无人驾驶公交车,你敢坐吗?

观点 杨智杰
因为中巴客车、公交车的行驶线路单一,环境复杂度不高,车速相较于普通车辆偏低, 因而无人驾驶技术在客车上更容易率先推广。 当然,无人驾驶客车能够真正上路,除了需要法律法规的完善,技术上仍有很长的路


如果你在不知情的情况下搭乘了这辆公交车,不会觉得它与普通的公交车有多大区别——灰色的座椅、两排顶盖抓手、蓝色的地板…… 再往前看,你也许会大吃一惊:司机呢?驾驶座上空无一人,方向盘却在自动旋转,汽车则稳步前行。


 这是中车株洲电力机车研究所有限公司(以下简称中车株洲所)旗下的中车电动发布的全球首款12米智能驾驶客车,车体上大红色的字——“智能驾驶客车”,彰显出它的特殊之处。


 从8月中旬开始,智能驾驶客车在株洲进行路面驾驶演示,这也是中车电动无人驾驶公交车样机成果的展示阶段,引起了公众的普遍关注。


 同一时期,清华大学苏州汽车研究院(以下简称苏州汽车研究院)也在江苏省苏州市相城区对自主研发的无人驾驶电动中巴车进行了公开上路测试。


近几年,随着人工智能的发展,无人驾驶一直是各大科技公司和汽车制造厂的宠儿。从谷歌、苹果、优步等高科技公司,到奥迪、奔驰、特斯拉、丰田等汽车制造商,它们试制的无人驾驶汽车纷纷进入路测阶段。无人驾驶汽车谁先量产,已经成为一个热门话题。


 现在,人们更容易将“无人驾驶”和“小汽车”联系在一起,而实际上,无人驾驶在公共交通方面也得到了不断的探索。有业内人士认为,无人驾驶技术在客车上更容易率先推广。

左图:8月15日,湖南省株洲市,正在进行路况适应性测试的12米纯电动智能驾驶客车行驶在道路上。图/新华
右图:测试中的12米纯电动智能驾驶客车自动减速停车,避让过马路的行人。图/新华

株洲和苏州:

无人驾驶客车上路测试


2015年,丁延超所在的团队发现,做无人驾驶客车的时机到了。他是苏州汽车研究院底盘电控研究所工程师,他所研究的“驾驶辅助”,是用于警示或辅助驾驶员的汽车安全系统,也是实现无人驾驶的基础。


 丁延超所在的汽车研究院是清华大学和苏州市政府共同建设的综合性汽车产业研究机构。当时他们觉得,研究院已经具备了一些无人车上层算法、底层线性控制、执行机构控制、采集地图、路径规划等技术,有能力做无人车项目开发了。


 丁延超也看到了无人车的优势:90%的交通事故都是由人为因素引发的,而无人车由人工智能驾驶,不会疲劳和犯错,感知范围和反应速度都超过人类。它的引入可以使道路交通更加安全,还可以将人从枯燥的驾驶中解脱出来,降低社会的用人成本。


 为什么是客车?丁延超对《中国新闻周刊》介绍,无人驾驶客车在未来的推广可能会更容易,因为中巴客车、公交车的行驶线路单一,环境复杂度不高,车速相较于普通车辆偏低,“中巴客车商用,离我们的生活更近。”他们推出的中巴车车身长6米,共有17个座椅。


 中车电动和苏州汽车研究院有相同出发点。公共交通和无人驾驶结合有很大优势,“公共交通的特点是场景比较固定,这对实现无人驾驶降低了难度。”中车电动总经理助理唐广笛介绍说。
青木启二有“日本自动驾驶技术见证人”之称,他曾在丰田汽车公司从事自动驾驶技术研发20年。他认为,对通行于固定路线的公交车而言,道路安全性等方面的必要探讨项目相对较少,因此其得以顺利推广的可能性也高于小型私家车。


 无人驾驶需要高精度的地图定位,苏州汽车研究院目前自己采集当地地图信息。相较于百度、高德目前被广泛使用的地图,他们采集的数据可以精确到厘米级。“越精准,车越会按照你预定好的轨迹走,不会偏离。”


