京雄高速（河北段）自動(dòng)駕駛測(cè)試示范項(xiàng)目開始大規(guī)模路測(cè)
一個(gè)司機(jī)開三輛車，奧秘在哪兒
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編隊(duì)行駛、變道、匝道匯入……3月31日，一輛L2級(jí)自動(dòng)駕駛領(lǐng)航車和兩輛L4級(jí)自動(dòng)駕駛重卡車組成的“1拖2”混合智能編隊(duì)，成為京雄高速上的一道亮麗風(fēng)景。
京雄高速是連接北京城區(qū)與雄安新區(qū)最便捷的高速公路，也是河北首條開放環(huán)境智能駕駛測(cè)試的“車路雙認(rèn)證”高速公路。3月份，京雄高速（河北段）自動(dòng)駕駛測(cè)試示范項(xiàng)目進(jìn)入大規(guī)模路測(cè)階段，標(biāo)志著河北省在貨車自動(dòng)駕駛技術(shù)應(yīng)用上邁出關(guān)鍵一步。
這一示范項(xiàng)目有何特點(diǎn)？測(cè)試中還有哪些技術(shù)難點(diǎn)尚未攻克？未來高速公路自動(dòng)駕駛具體應(yīng)用場(chǎng)景還有哪些？對(duì)此，記者進(jìn)行了探訪。
2024年11月28日，京雄高速（河北段）首批自動(dòng)駕駛測(cè)試車輛發(fā)車。（河北日?qǐng)?bào)資料片）河北高速集團(tuán)京雄分公司供圖
聰明的車：貨車可以“1拖2”
3月31日，艷陽(yáng)高照。京雄高速（河北段）雄安北收費(fèi)站入口處，三輛重卡組成的自動(dòng)駕駛編隊(duì)整齊排列。隨著指令下達(dá)，領(lǐng)航車L2級(jí)重卡率先啟動(dòng)，兩輛L4級(jí)自動(dòng)駕駛重卡緊隨其后，并依次穿過收費(fèi)站駛上高速。
這是京雄高速“1拖2”自動(dòng)駕駛重卡編隊(duì)日常測(cè)試的一幕，也是河北在貨車自動(dòng)駕駛技術(shù)應(yīng)用上邁出的關(guān)鍵一步。
在我國(guó)，公路承擔(dān)著70%以上的營(yíng)業(yè)性貨物運(yùn)輸量。根據(jù)中國(guó)物流與采購(gòu)聯(lián)合會(huì)發(fā)布的《2023年貨車司機(jī)從業(yè)狀況調(diào)查報(bào)告》，貨車司機(jī)的年齡結(jié)構(gòu)趨于老化，其中35歲以下的司機(jī)占比不到20%，而46歲以上的司機(jī)占比超過36%。
解決貨車司機(jī)年齡斷層問題，進(jìn)一步降低運(yùn)營(yíng)成本，已成為當(dāng)前亟待解決的現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)。
為開辟自動(dòng)駕駛產(chǎn)業(yè)新賽道，2024年3月，河北高速集團(tuán)對(duì)外發(fā)布京雄高速（河北段）自動(dòng)駕駛測(cè)試示范項(xiàng)目榜單。最終，項(xiàng)目由河北清華發(fā)展研究院牽頭，清華大學(xué)專家團(tuán)隊(duì)、卡爾動(dòng)力（北京）科技有限公司、北京星云互聯(lián)科技有限公司、石家莊市博大交通公路工程設(shè)施有限公司組成的聯(lián)合體成功揭榜。
“該項(xiàng)目具有探索性、科研性、實(shí)踐性和展示性等特點(diǎn)，所以我們采取多主體共同‘揭榜掛帥’、政產(chǎn)學(xué)研密切合作的形式?！焙颖备咚偌瘓F(tuán)京雄分公司黨委書記、總經(jīng)理高建國(guó)說，在這種模式下，各主體可以充分發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，保證項(xiàng)目可以快速推進(jìn)。
作為業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的自動(dòng)駕駛貨運(yùn)解決方案提供商，卡爾動(dòng)力團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，貨車司機(jī)每日需應(yīng)對(duì)極為復(fù)雜的路況，有可能剛通過收費(fèi)站，又需緊急規(guī)避施工區(qū)域。此外，還可能隨時(shí)遇到車輛故障、交警檢查等情形。面對(duì)這些復(fù)雜的場(chǎng)景，即便是采用國(guó)內(nèi)外頂尖的自動(dòng)駕駛技術(shù)，全無(wú)人駕駛的車輛仍顯得力不從心。
