黄合来:智能网联交通安全与事故深度调查

2020年10月20日-22日,由国家市场监督管理总局缺陷产品管理中心、浙江清华长三角研究院、中国汽车工程研究院股份有限公司、重庆市合川区人民政府联合主办的第三届中国汽车安全与召回技术论坛在重庆隆重召开。本届论坛以“智能新能源汽车全产业链安全与技术创新”为主题,汇聚120家政府机构、事业单位、科研院所以及整车和零部件企业等行业翘楚权威论道。其中,在10月22日举办的“事故深度调查数据驱动的车辆安全技术”专题论坛上,中南大学国际教育学院院长、中南大学城市交通研究中心主任黄合来发表了核心为《智能网联交通安全与事故深度调查》的精彩演讲。以下内容为现场演讲实录:
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中南大学国际教育学院院长、中南大学城市交通研究中心主任 黄合来
非常感谢王教授的介绍,也非常感谢有机会参加这次会议!
我今天带来的报告题目是《智能网联交通安全与事故深度调查》。刚才肖主任讲了安全和事故一直在博弈,我们也在做这个工作,但是我们的重点在于“路”,我学的是交通学科,所以关于安全,我们考虑的是怎样把路修好,然后基于事故展开研究。我之前在新加坡待了5年,在美国待了2年,接触了各类交通事故。但是真正的调查,相对来讲,在“路”这个板块还没有这么深,但是有更多机会让路和车协同起来,人在车里作用会越来越小,更多强调的是系统性、可控制性和协调性。所以路与车的关系越来越好,越来越紧密。我今天给大家讲三个方面的内容。
一、长沙智能网联交通系统建设进展
首先给大家简单介绍一下长沙的情况,长沙在2018年拿到“国家智能网联汽车(长沙)测试区”的牌照,今年晋升国家级车联网先导区,投入非常大,我们学校作为长沙的高校非常激动。尤其作为学者来讲,这就是我们的战场,因为原来没有机会,现在有这个机会了,我们从最开始就一直参与到它的建设、规划、技术研发中。这是著名的“双百工程”,在长沙打造了100公里智慧高速,就是长沙到益阳和长沙西北和西南的两条绕城高速公路,打造国内首个支持开放式车路协同高速公路环境,全程93公里。第二个“100”指的是长沙河西围绕着湘江新区区域打造的100公里核心城区测试道路。
另外,在公交交通方面做了很多工作,尤其是公交今年开始主要发力。2018年就开通了315条线,同时在不断改进,现在计划启动149个路口路测设备布设,以及2千多台公交车全面的车载布设。包括云控大数据中心等基础的内容,还有牌照累计发放有55张。昨天百度的老总也讲了这个事情,相关测试的法规,开放道路示范区的启用等。这是各类的应用场景应用体系构建,就不多讲。
我们提出,未来通过3年努力,支撑长沙打造全国规模最大、应用最广泛、配套完善交通强国示范区、国家车联网先导区。为此启动了两个计划,一个是火炬计划,一个是头羊计划。在长沙几乎所有投入都是来自政府的财政投入,从去年就开始研究如何把智能汽车和智慧交通融合,让我们智能网联技术走向应用,所以就启动了这两个计划,重点支持一批相关企业。现在在积极筹建智能网联汽车质量监管中心,来支撑我们交通强国示范区和国家车联网先导区建设。
二、智能网联交通安全技术发展思考
我长期从事交通安全研究,刚才主要是从交通工程的角度说的,我把交通安全研究分为四个阶段:一是被动安全,这里的被动安全和主动安全与汽车领域的被动安全和主动安全是有差别的。这里的被动安全是说哪里的路上经常发生事故,我们称之为黑点,我们就会去重新设计,去做评价,去改善道路安全的性能,这样被动安全走到最高潮的标志是美国道路安全首测发布。第二个阶段是主动安全,提出我们全面把交通安全评价标准融入到整个路网规划道路设施规划当中去,同时在实时交通流的层面上,要更加关注速度和安全的关系。比如交通流的组成与安全的关系,与事故风险的关系,更加强调实时的交通流管控来降低事故发生的风险,这个是所谓的主动安全的预防,其实这一块研究大概从2008-2010年就开始大量开展各种研究。第三个是交互安全协同,我们更强调人机共驾或者在比较强的驾驶辅助基础上,很多车载信息提供的情况下如何保障安全性,这个时候路测能提供的信息,驾驶员的眼睛、感官能够感受到的信息以及其他东西,交互安全就是我们现在提的最多的东西。第四个是自动安全系统,就是今天大会很多专家学者谈到的智能网联时代走向未来全自动驾驶或者是高度自动驾驶的阶段,可能更多是系统工程相关的内容。我们也在反思,原来的学科体系到未来面向新一轮交通变化需要做什么储备。
