徐建勛，游國平，丁良旭，曹飛，張儀棟，王戡

（重慶車輛檢測(cè)研究院國家客車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，重慶401122）

客車車道偏離報(bào)警系統(tǒng)性能測(cè)試與評(píng)價(jià)

徐建勛，游國平，丁良旭，曹飛，張儀棟，王戡

（重慶車輛檢測(cè)研究院國家客車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，重慶401122）

介紹國內(nèi)外客車車道偏離報(bào)警系統(tǒng)的測(cè)試評(píng)價(jià)方法，并按照測(cè)試方法的要求，對(duì)某客車車道偏離報(bào)警系統(tǒng)性能進(jìn)行測(cè)試和評(píng)價(jià)，最后提出有關(guān)建議。

客車；車道偏離報(bào)警系統(tǒng)；測(cè)評(píng)

據(jù)我國交通運(yùn)輸部統(tǒng)計(jì)，約有50%的交通事故是因?yàn)槠嚻x正常的行駛車道引起的，究其原因主要是駕駛員心神煩亂、注意力不集中或駕駛疲勞；根據(jù)聯(lián)邦公路局(美國)的估計(jì)，美國2016年所有致命的交通事故中的44%跟車道偏離有關(guān)，同時(shí)車道偏離也被認(rèn)為是車輛側(cè)翻事故的主要原因。因此，開發(fā)及應(yīng)用車道偏離報(bào)警系統(tǒng)對(duì)于提高車輛運(yùn)行安全性、減少交通事故會(huì)起到重要作用。

1 LDWS工作原理及配裝要求

車道偏離預(yù)警系統(tǒng)（LDWS）主要由顯示組件、攝像頭、控制器及方向傳感器等組成。圖1為L(zhǎng)DWS視覺傳感器的安裝方式及系統(tǒng)工作的基本模式。當(dāng)車道偏離系統(tǒng)開啟時(shí)，攝像頭會(huì)實(shí)時(shí)采集行駛車道的標(biāo)識(shí)線，通過圖像處理對(duì)連續(xù)或間隔車道線進(jìn)行區(qū)塊分段識(shí)別，并根據(jù)車道延展特性進(jìn)行估算擬合,進(jìn)而獲得汽車在當(dāng)前車道中的位置參數(shù)，當(dāng)檢測(cè)到汽車偏離車道時(shí)，傳感器會(huì)及時(shí)收集車輛數(shù)據(jù)和駕駛員的操作狀態(tài)，在檢測(cè)到駕駛員未打轉(zhuǎn)向燈而車輛偏離出車道后，由控制器通過聲音、震動(dòng)等方式給予駕駛員安全提醒。整個(gè)過程約在0.5 s內(nèi)完成，進(jìn)而保證為駕駛者提供更多的安全反應(yīng)時(shí)間。

圖1 車道識(shí)別模塊及基本工作模式示意圖

LDWS根據(jù)偏離報(bào)警的能力不同，通常分為兩類：I類系統(tǒng)——能夠在彎道半徑≥500 m，且行駛速度≥20 m/s的情況下完成偏離報(bào)警功能；II類系統(tǒng)——能夠在彎道半徑≥250 m，且行駛速度≥17 m/s的情況下完成偏離報(bào)警功能[1]。由于彎道半徑越小，圖像識(shí)別難度越大，對(duì)系統(tǒng)要求越高，因此，在較小半徑250 m彎道上的報(bào)警車速要求也相應(yīng)降低。

