关于自主未来的研究洞察

研究洞察：面向自主的未来 调查连接和自动化交通在公共交通中的潜力和优点 3410151931前言现状概述创新可行性研究实践者洞察自动驾驶公共交通的未来？我们从哪里出发呢？ 前言 公共交通在英国各城市顺畅运行中扮演着至关重要的角色。它与众多其他公共政策领域相交，包括就业、医疗和教育获取，减少碳排放、交通拥堵和空气污染的举措，以及更加高效且以人为本的空间利用，从而改善建造环境。 2023年1月，英国首辆零排放的自动公交巴士在牛津郡开始了试用。这是一次资金支持的试验，试用了16座的全功能单层巴士，车上全天都有安全驾驶员在提供个性化的服务和向乘客提供信息。此次试验旨在展示AV技术在实际服务提供中的应用，并在2023年底结束。 本报告旨在传播与三项研究相关的发现。它提供了关于连接和自动化移动性（CAM）如何革新公共交通景观的关键见解，并考虑了在英国部署这些服务的下一步行动。 研究发现，社区交通（CAM）对公共交通具有明显优势，可带来更广泛的社会、经济和环境效益。我们得出结论，一旦在适宜的背景下确定了一个可扩展的解决方案，社区交通对英国乃至全球的公共交通将产生明显且深远的影响。 塔贝特·拉拉联系人 Lara.tabet@arup.com 另一个值得注意的例子是苏格兰的CAVForth试验，这是一次全尺寸自主公交车的试验，提供了费夫和爱丁堡之间的交通。2023年开始载客以来，该车队由五辆公交车组成，每周可容纳多达10,000名乘客。这些公交车在SAE 4级水平运行，这意味着它们配备了经过培训的安全驾驶员，在车辆处于自主模式时预计不会触摸控制装置。1. 然而，公共交通解决方案的实施通常是一项昂贵且具破坏性的举措，有时也会对人口的一部分产生意想不到的后果。 近期在自动驾驶技术方面的进步有可能对公共交通系统产生重大影响。因此，评估相关的机遇和风险是非常有价值的。 近期自动驾驶（AV）技术的进步有可能对公共交通系统产生重大影响。因此，探讨此类自动驾驶公共交通系统如何运作，并评估相关机遇与风险是很有价值的。尽管连接和自动化车辆（CAV）试验在英国及世界各地普遍存在，但用于公共交通的CAV试验却较为有限。仅在英国部分地区进行了一小部分试验，而这些方案的成功与否还有待确定。 在2023/24年度，奥鲁普参与了三个联合体进行的可行性研究，以评估在剑桥、东密尔沃基和米尔顿凯恩斯进行自主公共交通试验的可能性。这些研究由连接和自主车辆中心（CCAV）以及Innovate UK委托，旨在提供三个地区变革案件的证据。研究还包括了对方案的经济、社会和环境影响以及高层次的成本估算和商业化挑战的考察。 关于术语的说明在本报告全文中，我们使用联网和自动化交通（CAM） 为了与最新的BSI Flex 1890 v5.0 2023-04版本保持一致。虽然我们使用"CAM"作为一个总括性术语，我们描述的一些用例包括：自主的而不是仅仅自动化能够完全自动化驾驶任务，无需人工干预。我们使用术语自主的，在必要时，以确保我们意图明确。 现状概述 CAM背景介绍、为何需要CAM、其发展历史以及各种子模式和车辆提供商。 传统的公共交通形式（重轨、轻轨、地铁、电车和公共汽车）在解决从私人交通转向公共交通的迁移问题时面临着重大挑战。基于铁路的系统正变得越来越难以负担，而公共汽车也被认为是不可靠的。3为了应对未来的交通挑战，我们的城市和其他公共交通运营商必须找到提供有吸引力、负担得起的大众交通服务的新方法。 为什么我们需要连接和自动化的移动性？ 移动性是我们现代生活方式的重要组成部分。没有它，我们的经济和社会福祉、人际交往以及商业交易都将受到严重影响。因此，持续施加压力以提供更多和更好的移动水平并不令人惊讶。然而，改善移动性可能会在我们的城市中产生不良后果，包括拥堵、与交通相关的意外事故、空气质量以及温室气体排放。减少或消除这些弊端是制定未来成功国家和地方移动策略的前提条件。 