)路線主要分為兩大類：一類是以華為為代表，采用“激光雷達(dá)多融合感知+無圖方案/輕量化地圖方案+端到端大模型”的策略；另一類是以特斯拉、小鵬、極越等企業(yè)為代表，主要采用“純視覺+無圖方案/高精地圖+端到端大模型”的技術(shù)組合。

3.3 自動駕駛交通肇事責(zé)任認(rèn)定

龍敏[4]在其論文《自動駕駛交通肇事刑事責(zé)任的認(rèn)定與分配》中探討了自動駕駛汽車在發(fā)生交通事故時的責(zé)任認(rèn)定問題。龍敏認(rèn)為，自動駕駛汽車的法律責(zé)任分配需要綜合考慮技術(shù)成熟度、駕駛員行為以及車輛制造商的責(zé)任。他提出了一套詳細(xì)的法律框架，旨在平衡各方利益，確保責(zé)任認(rèn)定的公正性和合理性。

3.4 智能汽車安全監(jiān)管研究

翁岳暄和多尼米克·希倫布蘭德[5]在《汽車智能化的道路：智能汽車、自動駕駛汽車安全監(jiān)管研究》中探討了智能汽車和自動駕駛汽車的安全監(jiān)管問題。他們認(rèn)為，智能汽車的安全監(jiān)管需要一套全面的體系，涵蓋技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、測試驗(yàn)證、法規(guī)制定等多個方面。翁岳暄和希倫布蘭德強(qiáng)調(diào)，安全監(jiān)管的核心在于確保自動駕駛汽車在各種復(fù)雜環(huán)境下的可靠性和安全性，從而保障公眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。

4 自動駕駛汽車專用車道的技術(shù)探討

4.1 專用車道算法及規(guī)則技術(shù)實(shí)現(xiàn)探討

王杉[1]在《高速公路自動駕駛車輛測試段專用車道動態(tài)使用研究》中提出了專用車道動態(tài)設(shè)置方法，即通過設(shè)置可變信息標(biāo)志、智能道釘、雷視一體機(jī)等物理設(shè)施，高速公路設(shè)專用車道路段的入口匝道和出口匝道均設(shè)有自動駕駛車輛檢測器來實(shí)現(xiàn)車輛普通車道與專用車道的銜接，見圖1。

4.2 專用車道匯入設(shè)計(jì)與管控策略

李青揚(yáng)[6]在《高速公路自動駕駛車輛專用道入口交織區(qū)設(shè)計(jì)與管控策略研究》中系統(tǒng)描述了專用車道匯入的方案及馬爾科夫鏈的專用車道容量模型在實(shí)現(xiàn)匯入的分析。溫金川[7]在《基于基于混合交通流容量模型的自動駕駛專用車道仿真平臺研究與開發(fā)》中描述了設(shè)置CAV專用車道并且采用合適的設(shè)置策略設(shè)置，可有效提高道路運(yùn)行安全及效益。

4.3 專用車道車輛的要求

此類車輛需集成一系列關(guān)鍵功能，包括但不限于通過車牌自動識別、ETC（電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)）、HomeLink（智能家居互聯(lián)技術(shù)）以及5G通信網(wǎng)絡(luò)等手段，與智慧道路系統(tǒng)的入口實(shí)現(xiàn)無縫對接與智能識別。當(dāng)車輛駛?cè)雽Ｓ密嚨罆r，其車載信息系統(tǒng)將即時通知駕駛員已進(jìn)入專為無人駕駛設(shè)計(jì)的路段，并自動激活無人駕駛模式，確保行駛過程的自動化與安全性。建議交通部門為智能駕駛汽車設(shè)置專用車道行駛許可證，以便對智能駕駛汽車進(jìn)行有效管控。同時，對于自動駕駛車輛的處罰規(guī)定應(yīng)與傳統(tǒng)行駛證區(qū)分開來。

4.4 專用車道道路的要求

道路具備智能網(wǎng)聯(lián)功能，擁有諸如可變信息標(biāo)志、智能道釘、雷視一體機(jī)等物理設(shè)施，全路段信號介入設(shè)備，每公里設(shè)置一個ADAS攝像頭、雷達(dá)攝像頭方便有效監(jiān)視車輛動態(tài)，需要至少三車道用于過渡。車道車速及策略限制探討：車速在90-140km/h車道（無人駕駛車道，此車道必須開啟無人駕駛模式，若取消無人駕駛模式道路或車輛系統(tǒng)將發(fā)出警報需要在2min之內(nèi)駛?cè)氲竭^渡車道或重新啟動無人駕駛模式，在無人駕駛模式時電量低于10%或車速低于90km/h時智慧道路將發(fā)出警告信號給汽車，自動駕駛汽車識別后需要在2min內(nèi)主動并入到過渡車道（右側(cè)車道），若未按照規(guī)定要求的行為計(jì)入交通處罰系統(tǒng)進(jìn)行扣分，超過三次將吊銷專用車道行駛許可證，需要重新參加考試，情節(jié)惡劣將永久禁止駛?cè)氩⒔邮芊商幜P），60-90km/h 車道（過渡車道，此車道屬于并線或用于車輛出入過渡使用，或者臨時取消自動駕駛模式者使用，臨時取消自動駕駛模式行駛時間不得超過30min），普通高速車道與智能汽車專用車道分開，使用類似于環(huán)島岔道融入。