 从外观上看,无人驾驶客车和别的车辆差别不大,但其内部却有独特之处。唐广笛说,“我们利用仿生学原理,模仿人类大脑、小脑协同工作的过程,决策系统有两个计算单元。其中全局规划计算单元,就像我们的大脑一样,负责搜集整车的位置、路况信息后,发出转弯、加速、停车等指令。而局部规划计算单元就像我们的小脑,负责车辆动力学的计算,并控制车辆实现的转向、刹车、加速等动作。”


 苏州汽车研究院研发的中巴车车头上有一个小圆筒形的东西,这是激光雷达,也是无人驾驶的一只“眼睛”,用来监测周围障碍物的信息和距离。挡风玻璃内侧是另一只“眼睛”——摄像头,主要检测车道线、红绿灯信息等。如果不仔细看,可能还会忽略车顶上的两个凸起物,这分别是GPS和惯性导航仪,能采集车的定位信息,以及匹配预期路线。


 “眼睛”发现情况后,会把信息传递给“大脑”。在进行路测时,苏州汽车研究院把“大脑”放在后备箱,它其实就是一个插着电线的黑色箱子,但是里面可以对采集的数据进行控制算法处理,作出决策,然后将其发送给底层控制器,比如转向控制器、油门制动器等,它们发布指令,让“手”和“脚”动起来。


 实际上,苏州汽车研究院在路测时仍然配备了司机,并在开始之前使用人工操作行驶了很长一段距离。这样做,一方面是考虑到交通法规方面的要求,另一方面则是出于安全考虑。当车外突然出现危险状况时,司机可以及时接管汽车控制权。


 中车株洲所的智能客车主驾驶则没有安排司机,唐广笛强调,“从驾驶操作上,智能巴士仍然保留传统巴士的所有操控特征,这也是本车的特点。它既可实现无人驾驶,也可以由驾驶员手动操作,两者可以实现无缝切换,有很好的人机友好性。”

各家竞相研发:前路还有多长


2015年,启动研发智能客车的不只是中车株洲所和苏州汽车研究院,同年8月29日,中国人工智能学会理事长、中国工程院院士李德毅带领团队和郑州宇通客车公司合作,研发出宇通智能驾驶大客车,并在郑州到开封城际快速路的正常交通流量下试运行。该车车长10米,途经26个路口及信号灯,全程无干预完成了定点停靠、跟车行驶、自主换道、超车等项目,行驶32.6公里,最高时速达到68公里/小时。


2016年年初,厦门金龙旅行车有限公司也开始着手无人驾驶小巴车的研发。


国外对无人驾驶公交车的研发开始得更早。2000年,日本丰田汽车公司就已研发出由三辆汽车组成的无人驾驶公共汽车车队,通过埋设在道路中间的永磁铁控制车辆行驶方向,车前设的防撞雷达、红外线摄像机等装置能在检测到障碍物之后通知管理系统停车,车上的车距传感器也可以准确测出车与车之间的距离,调整车速。


目前,日本的技术已经不再是传统的读取磁性诱导路标方式,而是通过摄像头检测周围车况环境,从而实现无人驾驶。


日本软银旗下的技术公司也研发出无人驾驶公交车,以解决日本城乡之间远距离的交通问题。其设计师对媒体透露,希望到2019年能够普及。


2016年1月,荷兰无人驾驶公交车WePod上路测试,可容纳6位乘客,在200米长的路上,速度被控制在8公里/小时。同年8月,芬兰首都赫尔辛基也进行了无人驾驶小型公交车的道路测试,该车同样拥有6个座位,还配了一名乘务员,必要时进行干预。虽然最高时速可达40公里/小时,但测试时只有11公里/小时。在全世界范围内,美国、爱沙尼亚、法国、新加坡等都在无人驾驶公共交通方面加大了投入。


不过,国外无人驾驶公交车的普遍特点是车体比较小,乘客少,像中车株洲所研制的这种12米长的客车并不多见。


车身长,必然增加了无人驾驶技术的难度。丁延超说,“车身长度不同,转弯半径也不一样,大车转弯容易碰到马路牙子。这就在环境感知上有着很高的技术要求;还有在控制上、车辆的可通过性区域规划上,都有着比较高的技术要求。”