从这四个阶段来看,最重要的一点就是越来越走向高度的组织化,计划性越来越强,控制性越来越强。坦白说汽车这一块,原来没有考虑太多事故发生之前的事情,在交通设施这一块,做交通工程,做设计,可能很少考虑车本身的性能的东西。所以走向未来交互安全和自动安全这一块,我们肯定会携手,我们必须走到一起才有可能构建这样一个系统。
涉及到智能网联做了很多尝试,其实做交通冲突、交通事故分析,事故发生是随机的、零星的、稀少的,希望通过基于交通冲突的观察去理解交通事故发生的规律和特点。现在回头站在重新构建智能网联交通系统的角度,我们认为需要采用一种自上而下的技术路线,也是在这个会上很多演讲者在谈的问题,即:在智能网联大的背景下,如何基于交通事故的调查,如何基于对交通事故深度的理解去重新构造车,重新构造交通系统。这也是为什么我们团队原本是做交通设计,现在又来做这样一项主动的交通事故深度调查的原因。
关于技术发展方面,首先是从现实事故到CAV技术。从现实事故怎样走向CAV技术,也就是肖主任讲的做各种深度调查最后一公里怎么走通的问题。如何用交通事故数据指导智能汽车的决策、算法、场景库构建,这是全世界现在都没有办法回答的问题。智能汽车,尤其是自动驾驶汽车,很多可能来自于互联网公司或者是非交通和汽车领域的公司和团体,有非常厉害的环境感知,具备千里眼,具备顺风耳。但是仅仅具备千里眼、顺风耳是不够的,我们要理解交通系统的复杂性,理解它的规律性,这个时候才能判定风险。在智能判定以后,再到车辆响应方面,我经常和从事汽车研究的同事们交流,可能因为我不了解,就是在智能网联时代汽车主体结构如何变化。我问同事们什么时候能够实现帮我把安全带解开,实现把安全带解开就是一次革命。之前不是说要在车里喝咖啡吗?连安全带都不能解开还谈什么自动驾驶。我们将来要做擎天柱,因为将来感知更深,决策更快,看得更远,这都是所有智能机器智能感知超越人的地方。这个时候车在干什么?车能不能响应它,我觉得这是汽车领域需要考虑的问题。
如何把年审和年检考虑在一起,从无限场景到有限场景的测试,到底怎么做?现在所看到的测试场景都是基于最基础的交通规则所制定的,而并不是真正的深度理解交通事故发展的规律,基于真正的交通复杂场景来构建的产品库。
我们和中山大学拿到的国家重点研发项目非常有意思,就是自主式交通系统。未来交通系统应该长什么样我们都不知道,如果我们单方面去做单车智能或者在现在的情况下做车路协同,我认为现在的努力都是在做铺垫和技术探索。未来的交通系统该怎么构建,是一个什么样的出行模式,这个系统是需要重新构建的,也是我们需要研究的。
我认为这几个领域是站在智能网联交通安全的角度去深度考虑的,需要来自各个方面的努力。我举一个例子,我们之前设计了一条高速公路,其中智慧这方面是我在主持,现在大家都知道所有新修的高速公路不谈一谈无人驾驶都不好意思跟领导汇报。最后我们企业给出很多方案,比如说“100米一个摄像头”,可是不知道给谁用,包括长沙,包括很多其他我所参与的评审会、论证会等都是这样的情况。我们提出了一些概念,认为真正的智能交通管控系统还在1.0阶段,可是车路协同和智能网联已经到了3.0阶段,我们缺了一个2.0的阶段。一直以来都没有走到2.0,可是突然要求做到3.0,这个时候是做不到,投入也会非常大。所以现在提出了一个所谓的“代际协同”概念,在1.0的基础上采用3.0的更高精感知、更高精通讯、边缘计算等服务于更好的2.0业务体系。比如交通流管控,形成时间预测,实时交通流事故风险的判定,但没有到微观这个层面上,只是在有限的场景下,有条件的情况下实现3.0特征。
