本文作者:那里的风景、冷月孤星剑
一、摘要
我国道路营运车辆1200多万辆,占比机动车3%,但由于其运行时间长、夜间出行多、司机驾驶强度大,尤其重卡和中大型客车还存在盲区大、制动距离长等限制,其产生交通事故的占比远远高于车辆数占比。相关数据显示,我国营运车辆涉及交通事故3.6万起,死亡1.4万人,分别占机动车交通事故的13%和23%,是其他车辆风险的4.8倍和9.1倍[1]。如何提升营运车辆的交通运行安全一直备受关注的课题。
本文深入剖析重点营运车辆的安全管理需求,系统化梳理了现有常见技术、车载终端形态,以及相关政策法规与标准,结合我国独具特色的车路云一体化发展路径,创新性地提出基于C-V2X(Cellular Vehicle-to-Everything,蜂窝车联网) 的网联式车载终端设计方案。该方案旨在构建一种全新的重点营运车辆管理技术模式,为显著提升营运车辆安全管理水平提供有力支撑。
关键词:重点营运车辆、两客一危、重型卡车、主动安全、C-V2X、网联协同
二、引言
在营运车辆安全管理侧,《交通运输系统安全生产治本攻坚三年行动方案(2024—2026年)》[1] 提出努力从根本上消除重大事故隐患,加快道路交通运输安全生产监管向事前预防转型。《交通强国建设纲要》[2] 指出,要推广应用交通装备的智能检测监测和运维技术,加速淘汰落后技术和高耗低效交通装备。从智慧交通及基础设施建设看,工信部《“十四五” 信息通信行业发展规划》[3] 提出,到2025 年重点高速公路、城市道路实现蜂窝车联网(C - V2X)规模覆盖。2024年7月3日,首批车路云一体化试点名单公布,北京、上海、重庆、鄂尔多斯等 20 个城市及联合体入选,覆盖全国 16 个省市自治区[4]。多数试点城市即将实现城市核心区全域的C-V2X网络覆盖及关键路口的感知覆盖。基于需求侧及建设侧的发展规划,本文提出了基于C-V2X的网联式车载安全管理终端设计方案。
三、需求分析
根据《2023年交通运输行业发展统计公报》,2023年末,全年完成公路营业性货运量403.37亿吨,比上年增长8.7%,占总货运量73.7%;完成公路营业性客运量110.12亿人次、增长22.4%,占客运出行方式69.94%。
2023年营业性货运量构成(按运输方式分)
2023年营业性客运量构成(按运输方式分)
全国拥有公路营运汽车1226.20万辆,其中载货汽车1170.97万辆,载客汽车55.24万辆。2023年年末全国公路营运汽车构成如下表所示:
营运车辆体积大盲区大,载荷大制动距离长,且多为营运车辆,运行时间长,司机容易疲劳驾驶。成为高速集团、交警、运输局重点关注的对象。
从车辆自身安全角度,有着强烈的事故预防预警的需求:
(1)道路及环境异常情况的预警,比如异常停车、前方事故、道路施工、团雾等恶劣天气等信息;
(2)车辆碰撞预警,尤其超视距预警。比如,车辆异常停车后前车紧急切出。这是高速公路上容易导致二次事故的场景。在城市里,交通流复杂,盲区大的客货车,很容易造成盲区碰撞事故。
(3)驾驶行为违规或者异常,比如疲劳驾驶(超时)、超速、司机疲劳驾驶(状态疲劳)、瞌睡、开车分神等;
对于运输公司、交警、交通运输局等管理机构,除了需要尽可能帮助车辆降低事故风险,还有管理、监管、事故追溯和应急救援的需求。包括:车辆驾驶行为监控、车辆轨迹监控、事故佐证等。
四、相关法规及技术标准
重点营运车辆一直属于交通领域最为被关注的交通参与者。交通部、工信部、公安部等相关部委相继出台了一系列的安全管理、监管政策及标准。
1.《全国重点营运车辆联网联控系统考核管理办法》[6]:重点营运车辆是指旅游客车、包车客车、三类以上班线客车和危险货物运输车辆。通过联网联控系统数据对道路运输管理机构、道路运输企业、社会化动态监控服务商进行定期考核。其中,安全相关的考核指标为:平均车辆超速次数、平均疲劳驾驶时长。
2.《道路运输车辆动态监督管理办法》[7]:应当按照规定设置监控超速行驶和疲劳驾驶的限值,以及核定运营线路、区域及夜间行驶时间等,在所属车辆运行期间对车辆和驾驶员进行实时监控和管理。监控人员应当实时分析、处理车辆行驶动态信息,及时提醒驾驶员纠正超速行驶、疲劳驾驶等违法行为。
3.《关于推广应用智能视频监控报警技术的通知》[8]:各地要鼓励支持道路运输企业在既有三类以上班线客车、旅游包车、危险货物道路运输车辆、农村客运车辆、重型营运货车(总质量12吨及以上)上安装智能视频监控报警装置。
4.《GB∕T 19056-2021 汽车行驶记录仪》[9]:记录仪应能通过语音方式提示安全警示状态,语音提示的内容、进程等应与当前行驶状态相匹配。提示类型及内容包括: 超时驾驶、超速行驶、未登签驾驶、自检异常或速度异常。
