聯(lián)合國自動車道保持系統(tǒng)法規(guī)解析

文/費 音

作為汽車與信息、電子、通信等產(chǎn)業(yè)跨界融合的重要載體和典型應(yīng)用，智能網(wǎng)聯(lián)汽車代表了汽車技術(shù)和產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的方向，相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)協(xié)調(diào)正在成為全球標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)相關(guān)國際組織的工作重點。聯(lián)合國、國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）和國際電信聯(lián)盟（ITU）均以負(fù)責(zé)道路汽車和智慧交通的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)組織為主導(dǎo)，開展與智能網(wǎng)聯(lián)汽車相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)研究。在聯(lián)合國層面，世界汽車法規(guī)協(xié)調(diào)論壇（WP.29）下屬的智能網(wǎng)聯(lián)汽車工作組（GRVA）負(fù)責(zé)開展有關(guān)智能網(wǎng)聯(lián)汽車法規(guī)的協(xié)調(diào)工作。GRVA 為了適應(yīng)自動駕駛技術(shù)的發(fā)展，在2020 年推出了聯(lián)合國《自動車道保持系統(tǒng)（ALKS）》（UN R157）法規(guī)。

我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車標(biāo)準(zhǔn)體系也正在建設(shè)完善，先期以先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）領(lǐng)域為重點，已開展了大量的標(biāo)準(zhǔn)研究和制定工作，目前在此基礎(chǔ)上，正在開展自動駕駛領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。為此，本文對UN R157 內(nèi)容和修訂趨勢進(jìn)行以下解析。

一、ALKS 與相關(guān)法規(guī)發(fā)展現(xiàn)狀

ALKS 是在設(shè)有物理隔離設(shè)施劃分交通流的道路條件和行駛車速在60 km/h 以下，激活并自主控制汽車，使汽車在道路上保持穩(wěn)定的橫向和縱向運動的系統(tǒng)。根據(jù)國際自動機(jī)工程師學(xué)會（SAE International）《自動駕駛系統(tǒng)分級標(biāo)準(zhǔn)》（SAE J3016），該系統(tǒng)屬于L3 級有條件自動駕駛，不同于L2 級駕駛輔助，如車道保持輔助系統(tǒng)（LKA）、盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)（BSD）、自適應(yīng)巡航系統(tǒng)（ACC）等，L3 級有條件自動駕駛是自動駕駛汽車產(chǎn)業(yè)的分水嶺，處于輔助駕駛和真正的自動駕駛之間。目前，奔馳、本田和長安等相關(guān)企業(yè)也已開發(fā)相應(yīng)的系統(tǒng)。

GRVA 根據(jù)自動駕駛技術(shù)的發(fā)展和ALKS 的開發(fā)情況，自2019 年起著手制定UN R157，2020年3 月GRVA 全體會議討論通過并提交WP.29。UN R157 于2021 年1 月起正式生效。同期通過的法規(guī)還有《網(wǎng)絡(luò)安全性和網(wǎng)絡(luò)安全性管理系統(tǒng)》（UN R155）和《軟件升級和軟件升級管理系統(tǒng)》（UN R156）。作為自動駕駛領(lǐng)域的第一項國際法規(guī)，UN R157 的出臺被視為交通中自動駕駛系統(tǒng)監(jiān)管的第一步。

UN R157 包含適用于型式認(rèn)證的管理規(guī)定、技術(shù)要求、審核、報告和測試規(guī)定，共分為14個章節(jié)和5 個附件，包括系統(tǒng)安全、故障安全響應(yīng)、人機(jī)界面（HMI）、自動駕駛數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)（DSSAD）、信息安全和軟件升級等方面的要求（見圖1）。

二、UN R157 核心技術(shù)內(nèi)容解析

UN R157 的核心技術(shù)內(nèi)容主要在系統(tǒng)安全和故障安全響應(yīng)、HMI 與操作員信息、目標(biāo)和事件檢測與響應(yīng)（OEDR）、DSSAD、網(wǎng)絡(luò)安全和軟件更新、適用于ALKS 功能和運行安全方面的特殊要求和ALKS 測試規(guī)范等章節(jié)條款中。

圖1 UN R157 主要結(jié)構(gòu)圖

1. 系統(tǒng)安全和故障安全響應(yīng)

ALKS 被激活后，它將代替駕駛員執(zhí)行駕駛?cè)蝿?wù)，應(yīng)對包括故障在內(nèi)的所有情況，并且不可以危害車內(nèi)人員和其他道路使用者的安全。被激活的系統(tǒng)應(yīng)支持駕駛員隨時恢復(fù)對汽車的手動控制。