有吸引力的公共交通对不同的人意味着不同的事情。例如，对于经常性、计划性旅行的乘客（如通勤者），“有吸引力”主要指的是旅程时间的确定性和服务频率。对于更具不可预测性的旅行者（如零售或休闲旅行者），“有吸引力”与即兴和便利性相关。两者都对票价敏感性有重大影响。 一种在减少或消除负面影响的同时提高移动性的方法是鼓励大规模从私人交通（主要是汽车）转向共享交通（主要是公共交通系统）。然而，所需的迁移规模是巨大的。在英国，超过90%2目前，乘客公里数中有很大一部分由道路运输提供，其中大部分是通过汽车提供的。 CAM有潜力解决所有类型旅客的一些问题。同时，公共交通应用的低垂的果实为CAM技术开发者提供了机会。本报告解释了如何利用这种社会需求和成熟技术的结合，在接下来的十年内为大规模公共使用提供吸引人且负担得起的公共交通系统。 2023年11月英国政府承诺至于CAM研究和开发项目金额高达1.5亿英镑资金在2025-26年度至2029-30年度之间。 人工智能和传感器技术的进步迅速扩展了能力自动驾驶汽车及其导航能力通过复杂的交通环境。 飞行员还为展示该技术以及从政府、城市规划者和交通当局那里收集支持提供了机会，以继续推进学术界、行业和监管机构之间的合作，进一步投资于研发计划，将这项技术从概念推向实际应用。 开发技术和测试自动驾驶车辆（CAVs）的部署导致需要制定法规和立法，以确保其安全设计和开发，并有一种方法来控制和减轻其使用，考虑到其在部署过程中所面临的众多法律挑战。 简史：CAM 自动驾驶车辆（CAVs）是能够在道路上和城市环境中无需人类驾驶员即可行驶的车辆。它们通过结合技术手段（如传感器、激光雷达等）收集车辆周围环境的信息。利用人工智能（AI）对这些信息进行处理和响应，以识别和应对障碍物或判断制动距离等。此外，它们还利用车对车和车对基础设施的通信。这意味着自动驾驶车辆可以从其他车辆和设备中学习周围世界的信息。自动驾驶车辆的时间线如图2-1所示。 自动驾驶汽车（CAVs）的出现主要是技术驱动的，而不是结果驱动的，在他们发展之前，对它们在交通领域的应用缺乏理解。 在英国，联网和自动化移动研究与发展项目监督CAV试点方案以及其他职责。2023年11月，英国政府宣布承诺在2025-26至2029-30年间，为该项目提供高达1.5亿英镑的资助。 图 2-2CAV 时间线（伊克洛丹等人，2020，图2。） 自动驾驶汽车（CAVs）的出现主要是技术驱动的，而不是结果驱动的。在大多数情况下，商业需求和模式尚未明确界定，在它们的发展之前，对它们在交通领域的应用缺乏理解。5因此，试点项目至关重要。在多个全球城市（通常在受控环境中）进行测试，对于展示CAM的实际潜力至关重要。6 7并且展示了在复杂城市环境中自动驾驶汽车（CAVs）的可行性。 CAM将继续由两个关键因素定义：–技术进步，包括增强型传感器功能、车对万物通信、人工智能以及稳健的连接基础设施的发展。 公共交通的CAM子模式 CAM在交通生态系统中具有多种应用，涵盖了物流、货运、私家车和公共交通。CAM技术已在受控和半受控环境中为物流目的进行运营。本文重点探讨公共交通用例，研究如何利用CAM最大化公共交通的益处并开启新的机遇。 –监管框架这些（相关实体或系统）必须继续适应以应对部署公交系统时与细微差别和挑战相关的复杂性，确保创新与安全之间的平衡。 在公共交通领域，自动控制（CAM）技术可以应用于多种子模式。与传统公共交通类似，不同的解决方案针对不同的应用场景，在运营能力、速度和隔离水平上提供不同的解决方案。这些因素影响解决方案的引入位置以及它们可能竞争的现有交通模式。除了从传统公共交通模式（如公交车、轻轨等）中移除驾驶员外，驾驶任务的自动化还可以使新模式的引入成为可能，这些新模式针对现有交通系统中的特定用例和机会。 前一项依赖于持续的研究和开发，考虑如何使系统更加“智能化”并提高车辆的学习能力，以改善公共安全。