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1.4 智能网联汽车测试场地

当前,智能网联汽车及其关键技术的研究开发方兴未艾,越来越多的国内外汽车制造厂家、IT企业以及高校、科研院所等都在投入大量的人力和物力积极推动先进智能网联汽车的研发及其商业进程。在此背景下,智能网联汽车应用示范区、智能网联汽车专用测试场如雨后春笋般涌现,下面就给大家详细介绍一下国内外智能网联汽车测试场地现状。

1.4.1 智能网联汽车测试基地

智能网联汽车以及智慧交通不同于传统汽车及其交通系统,其技术、产品的研究开发、测试评价及试验示范需要在更多可控的“开放”和“真实”道路环境、通信环境以及智能网联汽车等众多的混合交通车辆场景下进行。近几年,国内已初步形成“5+2”智能网联示范基地格局,相关的关键技术已逐步得到验证。随着智能网联汽车测试评价体系逐渐完善和标准化,急需规划专用的试车场地和研究科学的测试方法。

1. 智能网联汽车测试基地概述

智能网联汽车测试场以汽车测试为核心,主要用于车联网、智能驾驶等技术的研发测试,并为其测试、验证与展示提供基本环境。测试场工作的开展不仅为智能汽车的产业化打下坚实的基础,也为未来全环境自动驾驶的目标提供了测试场地。

智能汽车测试场包括道路基础设施和测试设施两个部分。道路基础设施通过各种道路和环境的建设模拟日常行车中遇到的路况和环境问题。道路和交通指示设施、背景行人车辆及道路两侧“建筑”共同形成完整的“模拟城镇”;汽车功能测试设施为“模拟城镇”的路侧设施,包括DSRC、WiFi、LTE-V等多种网络基站及监控、导航设备,在测试区内实现多种V2X通信场景及视频监控、GPS的全方位覆盖。

测试场的软件建设包括测试场交通指挥、照明控制系统、车辆行人跟踪监控系统及具有线上预约、评估等功能的网站系统。

2. 测试场地建设

先进驾驶辅助系统技术和V2X技术是汽车智能化发展实现的两条基本路径,从作为辅助驾驶系统到成为全自动驾驶系统的组成部分,这两种技术的应用功能测试将贯穿整个汽车智能化和交通智慧化发展进程。因关键技术不同,对测试场地的需求也不同。为涵盖不同的发展阶段,将测试场地规划分为三类,分别针对ADAS测试、V2X测试和自动驾驶测试。

(1)ADAS测试场地

ADAS测试在欧美日等国家起步较早,现已有欧标、美标、日标等典型功能相关的测试标准,部分功能已有国家标准。各标准对测试环境的要求都是尽量涵盖较多的测试工况,测试场地建设的关键之处有以下几点:

1)车道。ADAS测试大多涵盖直道测试和弯道测试,为支持不同的测试车速,直道长度不能低于1000m,弯道长度不能低于350m,以自适应巡航系统为例说明估算方法,具体如下:

ACC测试工况中,以120km/h为最大测试车速,理想情况下,测试车和背景车以3m/s 2 的加速度从静止达到测试车速,则所需行驶的距离 s ≈182m。两车均达到测试速度、相对距离达到100m左右且稳定行驶3~5s后测试开始,测试过程中进行切入、切出等操作。为保障试验的成功率,预计测试过程至少需要10s,行驶距离约330m,测试结束减速过程需行驶约182m,共需约950m。考虑实际测试情况中背景车和测试车辆配合问题,故直道长度至少规划1000m。

因系统类型不同,标准中弯道曲率半径常见的有三类,分别为125m、250m和500m,为提高场地使用频率,一般考虑直道连接弯道,在直道上完成测试速度和测试距离调整,弯道上主要进行测试过程,测试结束后的减速过程不考虑道路类型,因此,弯道长度约350m。

