联合国自动驾驶法规R157对L3级自动驾驶ALKS的要求①

1.背景

2.R157各名词定义

3.系统安全和故障安全响应要求

4.人机交互界面信息要求

5.障碍物和事件感知与响应要求

6.数据存储系统要求

7.网络安全和软件更新要求

8.交通干扰关键场景指南

9.ALKS功能和操作安全的特殊要求

10.试验场内测试规范

11.公共道路测试规范

1.  背景

近年来，自动驾驶技术取得了显著的进步，特别是在车道保持、环境感知、决策规划等方面。随着技术的成熟，越来越多的汽车制造商开始研发并推出具备自动驾驶功能的车辆。然而，这种技术的发展也带来了对法规的迫切需求，以确保自动驾驶车辆在道路上的安全和合规性。

由于自动驾驶技术具有跨国界的特性，各国在制定相应的法规和标准时需要考虑到国际协调和合作。R157法规正是在这样的背景下应运而生，它作为一个国际性的法规，旨在统一各国对于自动驾驶车道保持系统的要求和标准，促进自动驾驶技术的全球发展。

R157法规，即《自动车道保持系统（ALKS）》法规，是针对“L3级”自动化驾驶的第一个具有约束力的国际法规。该法规于2020年6月获得通过，为自动驾驶技术的发展提供了重要的法规支撑。R157法规于2021年1月起正式生效（最高限速60km/h），对自动驾驶技术的发展产生了深远影响。然而，随着技术的不断进步和场景的日益复杂，法规也需要不断修订以适应新的需求。

联合国世界车辆法规协调论坛WP.29对R157法规进行了修订，2022年3月21的第二修订版中增加了软件版本管理R157SWIN的要求；2023年3月3日的第四修订版扩展了其适用范围和车速上限（最高车速调整到130km/h），以更好地适应自动驾驶技术的发展。

R157法规从系统安全、故障安全响应、人机界面、信息安全及软件升级等方面提出了严格要求，确保自动车道保持系统ALKS在各种道路和交通条件下的安全性和稳定性。为自动驾驶技术的发展提供了有力的保障。

R157法规的实施不仅有助于规范自动驾驶技术的发展，还推动了相关产业的创新和发展。它鼓励汽车制造商、技术供应商和科研机构加大研发力度，提高自动驾驶技术的性能和可靠性，进一步推动自动驾驶技术在全球范围内的普及和应用。越来越多的国家和地区开始认可并采纳这一法规，为自动驾驶技术的全球推广和应用提供了有力的支持。

2. R157各名词定义

R157法规适用于M类和N类车辆的自动车道保持系统ALKS。

“自动车道保持系统 （ALKS Automated Lane Keeping System）”是一个由驾驶员激活的系统，它通过控制车辆的横向和纵向运动来使车辆以130km/h或更低的车速保持在其车道内行驶，而无需驾驶员进一步输入。

“关于自动车道保持系统（ALKS）的车辆类型”是指在以下基本方面没有区别的车辆类别：

（a）显着影响ALKS性能的车辆特征；

（b）ALKS的系统特点和设计。

“接管请求Transition demand”是将动态驾驶任务（DDT Dynamic Driving Task）从ALKS系统（自动控制）转移到人类驾驶员（手动控制）的逻辑程序，这个请求是由系统给予人类驾驶员的。

“过渡阶段Transition phase”是指接管请求的持续时间。

“计划事件Planned event”是一种预先知道并需要接管请求的情况，例如旅程终点（如高速公路出口）前请求接管。

“计划外事件Unplanned event”是一种事先未知的情况，但被认为很有可能发生，并需要接管请求的情况。这可能包括：道路施工、恶劣天气、接近紧急车辆/执法车辆、车道标记缺失、货物从卡车上掉落等。

“紧急碰撞风险Imminent collision risk”是指自车制动减速度低于5m/s²时，无法与前方另一道路使用者或障碍物避免碰撞的情况或事件。

“最小风险机动（MRM Minimum Risk Manoeuvre）”是指ALKS发出接管请求后没有驾驶员响应，或在严重ALKS故障/车辆故障时，ALKS系统自动执行的，旨在将交通风险降至最低的程序。

“紧急机动（EM Emergency Manoeuvre）”是ALKS系统在车辆面临紧急碰撞风险的情况下进行的机动，其目的是避免或减轻碰撞。

“指定最大速度Specified maximum speed”是制造商宣布的系统在最佳条件下能够运行的最大速度（主机厂申报的ALKS最大运行速度）。

“最大运行速度Maximum operational speed”是系统在当前环境和传感器条件下运行时选择的最大速度。这是系统在某个环境下可运行的最大车速，由感知系统的能力以及环境条件决定。