后一项是研究的关键领域，也是当前实施路径中的重要差距。需要法律和监管机构的监督，以确保新技术以安全的方式部署，同时为制造商提供清晰的指导。 英国政府的CCAV运行了各种竞赛，旨在加速发展CAM公共交通解决方案。几项竞赛正在计划中或正在进行中（并在第三章中讨论）。然而，试验之外的运营服务仍在开发中，并且还需要数年才能实现。 公共交通运输领域的连续波相控阵（CAM）全球范围内显著试点和试验概述 自动驾驶巴士，香港机场内部试验运输人员。每日固定线路运行12小时，每 CAVForth, 爱丁堡，英国在苏格兰东部进行五辆自动驾驶公交车试验，连接费 Loop自动驾驶公交车，美国旧金山 无轨电车，珀斯，澳大利亚试验以评估Glendalough车站与Scarborough海滩之间 次充电行驶200公里。 夫和爱丁堡。 一个设有7个站点的免费穿梭巴士，环绕着旧金山湾的人工岛——宝岛。 的技术能力。 最初，公交运营商确保安全。长期计划包括扩展公交服务，以运送乘客到机场及其以外的地方。当前的公交车已经行驶了130,000公里，没有发生任何安全事故。 四级自动驾驶是全球最先进的之一，能够在混合交通和多功能基础设施环境中导航。乘客在旅行后也可以提供反馈，以改善服务提供。 市场营销明确表示，穿梭巴士是解决首末站交通问题的方案，并不打算取代现有的公交车。该服务将于2024年4月结束，以收集公众反馈。 澳大利亚首次此类试验，旨在了解充电能力、传感器可靠性、障碍物检测、通信、操控性和用户体验。试验正在进行中。 公共交通运输领域的连续波相控阵（CAM）全球范围内显著试点和试验概述 马斯达尔城PRT，阿布扎比 希思罗机场5号航站楼（ULTRa PRT），英国城市轻轨将5号航站楼与其商业旅客停车场相连。 停车场穿梭车，Rivium，鹿特丹穿梭于Kralingse Zoom地铁站与Rivium商业公园之间的穿 ART ‘无轨电车’，株洲，中国 个人快速交通系统提供从起点到目的地的按需、私人交通服务。 一种用于城市乘客运输的激光雷达引导的铰接公交车系统。 梭巴士。 这个ART在道路上运行就像一辆公交车，但只在指定的路线如电车一样运行。它像一辆火车一样模块化，车厢可以根据不同人数的增加或移除。 该系统最初由英国公司“ULTRa PRT”提供，自2011年起投入使用。截至2013年5月，已完成了100万辆车次无事故服务的行驶里程。 PRT是一种零碳排放的交通运输解决方案。整个网络不会产生任何有害排放。而且随着PRT消除了个人车辆的需求，PRT的净碳排放为零。 ParkShuttle是一个连接Kralingse Zoom地铁站和停车场与Rivium商务园的无人驾驶电动公交车自动化系统。 创新可行性研究 从英国三个 CAM 大众交通项目可行性研究中得出的关键见解。 集成分散式天线系统（CAM）用于公共交通研究 图3-1三个关于大众交通的CCAV 研究 2023年，阿鲁普公司受中国城市交通协会（CCAV）和创新英国（InnovateUK）委托，探讨如何将自动驾驶汽车（CAM）技术应用于英格兰的三个城市——剑桥、东伯明翰和米尔顿凯恩斯——以解决全国乃至全球城市所共有的复杂条件下真实存在的交通问题。 剑桥： 东伯明翰： 城市道路过度拥堵，迫切需要更多住房以支持就业，以及密集、历史悠久的城市形态，这些都使得实施交通干预措施极具挑战。该项目考虑了在东剑桥建立一个可能的自主快速交通路线。 本研究专门关注目前尚未资助的东伯明翰北索利赫尔地铁隔离交通走廊，以及用无人驾驶、远程监控的无轨穿梭系统替代拟议中的轻轨解决方案的可能性。 本章深入探讨了在这些地区进行自动驾驶汽车（CAVs）部署所面临的挑战和机遇，并探讨了如何通过实施自动驾驶汽车管理（CAM）来解决每个研究城市的关键交通限制。 与关注CAV技术快速推广机会的其他研究不同，本项目旨在关注如何利用CAM解决复杂问题。对于每一项研究，Arup都与技