同向车道数不能少于3条,车道宽度3.5~3.75m,车道线应支持虚实线、黄白线测试需求,路面附着系数不小于0.9,一般为干燥的沥青或混凝土路面。

2)其他设施。在ADAS测试中,还需考虑传感器误识别测试,以前向碰撞预警系统为例,需在上空4.5m处和凸出地面5cm处设置障碍物,而自动紧急制动(Autonomous Emergency Braking,AEB)测试要求测试环境空旷,需综合考虑障碍物设置位置,可使用可拆除或可移动的设施进行部署。测试过程中,大多数情况会使用高精度定位系统,为保证接收塔位置精度,应设置固定的接收塔位置。

(2)V2X测试场地

与ADAS功能不同,V2X更强调环境的适应性,尤其是高速和城市街道环境中的应用。V2X是一个涉及车与周围交通元素、网络等协同和交互的复杂应用系统,也是智慧交通重要组成部分,其测试场地应涵盖由人、车、路和环境组成的完整闭环系统。然而现阶段,国内相关的技术标准尚未统一,当前的测试只能支持功能实现、功能完备性、响应时延、互通性等,测试场地规划应尽量满足多种应用的研发性测试和应用试验示范需求,以推进技术迭代和提高社会接受度。

在T/CASE 53—2017《合作式智能运输系统 车用通信系统 应用层及应用数据交互标准》中定义了17个典型应用场景,以V2V(Vehicle to Vehicle)和V2I(Vehicle to Infrastructure)为主,其中V2V只涉及车车间的通信和交互,高速环境下的测试可与ADAS测试场地复用,部分V2I应用可在测试场地路侧安装相应的路侧通信设备以满足测试需求,而城市街道环境需尽量还原城市交通要素,配备路侧通信单元信号灯至少3组,间隔至少160m以上供测试车辆进行加减速等操作,道路类型至少应包含典型的交叉路口,且需有建筑物或树木等形成天然的视线和信号遮挡,弱势交通参与者或道路障碍物识别,可依靠路侧视频抓拍或传感器识别实现,可在部分路段安装相应检测器。整个可控测试环境中,除与交通设施设备的结合外,还需涵盖多种通信方式、远程管控和资源调度平台,形成车、网、路协同和互联环境。在此基础上,完成V2X的相关技术验证,探索评价和测试标准。

(3)自动驾驶测试场地

根据SAE International定义的自动驾驶等级来看,目前尚处于L2(半自动驾驶)向L3(高度自动驾驶)过渡阶段,其技术是多种技术的复杂组合,包含但不限于ADAS和V2X。技术验证性的测试将会是未来几年的主要测试需求。测试场地应在可控范围内尽可能多地还原真实交通环境。

可控测试场地关键要素应涵盖环境要素——气候控制(雾、雨、风等)、地面湿滑控制、灯光控制、建筑控制等;交通要素——行人、动物、自行车、摩托车、轿车、公交车、货车等;设施要素——交通信号灯、交通标识牌、路面标线、护栏、充电桩、车站、建筑、树木等;通信要素——LTE-V2X、DSRC、4G、5G、蓝牙、WiFi、RFID以及其他短程通信;控制要素——通信、远程控制、数据采集等;功能要素——车路协同、车车协同、人车交互、车网交互等。测试环境应包括高速道路(限速120km/h)、城市区域(限速40~60km/h)和乡村道路(限速20~30km/h)。除限速要求外,各类测试环境还应具备相应的特点,如乡村道路,应具备多弯道、凹凸路面、碎石路面、坡道等,城市区域应具备视线遮挡(建筑物、植被等)环境、多交叉路口、环岛、多交通设施设备等。高速道路应具备隔离带、护栏、应急车道、无信号灯等;同向车道不少于2条。

3. 智能网联汽车测试“四步走”规划

自2015年6月,工业和信息化部批准上海国际汽车城(集团)有限公司承担国内第一个智能网联汽车试点示范区的建设,时至今日中国汽车技术中心“智能网联汽车标准规范测试与研究基地”建成后,未来智能汽车和无人驾驶将完成“四步走”规划:

第一阶段是封闭测试阶段。模拟智能网联汽车在高速+城市+乡村试跑状况;完善通信网络、交通道路等基础设施,演示场景增至50种以上,为智能网联以及无人驾驶等技术应用最终进入城市综合示范区打下基础。