在這種情況下，頭車有人駕駛、后拖多輛L4級(jí)自動(dòng)駕駛卡車的模式，成為當(dāng)下貨車自動(dòng)駕駛的最優(yōu)解決方案。
“和單車自動(dòng)駕駛相比，這個(gè)項(xiàng)目的最大特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了貨車的‘1拖2’編隊(duì)自動(dòng)駕駛。在駕駛過程中，貨車上的傳感器等設(shè)備能實(shí)現(xiàn)車輛之間的協(xié)同控制，車隊(duì)中第一輛貨車的司機(jī)正常駕駛，后面兩輛貨車在編隊(duì)中自動(dòng)駕駛，實(shí)現(xiàn)‘一名司機(jī)開三輛車’。”該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、清華大學(xué)自動(dòng)化系教授姚丹亞介紹。
記者在跟車過程中發(fā)現(xiàn)，在車速80公里/小時(shí)的情況下，頭車駕駛員只需正常操作車輛，后方兩輛重卡的方向盤會(huì)根據(jù)頭車行駛軌跡隨時(shí)自動(dòng)微調(diào)，輪胎始終精準(zhǔn)咬合前車軌跡，且車距始終保持在緊密、安全的距離。
如果前方模擬施工的路障出現(xiàn)，頭車駕駛員輕點(diǎn)剎車，后方車輛也幾乎同步降速，編隊(duì)整體如魚群般順暢自然。
如此“絲滑”的編隊(duì)自動(dòng)駕駛，背后是技術(shù)的強(qiáng)大保障。
“為了實(shí)現(xiàn)L4級(jí)自動(dòng)駕駛能力，編隊(duì)中的后車集成了多個(gè)感知攝像頭、激光雷達(dá)以及毫米波雷達(dá)，共同構(gòu)成了360度的全方位感知系統(tǒng)?！笨杽?dòng)力測(cè)試工程師孟繁杰介紹，編隊(duì)車輛之間還實(shí)現(xiàn)了多路冗余通信，可以確保隊(duì)列中的車輛能在0.1秒內(nèi)同步加速或減速。
“強(qiáng)大的感知系統(tǒng)、聰明的‘大腦’以及毫秒級(jí)的反應(yīng)速度，讓編隊(duì)內(nèi)車輛的車距可以始終保持在12米左右。”河北高速集團(tuán)京雄分公司機(jī)電管理中心負(fù)責(zé)人齊玉亮介紹，這一距離遠(yuǎn)低于有人駕駛的跟車距離，可以讓后車風(fēng)阻更低、更省油。
根據(jù)測(cè)算，L4級(jí)自動(dòng)駕駛編隊(duì)最高可節(jié)油10%至15%，全面推廣后，每年可節(jié)約數(shù)萬(wàn)元的油耗成本，同時(shí)還能降低60%到80%的人力成本。
“雖然進(jìn)展順利，但項(xiàng)目測(cè)試仍有幾個(gè)亟待解決的痛點(diǎn)，一是匝道的出和入，二是車輛變道，三是正常車道行駛時(shí)前方出現(xiàn)異常情況?！币Φ啽硎荆槍?duì)上述問題，專家團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)展開研究及仿真驗(yàn)證，并重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目中的關(guān)鍵技術(shù)任務(wù)，以確保在自動(dòng)駕駛測(cè)試技術(shù)上的領(lǐng)先性。
3月7日拍攝的京雄高速上的智慧燈桿。 高天宇攝
智慧的路：有了傳遞信息的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”
“準(zhǔn)備駛出主路?！?月31日，京雄高速，隨著領(lǐng)航車的駕駛員發(fā)出指令并逐漸向右變道進(jìn)入匝道，兩輛L4級(jí)自動(dòng)駕駛重卡緊隨其后，同步減速并以編隊(duì)形式平穩(wěn)駛?cè)朐训馈?/p>
“匝道的匯入和匯出，是測(cè)試中的一個(gè)難點(diǎn)，也是我們接下來需要大量測(cè)試和進(jìn)一步優(yōu)化的重點(diǎn)內(nèi)容?！彪S車的孟繁杰介紹，高速公路匝道匯入、匯出口車流量大，行車速度差異較大，極易發(fā)生交通事故。
