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產業技術評析

聯網自駕車關鍵應用—隊列行駛發展現況
發表日期:2021-06-09
作者:沈怡如(工研院)
摘要:
隊列行駛,指得是使用通訊與自動駕駛技術,讓兩部或兩部以上車輛進行鏈結,車輛間透過設定,保持一定距離,達到一致行駛速度與型態。智慧車輛新興科技如自動駕駛、車聯網發展對產業帶來解決方案契機,隊列行駛技術為其中關鍵應用。

全文:

一、隊列行駛技術

 

隊列行駛,指得是使用通訊與自動駕駛技術,讓兩部或兩部以上車輛進行鏈結,車輛間透過設定,保持一定距離,達到一致行駛速度與型態。例如行駛於高速公路上的貨運卡車,第一部卡車作為領導者,後面的車輛可跟隨並適應其運動變化,後方駕駛也可以決定離開隊列並獨立駕駛。發展目標主要為提高道路安全、改善交通問題、提升運輸效率與減少環境負擔等。

 

在整體運輸系統中,除了人的移動,物流運輸亦為重要一環,隨全球經濟活動與市場開放,網路資訊化時代與生活型態轉變,電子商務市場持續擴張,物流運輸業需求逐年攀升;然而,物流運輸業面臨專業駕駛短缺、工時限制、運輸安全及對環境造成影響等問題,許多挑戰亟待解決。智慧車輛新興科技如自動駕駛、車聯網發展對產業帶來解決方案契機,隊列行駛技術為其中關鍵應用。

 

二、技術發展現況

 

歐盟委員會(European Commission, EC)在2009年資助SARTRE(Safe Road Trains for the Environment)計畫,可說是隊列行駛技術研發開端,計畫目標為建立重要概念,開發及驗證隊列行駛技術為增加安全性並減少排放量的優良解決方案。2016年,荷蘭為歐盟主席國期間發起「歐洲卡車列隊行駛挑戰」(European Truck Platooning Challenge),共有六家廠商(DAF Trucks、Daimler Trucks、 Iveco、MAN Truck & Bus、Scania、Volvo Group)參與,以各城市為起點,荷蘭鹿特丹為終點,跨國家跨團隊合作,關注技術實現、基礎設施與法規等面向,其中行駛距離最遠(達2,000公里)的Scania,從瑞典出發並跨越四個國家,最終所有團隊皆安全抵達終點。在自動駕駛、車聯網技術突破下,此競賽同時也加速了隊列行駛技術發展進程與實現。

 

主動式定速巡航(Adaptive Cruise Control, ACC)、自動緊急煞車(Automatic Emergency Braking, AEB)、盲點警示(Blind Spot Warning, BSW)、前方碰撞警示(Forward Collision Warning, FCW)、全球定位系統(Global Positioning System, GPS)、人機介面(Human Machine Interface, HMI)、車道維持輔助(Lane Keep Assist, LKA)等系統支持列隊行駛技術發展,結合從攝影機、雷達、光達等感測器數據,透過車聯網技術進行通訊,以達到車輛間相互連結成一系統並可同步運動之狀態。以下將針對歐洲、美國、日本、中國等代表性國家,介紹其技術發展現況:

 

   (一)歐洲

 

歐盟整體目標為2020年可逐漸在道路上實施2至3輛卡車之列隊行駛,2023-2025年,希望在歐洲高速公路上能實現多品牌、跨車隊車輛在歐洲的高速公路上行駛,不受國界限制;接著則可考慮後車駕駛於行駛過程中擁有休息時間,未來則達到全自動駕駛卡車的目標。以技術、法規兩面向切入,技術面除了強化關鍵技術外,需陸續進行測試及驗證,並配合物流業者進行,於實際營運情境上進行解決方案的研究;法規面則從歐盟各國支持進行跨境整合,透過市場激勵政策如減稅、降低排放量獎勵等,並且針對交通法規、跨境許可等方面進行審查與調整。英國、瑞典、奧地利與歐盟皆有隊列行駛開放道路測試的相關計畫,歐洲地區已在前期研究及技術驗證階段證實此技術在節省油耗與降低排放之效益。

