自动驾驶时代道路设计初探

自动驾驶时代道路设计初探

杨杰

昆明市规划设计研究院有限公司 云南昆明 650000

摘要：自动驾驶技术是一种新兴的科学技术，它整合了许多尖端科技。许多国家在道路设计方面在做重新思考，将改变传统道路的设计，以鼓励沿着智慧、速度和安全方向发展交通工业。本文总结了三种因素影响了道路设计，并总结了自动驾驶对道路设计的影响。

关键词：自动驾驶；道路设计；未来展望

引言：道路是车辆的实际驾驶平台。车辆的行驶性质决定了车辆道路类型。在人工智能即将到来的未来时代，自动驾驶智能汽车将大量生产并且投入使用。那么从现有道路类型到自动驾驶汽车所需的道路类型，其设计技术标准又将发生怎样的变化，道路的设计思路应该从何开始着手，这值得道路设计者深入思考。

一、自动驾驶道路的设计思路体现

作为智能交通系统的核心，道路在交通系统中扮演着关键的角色。通过智能改变道路路面，道路变得更加有效。智能道路系统是实现智能交通的关键要素，在智能交通的开发中至关重要。智能道路系统可以及时获得道路的车辆行驶状况并且及时做出调整，避免交通堵塞和改善行驶者的驾驶体验，有效减少交通事故、稳定创造安全、控制速度、和提高车辆司机和乘客的舒适度。比起传统智能道路最大的特质在于使用各种措施以收集、处理、分析信息，以提供更好的服务。智能道路设计概念在很多公路设计者中有了初步的思路，特别是在以下方面：合理调整红绿灯时间和红绿灯功能，实时自动检测车流；安装在道路上的传感器通过智能传感检测卡车和公交车的超重和超载；智能道路辅助设备，如路灯，具有自动检测和提醒功能；智能电动道路实现电动汽车自动充电；智能斑马线礼让行人能够在十字路口安全地过马路。这些设施为人们出行提供了方便和安全，因此有必要增加自动驾驶的应用。

二、对自动驾驶道路设计影响较大的三个因素

1弯道半径

1.1弯道半径取值

弯道半径取值的关键决定因素是：行车侧稳定性、驾车滑坡、乘客舒适度以及建设经济性。公路路线设计规范（jtgd20 - 2017）确定了最小曲线半径的价值。

1.2与汽车自动弯道相关的技术

为了确保车辆能安全弯曲，必须限制量子系数（g值）。如果车转弯的时候达到了最大重力限制，就会有几个危险因素：如头部受到撞击、尾巴晃动、侧翼滑行等。当汽车行驶在道路高速转弯时，g值会随着车辆速度和曲线的改变而改变。目前，自动驾驶的汽车因为改变了曲线而不能及时改变速度，只能以规定的速度行驶。自动驾驶的汽车在弯道上行驶时，必须设置一个大致曲率的曲线路线，并且其行驶轨迹不断改变。因此必须在曲线上选择更多的点，不断接近真实道路情况，以确保指定的点尽可能接近街道曲线，在曲线和终点之间只会有极小的距离。汽车不能模拟真实过弯带来的后果非常不如意，必须尽快改善在高速行驶时造成的经常晃动，长时间如此的曲线行驶会给乘客带来非常差的体验感。

1.3由于自动驾驶技术对曲轴的影响，如果高速道路或斜面的弯曲度太大、速度太小，自动驾驶无法及时确保重大变化。研究表明：车行驶的前行距离是150,200米，左和右均在30m（一般是20m），后部为50,60米。由此可以看出，自动导航系统前部比左、右和后的距离要长。车所在道路的半径越大，进入道路的时间越长；行驶的范围越小，进入道路的时间越短。出于安全考虑，有必要在高速道路上限制自动行驶车辆的方向盘角度，以限制自动行驶的最大回旋角度。避免出现在高速道路是转弯处并且经常滑行的情况。高速道路的曲线由本作业速度确定。该曲线的总体数值和阈值在不同的作业速度下不同。作为例子来说一般400m和最大限度220m。此外，该曲线半径的价值应该与经济性并重相结合。高速公路上，弯道设计的停车视距要求最小为 110m，大于自动驾驶车辆目前在高速路弯道的探测距离（100m），由此可见，自动驾驶车辆的普及有可能改变弯道设计时的半径推荐值。