第二阶段是开放道路测试阶段。车辆上路实测,搭建功能完备的智能网联汽车测试示范公共服务平台。

第三阶段开始典型城市综合示范区试验。基于智慧城市理念与要求下的智能网联汽车区域性测试示范公共服务平台,打造智能网联汽车产业集群,建设全国区域性智能网联汽车标准化产业基地。

第四阶段示范城市及交通走廊。建设两条共享走廊将两个区域连接起来形成闭环,最终建成区域性、相对独立、功能齐全的智能网联汽车测试示范公共服务平台,形成初具规模的智能网联汽车产业集群。

4. 智能网联汽车测试道路等级划分

封闭测试道路可分为公路测试区、多功能测试区、城市街区、环道测试区和高速测试区等,包括多种类型道路、隔离设施、减速设施、车道线、临时障碍物、交通信号、交通标志等组成的实际道路测试案例。测试基地可对功能符合性、性能可靠性和稳定性等关键性能进行测试评估。例如,位于无锡市滨湖区的国家智能交通综合测试基地,占地总面积208亩,封闭测试道路总长3.53km,包括150多个由多种类型道路、隔离设施、减速设施、车道线、临时障碍物、交通信号、交通标志等组成的实际道路测试案例,同时为自动驾驶技术提供第三方权威测试和认证。测试基地将与无锡市政府合作打造“智能车特色小镇”,建设基于测试基地内封闭式和测试基地外半开放式的实际公共道路测试环境,构建实际道路测试场景和管理平台,包括由多种类型道路、障碍物、交通信号、交通标志、特殊气象条件环境等构建形成的综合实际道路测试场景。

封闭测试场的级别可分为T1~T5级。

(1)T1级能力评估道路

1)直道,单向两车道以上。

2)含有信号灯控交叉路口、人行横道等。

(2)T2级能力评估道路

1)含符合T1级能力评估道路。

2)双向4车道及以上,含软硬隔离设施。

3)含公共电汽车站台或公交港湾等。

(3)T3级能力评估道路

1)含符合T2级能力评估道路。

2)含机非混行道路、主辅路、起伏路、桥下道路、林荫路、坡道。

3)含公交专用车道、非机动车道、人行专用道。

4)含4出入口以上双车道环岛,主辅路出入口,及含有信号灯的双向4车道及以上道路与双向2车道及以上道路交叉口或无信号灯控交叉口等。

5)含苜蓿叶立交。

(4)T4级能力评估道路

1)含符合T3级能力评估道路。

2)含转弯匝道、急转弯道、连续弯道、限宽、限高设施道路。

3)含隧道、潮汐车道等。

4)含水篦子、铁板、铁轨等路面。

5)含水泥、砂石等路面。

6)含有信号灯的5方向以上异形交叉路口。

7)含待转区的路口、渠化路口、铁路道口等。

8)含路侧与场地停车位等。

(5)T5级能力评估道路

1)含符合T4级能力评估道路。

2)含高速公路、城市快速路等。

3)含服务区、收费站、充电站等。

4)含湿滑、积水、遗撒等路面。

T3为常见的城市场景(有城市平面立交桥),T4为复杂的城市场景(有隧道、林荫道等设置),T5则为特殊城市场景,可实现模拟雨雾、湿滑路面等复杂的交通、天气环境。相比T3级别而言,T5级别测试场的模拟交通场景更加复杂。T5级测试场建设内容主要包含十大场景测试区,以模拟各种不同的行车环境,测试车辆的反应和性能。比如在极端环境测试区内,车辆会在下雨、刮风、雷电、冰雪等天气条件下行驶;在城市交通场景测试区,车辆会遭遇车流量大、交通堵塞,以及应对突发状况等问题;而在自动泊车测试区,驾驶人下车后,车辆会自己寻找车位自动泊车。

