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专家讲堂|科学合理、公平公正的智能车辆测试评价技术体系该如何建立

发布日期:2020-09-21

车辆智能化是全球新一轮科技革命和产业发展的重要战略制高点,其技术发展及运用对交通强国建设具有重要意义。

美欧日等世界发达国家均纷纷出台符合本国国情的政策法规、标准规范,积极引导车辆智能化技术和产业发展。我国发布了《智能网联汽车道路测试管理规范(试行)》等一系列政策法规和标准规范,全国部分省市建立测试基地、开放测试道路,并制定相关道路测试管理规范或实施细则,积极开展试点工程,加快推动我国智能车辆从研发、示范到商业化的进程。但从世界范围看,构建保障智能车辆安全、可靠运行的测试评价技术体系,是共同面临的未解难题。

一、智能车辆测试评价技术体系现状

智能车辆是多学科交叉融合的人、车、路及交通环境等多元因素相互耦合系统,测试评价技术体系是智能车辆研发、生产、应用的重要环节,是车辆智能化技术发展的重要支撑。传统车辆的测试评价技术手段和方法不能完全覆盖智能车辆。

近年来,车辆智能化技术测试评价主要采用基于用例的测试方法,由于适用功能相对简单,对于功能相对复杂和综合的智能化系统存在不足,无法测试多项功能的综合表现;且对测试结果有着明确的要求,系统自主决策能力难以体现;因此,很难满足智能功能的测试需求。

基于场景的测试方法是通过预先设定场景,要求车辆完成某项特定目标或任务来对智能化系统进行测试,由于需要满足多种环境感知传感器测试,同时提供系统决策所需的自由度,测试场景的设计势必更加复杂,环境要素更加丰富;且需要多种来源数据以确定测试场景的内容以及测试初始条件,场景采集和分析的成本高;因此,也很难满足智能功能的测试需求。

公共道路测试能够提供真实的交通环境,满足环境感知系统、决策规划系统的测试需求,但测试周期长、效率低、测试成本巨大,同时必须考虑安全风险问题以及法律法规的限制。从统计学角度出发,要验证车辆的自动驾驶比人类驾驶更安全,理论上应至少进行1.6亿公里以上的公共道路测试,这是一个无比巨大的测试里程。因此,单纯依靠公共道路测试智能化系统并不具备可操作性。

随着车辆智能化及其测试评价技术的不断发展,我国对智能车辆实际上路应用的需求愈加迫切,必先解决安全性、可靠性测试评价技术问题,以避免因智能化带来新的安全隐患。因此,亟需制定智能营运车辆上路应用的政策法规和标准规范,明确智能营运车辆上路条件和运营过程安全保障机制,科学引导和安全管控智能车辆在交通运输行业的安全健康发展。

二、测试评价技术体系的分类

1、按照测试技术手段进行分类。可分为仿真测试和实车测试。仿真测试包括软件在环仿真测试、硬件在环仿真测试和整车在环仿真测试。实车测试包括封闭区域测试、有限开放环境测试和开放环境测试。

2、按照强制性要求进行分类。可分为法规性检测和自愿性检测。法规性检测是智能车辆进入道路运输市场前,必须按照标准法规进行整车性能测试;自愿性检测是汽车生产企业自主进行的产品研发测试,涉及到产品从设计到定型的各个阶段。

3、按照测试内容和目的进行分类。可分为安全性测试、可靠性测试和适用性测试。安全性是指智能车辆正常运行,以及偶然事件发生时和发生后保障智能车辆、乘客或货物安全的性能;可靠性是指智能车辆在一定时间内、一定条件下无故障地执行预定功能的能力或可能性;适用性是指在真实交通环境条件下,自动驾驶车辆满足预定使用要求的能力。

三、测试评价技术体系的思考

道路运输车辆是运输生产经营工具,应满足运输安全生产要求。智能车辆的适用性和可靠性是安全生产管理的主要控制因素,同时关乎道路运输安全生产责任落实问题。建立科学、合理、完备、好用的测试评价技术体系,能够为智能车辆的“安全性、可靠性和适用性”提供技术保障手段。

根据运输安全生产要求,构建分类分级的测试评价体系。如图1所示,按照按照测试区域与外界交通要素交互程度和测试风险程度由低到高分为封闭场地规范性测试(C1)、封闭场地验证性测试(C2)、有限开放环境验证性测试(C3)、开放环境示范性验证(C4)四个阶段。C1、C2属于法规性检测行为,主要测试安全性。C3、C4属于自愿性检测行为,测试可靠性和适用性,需要企业自我承诺。

图1 智能车辆测试评价技术体系

1、封闭场地规范性测试。该阶段测试,不允许其他车辆及相关要素出入,在专用封闭区域进行测试。该阶段测试工况确定,测试方法、手段及结果具有重复性,测试风险程度相对低。具备资质和能力的第三方机构严格按照标准规范及测试条件要求进行测试,利用经过标定的仪器设备检测智能车辆具体性能参数(测试结果为物理量的精确值),并评价是否满足相关的法规、标准要求。

2、封闭场地验证性测试。该阶段测试,不允许其他车辆及相关要素出入,在专用封闭区域进行测试。该阶段测试工况确定,可进行重复测试,测试的风险程度相对较低。具备资质和能力的第三方机构严格按照标准规范及测试条件要求进行多次测试,利用经过标定的仪器设备检测智能车辆具体功能性指标(测试条件中含物理量的精确值),并评价满足相关法规、标准要求的概率。

交通运输部公路交通试验场

3、有限开放环境验证性测试。该阶段测试的部分区域,允许其他车辆及相关要素出入,测试工况及环境条件较为复杂,可进行重复测试,测试的风险程度相对较高。只有通过封闭场地的规范性和验证性测试后,才能允许进行该阶段测试。

本测试阶段,应遵守国家和地方道路测试管理的相关要求,企业自行按照标准规范及测试条件要求进行功能和性能测试并记录相关数据,自我评价产品的安全性、可靠性等性能。

4、开放环境示范性验证。该阶段测试,在完全开放的真实交通环境中进行,测试工况复杂多变,可进行重复测试,测试风险程度相对高。不同于车辆的实际运营,示范阶段也是有条件的,示范车辆及人员需要全程严密监管。同时,示范区域也是有限制的,不能超出被批准的示范区域。只有通过封闭场地的规范性测试、封闭场地的验证性测试、有限开放环境验证性测试后,才能允许进行该阶段测试。

本测试阶段,应遵守国家和地方示范验证的相关管理要求,企业自行按照标准规范及测试条件要求进行功能和性能测试并记录相关数据,全面验证产品的适用性,包括功能、性能及可靠性等。以提高车辆与道路、交通设施设备及其它交通参与者的环境协同性,使其能够在多样化的道路交通环境下安全、可靠、高效的开展运输作业。

综上所述,科学合理、公平公正的测试评价技术体系是国家法规体系的重要组成部分,是标准规范落地实施的重要保障。按照政策法规和标准规范要求,以及企业自愿性检测和自我承诺,辅以仿真测试评价技术,形成完整的分类分级测试评价技术理论和实践体系,满足“安全性、可靠性、适用性”,推进载运工具高质量发展,实现“交通装备先进适用、完备可控”的交通强国建设目标。

作者:

周炜,交通运输部公路科学研究院汽车运输研究中心主任、研究员

李文亮,交通运输部公路科学研究院汽车运输研究中心副研究员

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