緊急車(chē)道保持，抑制車(chē)輛“出軌”的中西法規(guī)大對(duì)比

人類(lèi)駕駛員在開(kāi)車(chē)過(guò)程中，或多或少都會(huì)遇到一些場(chǎng)景，導(dǎo)致車(chē)輛偏離正常行駛的車(chē)道：

（1）駕駛員長(zhǎng)時(shí)間駕駛產(chǎn)生疲勞或接打電話(huà)分心導(dǎo)致車(chē)輛偏離行駛車(chē)道。

（2）在連續(xù)彎道行駛或大曲率半徑行駛或過(guò)彎速度不合適導(dǎo)致車(chē)輛偏離行駛車(chē)道。

（3）新手駕駛員對(duì)橫向距離掌控不好導(dǎo)致車(chē)輛偏離車(chē)道。

車(chē)輛在駕駛員無(wú)意下偏離車(chē)道帶來(lái)的危害顯而易見(jiàn)，而隨著車(chē)輛智能化水平的提高，采用先進(jìn)感知和控制技術(shù)對(duì)車(chē)輛在駕駛員無(wú)意下偏離進(jìn)行糾偏具有了技術(shù)可行性。有鑒于此，國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)組織陸續(xù)制定頒布了一些法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。

法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)走在前列的當(dāng)屬歐盟，其在最新汽車(chē)通用安全法規(guī)（EU）2019/2044（GSR II）中規(guī)定，自2022年7月6日起，所以新M1、N1類(lèi)車(chē)輛在申請(qǐng)型式認(rèn)證時(shí)，必須要安裝符合Reg.（EU）2019/2044定義的緊急車(chē)道保持系統(tǒng)（Emergency Lane-Keeping System，ELKS）。而在這之前已經(jīng)拿到型式認(rèn)證，但沒(méi)有安裝ELKS的車(chē)輛，可以繼續(xù)賣(mài)到2024年7月6號(hào)，而在這之后，所有要在歐盟上牌照的新車(chē)，均必須安裝有ELKS。

除了歐盟，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）也有一份與緊急車(chē)道保持相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)ISO 19638-2018，在此份標(biāo)準(zhǔn)中該功能被稱(chēng)為道路邊界偏離抑制系統(tǒng)（Road boundary Departure Prevention Systems，RBDPS）。而在國(guó)內(nèi)也有兩份與之相關(guān)的國(guó)家推薦標(biāo)準(zhǔn)，一份是適用乘用車(chē)車(chē)道保持輔助（Lane Departure Assist，LKA）的GBT 39323-2020，一份是適用商用車(chē)LKA的GBT 41796-2022。

除了法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，一些地區(qū)的新車(chē)評(píng)價(jià)規(guī)程也引入了對(duì)緊急車(chē)道保持功能相關(guān)的評(píng)價(jià)，比如歐盟的Euro NCAP及國(guó)內(nèi)的C-NCAP。

本文通過(guò)對(duì)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，新車(chē)評(píng)價(jià)規(guī)程進(jìn)行簡(jiǎn)單解讀，來(lái)科普這個(gè)實(shí)用的主動(dòng)安全功能。

01 Reg.（EU）2019/204 ELKS

Reg.（EU）2019/2044對(duì)ELKS定義：是一個(gè)僅當(dāng)駕駛員駕駛車(chē)輛無(wú)意偏離車(chē)道時(shí)，向其發(fā)生警告，并通過(guò)控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)或制動(dòng)系統(tǒng)來(lái)修正偏離的駕駛輔助系統(tǒng)。從定義我們能夠知道ELKS是一個(gè)可以短暫介入橫向控制的駕駛輔助功能，介入方式既可以選擇控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，也可以選擇ESC控制制動(dòng)系統(tǒng)。

一個(gè)完整的ELKS包含兩個(gè)子系統(tǒng)，一個(gè)是車(chē)道偏離預(yù)警系統(tǒng)（Lane Departure Warning System，LDWS），一個(gè)是方向糾正功能（Corrective Direction Control Function，CDCF）。這也比較符合駕駛輔助邏輯，系統(tǒng)檢測(cè)到車(chē)輛發(fā)生偏離后先是對(duì)駕駛員進(jìn)行提醒，提醒之后車(chē)輛還在偏離后進(jìn)行糾正。

ELKS是一個(gè)每次車(chē)輛上電都會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟的功能，開(kāi)啟后支持手動(dòng)關(guān)閉或自動(dòng)關(guān)閉。

為了防止誤操作，手動(dòng)關(guān)閉需要駕駛員2個(gè)有意的動(dòng)作，比如按下一個(gè)開(kāi)關(guān)超過(guò)一定時(shí)間，比如通過(guò)軟開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)彈出一個(gè)確認(rèn)關(guān)閉的彈窗……