我是事故分析预防期刊的主编,2020年发表了一篇文章。把过去1969年创刊以来所有的文章做了一次分析,写了一篇文章,总结了交通安全、交通故分析的历程和主要热点,最后总结出来一张表,试图提出一个新的交通安全研究框架。把人、车、装备,包含软件和硬件,包括信息网络、通讯网络、交通基础设施网络、社会环境,在智能网联到未来自动驾驶过程当中,我们认为在交通安全上面需要研究的东西提了出来,有兴趣的同行可以去找文章读一读。
三、中南大学事故深度调查实践
我是2010年回国的,到现在刚好是10年,与NAIS年龄一样大。坦白说中南大学既不是传统做汽车的,也不是传统做交通工程的,我们是做高速铁路的。我们是一个新的团队,大概十来个人组成,一帮年轻的博士,从2016年开始做项目,即中国出行安全深度研究交通事故版块,由于交通专业和交警联系紧密,所以可以便利地获取交通事故数据、第一现场。利用这样的便利,开展了这个项目,到现在历时将近4年时间,选了一些区域,包括毛泽东的家乡湘潭县这样一个非常典型的传统县城,对其进行全面的覆盖。另外,还找了一些高速公路,有山区、有平原的公路,最近又把长沙的县纳入进来,我们的特色是有城区、有高速、有农村,路网密度大,监控设备密集,我们要的数据全部都必须带监控。我们的调查准则是不限制是否有人受伤,至少有一辆车参与,有监控视频和行车记录仪优先。我们制订了和交警协调调查工作流程和联动机制,保证了原始数据的精确性,构建了调查数据分析应用数据加工数据链。我们做这个项目就是面向智能网联交通系统,设计这一套东西的目的就是为了这一套数据库的构建。所以我们很重视事故重现还原,事故前5秒、10秒车辆的运动以及周边所有交通环境的因素,去系统还原、理解这个交通事故整个过程。
这里有一个例子,在湘潭县107国道,有一辆大货车在前面想借道右走,后面跟着一辆蓝色的货车和这辆黑色的轿车对向相撞,就这么一起事故,里面存在很多问题。这属于交通设计的问题,从交通工程角度进行改善,整个工程调查做得非常精细。我们将一场非常严重的事故进行还原,包括其他涉及到的车辆,轿车时速大概是65公里,从交通流层面上进行了重建。这个项目我们现在做了大概有500起,大概每年200到300起的增长速度,主要的工作不在于量,我们希望从交通冲突角度去理解技术路线,所以我们针对这一块事故场景库构建做了一系列研究,我们建立了整个的汽车路线来构建汽车测试的场景库。
我们再看一个例子,是关于事故场景应用的。有这样一起事故,也是在湘潭县街上,是一个黑夜,一个人倒完垃圾从斑马线上走回来,被一台车撞了,造成这个人多处骨折重伤。在对这个事故的重建时我们做了一些技术工作,比如说无人机的航拍,道路区划信息误差最小,按照真实的比例还原,高度还原道路使用者在碰撞前后运动学过程以及周边交通环境的重建,就是其他的车辆完完整整的重建。我们认为这可能是在将来智能网联场景库构建里面所需要的元素,我们是这样考量的。
我们做了这样一个仿真,如果装配AEB,这个事故发生时到底是什么情况。现在是51公里/小时,当它发现这个人出来的时候,它看到了这个人,在中间下面这个视角就是车辆的视角,能够看到这个人走过来,通过它的雷达和视频做出相应的反应。这个时候我们可以明显看到速度在自动下降,从51到49,此时辅助刹车。如果装配AEB,这个车辆速度会下降到22公里每小时,原来我们重建的事故碰撞速度是37公里,这是一个场景。
我刚才举了两个例子,这样的例子有几百起,我们把这些例子的元素、工况、场景都分门别类进行标注,希望做一整套智能网联的安全测试平台,尤其是结合我前面所介绍的长沙的封闭测试场,开放道路的测试场,百度的合作平台。希望我们一起合作走向未来技术体系,为这个体系能够做出关键性的工作。
这是我的报告,谢谢各位!
(注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅,请勿转载)