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广州城市公交自动驾驶规模化示范运营的探索经验

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国际客车展获悉,智能网联(自动驾驶)汽车作为产业发展方向竞争制高点,全球各大跨国车企及科技巨头纷纷加大创新投入和融合发展,加速高等级自动驾驶车辆的研发应用。在国家战略层面《交通强国建设纲要》、《智能汽车创新发展战略》、《智能网联汽车道路测试与示范应用管理规范(试行)》、《交通运输部关于促进道路交通自动驾驶技术发展和应用的指导意见》等一系列文件及各省、市政府相关政策的支持下,智能网联(自动驾驶)汽车已由封闭场区测试、开放道路测试、载人载物应用步入到商业化示范运营新阶段。

在此背景下,城市公交管理部门要主动谋划制定相应政策,组织公交企业联合自动驾驶解决方案企业及相关单位,共同开展城市公交自动驾驶示范运营,积极探索高水平自动驾驶技术在道路运输行业中的应用模式与路径。

一、城市公交应用自动驾驶的迫切需求

城市公共交通领域面临着行业驾驶员劳动力短缺、企业运营管理成本高、人为因素事故频发等痛点问题,同时公众对出行品质的要求也越来越高,而这些恰恰是高水平自动驾驶技术能够为行业带来的新变化。

(一)解决驾驶员劳动力短缺

司机作为交通运输行业中的核心元素,对提升交通运输服务水平起着至关重要的作用。近年来,随着社会经济的快速发展,公交车司机劳动强度大、收入偏低的矛盾逐渐凸显,由此导致行业吸引力下降。同时,随着老司机逐渐退休、司机老龄化现象以及年轻人很少愿意从事公交司机,城市公交领域司机需求与劳动力供给间的矛盾越来越突出。司机的紧缺问题,导致有车无人开的现状,影响车辆的正常营运,不仅制约公交服务水平提升,也给整个交通运输行业稳定带来影响。高水平自动驾驶目标是完全无人类驾驶员驾驶,由AI司机高度自动化的在道路环境下完成所有载运任务,减少交通运输行业对驾驶员劳动力的需求。

(二)降低企业营运管理成本

道路运输企业的成本主要包括人工成本、车辆相关费用和管理成本(含营业费用)。人工成本包括工资、福利费、五险一金费、工会经费、补充保险、劳保等,车辆相关费用包括车辆折旧费、燃料费、维修保养费、车辆保险费、事故费支出等,管理费则包括房屋租赁费、办公费、水电费、劳务费等。目前,城市公交领域司机人力成本占比超过60%,应用高水平自动驾驶可以减少人车比配比,直接降低司机以及相关管理运营成本,进而获取更大的商业价值和利润空间。

(三)提升道路交通行车安全

根据中国统计年鉴,2020年交通事故量总计发生24.5万余起,造成的直接财产损失超过13亿元。持续增加的交通事故成为国民经济、交通事业发展的一大隐患,直接威胁到民众出行安全。

在引发交通事故的原因中,九成以上交通事故是由未按规定让行、车速过快、违规使用车道、酒驾、违反交通信号以及疲劳驾驶等人为因素引起。人类驾驶员因其注意力分散、未按道路规则行驶、错误路况判断、酒驾等因素易导致交通事故,而不受疲劳和情绪影响的自动驾驶汽车,其相对完善的决策规划能确保车辆按照交规行驶,避免人类驾驶的主观错误,通过激光雷达等传感器可以在光线不佳的情况下“看到”人眼分辨不清的障碍物,提前规划车辆行为决策,避免发生交通安全。

(四)满足乘客品质出行需求

与人类驾驶员相比,自动驾驶汽车具有安全、便利特点,以新的方式为乘客提供服务,可对周围环境感知更加精准而全面以做出正确判断,可以解放人类的双眼、双手、双脚及大脑,可以自动分析各类数据,规划最优行车线、避免交通拥堵,“人”享受安全高效的位移出行服务,“车”成为商务、娱乐和生活的第三空间,可有效满足乘客多元品质出行的需求。

二、应用自动驾驶车辆的新生产组织模式

城市公交行业应用自动驾驶车辆实现行业转型升级的新生产组织模式呼之欲出,我们称之为“运驾分离”的生产组织模式(见图1),城市公交运营企业由购买汽车车辆转变为购买汽车车辆及自动化驾驶解决方案,行车安全由司机驾驶转化为AI驾驶,营运调度由调度、司机配合实现转化为AI车辆的自动化运营,运营管理活动由管理司机转化为管理AI司机。

