自动驾驶对公路基础设施有何深刻影响？（下）| 自动驾驶系列

Posted 2021-12-06 5G行业应用

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了自动驾驶对公路基础设施有何深刻影响？（下）| 自动驾驶系列相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

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FHWA（Federal HighWay Administration，美国联邦公路局）在2021年3月发布《自动驾驶对公路基础设施的影响》报告，详细分析了自动驾驶对公路物理基础设施、交通控制设备（TCD）、运输管理和运营系统（TSMO）、多式联运基础设施的影响。本文分上下两篇介绍相关内容，《上篇》介绍自动驾驶对公路基础设施的影响、自动驾驶准备就绪的各类道路要求；本篇介绍自动驾驶对公路基础设施影响的关键因素、路面标线对自动驾驶的作用。

全文3700字，预计阅读10分钟

文 | 吴冬升

自动驾驶对公路基础设施影响的关键因素

（1）传感器演变的影响：传感器设计和性能的快速变化，以及传感器类型（相机、雷达、激光雷达）组合的变化，使得预测10年或更长时间内的基础设施需求变得困难。基础设施工程中没有妙招可以显著提升AVs，但支持ADS需要基础设施的一致性和质量，特别是车道标记支持AVs。

（2）商业模式对早期AV部署路径和公众感知的影响：商业车队将是SAE 4级AVs的重要早期应用，并将在车队运营商和IOO（Infrastructure Owner-Operator，基础设施所有者运营商）之间提供短期和非传统合作机会，而早期消费者AVs将在SAE 2级基础上逐步开展。城市MOD（Mobility on Demand，按需出行）车队预计会对基础设施造成变化，特别是在停车和路边管理方面。

（3）物理基础设施的质量和一致性：IOO不应将AVs视为对基础设施有特定新需求的单一类别的载体。安全AV操作的一个重要方面是统一车道标线和交通标志，修补路面上的坑洼和其它结构缺陷也很重要。IOO提供高质量、一致的交通控制和地面物理基础设施的能力也有助于AV安全。清晰的车道标线、照明和交通标志至关重要；需要增加交通标志的反射；缺乏路面标线是一个问题，标线的质量至关重要；在具有V2X、清晰标线和清晰标志的城市，可以接受高水平AVs。

（4）数字信息标准：IOO需要与ITS和交通控制公司合作，向原始设备制造商提供行人、骑自行车者和道路工人检测相关的标准化数据。IOO可以通过基础地图提供慢速移动数据，或使用云平台上的车道分配、道路作业和路况数据，从而有助于AV的推出。基础设施的网络安全必须与汽车行业的网络安全相称，使用信息共享和分析中心（ISAC）是一个重要步骤，ISAC为合作者提供了一个可以共享和分析安全漏洞场景的领域。

（5）ODDs：无论IOO行动如何，原始设备制造商（OEM）负责定义车辆ODD，并承担ODD内安全操作的责任。

（6）车辆与基础设施之间的连接：非视距信息，以及有关基础设施状态的数据，如信号配时、车道分配、道路作业和人员在场等都有明确作用。高峰时间重新分配车道和限制转弯需要V2I；需要使用带有SPaT的信号来协助AV操作；AV-to-AV通信有望在未来实现，即使是少数配备V2V的车辆也将有助于交通流量。尽管对V2V和V2I挥之不去的热情，联邦汽车对车辆（V2V）立法缺乏进展，导致业界考虑其他无线技术和商业模式作为可行的替代品，车辆将需要集成的多模式通信系统。

（7）运输系统管理和运营的作用：AVs可能会在短期内加剧拥堵，因此IOO实施先进的TSMO（Transportation Systems Management and Operations，运输管理和运营系统）策略非常重要。ADS车辆在交通流中的顺利整合是OEMs早期面临的主要挑战。IOO应关注更多车辆和更大交通延误，因为部署了更多ADS车辆，且最初的自动驾驶脱离情况较高。随着ADS车辆在交通流中不断提高，移动性可以提高，但行业希望IOO实施运营战略，以提高ADS和传统车辆的移动性和安全。

（8）货运调配：货运被视为AVs跨行业的重要商业模式。在短期内，货运业预计将采用驾驶员辅助和安全功能，而全自动化则将进一步发展。IOO可以在短期内实施运营战略，以支持具有低水平自动化能力的货运车辆。全面发展的基础设施将拥有专用车道，包括重型卡车专用车道，这将为专用动力系统铺平道路，在高运量货运路线上以更高的速度无人驾驶运行。卡车是一种商业交易，其中支付了安全功能费用，因此IOO更容易监管。