自動(dòng)關(guān)閉適用一些特殊場(chǎng)景，比如在沒(méi)有道路標(biāo)線(xiàn)的泥路上行駛、比如正在被其他車(chē)牽引、比如車(chē)子后面掛了掛車(chē)、比如車(chē)輛ESC被關(guān)閉或故障等。這些自動(dòng)關(guān)閉的場(chǎng)景制造商可以自己定義，但是需要提供文檔詳細(xì)羅列出這些特殊場(chǎng)景及判斷邏輯。當(dāng)定義的特殊場(chǎng)景消失后，ELKS還能夠自動(dòng)打開(kāi)。因?yàn)樽詣?dòng)關(guān)閉時(shí)，這個(gè)時(shí)候駕駛員可能并不知道ELKS已經(jīng)關(guān)閉，所以自動(dòng)關(guān)閉后還需要通過(guò)一個(gè)光學(xué)信號(hào)來(lái)對(duì)駕駛員進(jìn)行提醒，而人工關(guān)閉時(shí)則沒(méi)有強(qiáng)制要求。

除了可以自動(dòng)關(guān)閉，ELKS還支持自動(dòng)抑制。所謂自動(dòng)抑制是指當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到車(chē)道偏離時(shí)駕駛員的有意為之或其他轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)或安全系統(tǒng)正在介入工作，ELKS這個(gè)低優(yōu)先級(jí)的晚輩就往后站一站。駕駛員有意的車(chē)道偏離行為包括打轉(zhuǎn)向燈變道、偏離時(shí)方向盤(pán)轉(zhuǎn)矩大于閾值等，其他轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)介入包括ACSF、ESF、ALKS等，其他安全系統(tǒng)包括AEB、ESC等。針對(duì)自動(dòng)抑制策略，制造商需要提供文檔詳細(xì)說(shuō)明自動(dòng)抑制策略。

一、LDWS

LDWS在判斷車(chē)輛發(fā)生偏離且以下條件滿(mǎn)足時(shí)發(fā)出偏離報(bào)警，偏離報(bào)警最遲要在DTLM<-0.3m前發(fā)出（DTLM，Distance to Lane Marking，車(chē)輪最外側(cè)邊沿距道路邊界內(nèi)側(cè)邊之間的距離，車(chē)輪未超過(guò)道路邊界內(nèi)側(cè)為正，超過(guò)為負(fù)）：

（1）自車(chē)車(chē)速：65~130km/h，當(dāng)車(chē)輛最高設(shè)計(jì)車(chē)速低于130km/h時(shí)，以車(chē)輛最高設(shè)計(jì)車(chē)速為準(zhǔn)。

（2）車(chē)輛橫向偏離速度：0.1~0.5m/s。

（3）車(chē)道線(xiàn)類(lèi)型：實(shí)線(xiàn)或虛線(xiàn)。

（4）車(chē)道線(xiàn)質(zhì)量：清晰可見(jiàn)。

（5）道路要求：平坦干燥的直道。

（6）光照要求：不會(huì)導(dǎo)致傳感器致盲的任意光照條件，允許開(kāi)近光燈。

（7）天氣要求：不影響車(chē)道線(xiàn)識(shí)別的天氣。

LDWS觸發(fā)后可以采用兩種報(bào)警方式，第一種是用視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)方式中的兩種；第二種是用聽(tīng)覺(jué)或觸覺(jué)中的一種，但需要配合專(zhuān)門(mén)的指示表明車(chē)輛偏離的方向。LDWS觸發(fā)報(bào)警后，如果駕駛員感覺(jué)厭煩或沒(méi)有必要，可以通過(guò)有意的動(dòng)作解除，但下次發(fā)生偏離時(shí)，報(bào)警還是會(huì)繼續(xù)發(fā)出。如果LDWS觸發(fā)時(shí)，下文要介紹的CDCF功能正在介入，則LDWS報(bào)警方式應(yīng)考慮采用觸覺(jué)的方式。

二、CDCF

CDCF判斷以下條件滿(mǎn)足時(shí)，要能夠在車(chē)輛發(fā)生偏離時(shí)介入車(chē)輛的橫向控制，從而保證DTLM<-0.3m：

（1）自車(chē)車(chē)速：70~130km/h，CDCF因車(chē)速原因退出時(shí)需要加一個(gè)回滯5km/h，這意味著一旦CDCF激活，只有車(chē)速低于65km/h時(shí)，才允許退出。

（2）車(chē)輛橫向偏離速度：車(chē)速<100km/h時(shí)0.2~0.5m/s，車(chē)速>100km/h時(shí)0.2~0.3m/s。