鑒于LDWS對(duì)客車安全的重要作用，歐洲已于2013年11月起對(duì)M2類、M3類中的B級(jí)和Ⅲ級(jí)客車新申請(qǐng)認(rèn)證車輛實(shí)施安裝，2015年11月對(duì)新生產(chǎn)廠實(shí)施安裝；日本于2015年7月要求高速公路客車必須安裝；美國對(duì)所有客車雖未強(qiáng)制安裝，但已將此項(xiàng)目列入NCAP評(píng)價(jià)范圍內(nèi)。隨著我國對(duì)客車安全方面的重視程度不斷提高，JT/T1094-2016[2]要求從2018年5月起，我國9 m以上營(yíng)運(yùn)客車應(yīng)裝備LDWS系統(tǒng)。隨著標(biāo)準(zhǔn)的即將實(shí)施，我國各客車企業(yè)正在或即將開發(fā)裝備有LDWS的客車；同時(shí)，為配合“中國客車安全評(píng)價(jià)規(guī)程”和“中國客車安全技術(shù)提升行動(dòng)”，國家客車監(jiān)督檢驗(yàn)中心對(duì)某型客車LDWS的性能進(jìn)行了測(cè)試和評(píng)價(jià)。

2 國內(nèi)外測(cè)試方法

LDWS的主要功能是車輛行駛在偏離車道后發(fā)生報(bào)警，因此，目前國內(nèi)外在考核LDWS的性能方面，主要從偏離報(bào)警成功率和最遲報(bào)警線位置兩個(gè)方面進(jìn)行測(cè)評(píng)。

2.1 國外測(cè)試方法

國外對(duì)于LDWS項(xiàng)目的測(cè)試評(píng)價(jià)方法已經(jīng)比較成熟，主要針對(duì)各種車道線識(shí)別率和在固定偏離速度下報(bào)警位置進(jìn)行測(cè)評(píng)。

1）ECE130-2013[3]：主要對(duì)LDWS的起動(dòng)車速和偏離報(bào)警功能方面進(jìn)行測(cè)試。同時(shí)，在其附錄中對(duì)多種車道線類型進(jìn)行了總結(jié)和覆蓋，并要求系統(tǒng)能夠?qū)Ω鞣N車道線進(jìn)行有效識(shí)別。

2）ISO 17361-2007[4]：對(duì)于車輛LDWS的最遲報(bào)警線、最早報(bào)警線和非報(bào)警區(qū)域作了較完善的規(guī)定，提出了通過彎道報(bào)警產(chǎn)生測(cè)試、直道可重復(fù)性測(cè)試、虛警測(cè)試等試驗(yàn)方法對(duì)LDWS性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.2 國內(nèi)測(cè)試方法

隨著對(duì)客車交通安全的越來越重視，近幾年國內(nèi)相關(guān)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試方法也在不斷發(fā)展。

1）GB/T 26773-2011：基于ISO 17361的測(cè)試評(píng)價(jià)方法，排除了對(duì)各國車道線的通用識(shí)別要求，對(duì)國內(nèi)LDWS測(cè)試提供了檢測(cè)依據(jù)。

2）JT/T 883-2014[5]：在GB/T 26773-2011的測(cè)試方法和測(cè)試規(guī)范的基礎(chǔ)上增加了對(duì)多種車道線類型的識(shí)別能力要求和對(duì)多種光照條件下的車道線的識(shí)別能力要求，對(duì)各種干擾條件的剔除能力也提出了要求。相比GB/T26773-2011，JT/T883-2014要求更全面，更符合國內(nèi)道路、環(huán)境條件，又切合道路運(yùn)輸管理部門的監(jiān)管要求，但標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)光照條件、臟污程度、干擾條件等具體測(cè)試指標(biāo)沒有做量化的規(guī)定。

3）JT/T1094-2016：基本采用了JT/T883-2014的要求。

3 測(cè)試評(píng)價(jià)

3.1 測(cè)評(píng)項(xiàng)目選取

JTG_D20-2006[6]、CJJ37-2012[7]是我國主要的道路工程規(guī)范（個(gè)別省份、地方標(biāo)準(zhǔn)除外），在道路設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)于各等級(jí)路的中間帶最小寬度、左側(cè)路緣帶最小寬度、右側(cè)路肩寬度、應(yīng)急車道寬度等指標(biāo)都有明確的要求，見表1。