与消费者应用一样，业界预计货运AV系统将逐步建立在L1级和L2级驾驶员辅助和安全应用（如自动制动和防撞）上，而不是像城市RoboTaxi车队那样直接跃进到L4级无人驾驶。AV行业认为这些辅助和安全应用受到公众和车辆运营商的欢迎。这种渐进式方法预计适用于业主运营的重型卡车和机动运输车队。公路上的卡车，尤其是编队卡车，要求采用渐进式方法，因为“任何错误都会使自动驾驶卡车推广和普及停止”。从这个角度来看，支持机动性和驾驶员的轻微自动化风险较小。然而，公众认知和基础设施随着ADS车辆的普及而发展，全自动无人驾驶商用汽车有朝一日可能会被广泛采用。

IOO近期有几个机会部署技术，以帮助配备低水平自动化能力的货运车辆。①许多短期行动侧重于运营支持，而不是对物理基础设施的全面改变，包括在运输系统中广播运营条件，通过使用传感、数据和预测分析向货运运营商提供态势感知。②通过V2X频道广播匝道和互通式立交即将发生的危险或拥堵情况也被视为支持货运运营。③重型卡车的信号优先权是IOO为改善重型卡车和轿车的交通流量而可采取的另一个步骤。

（9）政府和机构问题：IOO需要以合作的方式与AV行业互动，主要是在交通、数据、连接、车队和城市运营方面。联邦政府应就与AV部署相关的安全问题提供指导。需要关于车队部署情况和地方管辖区统一性的明确指导。IOO负责在系统级别创建和实施风险管理计划，以促进AV部署。AV需要在更大范围内进行评估，为了满足NHTSA避免90%以上碰撞的愿景，AVs需要正确设计。目前，如果OEM、IOO和其他AV利益相关者之间没有实质性的、以技术为导向的交流，很难评估如何在智能基础设施方面进行重大投资。

路面标线对自动驾驶的作用

路面标线是IOO支持AV部署的首要基础设施优先事项。在ADAS功能系列中，被称为LDP（Lane-Departure Prevention，车道偏离预防）的广泛功能类别需要路面标线，可包括LDW、LKA和车道居中控制等。

一致性、设计和维护被确定为路面标记在优化当前配备ADAS车辆的LDP有效性时予以考虑。

（1）一致性

AV行业最常提到的关于支持AV部署的道路基础设施的问题是“美国（以及全世界）缺乏统一性”。虽然美国公路机构通常遵守国家MUTCD（Manual on Uniform Traffic Control Devices，统一交通控制设备手册），但MUTCD具有很大的灵活性，允许不同的实际应用。NCUTCD（National Committee on Uniform Traffic Control Devices，全国统一交通管制设备委员会）最近批准了MUTCD的一些变更建议，专门要求在全国范围内加强路面标线的一致性。

（2）设计

路面标线需要设计为在白天和夜间条件以及干燥和潮湿条件下可见和可检测。在理想条件下，如晴朗干燥的条件下，如果存在路面标记，则通常认为路面标记的可见性足够。然而，在晴朗白天条件下，干湿路面标线的LDP检测可能特别具有挑战性，这取决于眩光和与路面标线相邻的路面表面对比度。

标记的可见性和检测能力日夜不一；在小雨与大雨以及无雨的潮湿道路上，它们也有所不同；阳光明媚的日子里，太阳的角度可能会改变标记的性能，因此标记在一天中的某些时候可能无法检测到；路面标线的使用寿命是所有实际道路基础设施要素中最短的，路面标线一经安装，就处于不断衰减的状态。在美国的一些地区，如内华达州拉斯维加斯，酷热少雨，由于沥青油的痕迹，标记会很快失去白色。在经常降雪的州，冬季维护活动可能会严重损坏路面标线，以至于需要每年进行维护。

（3）维修

目前正在制定路面标线的最低反光标准。这些标准旨在为人类驾驶的车辆提供最低能见度标准，但并非专门针对ADAS LDP技术或未来ADS道路感知技术需求而设计。欧盟道路联合会建议LDP检测路面标线的最低维护标准。标准包括将干回复反射率保持在150毫坎德拉/平方米/勒克斯（mcd/m2/lx）的最低水平，将湿回复反射率保持在35毫坎德拉/平方米/勒克斯的最低水平，将对比度保持在3到1的最低水平，首选水平为4到1，并使用至少6英寸宽的纵向标记。

参考文献：

[1] Federal HighWay Administration. Impacts of Automated Vehicles on Highway Infrastructure. 2021,3.

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