例如,北京市首个T5级别自动驾驶封闭测试场开放运营,测试场是T1~T5级别测试场,可供测试车辆在更复杂的交通场景中进行测试评估,进而申请更高级别的自动驾驶道路测试试验牌照。测试场内建有一个100m长的隧道,车辆进入隧道内,相关设备可模拟下雨、雾天、强光、弱光等天气环境,从而测试自动驾驶车辆的应对能力。测试场可模拟近50种测试区域。亦庄基地占地面积约650亩,分为城市场景、乡村场景和高速场景三大区域。封闭测试区内可模拟城市主干道、有信号灯路口、环岛、公交专用道、潮汐车道、涉水区、雨雾模拟隧道、高速公路、街区道路、砂石路等近50种测试区域,同时还设置专门满足服务型电动自动行驶轮式车测试的测试区。这些场景的选取主要是参考京津冀地区的道路特点,已覆盖京津冀地区85%的城市交通场景。由于封闭测试场在车辆测试期间不能对外开放,在有信号灯路口场景中,为了模拟车辆通过路口时的复杂交通环境,测试场设置了充当道具的模拟行人、模拟非机动车,以及人为操控的机动车等,营造出路口通行场景。因为真实的路况会非常复杂,所以测试背景机动车会模拟突然并线、强行拐弯等情况,以评估自动驾驶车辆的安全性。为了保证测试安全,北京市要求每辆自动驾驶车辆内配备一位安全员,如遇到测试车辆无法应对的情况,会由安全员及时接管车辆进行操作,充分保证测试过程的安全。经过至少5000km的安全测试以及专家评审,最终从测试场中成功走出的自动驾驶车辆将获发路测牌照,可以进入开放道路的测试。拿到T5级别的牌照,意味着车辆可以到最高级别的R5级开放道路上试跑。

按照交通密度、车道类型、交叉路口形态等交通场景复杂程度,将开放测试路段道路分为R1~R5五个级别。

其中,等级最低的R1类道路有四项要求:直道,双向4车道及以上;低密度交通流量,中低居住密度,机非分离,视野开阔;可含多种硬质隔离设施等;可含有交叉路口(但不允许转弯测试)、信号灯路口、无信号灯路口、人行横道等。R2、R3、R4、R5四个等级的道路中对复杂路况的内容进行了增加,并引入了可软硬隔离设施、隧道、急转弯道、连续弯道、潮汐车道、公共电汽车站台、砂石路面、下坡路、雾区道路、湿滑路面等实际路况。其中,等级最高的R5类道路还可包含中高密度交通流,中高居住密度,可含无交通标志、标线道路,也允许自动驾驶车辆在夜间、雪天或高峰时段行驶。

我国“北京路测”数据则由平台实时监控采集,企业通过科目考试申领测试牌照。测试车辆须在封闭测试场完成5000km训练和能力评估考试,确保进入开放道路的测试车辆达到相应要求;而且,道路测试监管平台实时监管测试车辆位置、车况、自动驾驶状态、安全驾驶人行为等。

在美国,高科技企业和专业车企均在“加州路测”取得较大进展。值得注意的是,特斯拉没有参与“加州路测”,但其已在实际道路完成16亿km“影子模式”测试。

1.4.2 智能网联汽车应用示范区

国家智能交通综合测试无锡基地是由工业和信息化部批复的国家级智能网联汽车测试示范基地之一。由工业和信息化部批复的国家级智能网联汽车测试示范基地有:国家智能交通综合测试基地(无锡)、国家智能网联汽车上海试点示范区、国家智能网联汽车与智慧交通重庆示范区、国家智能网联汽车与智慧交通浙江示范区、国家智能网联汽车与智慧交通吉林(长春)示范区、国家智能汽车与智慧交通(京冀)示范区、中德智能网联汽车试验基地(成都)、国家智能网联汽车与智慧交通湖北(武汉)示范区等。

1. 国家智能交通综合测试基地(无锡)