為了保證這些功能的實現(xiàn)，本條款規(guī)定了在ALKS 激活期間，本車與前車之間的最小時距與最短跟車距離應(yīng)隨本車當(dāng)前速度而變化，本車車速越快，最小時距越長，最小跟車距離越遠(yuǎn)。如果系統(tǒng)檢測到碰撞風(fēng)險，就啟動應(yīng)急策略（EM），防止碰撞或減輕碰撞后果。而且，本條款還要求在ALKS 激活后，能夠識別所有需要駕駛員重新控制汽車的情況，并且在發(fā)起接管需求的時候要有足夠的提前量；當(dāng)駕駛員沒有回應(yīng)接管需求的時候，ALKS 就會啟動最小風(fēng)險策略（MRM），將交通風(fēng)險降至最低。

本條款描述了對ALKS 的最低安全要求，也就是裝用該系統(tǒng)的汽車不給本車和道路其他汽車帶來安全風(fēng)險。我國正在制定的推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)“智能網(wǎng)聯(lián)汽車自動駕駛系統(tǒng)通用功能要求”中也納入了相應(yīng)的要求。

2. HMI 與操作員信息

ALKS 被激活后，需對駕駛員的任何操作都要有所響應(yīng)，在必要的時候通知駕駛員接管汽車，而且還要判斷駕駛員是否能夠有能力接管，這些都需要ALKS 和用戶之間有交互信息的HMI 作為媒介，向駕駛員適時提供信息。

該條款規(guī)定了駕駛員有效性識別ALKS 的要求、系統(tǒng)的激活與退出條件、ALKS 應(yīng)給予的提示信息和形式，以避免駕駛員誤解或者操作不當(dāng)。

在我國，工業(yè)和信息化部在對自動駕駛汽車產(chǎn)品的管理要求中，考慮到了這方面的檢測要求。工業(yè)和信息化部在2021 年8 月出臺的《關(guān)于加強(qiáng)智能網(wǎng)聯(lián)汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理的意見》中提出，采取脫手檢測等技術(shù)措施，保障駕駛員始終在執(zhí)行相應(yīng)的動態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)。

3. OEDR

該條款規(guī)定了汽車應(yīng)配備感知系統(tǒng)。該系統(tǒng)應(yīng)能確定駕駛環(huán)境和交通動態(tài)，具體要求包括：前向探測范圍至少達(dá)到46 m，橫向探測范圍覆蓋汽車左右兩側(cè)車道的整個寬度。

我國正在制定的推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)“智能網(wǎng)聯(lián)汽車自動駕駛系統(tǒng)通用功能要求”中也納入了相應(yīng)的要求。

4. DSSAD

作為ALKS 激活的前提，汽車必須安裝符合要求的DSSAD。該條款規(guī)定了ALKS 駕駛狀態(tài)的記錄要求，對需要記錄的事件、元素、數(shù)據(jù)有效性、防篡改和DSSAD 的運行有效性提出要求，確保記錄ALKS 的所有相關(guān)動態(tài)和發(fā)生碰撞等事件時數(shù)據(jù)的可檢索性。事實上，DSSAD 不僅針對ALKS功能，這是對自動駕駛系統(tǒng)各項功能數(shù)據(jù)的記錄要求。

我國正在制定的推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)“智能網(wǎng)聯(lián)汽車自動駕駛數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)”中不僅納入了上述各項主要內(nèi)容，還增加了DSSAD 的耐撞性能要求、環(huán)境評價性要求等內(nèi)容。

5. 網(wǎng)絡(luò)安全和軟件更新

該條款是對汽車的網(wǎng)絡(luò)安全和軟件更新的要求，符合UN R155 和UN R156 規(guī)定。與DSSAD的要求一樣，這是對汽車的通用型要求，并不局限于對ALKS 的要求。

我國目前正在制定的兩項強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)“汽車軟件升級通用技術(shù)要求”與“汽車整車信息安全技術(shù)要求”，在標(biāo)準(zhǔn)編寫過程中，也已充分考慮了國際協(xié)調(diào)，其技術(shù)要求參考了UN R155 的網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險點與UN R156 的軟件更新要求。

6. 適用于ALKS 功能和運行安全方面的特殊要求

該條款描述了ALKS 全生命周期的功能安全與運行安全要求及其流程審核要求。在其附錄ALKS 交通干擾關(guān)鍵場景指南中，列出了3 種ALKS 避免碰撞的關(guān)鍵場景，分別是切入、切出和減速，把駕駛員模型分為感知、決策和反應(yīng)3 個階段，并給出了這3 個關(guān)鍵場景下的駕駛員模型。