在姚丹亞看來，解決這一問題，除了提高車輛本身的自動(dòng)駕駛能力外，還要依靠車和道路之間的車路協(xié)同。
實(shí)現(xiàn)車路協(xié)同，就不能只有聰明的車，還要有智慧的路。姚丹亞表示，車路協(xié)同的核心在于感知與交互能力，即能夠?qū)崟r(shí)感知交通參與者的位置與狀態(tài)，并進(jìn)行有效的信息交互與協(xié)同作業(yè)，從而解決單憑車輛或道路自身難以應(yīng)對(duì)的復(fù)雜問題。
“例如，在主路發(fā)生事故時(shí)，如果一輛車能夠提前收到前方發(fā)生事故的信息，就能很大程度減少連環(huán)追尾事故的發(fā)生。”姚丹亞表示。
早些年，出于安全原因考慮，國(guó)內(nèi)大部分自動(dòng)駕駛測(cè)試都是在封閉、半封閉的測(cè)試場(chǎng)完成。近兩年，國(guó)內(nèi)陸續(xù)出現(xiàn)在實(shí)際使用的道路上、通過劃定相應(yīng)標(biāo)志標(biāo)線開放測(cè)試的案例。
與上述測(cè)試場(chǎng)景不同，擁有超過百公里自動(dòng)駕駛專用道的京雄高速（河北段），就是一條智慧的路。
京雄高速的智慧，首先體現(xiàn)在幾乎全路段覆蓋的智能設(shè)備。
驅(qū)車行駛在京雄高速（河北段），每隔800米矗立的干字形路桿格外醒目——每根桿體搭載的2套短焦攝像機(jī)可以像鷹眼般鎖定車道細(xì)節(jié)，2套長(zhǎng)焦攝像機(jī)能“看得更遠(yuǎn)”，魚眼攝像機(jī)能提供更廣的視角，跟蹤檢測(cè)雷達(dá)傳感器則可以對(duì)監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)的車輛、行人、拋灑物體等進(jìn)行跟蹤掃描定位，并獲取每個(gè)目標(biāo)物體的獨(dú)立信息。
這樣的感知矩陣，讓京雄高速（河北段）這段雙向109公里的道路成為國(guó)內(nèi)設(shè)備密度最高的智慧化路段之一。
如果說智能設(shè)備是道路的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，那京雄高速智慧監(jiān)控中心就是數(shù)據(jù)分析、決策的“最強(qiáng)大腦”。
在京雄高速智慧監(jiān)控中心，工作人員正根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)高速公路進(jìn)行智能運(yùn)維管控。這里匯聚了智能管控平臺(tái)、應(yīng)急處置調(diào)度平臺(tái)、車路協(xié)同服務(wù)平臺(tái)和數(shù)字孿生可視化平臺(tái)，能夠毫秒級(jí)接收和應(yīng)用數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)“人—車—路—云”的高效信息交互，為駕乘人員提供精準(zhǔn)服務(wù)。
具體到自動(dòng)駕駛測(cè)試項(xiàng)目中，智慧高速的優(yōu)勢(shì)就更加顯而易見。“拿自動(dòng)駕駛車輛的匝道匯入、匯出場(chǎng)景來說，L4級(jí)自動(dòng)駕駛車輛雖然依靠自身可以完成，但單車的感知、計(jì)算能力終究有限，面對(duì)后方主路來車多、突然加減速等特殊情況時(shí)，容易出現(xiàn)誤判。”姚丹亞解釋。
對(duì)此，車路協(xié)同技術(shù)則發(fā)揮出作用?！巴ㄟ^感知設(shè)備實(shí)時(shí)采集的車輛位置、速度等數(shù)據(jù)，可以預(yù)測(cè)未來500米內(nèi)的插車間隙?！币Φ喺f，在由匝道匯入主路時(shí)，自動(dòng)駕駛車輛可根據(jù)這些數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)調(diào)整車速，精準(zhǔn)匹配主路車流間隙，實(shí)現(xiàn)平滑匯入。