2设计速度

2.1设计速度概念

20世纪50年代，中国引入了设计速度概念作为自动驾驶道路设计的基础技术指数。曾经作业速度称为计算道路建设技术标准jtgb2003)。提交速度是一个概念参数，通常作为基础技术参数制定街道标准。通过计算高速道路的草稿速度以后，计算出相应的线条曲线半径、路径条、最大高度、陡坡长度和其他指标。在当前中国理念为高速道路和当地预期，而的概念中有以下缺点：（1）设计要素采用指数最低比例；（2）前后线形的一致性和平衡性较差；（3）与车的实际驾驶性质不一致。

2.2自动驾驶技术对设计速度的影响

德国高速道路上并没有限制最大速度，意大利高速道路是150km, h，在中国高速道路是120km.h。自动驾驶车辆不会影响人的操作因素，它可以通过车上的电脑、GPS、平板电脑和其他设备与雷达里程表和道路通讯发射站的连接，控制车速。从分析高速道路的概念草案和管理来看，把设计速度作为速度限制可能不恰当。高速道路有复杂的街道情况和不同的模型。不同的天气也会导致道路变化，要想自动驾驶时在道路上的速度永远在许可速度的范围内，拟议速度和计算方法会大大不同。此外，解释中国的自动驾驶政策有助于表明中国政策在很大程度上促进自主智慧和在线驾驶的整体发展。因此，人们可以预计，如果未来的自动驾驶技术和交通网络系统能够做到完美，那么中国高速道路的最高速度限制也将发生变化。

3隧道出入口净距

3.1隧道出入口的明暗适应

因为隧道是个半封闭的环境，所以隧道的出入口和出口所处的环境，跟高速道路不同。研究表明，在这个由人驾驶组成的系统中，人是整个系统最重要的一部分。它的研究结果显示，赛车人所获得的感官各部分，有百分之八十的视觉成分。视觉特质会对司机的安全产生重要影响。在视觉特征下，视觉适应性是视觉特征的一个重要组成部分。视觉适应被分为“深色适应”和“明亮适应”。黑暗适应指的是扩大瞳孔的过程增强人们从黑暗的地方进入盲点的视觉整个过程持续3到6分钟这辆车进了隧道就成了黑乎乎的变速箱进入漆黑隧道时，根本没有出去的出路，因此，进入漆黑隧道就像走进一个黑洞，刺激焦虑、忧虑，叫人害怕，不安全驾驶。这就是黑洞效应“明亮适应”的过程正好相反，但与“黑暗适应”相比，它适应的速度更快，一般可以在一分钟内恢复视力。在道路交通中，通过“明亮搭配”和“深色搭配”，处处有“黑洞”的效果，司机可能临时失明。隧道内行驶环境单调，空间封闭，视野相对窄，车辆行驶速度较高，降低司机对周围环境信息的正确感知。在紧急情况下，司机在有限的时间内很难做出正确的判断，这样，隧道的出入口和出入口就成了不可避免的事故。但采用智能驾驶技术时，将不会有视觉和黑暗适应过程，从而大大提高驾驶的安全性、减少事故发生。

3.2 隧道出入口净距与自动驾驶

随着中国隧道高速道路的发展，这些隧道和主要出口之间的净间隔通常都不大。因此需要补充完善运输组织、管理和行动保障费用。自动驾驶工具在其反应速度和适应性方面与人并不相同。因此，自动驾驶汽车可以清晰地适应车管所要求的各项细节，并节省地理计量和工程成本。

结束语：自动驾驶作为新兴的交叉学科发展技术，传统道路的设计需要重新考虑，新的智能化道路设计会在未来出现并和自动驾驶技术息息相关，以鼓励沿着智慧、速度和安全方向发展交通工业。上述文章中本人分析了三大控制因素，这些控制因素对自动驾驶至关重要，这些因素会影响道路设计及自动驾驶的发展。以道路设计师的观点来看，道路设计要适应自动驾驶，还有很长的路要走。

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