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商用车中90%以上是营运车辆,且普遍体积庞大、盲区多、单次运营周期长、驾驶难度高,为追求经济利益最大化,车辆超速、超载以及驾驶员疲劳驾驶的现象十分普遍,极易引发交通事故,而商用车事故多为群死群伤的恶性事故,社会危害极大。
国外研究机构的统计数据显示,在所有商用车相关的重大交通事故成因中,严重超载、疲劳驾驶、视线遮挡等因素占36%,追尾占20%,车辆制动力不足占15%,车辆偏离轨道占10%。通过主动安全技术提升车辆安全已经被证明是一条行之有效的道路。通用汽车联合美国密歇根大学交通研究所(UMTR)开展的一项研究表明:包括前碰撞预警与自动紧急制动、车道偏离预警与保持辅助在内的主动安全技术能显著降低事故概率。
近两年,L2级多功能集成的辅助驾驶系统已陆续在乘用车上批量推广,L3级ADAS技术也逐步落地,在主动安全技术研究和应用方面,乘用车相比商用车处于明显领先地位。
对于商用车而言,其更强的生产工具属性决定了客户对成本和收益更加敏感,驱动ADAS产品在商用车上的推广因素,除了安全性外,还包括运营效率、燃油经济性和环保。同时,商用车也是一个政策强相关的市场,国内相关法规开始对部分商用车作出了强制安装某些ADAS功能的规定,成为ADAS技术在商用车市场普及的重要推动力。这些因素也从侧面反映出,与乘用车相比,主动安全技术在商用车上的应用注定是一套截然不同的模式。
以商用车智慧节能与预警系统、城市客车碰撞缓解控制系统、电子保险杠产品为例,本文将介绍郑州睿行汽车科技如何针对商用车特点融合主被动安全技术来构建整体安全系统解决方案。
一、商用车智慧节能与预警系统
节能与安全作为商用车控制技术的核心,尤其对新能源车而言,更是其大规模推广的前提和保障。《中国公路货运市场研究报告》指出,短期内对车辆能耗影响最大的因素是司机驾驶行为,其影响占比达25%。而针对各种危险驾驶或操作不当所引发的交通安全事故,准确预警的有效性也正在被大量证实。因此,为了更加精确地管理驾驶行为,郑州睿行汽车科技推出了集成智慧节能控制(IES)、车道偏离预警(LDW)、前向碰撞预警(FCW)和限速标志预警(SLI)功能的商用车智慧节能与预警系统。
图1智慧节能与预警系统框图
该系统采用视觉传感器探测前方障碍物信息,能够基于前向安全时距和自车状态参数分析可行的节能控制场景,通过主动优化驱动扭矩和制动能量回收,可在兼顾驾驶意图的前提下提升整车综合节能效果。系统搭载插电式混合动力客车和纯电动客车完成实车验证,结果显示,车辆在实际线路中能耗显著降低。
图2智慧节能控制算法
系统还可通过视觉传感器检测前方车道线并输出车道线曲率等信息,当驾驶员无意识偏出车道时,可以及时通过预警提醒驾驶员,而在检测到行驶前方有障碍物并有碰撞风险时,系统可最多提前2.7s发出前向碰撞警告。此外,系统还可探测并识别视觉传感器视野内的交通限速标志,当车辆速度超过检测标志上所允许的车速时,会通过仪表盘显示超出速度大小,并对驾驶员进行预警。
二、城市客车碰撞缓解控制系统
据统计,城市客车道路交通事故中,碰撞和翻车是事故的主要类型,占比超过90%,驾驶员违规操作仍是引起碰撞事故的主要原因。然而,目前城市客车ADAS产品尚无行业标准,并且城市交通工况复杂,尤其是公交车内存在站立乘客,若机械地按照经验对碰撞风险实施主动紧急制动,必然会干扰驾驶员正常操作,甚至引起客伤事故。
图3城市客车道路交通事故统计(数据来源于网络整理)
基于城市客车运营场景的特殊性,郑州睿行汽车科技研发了适用于城市公交工况的碰撞缓解控制系统(CMCS),该系统通过融合视觉传感器和雷达传感器,可在车辆行驶过程中检测到碰撞危险时,采用碰撞预警、限制动力、辅助制动的多级控制策略对驾驶员进行提醒并干预车辆以避免或降低碰撞事故的伤害。此外,在车辆起步阶段,当系统检测到前方障碍物距离小于安全时距时,若驾驶员急踩油门,系统会进行警告并切断动力输出,从而避免因驾驶员不安全操作导致的碰撞事故。
该系统同时还具备基于驾驶行为的拟人化学习与自适应决策控制算法,能够通过采集车辆前向障碍物信息和驾驶员加速、减速、转向等操作,学习并记录驾驶习惯和系统干预特征,在限值范围内主动适应驾驶员的驾驶风格,进一步降低系统对正常驾驶操作的干扰。
图4拟人化学习与自适应决策控制算法
三、电子保险杠
一方面,传统汽车行业的交通安全事故,特别是连续性碰撞恶性事故一直是行业痛点;另一方面,随着自动驾驶技术的蓬勃发展,配备高级别自动驾驶系统的车辆需要设置一道最后的安全防护系统,以保证车辆碰撞已无法避免时能够采取有效的被动保护措施降低事故损害。郑州睿行汽车科技最新推出的电子保险杠系统正是为及时感知碰撞并完成车辆及人员特别是弱势道路使用者保护而开发的。
保险杠系统是弱势道路使用者下肢接触的主要部件,已经得到较为充分的研究。而作为基于碰撞传感器的车辆电子保险杠系统,通过其独有的全域碰撞检测能力、高度准确性,配合多重碰撞保护策略,可以有效减少恶性事故发生率并降低事故影响,使覆盖事故“前、中、后”各个阶段的一体化安全系统解决方案成为现实。
电子保险杠所采用的接触式碰撞传感器适用于客车、卡车、环卫及AGV等各类车型,结合碰撞检测模型和干扰滤除算法,在各种自然环境下均可实现碰撞事件的准确识别。同时,基于安全态势感知模型和碰撞等级,系统可通过包括仪表警示、限制动力、主动制动、切断高压及上报云端在内的分级防御机制,有效降低车辆在碰撞事件中的安全风险。
图5整车碰撞安全态势感知模型
商用车类型众多,车型分散,不同类型的商用车适用于不同的使用场景,不同的使用场景对于安全和应用的需求不同,从而导致整体上商用车ADAS市场呈现较为分散的市场格局。另外,商用车每个车型的产销量远小于乘用车,其小批量、多品种及高度定制化的特性,也对ADAS产品的落地量产带来挑战。
随着ADAS技术与功能的快速升级迭代,单一的ADAS技术或产品已经无法满足一些主机厂的需求,融合多功能的一体化安全系统解决方案越来越受到市场青睐。因此,ADAS零部件企业必须充分理解商用车的特点,利用垂直行业经验,与OEM深入绑定开发,深耕应用场景技术,实现具备商用车特色的ADAS产品快速开发与迭代,才能在渐趋白热化的竞争中站稳脚跟。