无锡基地是唯一一家以车辆运行安全为出发点的测试场,内置6个测试区:公路测试区、城市道路测试区、高速公路测试区、环道测试区、多功能测试区、室内测试区,主要测试无人驾驶车辆的通行能力、避险避障、信号识别等。无锡基地拥有的双向170km智能网联汽车开放测试道路群,在无锡市多区同步启用,实现公共测试道路与权威封闭测试区(国家智能交通综合测试基地)的无缝衔接。

2. 国家智能网联汽车上海试点示范区

上海测试区是工业和信息化部批准的国内首个国家智能网联汽车试点示范区。2021年8月,临港新片区环湖一路智慧公交项目获得上海颁发的首张智能网联商用车载人示范应用牌照,这标志着该项目实现从“道路测试”到“示范运营”的突破。

3. 国家智能网联汽车与智慧交通重庆示范区

重庆市经信委发布的《打造全国一流新能源和智能网联汽车应用场景三年行动计划(2021—2023年)》中规划:在智能网联汽车领域,全市新建车路协同道路长度超过1000km、改造路口数量超过1200个;渝蓉高速等智慧高速开工建设,累计启动超过500km智慧高速建设。

4. 国家智能网联汽车与智慧交通浙江示范区

浙江示范区以桐乡市乌镇和杭州市云栖小镇为核心区域,桐乡测试场可提供20余种网联式场景测试;杭州云栖小镇测试场主要结合云栖大会开展智能网联汽车测试展示活动。

5. 国家智能网联汽车与智慧交通吉林(长春)示范区

长春示范区是中国第一个全国寒区智能汽车与智慧交通示范区,可以提供辅助驾驶、自动驾驶和V2X网联汽车的主要测试场景和1200个子测试场景。

6. 国家智能汽车与智慧交通(京冀)示范区

工业和信息化部、北京市和河北省签订“基于宽带移动互联网的智能汽车与智慧交通应用示范部省合作协议”,规划在示范区内模拟多种道路和场景,为智能网联汽车提供实际的运行环境,可测试V2X、无人驾驶汽车、智慧交通等技术,是促进产业快速发展的国际级示范区。

7. 国家智能网联汽车与智慧交通湖北(武汉)示范区

武汉测试区可支撑公交车、网约车、末端无人物流车、公园景区接驳车等自动驾驶应用,是全国规模最大、场景最多、首个全5G接入的开放道路自动驾驶示范区。

8. 中德智能网联汽车试验基地(成都)

中德智能网联汽车试验基地是中德两国在智能网联汽车领域合作的国内首个落地项目,主要落实加强中德两国在智能网联汽车领域的政府、行业、企业多层次合作交流,具有建设起点高、支撑力度大等优势,也是工业和信息化部批复的第8个国家级智能网联汽车测试示范基地。

知识链接

开放道路测试和开放测试道路介绍

开放道路测试是智能网联汽车在地方政府允许开展测试的路段区域内进行车辆自动驾驶能力验证的一种测试方法,是自动驾驶车辆可量产、向市场大规模推广应用的标志性测试,是目前最容易得到市场和用户认可的测试、最能体现车辆真实能力的测试。

开放测试道路是进行开放道路测试的前提,可以配套相应系统平台为开放道路测试提供场地、通信信号、路况信息、信号灯信息、实时事件信息、交通数据信息、气候信息等。

目前国内外对开放测试道路的规划和开放多以高度智能网联化示范路段、高里程道路、丰富场景为方向,推动开放道路测试的发展。

小贴士

开放道路测试管理规范

开放道路测试方面,国家部委、各省市均纷纷出台相关道路测试管理规范。据不完全统计,全国有30多个省市区出台了智能网联汽车测试管理规范或实施细则,其中北京、上海、天津、重庆、江苏、浙江、湖南、河南、广东、海南等出台了省(直辖市)级法规。上海、江苏、浙江、安徽出台了跨省市的《长江三角洲区域智能网联汽车道路测试互认合作协议》,见表1-4。

表1-4 部分智能网联汽车测试管理规范或实施细则 MCEvr10TAqaqWkn4xdpfKKvCga7eYKhnQ0AICZLpXxCq/8KSYXr/OJzxadRJwv9Y

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