深度解读:美国自动驾驶技术及测试示范区现状
2017-11-13 18:35:26
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来源: 公安部交通管理科研所微发布

作者:袁建华、王敏、陆文杰、罗为明、郑羽强 ,道路交通集成优化与安全分析技术国家工程实验室自动驾驶测试技术研发部

当前,美、欧、日等发达国家及地区对智能网联技术的支持不仅是在政策研究、技术开发等方面,而且斥资建设智能网联汽车测试示范区,通过测试评价和示范应用解决智能网联汽车实际运营中的技术难题,推动自动驾驶与车联网技术发展,引导产业标准规范制定,抢占智能网联汽车行业优势地位。我国相关部委及地方政府对智能网联汽车产业发展的重视程度也不断上升,各地示范区建设步伐不断加快,以期能与现有汽车产业转型升级相结合。

美国自动驾驶测试场建设

2015年7月,全球首个自动驾驶封闭测试区M-City正式开园并引发广泛关注,也推动了世界各国竞相开展自动驾驶测试场的建设。2016年11月,美国交通部公布“自动驾驶试验场试点计划”,并于2017年1月19日确立了10家自动驾驶试点试验场。以下对这些具有代表性的自动驾驶测试场地进行介绍。

密歇根大学 M-City

M-City于2015年7月20日正式开放,是世界上首个测试自动驾驶汽车、V2V/V2I车联网技术的封闭测试场,由密歇根大学移动交通研究中心负责建设运营。测试场位于密歇根州安娜堡市密歇根大学校园内,占地194亩,车道线总长约8公里,设置有多种道路和路侧设施模拟实际道路环境,主要包括用于模拟高速公路环境的高速实验区域和用于模拟市区与近郊的低速实验区域。其中,模拟市区的低速试验区完全模仿普通城镇建造,包含两车道、三车道和四车道公路,以及交叉路口、交通信号灯和指示牌等,提供了真实的路面、标志标线、斜坡、自行车道、树木、消防栓、周边建筑物等真实道路场景元素。

图1 M-City功能示意图

M-City自2013年开始设计,2014年正式建设,启动资金总计1000万美元,由密歇根大学和密歇根州交通部共同出资。2015年7月正式开园运营,并引进了大量合作企业,包括17家“领导圈”会员和其他49家联盟成员,涉及汽车制造商、大数据管理、通信、货运和重型车辆、交通控制系统、保险、公共交通、支付系统、智能停车场等诸多行业。M-City是一个封闭的场地,出于安全和保密问题,访问仅限于参与试验的研究者,并按照不同级别的会员进行测试收费。

美国交通部十大自动驾驶试点试验场

美国交通部指定的10个自动驾驶试点试验场分布于9个州,分别位于美国的东北部、东部、东南部、北部、中西部、南部、西部、西南部,实现了美国交通部希望的地区发展平衡。这些分布在美国各地的试验场具有差异化的气候条件和地貌特征,使自动驾驶汽车可以在更加丰富的条件下开展测试。

图2 美国交通部指定十个自动驾驶试点试验场分布

表1 美国交通部指定自动驾驶试点试验场及所在州

表2 美国自动驾驶试点试验场测试场景构成

匹兹堡市和宾夕法尼亚州 托马斯·D·拉尔森交通研究所

美国交通部将匹兹堡市和宾夕法尼亚大学合并为一处自动驾驶试点试验场。匹兹堡市在智能主干道走廊的主要路段开展自动驾驶测试;宾夕法尼亚大学则在乡村地区拥有封闭的测试车道,将开展低速自动驾驶公共及商业运输测试,以及可控的安全碰撞测试。

匹兹堡市拥有山丘、桥梁、隧道等多样化的道路、浓厚的自行车氛围、不同的季节天气,是在不同地理环境、气候条件和交通密度进行自动驾驶测试的理想城市。

得克萨斯州自动驾驶汽车试验场

得克萨斯州交通部和得克萨斯科技特别小组,共同促成了分别位于得克萨斯州10座城市和地区的32家公共机构及相关组织,与得州农工大学交通研究所、得州大学奥斯汀分校交通运输研究中心和美国西南研究院进行合作,共同建设得克萨斯州自动驾驶汽车试验场,从而使得克萨斯州成为美国首个“智能州”。试验场拥有封闭的测试设施、真实的城市和乡村测试环境,如装卸站台、海港码头、机场等,还引入了无人机系统,从而提供了丰富的设施环境。试验场既有位于研究园区内的可控测试环境,可以对自动驾驶汽车的完整产品周期进行评估,也有城市交通和货运试验场的真实测试环境,从而提供了丰富的交通场景。

