宁波开展公交无人驾驶示范的前期设想

俞昊

（宁波市公共交通总公司，浙江 宁波315000）

加快形成绿色发展方式，重点是调整经济结构和能源结构，加快推进清洁能源产业和绿色低碳生活方式，为促进生态文明建设、推动低碳发展、引领城市公共交通转型升级，越来越多的城市公交和客车生产企业都在进行无人驾驶方面的研究，在可行性和实用化方面都取得了突破性进展，出现了基于纯电动技术下的主动安全、无人驾驶等领域的新模式、新业态，从而实现绿色交通、智慧交通、安全交通，改善人民出行环境，提升市民出行体验，大幅减少因驾驶员疏忽大意导致的行车事故。

1 无人驾驶技术发展情况

1.1 汽车无人驾驶等级的分类

我国无人驾驶相关行业较多采用国际自动机工程师学会(SAE International)分类标准，按照机器介入程度的不同，从人工驾驶到完全自动驾驶共分类L0-L5 六个级别，其中从L0 到L4级都需要人和系统相互配合来完成驾驶，只是人类参与程度不同。

L2 级被定义为半自动驾驶，由多个驾驶辅助系统融合控制，可以对方向盘和加减速中的多项操作提供支持，但仍然需要人类随时监控路况并介入紧急情况。

L3 定义为高度自动驾驶，由系统完成所有的驾驶操作，当有需求时，系统会提醒人进行适当地应答和介入。自动驾驶从L3 开始发生了质变，虽然仍需要随时能够接管车辆，但驾驶者已经无需监控驾驶环境。

L4 级被定义为超高度自动驾驶，是指系统完成所有驾驶操作，包括应对激烈驾驶的情况，特定环境下系统会向驾驶人提出响应请求，驾驶人可以对系统请求不进行响应。

L5 级被定义为完全自动驾驶。完全自动驾驶是指系统可以完成驾驶人能够完成的所有道路环境下的操作，不需要驾驶人介入。

目前，国内安凯、宇通、金龙、中国中车、比亚迪等车企投入上路测试无人驾驶公交车辆已初步实现L2-L3 等级之间的自动驾驶。

表1 SAE International 自动驾驶分类标准

1.2 国内无人驾驶公交发展情况

2017 年12 月2 日，由安凯客车研发制造的“阿尔法巴智能驾驶公交在深圳福田税区投入运行，成为中国首款在城市道路运行的无人驾驶公交车。安凯无人驾驶公交车已事项自动驾驶车辆检测、减速避让、紧急停车、障碍物绕行、变道、自动按站停靠等功能，系统安全性、稳定性已基本符合公交试运行的要求。2017 年8 月15 曰，湖南中车时代电动汽车股份有限公司（中车电动）首款12 米纯电动智能驾驶客车在湖南株洲进行路况适应性测试。在智能驾驶的过程中，车身越长，智能驾驶的难度越大，中车电动此次推出的智能驾驶车型选用了12 米长、可容纳80人的纯电动客车，属于国内智能驾驶技术在此类车型上的首次应用。

2 实现无人驾驶的关键技术

2.1 无人驾驶的技术原理

无人驾驶汽车是利用车载传感器来感知车辆周围环境，并根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物信息，自动规划行车路 线并控制车辆的转向和速度，从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶，到达预定目的地。典型无人驾驶系统结构一般由环境感知层、任务规划层、信息处理层、行为执行层等四个部分构成：环境感知层主要通过激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达、高清夜视摄像头等各种传感设备来有效识别道路、车辆、行人等外部环境及红绿灯等交通信号环境，为整个系统提供周围环境的关键信息。任务规划层根据系统已有的路网数据库信息、卫星定位系统或高精度组合惯性导定位系统计算所有到达下一任务点可行路径，再根据道路拥堵情况、最大限速等信息比较生成的可行路径，得到到达下一个任务点的最优路径。信息处理层将任务规划层生成的可行路径信息、道路拥堵信息以及感知层提供的道路信息、动态障碍物信息、静态障碍物信息、车辆状态信息结合起来，进行信息综合处理并生成信息指令提供给行为执行层。

