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智能交通有哪些引发事故的新诱因?

  编者按:行业共识是智能交通的目标之一是降低碰撞事故发生的概率。而随着智能网联汽车行业在智能化、网联化的推进,类似滴滴都布局到了交通设施,参与到智能交通的管理方面,而智能交通会有哪些新问题?值得提前预防,以下为来自《未来交通事故场景中乘员智能保护的挑战与机遇》对该问题的背景研究,供分享。

  

 

  传统的汽车交通事故主要是由于驾驶员失误( 包括判断或操作失误、疲劳、分神、路怒等) 造成的,智能交通和自动驾驶技术可大大降低这方面的风险。但智能交通系统的可靠性、信息的安全性和信息传递的通畅性都对智能交通系统安全性至关重要,由于道路交通的复杂性和硬件存在失效的可能性,智能交通和自动驾驶有其自身的判断失误或失效风险。

  2016-05-07, 在美国佛罗里达州,一辆特斯拉Model S 电动汽车在自动驾驶(autopilot) 模式下与一辆正在左转的大型牵挂型卡车发生碰撞,造成特斯拉驾驶员死亡。根据佛罗里达州警方调查报告绘制的示意图,初步判断的事故原因是,卡车面积较大的白色车厢与明亮的天空图貌相近,事故发生时路况和天气情况良好,自动驾驶系统“看到了”卡车,但未能判别出危险。

  

 

  随着这类事故工况增多并进入判别算法,自动驾驶技术对危险工况的判别将不断改进,但也很难涵盖全部复杂多样的危险情形,而且,除了判别算法错误以外,程序也可能出现错误,传感器也可能失效。

  《今日美国》的一篇文章指出,未来网联汽车之间、车路之间的通讯也是智能交通安全体系的一部分,这样的体系还必须能承受网络黑客攻击。在突发自然灾害等意外情况时,信息传递可能超出通讯系统的承载极限,以及系统本身的低概率错误等突发状况,都会造成一定程度的系统紊乱,使得人与车、车与车、车与路之间的交互作用和统一的资源调度存在出错风险。

  虽然在系统里植入更大的冗余度会降低错误发生率,但汽车作为大众消费品,因此而造成的成本升高在一些情况下可能是不能承受的。即使在调度技术已经非常成熟和系统相对简单的轨道交通中,仍然会出现碰撞事故,例如2011-07-23 在浙江温州发生的火车动车事故造成40 人死亡,就有列车控制系统的问题。

  中国道路交通中机动车和非机动车的混行是道路交通事故的重要致因之一。

  

 

  随着自动驾驶车辆开始上路及自动化级别升高,不可避免要有相当长一段时间的自动驾驶车辆与传统车辆混行的过渡期,即使在主要道路上有可能做到给自动驾驶车辆划分专门的车道,但在大部分道路上会保持混行。混行状态对自动驾驶车辆识别行车环境会具有更大的挑战,在此环境中,除了存在已经比较多样和复杂的驾驶员行为和驾驶意图需要识别以外,还将有自动驾驶车辆的驾驶行为和意图,更有这两类车辆驾驶行为的交互作用,这些将使行车环境感知更为复杂。

  到目前为止,谷歌公司研发的自动驾驶汽车技术6年来道路测试近300 万km,共发生了14 起事故,其中11 起是谷歌无人驾驶汽车被有人驾驶汽车追尾。同时,因为对新交通形式的不适应和人机之间的不协调,比如无人驾驶车对风险的判断与有人驾驶车的判断不一致,也可能引发交通事故。

  近日,又有报道称谷歌无人驾驶车在测试过程中撞上大巴。诚然,这些事故是在技术尚未完全产品化的情况下发生的,但也在一定程度上预示着安全风险的存在。

  除了机动车和非机动车混行的工况,另外一个可以预见的复杂情形是:自动驾驶状态和驾驶员驾驶状态的切换。

  自动驾驶情形的增加有可能降低驾驶员的驾驶技能,状态切换会影响驾驶员对危险状况的反应时间,也会引起误操作。Cruise Automation 公司的一辆无人驾驶汽车在旧金山进行路测时,发生了碰撞事故。该公司的一辆日产Leaf 无人驾驶汽车以约32 km/h 的速度在道路右侧行驶时,车辆突然向左侧道路移动,驾驶员准备手动控制车辆,却未能及时改变车辆路线,最终撞上了停在路边的一辆丰田普锐斯。这些情形在自动巡航技术的普及过程中已有出现,都会给行车环境感知和驾驶意图识别带来大的困难。

  车辆在行车过程中突然发生机械故障或道路障碍,比如爆胎、零部件损坏、通过路面凸出异物或凹坑等意外,大货车对并排行驶的小型车辆造成的气流、山谷间和高架桥梁上突发的高强度横向风对高速行驶的小型车辆的干扰等,都可能引发碰撞事故。这些意外的存在并不会因为智能交通或自动驾驶技术的提升而减少,在线硬件检测装置也很难避免这类意外事故的发生。

  

 

  沃尔沃无人驾驶汽车测试就遇到了风雪天气的考验,在强烈的暴风雨天气面前,无人驾驶车的传感器不能正常工作,难以辨识路况。另外,尽管机械部件的可靠性将不断提升,但不可控因素导致的机械部件失效仍无法完全避免。1998-06-03 造成100 人死亡的德国艾雪德列车事故就是由车轮外钢圈失效造成的。

  综上,未来的智能交通系统和自动驾驶汽车仍然难以实现零事故。

  美国密歇根大学交通研究院发布的一项研究报告指出,对基于无人驾驶技术的零事故期待不够现实,无人驾驶的安全性不一定会好于一名有丰富驾驶经验的司机。智能交通系统在增加交通出行的便利性与带来良好的驾乘体验的同时,也对未来道路交通中的乘员安全带来了新的挑战。

  本文摘自《未来交通事故场景中乘员智能保护的挑战与机遇》汽车安全与节能学报, 第8 卷 第4 期, 2017 年,作者周青 ,姬佩君 ,黄毅 ,聂冰冰,黄媛(1. 清华大学 汽车安全与节能国家重点实验室,北京100084,中国;2. 清华大学苏州汽车研究院,苏州215000,中国;3. University of Virginia Center for Applied Biomechanics, Charlottesville, VA 22911, USA)

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