阿伯丁测试中心

阿伯丁测试中心位于马里兰州哈福德郡境内,其中的彻奇维尔测试区是一片由越野测试车道组成的丘陵区,具有大量的自然陡坡和急转弯。测试区包含总长度18公里的道路网络和占地面积1500亩的测试场,其中两条闭合环形车道分别长4.8公里和6.4公里,另外还有泥地、土路和砂石路面,以及坡度范围在7%-29%之间的斜坡。

美国移动中心

美国移动中心位于密歇根州的伊普西兰提镇,占地面积2000亩,是密歇根州的网联和自动驾驶技术测试场。美国移动中心为自动驾驶制造商提供了更逼真的环境(一条4公里长高速公路、2处高架道路、200多米长曲线隧道等)和高风险场景(模拟美国主干道多车道交叉路口),用于自动驾驶测试、卡车队列行驶测试、无人驾驶班车测试,以及无人机装载货物、无人机与汽车通信辅助的地面交通测试等。同时目前正在规划建设“国家汽车信息安全测试实验室”,研究如何保护自动驾驶汽车的通信安全。

美国移动中心的测试场具备多种气候条件(包括冰雪天气)的测试环境,面积是M-City的10倍,具备扩展空间并可根据不同的技术需求做出调整。现有的多处公共基础设施和建筑结构均可灵活利用,如双层高架公路、铁路道口、混凝土基础路面、制造结冰和湿滑路面的水塔等。

美国移动中心测试场测试功能包括:高速和城市环境中避免碰撞和自动化技术;V2X通信,包括基础设施和手持设备;道路偏离、发生故障、破损路面的自动化操作;DSRC设备的通信协议和接口;信息安全措施的验证;自动货运;实际路面的自动驾驶安全技术测试;车辆和设备的实时监测等。

图3 美国移动中心内部场景及功能区域构成

康特拉科斯塔郡交通管理局GoMentum Station

加利福尼亚州康特拉科斯塔郡交通管理局与汽车制造商、通信公司、科技公司等共同建设运营自动驾驶汽车测试中心GoMentum Station,并在80号州际公路、4号州级公路建设智能走廊和开展其他智能交通项目,包括共享自动驾驶汽车等,最大限度提升旧金山湾区道路的运输效率。

GoMentum Station位于旧金山硅谷以北65公里,占地20平方公里,是目前全美最大的自动驾驶汽车技术安全测试场。测试场位于旧金山湾区,靠近自动驾驶技术革命的“心脏”地区——硅谷,使得其天然亲近苹果、谷歌等世界顶级科技公司。

GoMentum Station已铺设32公里的公路和街道,其中立交桥、隧道、铁路等城市设施一应俱全,其独特多样的地形、基础设施,吸引了包括梅赛德斯-奔驰、大众和日产等汽车制造商的研发部门纷纷进场测试。

图4 GoMentum Station内部场景

GoMentum Station占地的20平方公里中实际可测试用地为8.5平方公里,具备诸如丘陵、斜坡和各种路面的地质特征用于实现多样的测试场景,主要提供的功能包括:数个停车场用于测试多用户并发停车;2条400米长的隧道用于测试导航、传感器与通信技术;超过30公里的道路(包括11公里长的直道)用于高速测试;铁路道口和轨道;地下通道和可变路网;类似城市街区的道路网格系统等。GoMentum Station测试基地主要为商业化用途的车联网设备和自动驾驶汽车技术提供测试服务。

圣迭戈政府联合会

圣迭戈政府联合会由加利福尼亚州圣迭戈郡政府主导组成的协会。试验场包括15号州际公路快速车道和南海湾高速公路。

15号州际公路快速车道长30多公里,从圣迭戈的163号州级公路一直延伸至埃斯孔迪多的78号州级公路。该公路拥有多项先进的设施,包括具有可移动护栏的中间隔离带,能够重新划分车道;可通往现代公交枢纽的多处匝道;快速交通服务;动态收费系统,可让驾驶人充分利用车内剩余空间,在合用车道搭载其他乘客并获得一定的收入。15号州际公路快速车道通常被称为“高速公路中的高速公路”,它已经被作为开展现代交通管理技术的测试平台。