2.2 主要硬件及其特点

2.2.1 超声波雷达：超声波是一种振动频率高于声波的机械波，具有频率高、波长短、绕射现象小，方向性好，能够成为射线而定向传播等特点。超声波雷达的数据处理简单快速，检测距离较短，主要用于近距离障碍物检测。

2.2.2 激光雷达：激光雷达是以发射激光束来探测目标位置的雷达系统，靠旋转的反射镜将激光发射出去并通过测量发射光和从物体表面反射光之间的时间差来测距。

3 宁波实施无人驾驶公交示范的基础条件

3.1 地址的选择

宁波作为住建部命名的城市智慧汽车基础设施和机制建设试点城市之一，正依托宁波汽车产业优势和信息化基础，围绕”开放环境自动驾驶示范“的试点目将通过建立起智能化基础设施体系，搭建形成半开放和全开放的自动驾驶测试环境。

3.1.1 宁波港区。宁波港区是集V2X+5G、边缘计算、交通数据服务平合、高精度地图、高精度定位的区域，并成为面向智慧城市、智能交通和自动驾驶等应用领域的廣合性示范区，中国移动和华为已经在宁波港区（宁波港第三港区）实现5G 通信，港区内部的职工通勤由公交承担，基于良好的道路和通信背景，我们有条件将港区职工公交通勤变更为无人系统。

3.1.2 鄞州南部环路：宁波地区道路条件复杂，气候潮湿多雨，属于被复杂的交通环境。复杂交通环境可分为静态环境和动态环境静态环境包含道路基本构造物及附属设施。附属设施包括标志、标线、信号等，动态环境包括其他机动车辆、非机动车辆和行人等地面移动体以及气象、气候等天时状况，上述交通要素按不同复杂度组合成复杂交通环境。无人驾驶示范项目对道路的平整度、车流、人流要求较高，要求车流、人流相对平稳可控，道路标识易于检测。本设想初步拟定，在宁波市鄞州区”富强路——启明路——诚信路——金达路“所构成的约3.1 公里的环形路径进行规划试验，本区域位于鄞州区南部，此路段己有正在运营的公交，路况平整良好，人流、车流相对可控，转角每处设有红绿灯。

3.2 车辆的选择

宁波实施无人公交示范应用的车辆应配备激光雷达、毫米波雷达、高清摄像头等主要感知设备，以高精度组合惯导定位系统、360 环视系统与视觉识别系统等为辅助，结合感知信息远近互补，以确保车辆自动行驶的安全性。所选车辆的驾驶模式应具备人工操作和自动驾驶两种模式，且能够以安全、快速、简单的方式实现模式转换并有相应的提示，保证在任何情况下都能将车辆及时 转换为人工操作模式。要求具备车辆状态记录、存储及在线监控功能，并自动记录和存储下列各项信息在车辆事故或失效状况发生前至少90 秒数据，包括车辆控制模式、车辆位置、车辆速度加速度等运动状态、环境感知与响应状态、车辆信号灯光实时状态、车辆外部360 视频监控情况、反映测试驾驶人和人机交互状态的车内视频语音监控情况、车辆接收的远程控制指令、车辆故障情况等，并能通过既有网络实时回传上述信息。无人驾驶车辆的辅助驾驶系统需配备自动泊车、紧急制动与车道偏离补正系统。宁波实施无入驾驶公交示范运行，宜采用10-12 米的纯电动公交车，采购前应对车辆的辅助驾驶系统的功能进行准确评估，选购符合宁波道路运输条件的公交车辆，以适应实际道路状况。

结束语

综上分析，当前无人驾驶技术正处于高速发展阶段，为适应时代的发展，我们将继续探索研究无人驾驶技术在宁波的实践。但我们也清醒的认识到，该技术仍不成熟，存在较多现实困难和技术难题、相信随着时代的进步，通过相关技术厂家和我们的共同努力，无人驾驶技术迟早将走进我们的生活。