图1 “运驾分离”生产组织模式

三、广州城市公交自动驾驶规模化示范运营方案

(一)示范目标

城市公交自动驾驶规模化示范运营旨在探索自动驾驶车辆商业化运营管理体制与政策体系、车辆运营管理服务体系与相关标准规范、自动化运营技术体系与技术指南、出行服务模式与乘客服务规范,采用单车智能为主、网联赋能为辅的技术路线,积极申请扩大可行驶区域和道路,不断丰富道路测试环境和测试场景,通过开展自动驾驶出行服务社会实验,探索符合自动驾驶出行需求的车辆运营管理服务模式,在场景应用、系统建设、技术迭代、生态搭建和业态融合方面的持续创新,全流程、全链条提升自动驾驶解决方案行业成熟度,努力达到高水平自动化驾驶能力和高水平自动化运营能力,总结自动驾驶车辆规模化应用体系框架(见图2),形成可复制可推广的行业应用方案,促进新一代信息技术与交通运输深度融合。

图2 自动驾驶车辆应用技术体系框架

(二)示范内容

(1)探索自动驾驶车辆运营管理体制和政策体系

按照“鼓励创新、保障安全、先行先试、分级分类”的原则,由市政府相关部门在自动驾驶道路测试、示范应用政策基础上,进一步制定自动驾驶车辆示范运营政策,负责自动驾驶车辆的统一实施、监督和管理工作,指导第三方机构协助做好自动驾驶车路示范运营过程中的运营监管和安全监管工作,探索建立自动驾驶车辆商业化运营管理体制。目前,全国在自动驾驶车辆示范应用方面存在三种方案,一是自动驾驶汽车采用临时车牌示范运营的北京方案;二是车辆加装自动驾驶解决方案采用正式车牌示范运营的广州方案;三是自动驾驶汽车产品准入方式采用正式车牌示范运营的深圳方。

(2)探索自动驾驶车辆运营管理模式和标准规范

通过项目的运营积累,开展自动驾驶出行服务社会试验,探索符合自动驾驶车辆特点的运营管理服务模式,按照“有安全员、无调度员”的车端闭环模式,到“有安全员、有调度员”的车端开环模式,再到“无安全员、有调度员”的自动化模式(见图3),制定不同阶段自动驾驶车辆运营管理方案,形成自动驾驶车辆运营服务体系和运营调度标准、行车安全标准和车辆维保标准。

图3 自动驾驶车辆自动化运营阶段特征

(3)提升AI司机的高水平自动化驾驶能力和相关技术

通过持续运营和数据训练,建立全自动化数据采集、处理系统和分布式机器学习方法,全流程、全链条提升AI 司机自动化驾驶能力,尤其是城市交通管理保持道路畅通的相关场景能力和取消安全员的无人化驾驶能力,典型场景包括交警手势识别、人车路广义系统的多尺度场景理解技术、复杂交通环境下的动静态目标识别、行为预测及危险评估模型、高精度地图与导航地图相衔接的路径规划与决策控制技术、危险分级的车辆碰撞预警与风险规避驾驶行为决策等,努力达到高水平自动化驾驶能力。

(4)提升调度平台的高水平自动化运营能力和相关技术

探索符合自动驾驶特点的车辆运营管理服务模式,研究自动驾驶车辆的运营管理规则和技术要求,建设符合自动驾驶车辆特点的高水平自动化运营云控平台,编制自动化运营能力技术指南,管理好AI司机、用好AI司机,让AI司机服从调度管理,实现自动驾驶车辆生产组织的自动化、智能化,努力达到高水平自动化运营能力。在技术条件成熟和法律法规允许情况下,逐步降低人车比配比,跟车车辆安全员逐步减少、远程安全员逐步增加,最终实现无人化运营,提升运输服务效能。主要技术包括覆盖自动驾驶车辆运营全周期的的自动化运营场景知识库研究,自动驾驶车辆行驶路径动态规划与柔性调度控制方法,与自动驾驶系统相适配的运营决策控制模型。

(5)培育自动驾驶出行服务新模式、新业态

依托出行平台直接与用户的触达,开展线上线下自动驾驶出行服务活动,培育自动驾驶出行习惯,使得用户更快、更好的体验自动驾驶出行服务。开展自动驾驶出行服务社会实验,面向乘客提供动态响应型公交出行服务,探索园区运营、旅运结合、拼BUS等多种出行新模式。共建自动驾驶出行服务运力池,实现混合派单模式自动驾驶车辆运营,建设自动驾驶“出行-车服”超级服务站,培育自动驾驶出行服务新业态。