表1 道路設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG_D20-2006；CJJ37-2012）

由表1可見，在容易引起群死群傷的中大型客車常用的高速公路及一級(jí)公路內(nèi)，路面分隔帶及路基寬度較為有限，左右側(cè)車道距離護(hù)欄或道路邊緣的最小寬度一般僅為0.75～1 m。當(dāng)車輛沖出車道進(jìn)而沖出路基時(shí)，形成惡性事故的可能性大增，因此，在非報(bào)警區(qū)域外，系統(tǒng)越早報(bào)警越能保障車輛行駛安全，以最遲報(bào)警線與車道之間的距離作為L(zhǎng)DWS性能的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)是具有現(xiàn)實(shí)依據(jù)的。

LDWS的功能設(shè)置區(qū)域和報(bào)警線分布如圖2所示，在試驗(yàn)項(xiàng)目上選取具有典型特征的直道可重復(fù)性測(cè)試、彎道報(bào)警產(chǎn)生測(cè)試、虛警測(cè)試3個(gè)項(xiàng)目，基本覆蓋了國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)的典型測(cè)試項(xiàng)目，能夠?qū)DWS進(jìn)行較完善的評(píng)價(jià)。

圖2 報(bào)警臨界線及功能設(shè)置區(qū)域示意圖

3.2 測(cè)試及結(jié)果

測(cè)試所用主要設(shè)備為進(jìn)口英國ABD SR150轉(zhuǎn)向機(jī)器人、牛津RT 3002+RT base基站、聲光報(bào)警采集系統(tǒng)，測(cè)試場(chǎng)地為重慶機(jī)動(dòng)車強(qiáng)檢試驗(yàn)場(chǎng)性能試驗(yàn)道路及動(dòng)態(tài)廣場(chǎng)（直徑300 m）。測(cè)試車輛及設(shè)備安裝如圖3所示。

圖3 測(cè)試車輛及設(shè)備安裝

3.2.1 直道可重復(fù)性測(cè)試及結(jié)果

可重復(fù)性測(cè)試應(yīng)在一段直線路段進(jìn)行，車輛直行速度根據(jù)LDWS的類型進(jìn)行選取，即I型取20～22 m/s,II型取17～19 m/s。車輛可沿著車道中央行駛，或靠近與車輛即將偏離越過車道標(biāo)識(shí)相對(duì)的另一側(cè)車道標(biāo)識(shí)行駛。例如，如果將要向車道右側(cè)偏離，左側(cè)車輛可以沿著左側(cè)的車道標(biāo)識(shí)行駛，反之亦然，如圖4所示。

圖4 可重復(fù)性測(cè)試方法

當(dāng)車輛按照指定速度沿著測(cè)試車道跟蹤行駛并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，車輛可向車道左側(cè)和右側(cè)逐漸橫向偏離車道。當(dāng)車輛橫向偏離速度為0.1 m/s＜（V1±0.05）≤0.3 m/s時(shí)，進(jìn)行兩組共8次測(cè)試，（第一組的4次向左偏離，第二組的4次向右偏離）；當(dāng)車輛橫向偏離速度為0.6 m/s＜（V2±0.05）≤0.8 m/s時(shí)，進(jìn)行另外的兩組共8次測(cè)試（第三組的4次向左偏離，第四組的4次向右偏離），即需要進(jìn)行16次測(cè)試。

判定依據(jù)：測(cè)試系統(tǒng)可以記錄報(bào)警時(shí)間，LDWS應(yīng)在未越過最遲報(bào)警線（乘用車為0.3 m，商用車為1 m）之前發(fā)出報(bào)警（GB/T 26773-2011、ISO 17361）；LDWS應(yīng)通過單組四次試驗(yàn)中的3次試驗(yàn)，且通過共需16次試驗(yàn)中的13次試驗(yàn)（JT/T883-2014）。