4.5 傳統(tǒng)車輛在專用車道上的應(yīng)用探討

除了符合規(guī)定條件的車輛均可駛?cè)雽Ｓ密嚨酪酝?，專用車道可引入一種創(chuàng)新的專用擺渡車，對其做出4個方面的說明。

a. 功能設(shè)計(jì)方面：擺渡車需配備先進(jìn)的智能調(diào)度系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠依據(jù)實(shí)時交通狀況和需求，進(jìn)行最優(yōu)路徑規(guī)劃。同時，該系統(tǒng)需與城市交通管理中心實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)共享和協(xié)同調(diào)度。此外，擺渡車還應(yīng)具備自動化裝卸功能，能夠迅速且安全地完成車輛的裝載與卸載。例如，利用機(jī)械臂或自動升降平臺等技術(shù)手段，減少人工操作，提升作業(yè)效率。擺渡車不僅可用于非智能駕駛汽車的托運(yùn)，還能服務(wù)于故障車、救援車等特殊場景，滿足多樣化的需求。

b. 運(yùn)營管理方面：用戶可通過手機(jī)APP進(jìn)行注冊并登錄賬戶，以便預(yù)約擺渡車服務(wù)。系統(tǒng)會根據(jù)用戶的預(yù)約信息進(jìn)行合理調(diào)度，避免資源浪費(fèi)。在服務(wù)過程中，用戶需輸入需擺渡的車輛類型及相關(guān)基本信息，以及托運(yùn)的起止地點(diǎn)。系統(tǒng)會根據(jù)托運(yùn)距離和車型進(jìn)行差異化定價，并提供移動支付等便捷的支付方式。下單后，用戶需根據(jù)系統(tǒng)提示的信息導(dǎo)航至最近的專用車道入口，并在?？靠隗A站駛?cè)霐[渡專用泊車點(diǎn)，等待擺渡車的到達(dá)及托運(yùn)。

c. 安全性保障方面：擺渡車需配備全方位的監(jiān)控系統(tǒng)，包括車載攝像頭、雷達(dá)等先進(jìn)設(shè)備，以實(shí)時監(jiān)測車輛的運(yùn)行情況，確保行車安全。同時，擺渡車還應(yīng)具備緊急制動系統(tǒng)，能夠在突發(fā)情況下迅速停車，有效避免事故的發(fā)生。

d. 故障檢測與預(yù)警方面：擺渡車的系統(tǒng)需具備故障檢測與預(yù)警功能，能夠及時發(fā)現(xiàn)并處理潛在問題，確保車輛的安全運(yùn)行。

4.6 特殊車輛在專用車道上的應(yīng)用探討

a.智能警車：應(yīng)具備高速自動駕駛能力，能夠在緊急情況下迅速到達(dá)現(xiàn)場。通過與交通管理中心的聯(lián)動，可以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)路徑規(guī)劃。警車應(yīng)配備遠(yuǎn)程指揮系統(tǒng)，能夠與指揮中心實(shí)時通信，接收指令并反饋現(xiàn)場情況。

b.智能消防車：應(yīng)具備自主導(dǎo)航能力，能夠在復(fù)雜環(huán)境中快速到達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場。同時，應(yīng)配備先進(jìn)的滅火設(shè)備，提高滅火效率。應(yīng)配備全方位監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崟r傳輸現(xiàn)場圖像，為指揮中心提供決策依據(jù)。

c. 智能清障車：應(yīng)具備高效的清障能力，能夠在短時間內(nèi)清除路障，恢復(fù)交通暢通。清障車應(yīng)具備遠(yuǎn)程控制功能，通過與交通管理中心的聯(lián)動，實(shí)現(xiàn)快速調(diào)度和精準(zhǔn)操作。

4.7 關(guān)于提升專用車道交通能力的建議

a. 增進(jìn)交通效率：為了顯著提升道路的通行能力并緩解擁堵現(xiàn)象，專用車道應(yīng)集成智能調(diào)度系統(tǒng)與自動化裝卸設(shè)施。這些先進(jìn)技術(shù)與專用車輛及其應(yīng)用場景的緊密配合，將共同作用于提高整體交通效率。具體而言，智能調(diào)度系統(tǒng)能夠優(yōu)化車輛流動，而自動化裝卸功能則能大幅縮減擺渡車的等待時間，進(jìn)而提升運(yùn)營效率。

b. 強(qiáng)化安全保障：專用車道的安全性能至關(guān)重要，因此應(yīng)配備實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)與緊急處理機(jī)制。這些系統(tǒng)不僅具備故障檢測與預(yù)警功能，能夠迅速識別并應(yīng)對潛在風(fēng)險，還確保了車輛在各種條件下的安全運(yùn)行，為道路使用者提供了更高層次的安全保障。

c. 資源高效配置：為了實(shí)現(xiàn)道路交通資源的最大化利用，專用車道的設(shè)計(jì)需充分考慮與傳統(tǒng)車道的協(xié)同應(yīng)用及多場景適應(yīng)性。通過靈活整合不同車道資源，可以有效減少資源浪費(fèi)，促進(jìn)交通系統(tǒng)的整體效能與可持續(xù)性發(fā)展。

5 結(jié)語

隨著自動駕駛技術(shù)研究的深化，專用車道的技術(shù)探討對提升交通效率與安全至關(guān)重要。未來展望中，專用車道將融合智能調(diào)度、自動化裝卸等技術(shù)，加強(qiáng)安全保障與資源配置，并探索特殊車輛應(yīng)用，全面推動自動駕駛技術(shù)的發(fā)展。為實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)汽車向智能汽車的過渡，專用車道的發(fā)展需注重系統(tǒng)安全性、迭代性及共享性。這包括構(gòu)建全面的安全體系、確保道路與車輛的兼容性以實(shí)現(xiàn)持續(xù)迭代，以及拓寬專用車道的適用范圍，促進(jìn)交通多元化，甚至為飛行汽車預(yù)留智聯(lián)交互空間，共同邁向智慧出行的未來。

參考文獻(xiàn)：

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