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主题:聊聊无人驾驶和超级高速公路 -- 回车

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家园 聊聊无人驾驶和超级高速公路

无人驾驶的概念已深入人心,但谈论较多的,要么是汽车厂家,要么是通信领域专家,本文尝试从公路方面聊聊这个话题。

1、从高速公路谈起

人们对于高速公路已经很熟悉了。身为基建狂魔,截止到2019年底,我国高速公路通车里程已经达到14万公里,稳居世界第一,并且还在以年均约5000公里的速度递增,同时随着2019年底省界收费站的撤销以及县县通高速工程的推进,我国的高速公路已经基本形成覆盖全国所有县城的“全国一张网”格局,也就是说,随便从任何一个收费站上去,通过这张网,便可以马不停蹄、畅通无阻地到达祖国960万平方公里上面的任意一个县城。

那么,究竟何为高速公路,高速公路有什么特点?

在我国,只要建高速公路,就必须执行交通运输部颁布的《公路工程技术标准》。该标准中对高速公路的定义是,专供汽车分方向、分车道行驶,全部控制出入的多车道公路

从这个定义可知,高速公路之所以能保障汽车高速行驶,主要是采取了排除各种干扰的措施。汽车分方向是排除对面行车的干扰,分车道是排除同向行车的干扰,全部控制出入是除了排除行人、动物、非机动车辆上高速公路造成的干扰外,还通过立体交叉的方式,排除其它交汇车辆的干扰。

简言之,高速公路之所以能够高速,在于将复杂的路况变成极简模式。

在这种极简模式下,车辆时速得以大大提高。理论上如果一条高速公路仅供一辆车行驶的话,设计时速可以不加限制,一脚油门跑到头。但实际不可能只供一辆车跑,否则,就不叫高速,应该叫高铁了。

目前高速公路设计时速最高120KM/小时,是在极简模式下,并保证日均通行1.5万辆以上小汽车(标准规定),人工驾驶汽车能力的安全极限。

这个安全极限能力主要包括驾驶员的反应、处置能力,以及汽车的制动能力。在标准中以停车视距体现,即驾驶员从正常行驶到突发状况时停车所需要的距离。标准规定速度120KM/小时的停车视距不小于210米。

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210米中分配给驾驶员的距离是80多米。是设定驾驶员反应时间1秒和处置时间1.5秒,按120KM/小时=33米/秒计算,2.5秒的瞬间,车辆行驶80多米。剩下主要给的是车辆的制动距离,制动距离也与车速有关。

停车视距也就是通常讲的两车安全距离,或者说,如果车辆在高速抛锚,在车后摆警示标志的话,要摆到210米以外,否则,不是后面的车故意想撞你,是他根本来不及。

很显然,设计时速越高,要求的停车视距就越长,同时随着停车视距的增加,路面被占用面积相应增加,因而导致整个道路通行能力下降,尽管这种下降不是线性的,如果设计时速从120KM/小时增加到250KM/小时,通行能力约降低4成。

可以说,目前高速公路的设计时速,受限于人工驾驶的安全局限,已很难有提升空间,通行能力则只能靠巨资扩建,增加车道数来解决。

总之,如果高速公路进一步升级,以求更安全、更快速、更大的通行能力,只有借助无人驾驶的帮助才有可能实现。

2、无人驾驶的误区

无论是汽车厂家,还是通信领域专家,在为人们描述无人驾驶的应用场景时,常见两个特点,一是喜欢放在城市,二是强调无人驾驶汽车的单车视野和感知。

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这两个特点,第一个可以形容为越过简单模式直接开启地狱模式。如果将道路复杂状况排序的话,最复杂的是城市道路,其次是普通公路,再次是高速公路。将无人驾驶定位于解决城市交通问题,无疑是舍易就难,这对于新生事物的发展是不利的。

此外,从人类发明高速公路这个成功案例看,从普通公路升级到高速公路,是由于人们排除各种干扰,过滤掉各种复杂变量才得以实现的,遵循的是复杂问题简单化的处理原则。一旦这些干扰和变量无法去除,复杂问题复杂化处理,两个复杂叠加,必将导致问题越解决越多的困境。