另外，筆者提出以下判定原則，在非報(bào)警區(qū)域外，系統(tǒng)越早報(bào)警越能保障車輛行駛安全，因此，以偏離車道線最大值作為另一項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，偏離值越小，代表LDWS的識(shí)別能力越高，系統(tǒng)工作越安全。

針對(duì)某客車的LDWS進(jìn)行直道可重復(fù)性測(cè)試，圖5是車輛在直道方向行駛速度為65 km/h，橫向偏離速度分別為0.23 m/s和0.74 m/s兩種工況下的LDWS報(bào)警信號(hào)和偏離距離的一次測(cè)試結(jié)果。圖中偏離車道線距離曲線與報(bào)警信號(hào)曲線的交叉點(diǎn)對(duì)應(yīng)為L(zhǎng)DWS的報(bào)警時(shí)間點(diǎn)；報(bào)警時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的左側(cè)縱坐標(biāo)為偏離車道線的距離；報(bào)警時(shí)間點(diǎn)與車輛內(nèi)側(cè)前輪偏離至車道線（縱坐標(biāo)0點(diǎn)位置線）時(shí)刻的時(shí)間差為L(zhǎng)DWS的報(bào)警反應(yīng)時(shí)間。

圖5直道65 km/h時(shí)車道偏離報(bào)警信號(hào)及車道偏離距離結(jié)果

圖6 為此客車LDWS進(jìn)行的重復(fù)性測(cè)試項(xiàng)目中共16次測(cè)試結(jié)果分布散點(diǎn)圖。由圖5和圖6可見，此客車報(bào)警線偏離距離未超過1 m，能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，但報(bào)警反應(yīng)時(shí)間有的大大超過了0.5 s；隨偏離速度的提高，報(bào)警反應(yīng)時(shí)間明顯縮短，其偏離車道線距離明顯增大。由此可見，車輛橫向偏離速度是LDWS評(píng)價(jià)的重要前提。

圖6 直路可重復(fù)測(cè)試報(bào)警測(cè)試結(jié)果散點(diǎn)圖

3.2.2 彎道報(bào)警產(chǎn)生測(cè)試及結(jié)果

測(cè)試開始時(shí)車輛應(yīng)基本處于車道中央；當(dāng)車輛進(jìn)入測(cè)試車道跟蹤行駛并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，車輛可向彎道內(nèi)側(cè)或外側(cè)逐漸偏離。車輛的彎道行駛速度根據(jù)LDWS類型選取，即I型取20～22 m/s（彎道半徑500 m）,II型取17～19 m/s（彎道半徑250 m）；車輛應(yīng)在右轉(zhuǎn)彎和左轉(zhuǎn)彎兩種情況下，在兩種橫向偏離速度范圍（0.0～0.4 m/s和0.4～0.8 m/s）內(nèi)，分別向左側(cè)和右側(cè)各偏離一次，可組合得到8種偏離情況，如圖7所示。

圖7 報(bào)警產(chǎn)生測(cè)試方法

判定依據(jù)（GB/T 26773-2011、ISO 17361-2007）：在每次測(cè)試中，系統(tǒng)應(yīng)保證車輛在越過最早報(bào)警線后，未越過最遲報(bào)警線（乘用車為0.3 m，商用車為1 m）之前發(fā)出報(bào)警，每次均需成功，系統(tǒng)需記錄報(bào)警時(shí)間。

對(duì)同一客車進(jìn)行了LDWS彎道報(bào)警產(chǎn)生測(cè)試，表3是其在兩種橫向偏離速度的工況下LDWS彎道報(bào)警點(diǎn)的偏離距離D的測(cè)試結(jié)果。