對(duì)此，姚丹亞做了個(gè)形象比喻：“這就像給車輛裝上了‘上帝視角’，感知設(shè)備提前‘告知’車輛最佳匯入時(shí)機(jī)，比司機(jī)更早預(yù)判、更精準(zhǔn)控制?！?/p>
研究數(shù)據(jù)顯示，在加入路側(cè)協(xié)同設(shè)備后，自動(dòng)駕駛車輛的安全性和通行效率大幅提升。
3月31日，京雄智慧高速監(jiān)控中心大屏幕上，各類通行信息實(shí)時(shí)顯示。 河北日?qǐng)?bào)記者 王思達(dá)攝
未來圖景：形成跨區(qū)域、跨企業(yè)的運(yùn)力協(xié)同網(wǎng)絡(luò)
“我們的測(cè)試項(xiàng)目具有很強(qiáng)的探索性和試驗(yàn)性?！标P(guān)于項(xiàng)目的意義，姚丹亞說，“雖然短期內(nèi)不可能解決所有問題，但可以為其他地區(qū)和團(tuán)隊(duì)后續(xù)開展的貨車自動(dòng)駕駛測(cè)試提供經(jīng)驗(yàn)和借鑒?！?/p>
接下來，這一項(xiàng)目將完成2萬(wàn)公里編隊(duì)測(cè)試，推動(dòng)車路協(xié)同企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
在姚丹亞看來，京雄高速自動(dòng)駕駛測(cè)試項(xiàng)目的實(shí)踐驗(yàn)證了三大核心價(jià)值：降本增效的經(jīng)濟(jì)性、車路協(xié)同的可靠性、標(biāo)準(zhǔn)體系的可行性。更關(guān)鍵的是，該項(xiàng)目由多個(gè)產(chǎn)學(xué)研團(tuán)隊(duì)聯(lián)合推進(jìn)，形成了從技術(shù)研發(fā)到落地驗(yàn)證的完整鏈條，為其他地區(qū)提供了可復(fù)制的合作范式。
展望未來，隨著技術(shù)迭代，智慧出行的發(fā)展趨勢(shì)已逐漸清晰。
“首先是運(yùn)輸方式的改變?！币Φ喺f，自動(dòng)駕駛編隊(duì)將引領(lǐng)貨運(yùn)模式從“單打獨(dú)斗”向“協(xié)同作戰(zhàn)”轉(zhuǎn)變，結(jié)合5G與北斗高精定位，形成跨區(qū)域、跨企業(yè)的運(yùn)力協(xié)同網(wǎng)絡(luò)。
這種改變的驅(qū)動(dòng)力，是物流行業(yè)對(duì)降本增效的追求。無(wú)人重卡能夠?qū)崿F(xiàn)24小時(shí)全天候不間斷作業(yè)，不但人工成本大大下降，能耗還可以顯著降低。對(duì)于年運(yùn)費(fèi)支出超百億的物流巨頭而言，無(wú)人駕駛卡車技術(shù)的應(yīng)用意味著每年能節(jié)約數(shù)億元的成本。
其次是基礎(chǔ)設(shè)施的改善提升。姚丹亞介紹，京雄高速的智慧大腦與智能設(shè)備，展示了未來高速公路主動(dòng)服務(wù)的車路協(xié)同屬性。當(dāng)全國(guó)路網(wǎng)實(shí)現(xiàn)可感可知，惡劣天氣下的準(zhǔn)全天候通行不再是夢(mèng)想，而動(dòng)態(tài)車道管理、智能充電等服務(wù)的嵌入，將使道路本身成為能源與信息交互的載體。
此外，京雄高速（河北段）作為河北首條開放環(huán)境智能駕駛測(cè)試的“車路雙認(rèn)證”高速公路，還將為自動(dòng)駕駛法規(guī)的完善提供試驗(yàn)場(chǎng)。
在不久的將來，隨著更多高速公路配備“智慧大腦”，區(qū)域間的物流瓶頸將被有效疏通，進(jìn)而推動(dòng)全國(guó)統(tǒng)一大市場(chǎng)的流通成本實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性下降。
“考慮到未來5至10年內(nèi)有人駕駛車輛依舊是道路服務(wù)的主體之一，自動(dòng)駕駛和有人駕駛混合運(yùn)行的情況短期內(nèi)仍將持續(xù)，項(xiàng)目將在目前成果基礎(chǔ)上，探索未來自動(dòng)駕駛和有人駕駛混合運(yùn)行的高速公路管理控制，以及路運(yùn)一體化運(yùn)營(yíng)新業(yè)態(tài)等前沿領(lǐng)域?！币Φ啽硎荆瑥谋Ｕ铣鲂邪踩吞岣咄ㄐ行蕛蓚€(gè)初衷出發(fā)，讓車路云一體化、自動(dòng)駕駛相關(guān)技術(shù)真正服務(wù)于社會(huì)。（河北日?qǐng)?bào)記者 王思達(dá)）