南海湾高速公路是一条16公里长的收费公路,从丘拉维斯塔东部通向美国-墨西哥边境。这条收费公路具备丰富的交通管理设施,为自动驾驶汽车测试提供了非常理想的条件,包括实时监控系统、交通运营中心,并具备部署其他设备的空间。

图5 圣迭戈试点试验场道路网络

爱荷华城市地区开发集团

爱荷华城市地区开发集团由爱荷华州交通部、HERE公司(一家数据创新和地图绘制公司)与爱荷华大学组成,计划将爱荷华城与锡达拉皮兹市之间的第380号州际公路改造成为数据密集型走廊,为先进汽车技术的开发工作提供帮助。

爱荷华城-锡达拉皮兹走廊具备各类真实动态的测试元素,包括各种天气、地形和路面条件等。爱荷华大学国家先进驾驶模拟中心拥有全美最大、最昂贵的模拟试验场,且爱荷华大学在汽车安全、计算机模拟和建模等研究领域均处于国际领先地位。

爱荷华地区可在爱荷华大学国家先进驾驶模拟中心进行各种人为因素的测试、高度可定制化的虚拟环境测试;可在整个约翰逊郡进行真实道路测试;具有封闭的测试场;具有工程设计、保险和交通运输车队等合作资源。

威斯康星大学麦迪逊分校

威斯康星大学麦迪逊分校交通运行安全实验室负责运营的试验场,包括MGA Research封闭设施,面积2500亩;Road America赛道,全长6.5公里;Epic Systems公司园区;威斯康星大学麦迪逊分校校园;麦迪逊市部分街道;威斯康星州部分公路。

未来将在Epic公司园区和威斯康星大学麦迪逊分校校园内部署EasyMile自动驾驶接送班车;在特定区域使用小型公交车按需提供交通服务,将使用者送往公交车站点,完善自动驾驶短途公交系统;为威斯康星州麦迪逊市所有信号化交叉路口和铁路交叉口、所有公交车以及部分出租车安装专用短程通信(DSRC)设备。

佛罗里达中部地区自动驾驶合作组织

2016年11月,佛罗里达州奥兰多市与9家学术组织、私营企业和政府机构合作,建立了佛罗里达州中部地区自动驾驶汽车合作组织。

该合作组织充分利用组织成员优势,将各成员拥有的设施分为3个层次,对自动驾驶汽车分阶段进行测试。

层次1是高校资源:包括中佛罗里达大学、佛罗里达农工大学、佛罗里达州立大学工程学院以及佛罗里达理工大学,可以为跨学科工程项目制定方法。目前,佛罗里达理工大学已开展自动驾驶汽车开发项目;中佛罗里达大学和理工大学负责制定测试方法;佛罗里达农工大学与佛罗里达州立大学工程学院主要负责基于法律学的相关审核,确保测试工作安全进行并符合相关政策法规。

层次2是两座可控测试设施:一是在建的SunTrax交通运输技术测试设施,总占地面积2500亩,拥有一条3.6公里长的椭圆形车道,车道围绕的内部区域面积达1200亩,用于模拟主干公路并专门作为自动驾驶与网联汽车的可控测试环境。二是美国国家航空航天局的肯尼迪航天中心,具备理想的可控环境和广阔的道路网络,可进行可控的极端环境测试,包括模拟极端天气和反常路况。

层次3是佛罗里达州中部地区选定的公路和公交线路:包括佛罗里达州中部地区的540号、528号、4号州际公路等。佛罗里达州收费公路公司、佛罗里达州中部地区高速公路管理局和佛罗里达州交通部第5区正在进行相关设施的筹备工作。

北卡罗来纳州三角园区高速公路

北卡罗来纳州的540号州际公路——三角园区高速公路,全长30.5公里,从三角研究园区穿过,将三角研究园区与卡瑞、埃佩克斯和霍利斯普林斯三座城镇连接。这条公路将从2018年1月l日起用于开展自动驾驶测试。

三角园区高速公路是第一条在设计之初就计划使用自动收费技术的全新收费公路,具备全新的电子收费系统和交通实时监控系统,堪称“全美最先进的高速公路之一”,能够兼容美国种类众多的计费器。

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