表3 某客車LDWS彎道報(bào)警產(chǎn)生測(cè)試結(jié)果

3.2.3 虛警測(cè)試及結(jié)果

測(cè)試車道為直道，總長(zhǎng)1 000 m（一段長(zhǎng)1 000 m的直道或兩段各長(zhǎng)500 m的直道）。

判定依據(jù)（GB/T 26773-2011，JT/T 883-2014）：當(dāng)車輛在非報(bào)警區(qū)域（左右兩條最早報(bào)警線之間）行駛時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)不發(fā)出報(bào)警。

試驗(yàn)客車在在虛警測(cè)試中未發(fā)生誤報(bào)警，能夠符合試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求。

4 結(jié)束語

現(xiàn)階段的LDWS測(cè)試方法主要是針對(duì)特定工況的試驗(yàn)道路和試驗(yàn)場(chǎng)景開展的；惡劣場(chǎng)景測(cè)試更多的是技術(shù)提供方進(jìn)行內(nèi)部研發(fā)測(cè)試，測(cè)試場(chǎng)景缺少相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)，還沒有提出統(tǒng)一的評(píng)價(jià)指標(biāo)。隨著LDWS使用的進(jìn)一步普及，其有效性和可靠性評(píng)價(jià)應(yīng)該更加全面，因此，針對(duì)LDWS測(cè)評(píng)工況提出以下建議：

1）針對(duì)攝像頭等傳感器的安裝環(huán)境（振動(dòng)、高低溫、濕度等環(huán)境）進(jìn)行量化測(cè)試，從而減少因傳感器脫落或失效造成的安全隱患。

2）針對(duì)雨、雪、霧、復(fù)雜光照條件、破損車道線等工況，進(jìn)行獨(dú)立零部件識(shí)別能力測(cè)試，進(jìn)一步提升系統(tǒng)的安全性和可靠性。

3）針對(duì)山區(qū)、郊區(qū)等惡劣道路條件，進(jìn)一步降低車道偏離報(bào)警初始行駛車速（現(xiàn)階段LDWS初始報(bào)警車速為60～70 km/h），進(jìn)一步提升客車運(yùn)行安全性。

[1]全國智能運(yùn)輸系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).智能運(yùn)輸系統(tǒng)車道偏離報(bào)警系統(tǒng)性能要求與檢測(cè)方法：GB/T 26773-2011[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011:7.

[2]交通運(yùn)輸部運(yùn)輸服務(wù)司.營(yíng)運(yùn)客車安全技術(shù)條件:JT/T 1094-2016[S].北京:人民交通出版社,2016:12.

[3]ECE R130-2013 Uniform provisions concerning the approval of motor vehicles with regard to the Lane Departure Warning System(LDWS)[S].2013.

[4]ISO 17361-2007 Intelligent transport systems-Lane departure warning systems-Performance requirements and test procedures [S].2007.5.

[5]全國道路運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).營(yíng)運(yùn)車輛行駛危險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)技術(shù)要求和試驗(yàn)方法：JT/T 883-2014[S].北京:人民交通出版社,2014:4.

[6]中華人民共和國交通部.公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范：JTG D20-2006 [S].北京:人民交通出版社，2006:7.

[7]住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范：CJJ37-2012 [S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012:1.

修改稿日期：2017-05-05

Test and Evaluation for the Performance of Coach Lane Departure Warning System

Xu Jianxun,You Guoping,DingLiangxu,CaoFei,ZhangYidong,WangKan
（ChongqingVehicle Test&Research Institute,National Bus and Coach QualitySupervision and Test Center，Chongqing401122，China）

The authors introduce the test and evaluation methods about the performance of coach lane departure waning system at home and aboard.According to the requirements of the test methods,then test and evaluate the performance ofa coach lane departure warningsystem.Last,theypresent some suggestions.

coach;lane departure warningsystem;test and evaluation

U469.1；U467.1

A

1006-3331（2017）03-0046-04

徐建勛（1979-），男，博士；高級(jí)工程師；主要從事檢測(cè)設(shè)備開發(fā)及ADAS研發(fā)、測(cè)試評(píng)價(jià)工作。