智能網聯汽車測試場平面布局設計研究

（武漢軟件工程職業學院，湖北武漢市，430205） 鄒慧怡

智能網聯汽車內部具有多種先進的技術，其最終的目的在于完全替代人類手動駕駛，并提升乘坐的安全性與舒適性。對于智能網聯汽車的測試，如果在實際的道路中進行，很可能會由于設計不夠完備導致其周圍的安全系數降低。因此，需要在封閉的測試場中，采用科學合理的設計，將各類現實要素納入其中，盡可能保證測試結果的真實性。

1 智能網聯汽車測試場設計的特殊性

1.1 自我操控與通信交流

與傳統汽車測試場不同，對智能網聯汽車進行測試的主要內容在于車輛在自動駕駛過程中的自我操控性，以及車輛是否能夠全程保持安全可靠。為此，測試場需要具有多種路況特征。此外，智能網聯汽車還需要完成網聯化條件下信息的交流，以及車輛與道路之間的協調等內容。因此，測試場的設計應確保在不同道路的兩側安排多種設施。

1.2 擁堵場景的排隊與跟馳

智能網聯汽車在擁堵的情況下，會產生排隊機制，從而需要對影響各類擁堵場景的排隊狀態等相關情境進行設計。同時，跟馳現象也需要被考慮，受到車道數設計、車道功能性的影響以及穩定流擁堵的影響，跟馳現象會對車輛起到延遲與制約的作用。因此，需要綜合考慮這些因素的影響，以更好地評估交通系統的性能和設計出更優的道路交通方案[1]。

1.3 多樣化場景中性能的穩定性

為了確保智能網聯汽車能在城市道路交通中將自身的特性完全進行發揮，基于相關規范標準，從城市道路的平縱橫線型、道路功能等多個方面予以系統性考量。前者包括各類道路、立交、匝道等，后者包括各類公共設施等。這些交通場景的設計需要考慮智能網聯汽車的特點和需求，以確保其能夠在這些場景下安全、高效地行駛[2]。

2 智能網聯汽車城市道路測試場平面布局設計策略

2.1 工程概況

某智能網聯汽車測試場的總規劃面積為1.5km2，設計總長度為1.5km，設計總寬度為1km。在本測試場的設計中，共設置了四個不同方向的車輛出口和車輛入口。

2.2 整體道路設計

根據城市道路工程設計標準等文件中對道路等級的分類情況，在測試的過程中應該對主干道路、次主干道路、支路、快速路等場景進行設計，并且，按照功能性方面的需要，對多種斷面道路場景進行設計。具體來說，在基礎的道路測試場景中，設計的時速為60km/h，彎道曲率半徑的最小值為120m；在快速路測試場景中，設計的時速為100km/h，彎道曲率半徑的最小值為400m。對于車道線，按照道路交通法規的要求進行設計，即黃色或白色的實線或虛線。

2.3 不同車道數量的道路設計

針對本測試場中雙向2/3/4/6/8車道，也要按照不同的方式進行設計，使智能網聯汽車在行駛的過程中，能夠對不同場景下的自我操控、通信交流、以及排隊與跟馳等情況進行測試。具體來說，雙向2車道容易產生擁堵情況，因此其主要負責測試車輛跟馳，并加入速度與車道的保持、靠邊停車等方面的測試內容。其直線與無加速條件下的彎道的設計時速為60km/h，有效長度的最小值為600m，同時，無加速條件下的彎道的曲率半徑的最小值為120m。

其中雙向4車道由于道路較寬，具備超車條件，因此除了以上測試內容外，還要負責超車與并道方面的測試。同時，大多數快速路的車道數最少為雙向4車道，因此在該場景下，可以開展快速路的場景測試。在這一情況下，為了防止車速過快、車道過短而導致測試結果的有效性降低，因此，直道的有效長度的最小值為600m，無加速條件下彎道有效長度的最小值與之相同。其中，二者的主要測試范圍在于公交專用道、非機動車專用道等方面的測試[3]。

2.4 匝道設計

在匝道的設計方面，在城市道路中，主要的場景為平面型十字交叉立交與組合型互聯互通式立交兩種，因此，在本測試場的平面設計中，要按照這兩種立交的形態對匝道進行設計，主要包括負責左轉彎的環形匝道、負責右轉彎的平面交叉匝道與單曲線匝道等，在設計的過程中均要符合道路交通工程設計標準文件中的要求。

2.5 其他方面的設計

通過設計，能夠對掉頭位置的感應、掉頭措施的判斷、來車避讓等方面進行測試，有效長度的最小值應為800m左右，便于整體化開展掉頭的測試。在自動泊車的測試方面，主要分為平行車位、垂直車位、斜排車位等，當車位的長度為5m，則寬度設計為3m，如果長度為10m，則寬度設計為4m，以保證符合大多數車輛的情況。其中，如圖1所示，斜排車位的傾斜角度應設置30°、45°、60°多種，以滿足多種場景。

圖1 斜排車位仿真模擬設計效果圖

3 設計結果與驗證

3.1 設計結果

結合以上的設計要點，本智能網聯汽車測試場最終設計了一條主干道路、一條次主干道路、一條快速路、一架互聯互通型，包含三個岔路的立交、以及一條隧道和一條環形道路。同時，在測試場中設計了10個交叉路口。此外，測試場中還包括一座平行式停車場和一座斜排式停車場、一條步行街、若干個市中心交叉口，以及地鐵站、公交站、學校、加油站等，并按照要點中的規格對設計的效果進行進一步明確，以保證測試場的設計盡可能地符合城市的實際狀況。

3.2 仿真驗證

為了驗證設計方案的有效性，本文利用仿真系統對測試場進行建模。仿真系統中包括道路設計元素，通過對這些要素進行組合設計或改變模型參數，能夠對各類要素的各部分進行幾何搭建，從而實現交通路網的整體化布局及其幾何結構的實體化建模。智能網聯所需的網聯化環境，可通過仿真系統聯合數字軟件，對毫米波傳感器、激光雷達、攝像頭等進行仿真建模，通過計算分析，獲取測試期間的動力學信息。通過對仿真驗證的結果進行分析，能夠反映出測試場是否能夠有效開展測試。

4 結論

在對智能網聯汽車進行測試的過程中，如果城市道路的測試場沒有得到科學有效設計，則會導致智能網聯汽車投入使用時，無法應對復雜的環境，并增加安全風險。為此，在對測試場進行平面設計時，首先要進行科學化的場景分類，其次要掌握設計布局的要點，并及時開展仿真驗證工作，以保證測試場設計的有效性。