乘客最担心的还是安全问题。优步、谷歌等无人驾驶小汽车都曾发生过车祸,特斯拉无人驾驶汽车甚至酿出过人命。但是无人驾驶公共汽车目前并未有大的事故,只有爱沙尼亚的公共汽车有闯红灯、穿过人行横道的行为,并未造成伤亡——不过别忘了,它的时速只有10公里/小时左右。


 而国内研发的无人驾驶客车速度快一些,保持在大约40公里/小时,但这仍然远低于正常车辆的最高行驶速度。同时,无人驾驶客车频繁停车,对于使用公共交通的人来讲,也是一个问题。


中车电动总经理助理唐广笛解释说,敏锐感知周围的情况而频繁制动,首先是基于安全上的考虑,毕竟现阶段的无人驾驶还没有像人类大脑那样随机应变。用机器控制车辆,开发者都是保持谨慎的,相信在感知传感器的精度、控制技术水平得到提高后,这些都是可以克服的问题。


丁延超说,频繁停车现象的发生和安全等级相关。如果把无人驾驶车辆的安全等级调得过高,就会经常性刹车;如果安全等级降低,刹车就会减少。要使得无人驾驶和司机开车状态更加接近,只能经常性地对其进行训练和调试。


然而,路测并没有想象的那么简单,每次测试都必须跟交管部门提前报备,上路时会有交警的汽车跟随。目前《中华人民共和国道路交通安全法》中并无关于无人驾驶或者自动驾驶的规定,对于无人驾驶汽车的路测,在国内还是法律空白。


对此,国外也在摸索中。美国内达华州、加利福尼亚州、佛罗里达州、密歇根州通过了允许无人驾驶车辆路测的法规。德国则要求任何时候都必须有人类驾驶员坐在驾驶座上,以便随时控制车辆。日本虽然在积极研发无人驾驶技术,但路测也并无法律依据。为了能够让无人驾驶车在东京奥运会上路,日本已在着手修订《道路交通法》和《道路运输车辆法》等相关法规。
 

厦门金龙旅行车有限公司工程师陈笃廉在论文《无人驾驶客车的发展现状及展望》中提到,国内无人驾驶法规目前仍是空白,这一新型交通方式必将给驾驶制度、个人隐私以及法律责任的承担等方面带来诸多挑战。他举例解释:无人驾驶客车的主体是车,而现有的法规责任主体是驾驶者,无人驾驶客车的推行将打破现有的常规,对法规制裁的主体、交通事故责任的鉴定,以及保险理赔的原则,带来的都将是颠覆性的改变。


在苏州汽车研究院看来,目前无人驾驶汽车更好的应用是在公共汽车、码头集装箱的搬运车、景区观光车、公路养护的扫地车上。这些车的相同特点在于线路固定,而且搬运车、景区观光车在封闭环境里,受法律约束也较少。而扫地车是功能车,正常行驶速度在10公里以内,通过传感器和激光雷达来规划路径,能够更精确地检测车与路边的距离,可以大大缓解司机的疲劳。该研究院目前在为这方面的服务提供样车。


中车电动仍然专注于做智能交通网络,规划实现公交路线特定场景的无人驾驶。由于目前公交线路并不短,且车流量大,他们认为完全实现无人驾驶近期还很难做到,所以目前能够实现自动充电、停车、起步、泊车等,车流量小的地方也可以实现无人驾驶,减轻司机的驾驶疲劳。


当然,无人驾驶客车能够真正上路,除了需要法律法规的完善,技术上仍有很长的路要走。中车株洲所在研发过程中,碰到了很多问题,例如,传感器检测目标障碍物的准确度、感知以及决策控制时序管理,还有对执行层控制的精度等。苏州汽车研究院在对记者演示路测时,还曾因为技术问题而被迫中断。


厦门金龙也碰到客车转向执行角度与转向实际需求角度误差值大、刹车舒适性及可控性无法控制、造价高等问题。


据陈笃廉计算,金龙研发的无人驾驶客车核心零部件总成本将近130万元,这还不包含转向、驱动等系统改制的费用,而且很多零件依赖进口。在很长一段时间里,研发的投入都会很高昂。同时,恶劣天气对无人驾驶的干扰,也是所有无人驾驶客车需要面临的一大难题。

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