5.《JTT 794-2019 道路运输车辆卫星定位系统 车载终端技术要求》[10]:终端根据监控中心设定的条件触发,驾驶员不对终端进行任何操作,自动提醒包括以下功能:超速、疲劳驾驶、路线偏离、超时停车、侧翻、碰撞、不安全驾驶行为——驾驶员吸烟、打电话、分神、打瞌睡等不安全驾驶行为、右转盲区异常——车辆右转弯时右转盲区内有行人或非机动车或其他机动车。
6.《JT/T 1076:道路运输车辆卫星定位系统车载视频终端技术要求》[11]:驾驶人驾驶行为分析装置应实现以下功能:a) 通过视频分析技术,判断司机是否生理疲劳,准确度大于或等于 90% ;b) 通过视频分析技术,判断车辆是否按规定车道行驶,准确度大于或等于 90% ;c) 根据异常驾驶行为参数设置,实现异常驾驶行为报警功能。
7.《JT/T 1178 营运货车安全技术条件》[12] :牵引车辆应安装具有行驶定位功能的道路运输车辆卫星定位系统车载终端,道路运输车辆卫星定位系统车载终端的性能应符合 J/T 794 的规定。
五、基于C-V2X的重点车辆主动安全管理
(1) 重点营运车辆已有常见管理技术及车载终端
北斗定位系统:作为最早一代的车载终端,被广泛应用于车辆监控与管理领域,包括实时定位、轨迹追踪、远程控制等功能。早在2012年,交通部就要求所有重卡强制安装北斗定位终端,并接入全国货运平台统一监控。据统计,全国已有超790万辆道路营运车辆、4万多辆邮政快递干线车辆应用北斗导航定位系统[13]。
行驶记录仪:行驶记录仪较为成熟,应用广泛。除了基于定位系统可以进行超速、超时驾驶提醒之外,还可以对事故进行追溯。国标GB/T 19056早在2003年就首次发布。
360环视:360环视不仅能提供直观的驾驶辅助,还可以进行BSD(Blind Spot Detection,盲区监测)预警。虽然营运车辆的应用未有公开统计,但是据盖世汽车研究院乘用车智能驾驶配置数据分析,2024年1-10月,环视摄像头搭载量渗透率达到了47.9%[14]。
ADAS(Advanced Driver Assistance Systems,高级驾驶辅助系统):ADAS可提供前车车距过近、前车碰撞预警、车道偏移等报警。通过对全国3万余台货运车辆的主动安全预警数据分析发现,“车距过近”预警是出现频率最高的,高达35.6%[15]。
智能视频车载终端:该类产品包括了行驶记录仪、ADAS和DSM(Driver Status Monitoring,驾驶员状态监测)功能。已经被交通部列为两客一危必须强制安装的终端。江苏、广东等部分省市要求重卡也强制安装。
以上几种产品或者技术,因为其本身功能价值大,在营运车辆的安全管理中得到广泛、深入的应用。只是,都是基于单车智能来对车辆进行安全监测和预警。随着智能网联汽车竞赛的白热化以及我国车路一体化的发展,网联式、车路协同的模式,将会使得营运车辆安全管理得到革命性的提升。同时,随着雷达的规模化应用以及智能驾驶算法的突破,多源异构传感融合也将逐步成为核心、主流的技术应用,为车辆安全管理更智能、全天候、高可靠提供技术支撑。
(2) 基于C-V2X的网联式主动安全管理终端及交互
该章节针对重点营运车辆全方位的主动安全管理,梳理解决方案。
1)需求/痛点1:碰撞风险提前预警
需求/痛点描述:
载荷大、制动距离长,尤其高速公路上行驶速度高,当存在异常停车、行人闯入时,容易发生二次事故。
解决方案:
通过V2V(Vehicle-to-Vehicle)感知超视距车辆,通过路侧感知系统及时发现异常停车、逆行、行人等紧急事件,并通过C-V2X低时延广播给主车。
2)需求/痛点2:盲区碰撞风险监控
需求/痛点描述:
车辆体积大,变道/转弯盲区大,需要及时发现盲区风险并预警,避免碰撞。
解决方案:
① 360环视及BSD盲区预警;
② 从上帝视角感知盲区交通参与者及碰撞预警,并通过C-V2X低时延广播给主车。
3)需求/痛点3:非视距碰撞预警
需求/痛点描述:
在城市道路中,交通复杂,遮挡严重、鬼探头等视觉不可见情况较为常见,导致严重碰撞。
解决方案:
① 从上帝视角感知盲区交通参与者及碰撞预警,并通过C-V2X低时延广播给主车;
② 车车实时智联交互,共享位置并判断碰撞风险。
4)需求/痛点4:司机驾驶行为异常监控
需求/痛点描述:
营运车辆驾驶时间长,容易疲劳、分心,导致未能保持足够的观察及安全驾驶行为。
解决方案:
① 实时监测司机状态,识别瞌睡、闭眼、低头等异常驾驶行为;
② 实时监控前方车辆,及时提醒前车碰撞风险;
③ 实时识别车道线,及时提醒车道偏移。
④ 实时计算速度和行驶时长,及时提醒超速、疲劳驾驶风险;
5)需求/痛点5:事故追溯
需求/痛点描述:
事故后需要视频或者照片作为佐证
解决方案:
① 视频回放追溯
② 车机触发的事件视频追溯
③ 路侧感知系统抓拍到的时间及视频追溯
通过需求分析,可以得到基于C-V2X的网联式车载终端需要具备以下模块:
(1)GNSS(Global Navigation Satellite System,全球导航卫星系统)定位模块:用以获取车辆的实时位置、速度,并计算行驶时长、是否超速等、是否疲劳驾驶等;
(2)360环视:一方面为司机提供倒车影像、盲区视频以及360环视。同时提供BSD盲区碰撞预警。在发生事故时,视频可作为追溯的重要依据。
(3)DSM:进行司机驾驶行为监控,包括闭眼、打哈欠、左顾右盼、打电话等;
(4)ADAS:进行前车碰撞、前车距离过近、车道偏移监控及提醒;
(5)毫米波雷达:主要用于夜间以及雨雪、大雾等恶劣天气下的人车识别及碰撞风险识别。
(6)C-V2X通信模块:该模块有几个作用。①实现车车直连通信,实现车车之间超视距、远距离的实时位置交互,识别碰撞风险②接收来自路侧感知系统的各类预警信息。包括异常停车、道路施工、行人闯入、车辆逆行、团雾等风险预警
(7)Uu通信:通过Uu通信模块,实现车载与平台的交互。包括指令下发及状态、事件的上传。
硬件架构设计如下图所示:
其中,C-V2X天线可以获取来自路侧C-V2X RSU(Roadside Unit,路侧单元)广播的各类消息及预警,并输入到主机;主机获取到摄像头、雷达的数据,结合定位数据、C-V2X消息,进行边缘融合计算,产生DSM\ADAS\BSD盲区预警等各类事件。通过wifi传给车机屏进行声音及画面的交互。通过uu向内网及外网的监控平台上报事件、视频及位置信息。
经过实地测试,上述设计方案功能已经能够准确触发并产生展示交互。
六、未来展望
基于C-V2X的网联式、车路协同式的车辆主动安全管理车载终端方案,目前已经通过了技术验证,产品在西南某地区已经得到一定的验证和应用,效果良好。经统计,第一批试运行的几十台车辆,在3个月时间内,千公里碰撞风险下降了35%,千公里驾驶员异常驾驶行为下降了50%,平均运行速度提升了10%。
相信随着我国车路云一体化建设的推进,基础设施网络覆盖扩大,该方案将会在更多的重点营运车辆安全管理上得到更深入和广泛的应用。
七、参考文献
[1]闫学东,《运输车辆多层级事故风险智慧识别与预防方法研究》[会议报告]. 2024中国智能交通大会,杭州,2024.
[2]交通运输部, 公安部, 应急管理部. 交通运输系统安全生产治本攻坚三年行动方案(2024-2026年)[Z]. 北京, 2024.
[2] 中共中央, 国务院. 交通强国建设纲要[Z]. 北京, 2019.
[3] 工业和信息化部. "十四五"信息通信行业发展规划[Z]. 北京, 2021.
[4] 工业和信息化部, 公安部, 自然资源部, 等. 关于公布智能网联汽车"车路云一体化"应用试点城市名单的通知[Z]. 北京, 2024.
[5] 交通运输部综合规划司. 2024年公路水路运输量统计报告[R]. 北京, 2025.
[6] 交通运输部. 全国重点营运车辆联网联控系统考核管理办法[Z]. 北京, 2016.
[7] 交通运输部, 公安部, 应急管理部. 道路运输车辆动态监督管理办法[Z]. 北京, 2022.
[8] 交通运输部. 关于推广应用智能视频监控报警技术的通知[Z]. 北京, 2018.
[9] 国家市场监督管理总局, 中国国家标准化管理委员会. GB/T 19056-2021 汽车行驶记录仪[S]. 北京: 中国标准出版社, 2021.
[10] 交通运输部. JT/T 794-2019 道路运输车辆卫星定位系统车载终端技术要求[S]. 北京: 人民交通出版社, 2019.
[11] 交通运输部. JT/T 1076-2016 道路运输车辆卫星定位系统车载视频终端技术要求[S]. 北京: 人民交通出版社, 2016.
[12] 交通运输部. JT/T 1178-2019 营运货车安全技术条件[S]. 北京: 人民交通出版社, 2019.
[13] 许莹莹. 全国超790万辆营运车辆应用北斗导航系统[N]. 厦门日报, 2023-03-13(2).
[14] 罗兰贝格管理咨询公司. 2022全球汽车供应链核心企业竞争力白皮书[R/OL]. 2022 [2024-07-20]. https://www.rolandberger.com/.
[15] 张旭欣. 基于驾驶行为和风险分析的主动安全管理研究[D]. 北京: 清华大学, 2022.
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