（3）車(chē)道線(xiàn)類(lèi)型：實(shí)線(xiàn)，注意虛線(xiàn)不會(huì)觸發(fā)CDCF。

（4）車(chē)道線(xiàn)質(zhì)量：清晰可見(jiàn)。

（5）道路要求：平坦干燥的直道。

（6）光照要求：不會(huì)導(dǎo)致傳感器致盲的任意光照條件，允許開(kāi)近光燈。

（7）天氣要求：不影響車(chē)道線(xiàn)識(shí)別以及車(chē)輛動(dòng)力學(xué)性能的天氣。

CDCF激活后，如果具有最高優(yōu)先級(jí)的駕駛員反應(yīng)過(guò)來(lái)，想要進(jìn)行接管，也是允許的，CDCF允許駕駛員接管轉(zhuǎn)向力矩不能超過(guò)50Nm。駕駛員開(kāi)始接管后，CDCF退出時(shí)也不能有明顯的阻力下降，否則會(huì)給駕駛員一種轉(zhuǎn)向不平順的感覺(jué)。如果CDCF激活不是控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，而是通過(guò)類(lèi)似ESC制動(dòng)單側(cè)車(chē)輪來(lái)實(shí)現(xiàn)糾偏，那么CDCF允許駕駛員接管的轉(zhuǎn)向角不能超過(guò)25°。

CDCF激活后，應(yīng)通過(guò)視覺(jué)信號(hào)對(duì)駕駛員進(jìn)行報(bào)警，持續(xù)到退出。若激活時(shí)間不足1s，視覺(jué)報(bào)警也要持續(xù)至少1s。如果CDCF介入超過(guò)10s，應(yīng)同步開(kāi)始提供聲音報(bào)警，直到CDCF退出。如果180s內(nèi)CDCF多次激活，且駕駛員始終沒(méi)有對(duì)方向盤(pán)進(jìn)行控制，從第二次CDCF激活開(kāi)始，每次都要同時(shí)提供聲音報(bào)警，從第三次激活開(kāi)始，每一次都比前一次多10s。

02 ISO 19368-2018 RBDPS

ISO 關(guān)于車(chē)道保持輔助功能相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)有三份：一份是ISO 17361-2007，與車(chē)道偏離預(yù)警系統(tǒng)LDWS相關(guān)；一份是ISO-19638-2018，與道路邊界偏離抑制系統(tǒng)RBDPS相關(guān)；一份是11270-2014，與車(chē)道保持輔助系統(tǒng)（Lane Keeping Assistance System，LKAS）相關(guān)。下面我們僅介紹與緊急車(chē)道保持關(guān)聯(lián)最密切的ISO-19638-2018 RBDPS。

RBDPS本質(zhì)上和上面章節(jié)介紹CDCF一樣，都是在車(chē)輛已經(jīng)發(fā)生車(chē)道偏離或即將發(fā)生車(chē)道偏離時(shí)，通過(guò)一些控制策略來(lái)糾正車(chē)輛。不同的是，CDCF的控制策略是通過(guò)介入轉(zhuǎn)向系統(tǒng)或/和制動(dòng)系統(tǒng)來(lái)產(chǎn)生糾正的橫擺力矩。而RBDPS除了上述控制策略，還要求能夠通過(guò)制動(dòng)系統(tǒng)或發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)（或新能源的能量回收）來(lái)降低車(chē)輛速度。此處我的理解是：降低車(chē)輛速度可以降低偏離速度，一邊轉(zhuǎn)向，一邊減速，有助于更快速地糾正車(chē)輛。

RBDPS判斷以下條件滿(mǎn)足時(shí)，要能夠在車(chē)輛已經(jīng)發(fā)生偏離或即將發(fā)生偏離時(shí)介入車(chē)輛的橫向控制，從而保證車(chē)輪外側(cè)邊沿距道路邊界內(nèi)側(cè)邊之間的距離不超過(guò)要求值，為了方便比較，我們將RBDPS激活時(shí)偏離車(chē)道的閾值轉(zhuǎn)換成DTLM要求，見(jiàn)表1。

表1 RBDPS激活DTLM要求

（1）自車(chē)車(chē)速：不同車(chē)輛類(lèi)型的激活速度要求見(jiàn)表23。

表2 不同車(chē)輛類(lèi)型RBDPS激活速度要求

（2）車(chē)道線(xiàn)類(lèi)型：實(shí)線(xiàn)。

（3）車(chē)道線(xiàn)質(zhì)量：清晰可見(jiàn)。

（4）道路要求：國(guó)道及高速公路。

RBDPS激活后，對(duì)產(chǎn)生的橫向加速度和縱向減速度都提出了最小要求，見(jiàn)表3。同時(shí)為了保證安全性，RBDPS對(duì)激活后產(chǎn)生的橫向加速度最大值、0.5s內(nèi)的橫向加速度變化率最大值、最長(zhǎng)激活時(shí)間、橫向最大加速度都作了要求，見(jiàn)表4。