其实无人驾驶在城市交通的应用,同样可以遵循复杂问题简单化的处理原则,即离开地面这个复杂场景,跳到空中去解决,把地面还给人类,让城市更宜居。

第二个特点也不是无人驾驶的发展方向。举例来说,两支队伍跑步,一个无人指挥,一个有人指挥。无人指挥队伍里的每个人必须时刻感知前后左右其他人的位置、速度、状况等,然后不断调整自己,才能跟上队伍。由于无人指挥,没有统一的号令,每人想法各不相同,其结果就是每个人随时都在变,其他人跟着变,最终导致的结果是整个队伍乱糟糟,跑不起来。有人指挥的队伍则不会出现该情形,每个人只要跟着口令跑就OK了。

举这个例子,是想表明无论无人驾驶汽车的视野和感知能力多强大,如果缺乏统一的指挥、控制,则无法保证安全、顺畅的交通秩序。

无人驾驶要真正在路上跑起来,一定是服从命令听指挥,越简单越好,如洋山港的无人码头,京东物流的分拣机器人,空中的无人机造型。

3、超级高速公路的定义

什么是超级高速公路?当高速公路遇到无人驾驶的时候,超级高速公路就诞生了。

参照前面高速公路的定义,可以将其定义为,专供无人驾驶汽车分方向、分车道行驶,全部控制出入的多车道公路。

为什么非要将无人驾驶与高速公路绑在一块?

一方面,如前所述,高速公路路况的极简模式,比较接近无人驾驶的测试环境,适合新生事物的发展。

另一方面,高速公路技术瓶颈的突破,也需要无人驾驶。无人驾驶在至少三个方面可以提供帮助:

设计时速方面,由于智能反应和处置时间比人少的多,可以在保持目前安全距离的条件下,提高设计时速。

通行能力方面,由于指挥系统能感知全路段车辆的数量,可以根据车辆数量,随时调整车辆行驶速度,车辆多时,降低行驶速度,减小安全距离;车辆少时,加大安全距离,提高车速,从而使得全路段车辆始终以最有效率的速度通行。

安全方面,不用说,机器比人可靠,保持安全距离,不胡乱变道,保持良好的行车秩序等等,都是机器的强项,唯一不好的是高速交警可能会失业。

4、前景展望

人类科学技术的发展从来就不是永远地掌握在一个国家、一个地区、一个民族手上,发展的接力棒总是在不同国家、不同地区、不同民族之间传递。高速公路技术尽管是西方先发明的,但看样子他们不打算搞升级了,那么只能是我们吃点亏,接过这个接力棒,将其发展为超级高速公路,就像华为在通信领域做的那样。

这个目标并不遥远,作为全球领先的5G商用解决方案提供商,华为在《华为核心网自动驾驶网络白皮书》中,定义了通信网络下自动驾驶的分级标准,其中“L2部分自治网络:系统可基于确定的外部环境,对特定单元实现闭环运维,降低对人员经验和技能的要求。”这个L2标准对于高速公路升级而言,应该可以满足,因为没有比高速公路还确定的外部环境了。

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(完)

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家园 这个适用场景差别太大了

对于无人驾驶的销售,城市路段,是把每个买车的人都当成潜在客户。而高速场景,只有极少数的远程客货运输。后者还有一个抵制因素:司机。

几乎每个城市驾驶者都是“资本家”和“工人”复合体本人,无人驾驶降低了自己的劳动成本,这个钱花的是值的。而高速场景对于多数人是少数场景,专门买无人驾驶不如去坐高铁或者飞机。仅对于搞长途客货运的老板有意义,而这些老板和司机往往是分离的,花钱买了无人驾驶,如果不能开掉司机或者降工资,基本属于浪费。若果真这么做,必然遭到后者抵制。所以专门用于告诉的无人驾驶基本没有经济价值。

家园 高速上一般情况是极简,但极端情况出来就很可怕

特斯拉最著名的自动驾驶车祸,是因为将一辆白色货车当成了白云

美国当年有一段高速盘山公路,时不时有人开车冲下悬崖,结果调查很久发现当太阳某种角度,驾驶员会以为这段不是盘山路是直路

这种情况本来都是极端情况,但高速速度快后果严重,所以其实未必适合先在高速上推广

家园 离开地面这个复杂场景,跳到空中去解决

你这里说的是飞行汽车吧。欧洲好几个公司在做这一块。

但我一直没想明白安全问题怎么解决。

家园 空域管理从二维升格到三维,只会更复杂。
家园 自驾最先适合练手的,可能还是停车场
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