(三)安全保障

针对项目可能存在的系统安全、运行安全、网络安全风险,安全保障措施如下:

(1)自动驾驶系统的安全与应对措施

自动驾驶在安全冗余系统的设计上,采取四重安全冗余方案,覆盖传感器、计算单元、线控驾驶、通信网络。在安全冗余系统之外,联合车厂共同制定了系统化的车辆故障诊断和安全验证流程,通过全开放的自动驾驶运营服务持续验证,持续升级技术的稳定性与安全性。

(2)自动驾驶车辆运行的安全与应对措施。

一是针对运行安全事件分的三大类型,交通事故、车内冲突、意外人伤,分别制定对应事件风险级别及响应时效,明确规范安全员相关禁止类行为,制定安全员相关紧急场景接管原则、车内冲突处置原则、交通事故处置原则,以及乘客突发疾病等应急措施,确保提供的智能网联汽车和安全员符合相关法律法规及当地管理运营相关规定,确保自动驾驶运行安全。二是制定安全事件应急处置流程,如发生安全事件,确保安全员能够根据相关要求及时进行处置,以及配备支持24小时*7天专业应急处置人员,能够根据事件风险程度进行线下触达妥善处置安全事件。三是为确保用户的交通安全,为每台自动驾驶车辆提供不少于1000万元的交通事故第三者责任险,以及不少于500万元的的承运人责任险。

(3)通信网络的安全与应对措施

网络安全风险主要涉及人、车、通信、云平台,防护对象包括车载设备、云平台、通信以及数据安全和隐私保护。

主要风险:车载设备方面与云平台通信交互,面临固件逆向破解、信息窃取、指令伪造攻击以及通信认证及消息校验伪造和篡改等风险;云平台方面面临拒绝服务攻击、SQL注入、跨站点脚本攻击、用户认证鉴权、账户口令安全等风险;数据安全和隐私保护层面,数据在传输和存储环节存在被窃取风险,数据的过度采集和使用边界模糊存在侵犯用户隐私风险。应对措施:面对网络安全,需建立身份认证机制,对车载设备的身份合法性进行安全认证,同时对消息来源进行认证,保证消息的合法性;通信过程中对消息进行加密、完整性验证及抗重放保护,确保消息在传输过程中不被伪造、篡改、重放;对系统的各类参与者根据参与者的身份进行确权,同时设定证书的有效期等方式,对参与者所赋予的权限进行时效管理;数据传输和存储需对用户敏感信息进行加密,通过匿名化技术对用户的真实身份标识及位置信息进行隐藏,防止用户隐私泄露。

(四)广州示范应用情况

经广州市政府审议同意,结合人工智能与数字经济试验区产业发展,广州公交集团已在黄埔区生物岛、海珠区琶洲数字经济区等陆续投入50辆自动驾驶巴士和7台远程驾驶舱,先后开通广州塔线、生物岛1线、生物岛2线、琶洲大环线、雍景湾便民线共5条自动驾驶便民线,持续开展载客测试,积极打造自动驾驶出行服务典型场景。

自动驾驶巴士使用5.5米的车辆(RoboBus)(见图4),每辆车配备激光雷达、毫米波雷达、高清摄像头、定位设备、计算单元等自动驾驶套件,通过感知、预测、规划、决策、控制相结合的全套算法、城市级高精地图等技术,保证车辆在晴、雨、雾等各类天气及不同路况下安全行驶。2022年1月至12月,自动驾驶便民线路总发班23,245次,累计运行里程13.7万公里,线上购票8.2万人次,已服务3.4万人次,责任安全事故0。

图4 自动驾驶巴士示意图

四、发展展望

自动驾驶是当下,无人驾驶是趋势,当下自动驾驶正在无限逼近无人驾驶,趋势一旦形成,就不会轻易改变。

城市公交行业需要积极参与自动驾驶产业链建设,在场景应用、系统建设、技术迭代、生态搭建和业态融合方面加强创新应用,探索符合自动驾驶车辆特点的运营管理服务模式,形成自动驾驶车辆规模化运营的技术体系框架,以便在未来无人驾驶到来之际把握主动,实现车辆运营人车比配比降低,推动行业数字化转型升级和高质量发展。

作者简介:张海燕、董志国、常振廷,广州市公共交通集团有限公司;罗文彬、周志恒,广州巴士集团有限公司

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编辑:敬之

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