“当前速度Present speed”或“速度speed”是系统因交通流而选择的当前速度。

“探测范围Detection range”是感知系统能够可靠识别目标的距离，同时考虑到组成感知系统的各传感器在车辆整个生命周期内由于时间和使用而产生的老化（性能下降）。

“ALKS故障ALKS failure”是ALKS系统特有的任何单一故障（例如，单个传感器故障、必要数据（如轮速信息）的丢失等）。

“故障模式Failure mode”是系统在ALKS故障下的运行状态。

“严重ALKS故障severe ALKS failure”是一种特定的ALKS运行故障，当处于故障模式时，影响系统的安全运行，发生概率非常低，例如智驾域控制器故障。只有当伴随着影响系统安全运行的其他影响时，单个传感器故障才被视为此类故障（例如换道过程中侧向传感器故障）。

“严重车辆故障severe vehicle failure”是影响ALKS执行DDT能力的任何车辆故障（例如电气故障、机械故障），也会影响车辆的手动操作（例如断电、制动系统故障、爆胎等）。

“自检self-check”是指一个集成功能，它持续检查任何系统故障和感知系统的检测范围。

“系统超控system override”是指当ALKS系统仍处于激活状态时，驾驶员优先于ALKS系统为车辆提供纵向或横向控制输入的情况。

“动态驾驶任务（DDT Dynamic Driving Task）”是对车辆所有纵向和横向运动的控制和执行。

“自动驾驶数据存储系统（DSSAD Data Storage System for Automated Driving）”能够确定ALKS和人类驾驶员之间的交互。

“系统寿命Lifetime of the system”是ALKS系统作为一项功能在车辆上可用的时间段。

“事件Occurrences”指需要存储在数据存储系统DSSAD中的正在发生的事件或事件的行动或实例。

“R157软件识别号（R157SWIN R157 Software Identification Number）”是指由车辆制造商定义的专用标识符，代表与R157法规型式认证特性相关的所有软件的信息。

“电子控制系统Electronic control system”是指一组单元的组合，旨在通过电子数据处理合作生产所述的自动车道保持功能。这些系统通常由软件控制，由传感器、电子控制单元和执行器等离散功能组件构建，并通过传输链路连接。传输链路可能包括机械传动、电-气传动或电-液传动。

“软件Software”是指电子控制系统中由数字数据和指令组成的部分。

“跟车不稳String instability”是指前面车辆速度的扰动被后面的车辆放大。

“起始车道Starting lane”是ALKS车辆打算驶出的车道。

“目标车道Target lane”是ALKS车辆打算驶入的车道。目标车道可以是常规行车道、进入车道（汇入）、出口车道（汇出）或路肩、紧急避难区（应急车道）或路边。

“回避车道Evading line”是ALKS车辆在回避车道穿越时穿过的车道。

“车道变更程序（LCP Lane Change Procedure）”从方向指示灯启动时开始，到系统关闭方向指示灯时结束。它包括以下给定顺序的操作：

（a）方向指示灯的激活；

（b）暂停ALKS的强制车道保持功能；

（c）车辆向车道边界横向移动；

（d）变道机动；

（e）恢复ALKS的强制车道保持功能；

（f）方向指示灯停用。

“变道机动（LCM Lane Change Manoeuvre）”是LCP的一部分：当车辆前轮轮胎最靠近车道标记的外缘穿过车辆正在穿越的车道标记线的外缘时开始，并且当车辆的后轮完全越过车道标记线时结束。

“中止变道aborted lane change”是指未完成变道并导致车辆返回原车道的LCP。

“目标停车区Target stop area”是指潜在的停车区（例如紧急车道、路肩、路边、最慢车道、当前行车道等）。

“路边Beside the road”是指车道边界以外的路面区域，不是路肩或避难所。

“MRM变道MRM lane change”是ALKS在最小风险机动期间执行的变道程序。

“常规变道Regular lane change”是由ALKS执行的任何不是MRM变道的变道程序。

“规避车道穿越Evasive lane change”是一种导致ALKS车辆穿越车道标记的紧急机动。

“潜在车辆存在区域（PVPA Potential Vehicle Presence Area）”是ALKS变道时可能出现另一辆车的区域，该区域由以下区域组成：

（a）从车辆最前方量度，指明的最小跟车距离的行驶方向垂直的车辆前方线；

（b）从车辆最后点开始量度，临界距离的行驶方向垂直的车辆后部线；

（c）与车辆行驶方向平行且不邻近目标车道的一侧的线；

（d）一条平行于行驶方向的线，临近目标车道的线。

（a）和（b）根据ALKS车辆行驶的速度而变化。