 

   (二)美國

 

美國貨運業自實體零售時代就扮演推動美國經濟成長重要角色,公路亦是長年來美國重大建設項目;在電商強勁動能下,物流運輸需求與壓力漸增,2018年10月美國卡車運費年增10.4%,創十年來新高,背後的缺工問題來自於長工時、疲勞駕駛以及貨運的駕駛事故。美國解決方案提供者如Peloton、Volvo Group及Daimler等持續透過試驗進行技術驗證並證明隊列行駛帶來的實際效益,這些測試使參與者能夠適應技術與法規發展,最後將決定隊列行駛技術的商業可行性。Peloton於2019年3月發表一綜合安全報告,詳細介紹了其安全方法組成,對隊列行駛技術開發提供了指導,也為商用車自動化奠定了基礎;同年7月,Peloton宣布將投入Level 4等級之系統開發。

 

   (三)日本

 

日本在物流運輸業同樣面臨需求增加、安全性與勞動力短缺問題,且日本人口結構老齡化趨勢連帶凸顯高齡職業駕駛問題。隊列行駛技術主要由經濟產業省及國土交通省共同推動,在「未來投資戰略2017」中,將高速公路卡車隊列自動駕駛,視為實現移動革命的主要推動方案之一,已於2017年進行研議確保公共道路測試安全;於政策面制定階段性技術發展目標,分為後車有駕駛及後車無駕駛兩路線,後車有駕駛部分目標2021年高速公路商業化,後車無駕駛部分預計2020年完成技術實現、2022年後高速公路上商業化。2017年開始,ISUZU、Hino、Fuso、UD Trucks等四家日本商用車製造商與政府展開合作進行技術研發,並已陸續進行多次道路實測。

 

   (四)中國

 

2018-2019年間,中國如廣州、北京等地方政府陸續發布自動駕駛汽車、智能網聯汽車之相關道路測試指導意見或實施細則,允許企業進行自動駕駛技術相關測試,包含物流運輸業的隊列行駛項目。2019年5月,全國汽車標準化技術委員會智能網聯汽車分技術委員會進行中國首次商用車隊列行駛標準公開驗證試驗,有來自北汽福田、東風商用車、中國重汽等9輛重型商用車參與;採取領導車輛為人為駕駛模式、後車為自動駕駛模式進行隊列加速、減速及變換車道等三場景測試,於城市主幹道、全長4公里、雙向六車道、涵蓋3個交叉路口、具備坡道、轉彎等道路條件之場域進行,觀察並紀錄車輛在不同行駛速度時,車間距離以及車輛行駛狀態,作為系統開發商技術能力實測以及政府政策擬定的參考依據。

 

三、結論與建議

 

現階段各國持續投入隊列行駛技術研發,實路驗證成果顯示技術可行性與其對減輕駕駛負擔、營運成本、道路容量、能耗表現的成效。後續將進行如隊列車輛數最佳化、隊列狀態下道路上外車干擾(變換車道)之決策控制機制、跨品牌車輛或跨車隊如何協作、於正常交通流狀態下運行狀況及其對運輸系統產生的影響評估等研發議題;解決方案整體網絡擴及政府、汽車製造商、供應鏈及其相關零組件、通訊服務、路側設備、電信商、營運商等,需要加強合作並擴大測試規模。

 

未來三到五年預期將有更多技術測試與驗證於全球展開,先進感測器、自動駕駛卡車、演算法進步可望加值隊列行駛技術與市場的成長潛力;臺灣現已有法人單位投入相關技術開發,目前各國雖以物流運輸業及商用貨卡車為主要標的,但應用上視情境需求與商業模式,亦有機會拓展至公共運輸載具或一般私人載具,臺灣具備汽車電子及零組件產製能量,可藉國內場域試煉與供應鏈整合,擴大技術應用以實現產業推動及市場機會。

 

(本文作者為工研院產科國際所執行產業技術基磐研究與知識服務計畫產業分析師)


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更新日期:2020-04-08

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