表3 不同車(chē)輛類(lèi)型RBDPS激活橫向加速度和縱向減速度最小要求

表4 部分性能最大要求

RBDPS激活后也支持自動(dòng)抑制，標(biāo)準(zhǔn)里給出的抑制參考方式包括：轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)、踩制動(dòng)踏板、踩油門(mén)踏板，具體閾值由廠(chǎng)家決定。

標(biāo)準(zhǔn)最后，給出了三份標(biāo)準(zhǔn)的核心差異，見(jiàn)表5。

表5 LDWS、LKAS和RBDPS核心差異

03 GBT 41796-2020和GBT 41796-2022 LKA

GBT 39323-2020是2021年6月實(shí)施的一份針對(duì)乘用車(chē)（M1）車(chē)道保持輔助（Lane Departure Assist，LKA）功能的推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)定義LKA應(yīng)至少包含車(chē)道偏離抑制（Lane Departure Prevention，LDP）或車(chē)道居中控制（Lane Centering Control，LCC）LCC功能之一。

LDP和前文介紹的CDCF作用相似，都是在必要情況下控制車(chē)輛橫向運(yùn)動(dòng)，使車(chē)輛保持在車(chē)道內(nèi)行駛。LCC則不然，是一種持續(xù)控制車(chē)輛橫向運(yùn)動(dòng)，使車(chē)輛保持在車(chē)道中心行駛的功能。

GBT 39323-2020對(duì)LKA的要求比較簡(jiǎn)單，充滿(mǎn)了大量模糊性要求，好多表述也不夠嚴(yán)謹(jǐn)，感覺(jué)很像是為了湊數(shù)的一份標(biāo)準(zhǔn)，我們撿干的嘮嘮。

LKA激活車(chē)速范圍70~120km/h，系統(tǒng)激活時(shí)引起的車(chē)輛橫向加速度應(yīng)不大于3m/s2，變化率不大于5m/s3。

對(duì)于LDP，應(yīng)確保車(chē)輛前輪外沿不超過(guò)車(chē)道線(xiàn)外側(cè)0.4m。因?yàn)長(zhǎng)DP激活可以通過(guò)控制制動(dòng)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行糾偏，因此激活時(shí)要求引起的車(chē)輛縱向減速度應(yīng)不大于3m/s2，車(chē)速減速量應(yīng)不大于5m/s。

GBT 41796-2022是2023年5月實(shí)施的一份針對(duì)商用車(chē)（M2、M3、N1、N2、N3）LKA功能的推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)定義LKA應(yīng)至少包含LDP功能，LDW功能可選。這一份標(biāo)準(zhǔn)晚了2年出來(lái)，明顯比乘用車(chē)那份豐富及合理多了。

標(biāo)準(zhǔn)里對(duì)不同車(chē)輛類(lèi)型的LKA激活速度作了不同要求，如表6。

表6 不同車(chē)輛類(lèi)型LKA激活速度要求

一、LDP

對(duì)于N1類(lèi)車(chē)輛，LDP應(yīng)確保車(chē)輛前輪外沿不超過(guò)車(chē)道線(xiàn)外側(cè)0.4m，對(duì)于M2、M3、N2、N3類(lèi)車(chē)輛，LDP應(yīng)確保車(chē)輛前輪外沿不超過(guò)車(chē)道線(xiàn)外側(cè)0.75m。

LDP激活時(shí)引起的車(chē)輛橫向加速度應(yīng)不大于3m/s2，0.5s內(nèi)平均變化率不大于5m/s3。LDP系統(tǒng)引起的車(chē)輛縱向減速度應(yīng)不大于3m/s2，若LDP激活引起的縱向減速度大于1m/s2，車(chē)速減速量應(yīng)不大于5m/s。

且當(dāng)在直道（道路曲率半徑>5000m）糾偏過(guò)程中，若偏離側(cè)前輪外沿超出車(chē)道線(xiàn)，以偏離側(cè)前輪外沿回到車(chē)道邊界開(kāi)始計(jì)時(shí)，車(chē)輛應(yīng)該車(chē)道內(nèi)行駛至少5s；若偏離側(cè)前輪外沿未超出車(chē)道線(xiàn)，以系統(tǒng)干預(yù)開(kāi)始，車(chē)輛應(yīng)該車(chē)道內(nèi)行駛至少5s。

二、LDW

預(yù)警信號(hào)最遲應(yīng)該偏離側(cè)前輪輪胎外緣越過(guò)車(chē)道線(xiàn)0.3m發(fā)出，也就是DTLM<-0.3m前。

04 小結(jié)  

緊急車(chē)道保持功能做得好，可以顯著減少危害事件的發(fā)生，也期望主機(jī)廠(chǎng)能在這些基礎(chǔ)輔助功能上多下點(diǎn)功夫。