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智能管控讓出行更安全
3月20日6時(shí)，京雄高速智慧監(jiān)控中心的大屏突然發(fā)出警報(bào)：K77+500雄安方向路段出現(xiàn)大面積拋灑物。
緊接著，AI系統(tǒng)通過視頻分析迅速鎖定位置，并同步將事件信息推送至應(yīng)急處置平臺(tái)。僅15秒后，監(jiān)控員復(fù)核風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)并啟動(dòng)預(yù)案，2分鐘內(nèi)清障方案生成。6時(shí)15分，應(yīng)急人員抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)。6時(shí)30分，道路恢復(fù)暢通。
這場(chǎng)“爭(zhēng)分奪秒”的應(yīng)急處置，正是京雄高速公路依托人工智能實(shí)現(xiàn)全路段智能管控的縮影。
作為雄安新區(qū)“四縱三橫”路網(wǎng)的重要組成部分，京雄高速（河北段）綜合應(yīng)用北斗高精定位、大數(shù)據(jù)、自動(dòng)駕駛等新一代信息技術(shù)，打造“智能管控+數(shù)字孿生+車路協(xié)同”的智慧高速體系。其核心的智慧監(jiān)控中心匯聚四大平臺(tái)，其中，智能管控平臺(tái)可實(shí)時(shí)分析車流軌跡，應(yīng)急處置調(diào)度平臺(tái)可秒級(jí)響應(yīng)事件，車路協(xié)同服務(wù)平臺(tái)連接智能設(shè)備，數(shù)字孿生可視化平臺(tái)則通過3D建模動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)全路段運(yùn)行狀態(tài)。
為提升高速公路監(jiān)控系統(tǒng)性能，京雄高速于近期采用“AI+人工輪巡”方式，對(duì)全線視頻監(jiān)控的交通事件分析功能進(jìn)行訓(xùn)練、優(yōu)化、升級(jí)，施工區(qū)域監(jiān)管、拋灑物、行人闖入等事件識(shí)別準(zhǔn)確率超過95%。
目前，經(jīng)監(jiān)控員判定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)后，智慧監(jiān)控中心可以實(shí)現(xiàn)對(duì)重要異常事件“秒級(jí)推送、一鍵觸達(dá)”，及時(shí)通知相關(guān)部門進(jìn)行處置。
“和傳統(tǒng)的人工輪巡方式相比，京雄高速在引入人工智能交通大模型并使用‘AI+人工輪巡’后，需要的監(jiān)控人手更少、識(shí)別效率更高。我們對(duì)各類突發(fā)事件從發(fā)現(xiàn)到處理完畢，時(shí)間從1小時(shí)以上縮短到了30分鐘左右?！焙颖备咚偌瘓F(tuán)京雄分公司指揮調(diào)度中心負(fù)責(zé)人張磊介紹。
除提高各類突發(fā)事故的處置效率外，為確保道路實(shí)時(shí)安全暢通，京雄高速每隔40米還設(shè)置一根白色智慧照明燈桿，全線共設(shè)置智慧照明燈桿3700多根。
智慧燈桿亮度可根據(jù)天氣和車流量自動(dòng)調(diào)節(jié)。在惡劣天氣下，燈桿顯示屏能夠通過“黃色頻閃”預(yù)警功能，清晰標(biāo)示道路邊界和走向，以輔助駕駛員在能見度低時(shí)準(zhǔn)確判斷行車位置，保持安全行車間距，降低交通事故風(fēng)險(xiǎn)。
從“經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)”到“智能適配”，京雄高速正以技術(shù)創(chuàng)新重塑高速公路運(yùn)營(yíng)范式，成為全國(guó)智能高速建設(shè)的標(biāo)桿樣板。
文/河北日?qǐng)?bào)記者 王思達(dá)
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