7. ALKS 測試規(guī)范

該規(guī)范規(guī)定了裝用ALKS 的汽車應(yīng)完成的基礎(chǔ)測試。其中，用以評估動態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)（DDT）系統(tǒng)性能的試驗場景包括車道保持、避免碰撞、跟隨前方汽車、其他汽車變更切入、前方汽車變道后的靜止障礙物和視野測試。

8. UN R157 修訂趨勢

目前，UN R157 內(nèi)容仍在不斷完善，修訂重點包括：

① 范圍擴(kuò)大，納入重型汽車

2021 年11 月，WP.29 通過的修正案，將UN R157 的范圍從只適用于M1類汽車擴(kuò)展為適用于M 類和N 類汽車，該修正案將于2022 年6 月生效。

其修訂內(nèi)容主要包括：在最小時距與最短跟車距離要求中增加了M2、M3、N2和N3類汽車對應(yīng)的限值，感知系統(tǒng)的探測范圍、DSSAD 的相關(guān)內(nèi)容也做了相應(yīng)調(diào)整。

② 汽車行駛速度提高為130 km/h

UN R157 作為對ALKS 監(jiān)管的起步，ALKS被激活后允許汽車行駛最高速度為60 km/h，并計劃在后續(xù)修訂中將其提高至130 km/h。與之相對應(yīng)，最小時距與最小跟車距離要求增加了本車當(dāng)前速度在70 km/h ～130 km/h 以上的相應(yīng)系列限值，并且前向探測范圍的要求也隨著汽車最高行駛速度的提高而變得更遠(yuǎn)，對于最高行駛速度為130 km/h的汽車，前向探測范圍至少要達(dá)到150 m。

③ 增加車道變換功能

UN R157 增加了車道變換功能，并將車道變換過程（LCP）定義為從點亮轉(zhuǎn)向燈到自動關(guān)閉轉(zhuǎn)向燈之間的過程，具體包括以下步驟：點亮轉(zhuǎn)向燈、暫時停用ALKS 的強(qiáng)制車道保持功能、向車道邊界橫向移動、車道變換策略（LCM）、恢復(fù)ALKS的強(qiáng)制車道保持功能和關(guān)閉轉(zhuǎn)向燈（見圖2）。其中，LCM 為其中的核心內(nèi)容。

圖2 車道變換功能圖示

激活車道變換功能的前提是目標(biāo)車道同時滿足最大減速度、反應(yīng)時間和安全時距3 個條件（見圖3）。

圖3 目標(biāo)車道評估條件圖示

修訂內(nèi)容主要包括：增加相關(guān)定義，如初始車道、目標(biāo)車道、LCP 和LCM 等；明確LCP 的激活標(biāo)準(zhǔn)、車道變換環(huán)境、LCM 的特殊要求等，同時在附件中加入合適的場景測試要求。

三、結(jié) 語

ALKS 是L3 級及以上自動駕駛系統(tǒng)的核心功能之一[1]，涉及駕駛員與汽車的控制權(quán)切換。UN R157 針對自動車道保持功能給出了詳細(xì)的汽車控制權(quán)切換流程與相應(yīng)的安全要求，為其他L3 級自動駕駛的標(biāo)準(zhǔn)制定提供了參考模板。UN R157 包含了大量自動駕駛汽車的通用基礎(chǔ)要求，如DSSAD、HMI、網(wǎng)絡(luò)安全和軟件更新等，對于我國目前正在研究的自動駕駛功能領(lǐng)域國家標(biāo)準(zhǔn)的制定具有指導(dǎo)意義。

我國現(xiàn)已發(fā)布多項ADAS 系列國家標(biāo)準(zhǔn)，包括《乘用車車道保持輔助（LKA）系統(tǒng)性能要求及試驗方法》（GB/T 39323-2020）和《道路車輛盲區(qū)監(jiān)測（BSD）系統(tǒng)性能要求及試驗方法》（GB/T 39265-2020）等，同時，“商用車輛LKA 性能要求及試驗方法”“駕駛員注意力監(jiān)測系統(tǒng)性能要求及試驗方法”“智能泊車輔助系統(tǒng)性能要求及試驗方法”等ADAS 標(biāo)準(zhǔn)也正在制定中。筆者希望通過對L3 級自動駕駛領(lǐng)域的UN R157 的研究，將有助于我國提高智能網(wǎng)聯(lián)汽車的技術(shù)水平，為相關(guān)產(chǎn)品走向國際奠定基礎(chǔ)。