早在2021年3月,世界道路协会(World Road Association,PIARC)启动了一个之智能道路分类的特别项目。同年9月世界道路协会发布了《智能道路分类》(

Smart Roads Classification)研究报告。该报告是在智能联网车(CAV)出现以后,为了体现车与路智能化协作,协同实现智能驾驶而对道路的智能化水平进行的专项研究报告。

传统上,道路网络分类系统侧重于两个根本相反的维度:移动性和可达性。这些分类制度已适应各国或各区域的可变情况。然而,随着联网和自动驾驶汽车(CAV)的出现,情况变得比以前更具挑战性。

目前的CAV由各种高级驾驶员辅助系统(ADAS)组成,可协助人类完成驾驶任务。汽车行业正在进行大量的研究工作,因此最先进的系统甚至可以控制车辆的运行。但是,有太多不同的系统,在执行这种援助的方式上有所不同。因此,并非所有 CAV 都以相同的方式运行,而且,这种性能会随着时间的推移而发展。

为了阐明这些新车的功能,汽车工程师协会(SAE)开发了一个分类系统,将这些功能分为六个级别。SAE 0 级适用于人驾驶车辆。SAE 1级是指可以控制车辆纵向或横向位置的驾驶自动化系统。SAE 2 级是指可以同时控制纵向和横向位置的系统。在这些情况下,系统被认为只是帮助而不是取代人类。此外,这些系统并非万无一失,可能会突然断开连接(即脱离),将控制权释放给驾驶员,驾驶员必须注意道路。

SAE 3级更进一步,能够控制更多情况并防止脱离接触。这些车辆应该预见到脱离情况,并提前要求驾驶员干预。SAE 4级车辆预计将在满足某些特征的特定区域内完全自主 - 称为操作设计域,ODD - 不需要在这些区域中进行人为干预。最后,预计SAE 5级车辆将在遥远的未来实现完全自动驾驶,无论它们驾驶经过哪个区域。

该特别项目提出了一项关于智能道路分类系统可行性的探索性研究。确定应首先执行哪些步骤变得至关重要。特别项目的活动之一是探讨若干利益攸关方对后续提案的反馈意见。

智能道路分类(SRC)

考虑到未来道路设施的多样性和连接能力,最近的一些研究项目指出,有必要探索智能道路分类(SRC),以帮助汽车和用户了解不同道路设施的预期效果。这些信息的范围应该从不支持自动化的路段,到能够同时控制数千辆汽车以协同方式优化安全性和性能的路段。

因此,SRC应遵守以下目标:

  • 安全、可操作、可持续。SRC应该提高道路安全水平,通过提供足够的几何形状、标志和路面条件来防止大多数脱离,或者与连接的车辆共享详细信息。此外,它应该改善交通性能和帮助减少车辆排放。

  • 通用框架。SRC应该是完全兼容的,而且可以适应任何地方,可以被任何道路设施、车辆和用户使用。由于世界范围内道路、法规和用户的多样性,这是一个非常强大的挑战。

  • 灵活。考虑到自动驾驶汽车技术的快速发展和庞大的道路网络,SRC应该能够适应影响用户与基础设施交互的技术变化。

  • 健壮、有活力。为用户提供一致的信息,适应实时变化的情况。

  • 简单可靠。SRC应该是所有利益相关者(道路管理部门和运营商、汽车行业、道路使用者等)易于使用的工具,以便他们能够轻松地解释该做什么。这并不意味着与车辆共享数据的简单性。例如:具有详细数字信息的道路可以与车辆共享微观交通数据,但应该向驾驶员显示一个独特的标志

  • 这条道路设施展现了这种能力。SRC的可靠性非常重要,它表明道路的性能,而不是更多(可能的安全问题)或很少(用户对SRC的可信度较低)。

  • 在所有相关利益相关者之间公平分担责任。这对道路管理部门和道路运营者来说具有特别重要的意义,他们应该设定一个足够的智能道路水平(SRL),并寻求其维护——或在需要时进行更改——。这个SRL仅仅是提供信息,道路使用者负责执行相应的它和他们的车辆的自动化能力。此外,RAs或ROs所显示的SRL与实际SRL之间的任何最小的不匹配只会导致性能损失,而不会影响安全性。

可行性

在确定SRC将有助于以更快的方式部署CAV并更好地瞄准投资之后,有必要概述其可能的级别和约束。在介绍了涉及的涉众和可能的未来场景之后,将介绍这些内容。

所涉及的利益相关者

许多不同的利益相关者都参与了涉及机动车辆的混合交通路网的管理。下面这些可以突出显示:

  • 道路管理局(RAs)。他们拥有道路基础设施,通常负责新设施的规划和投资。

  • 道路操作员(ROs)。他们负责交通运营和安全管理,确保用户有充足的条件。在RAs和ROs之间如何分担责任的问题上有很大的差异。

  • 原始设备制造商(OEMs)。汽车制造商和他们的供应商(TIERls)正在努力扩大汽车的能力。这些功能正在快速发展,并将逐步扩展到自动化车辆可以操作的领域。

  • 移动网络运营商(MNOs)。这些利益相关者是无线连接的提供商,可以作为C-V2X通信的基础。

  • 用户。这些是最重要的代理人,因为他们将沿着道路设施参与互动。需要为他们量身定制基础设施和车辆信息,以确保良好的性能和快速采用自动驾驶汽车。

  • 信息管理提供商(IMPs)。一旦数字基础设施可用,互联车辆成为现实,许多与性能、道路维护等相关的信息将被共享。有必要收集、处理并与适当的涉众共享这些信息。信息管理提供商涵盖参与这个过程的利益相关者。其他利益相关方,如服务提供商、旅行规划者、MaaS提供商都属于这一群体。

  • 这些定义是一般性的,可能因国家、地区和时间的不同而不同。

场景

上述的高不确定性使我们无法明确指出SRC应该是怎样的。此外,SRC应该随着时间的变化而变化,当具有更高级功能的CAVs出现在市场上时,它会创造出新的水平。大多数不确定性可以根据四个不同的因素进行分类:

  • 是(否)有SRC应用。这一因素表明,对于每个场景,是否存在智能道路分类系统,并可应用于全部或部分道路网络。没有SRC的场景被认为是基本条件,这可以用来突出与包含SRC的场景的区别。

  • 市场上的SAE级别(0 - 5级)。这个因素表示道路网络上的SAE级别。

  • 是(否)有数字基础设施。这一因素指的是数字基础设施是否存在,是否在全部或部分道路网络中可用。根据目前的趋势,它的存在被认为在中期是很有可能的,在短期是可信的。这个因素并不涉及数据结构,也不涉及数据如何与车辆和用户共享。

  • 是否有脱离和操作设计域(ODDs)的数据(没有/只有脱离/同时有脱离和ODDs)。一些研究人员和机构建议整车厂公开他们的汽车脱离数据,以便更好地了解背后的触发因素。这将有助于RAs和ROs了解哪些设施应该关注自动化。进一步的步骤是共享可以以自动方式驱动的环境的详细数据(操作设计域,ODDs)。

这些可变因素可以被组织成8个场景,从A到H场景,对以上四个因素的要求不断提高。如下图所示。

各种定义场景的因素

所有需要部署数字基础设施(C到H)的场景都涉及大量投资和维护成本。有许多不同的选择使新的智能道路系统可行。道路建管部门可以在部署数字基础设施上进行全部投资,修改现有的特许权合同,甚至与ROs和/或MNOs进行新的特许权。根据利益相关者的不同,可能有几种收入来源:

  • 提供实体和数字基础设施和交通数据。

  • 连接服务的订阅费和临时服务费。

  • 购买CAVs或网联车 (CVs)的额外道路税。

  • 增加通行费或按使用付费。

  • 增加5G客户数量,增加订阅量。

  • 从供应商接收个性化信息。

  • 用户可以从他们的车辆中提供路况和脱离工况的数据。

SRC的分级

考虑到前面的场景,建议使用5级SRC。其智能道路水平对应于场景描述中使用的基于颜色的尺度,总结如下:

  • 人工道路 (humanway,HU)路段。这些路段不支持自动化。司机不鼓励启用他们的系统。

  • 辅助道路(Assistedaway,AS)路段。这些路段对自动化提供了部分支持,与HU路段相比,这些路段的脱离明显少。

  • 自动车道(Automatedway,AT)路段。这些路段与AS路段具有相似的物理特征,但也具有连通能力,可以帮助连通的车辆防止和避免脱离。

  • 全自动化道路(Full Automatedway,FA)路段。这些路段为SAE 4级车辆提供全面支持,并具有良好的连接能力。

  • 智能自动驾驶道路(Autonomousway,AU)路段。这些路段为SAE 4级车辆提供了全方位的支持,并具有卓越的连接能力。仅限SAE 4级和5级车辆使用。

如前所述,道路当局应确定应考虑哪些性质和门槛来确定水平。在特别项目中讨论了可以考虑哪些方面的第一种方法。提出了两个指标:自动驾驶服务水平(LOSAD)和自动驾驶基础设施支持(ISAD)。第一个代表路段支持自动化的实际准备情况,而第二个则侧重于连接支持。因此,SRC可以通过组合它们来确定,如下图所示。

智能道路等级

对SRC实现的建议

专题是对智能道路分类系统的可行性进行探索性研究。确定哪些步骤应该首先完成变得至关重要。特别项目的一项活动是探讨几个利益相关者对后续建议的反馈,详细见原报告。

公号回复“智能道路分类”可下载原报告。

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