自動(dòng)制動(dòng)失誤 司機與系統協(xié)調存疑慮

2013年5月，一輛在日本首都高速公路上行駛的乘用車(chē)突然減速，造成了被正后方駛來(lái)的卡車(chē)追尾的事故。乘用車(chē)突然減速的原因是“自動(dòng)制動(dòng)功能”的誤操作。這項原本應該提高安全性的功能引發(fā)了意想不到的事故。

在這起事故中，突然減速的乘用車(chē)是豐田的“皇冠”（2012年12月上市）。該車(chē)配備了名為“預防碰撞安全系統”（PCS）的自動(dòng)制動(dòng)功能。PCS是皇冠提供的選配功能“Advanced Package”中的一項安全功能，作用是在車(chē)輛可能撞上前方車(chē)輛或障礙物時(shí)，幫助駕駛員避免碰撞（圖1）。

時(shí)速突然減至10km以下

圖1

皇冠PCS的工作分兩個(gè)階段。首先，當本車(chē)距離前方車(chē)輛或障礙物很近時(shí)，或是本車(chē)行駛速度遠高于前車(chē)、有可能發(fā)生沖撞時(shí)，PCS的控制系統將通過(guò)蜂鳴器報警（聽(tīng)覺(jué)）和顯示器顯示（視覺(jué)）兩種方式，提醒駕駛員采取行動(dòng)以避免沖撞。

當本車(chē)與前方車(chē)輛或障礙物的距離更近、沖撞的可能性較高時(shí)，控制系統會(huì )繼續通過(guò)警報聲和顯示屏提示進(jìn)行提醒，同時(shí)開(kāi)始控制制動(dòng)器，幫助駕駛員避免沖撞。此時(shí)，如果駕駛員在操作制動(dòng)器（已踩下制動(dòng)踏板），則增強踏力進(jìn)行輔助（圖1的A），如果駕駛員未操作制動(dòng)器（沒(méi)有踩下制動(dòng)踏板），則實(shí)施自動(dòng)制動(dòng)（圖1的B和C）。

檢測前方車(chē)輛及障礙物使用的是頻率為76GHz頻帶的毫米波雷達。具體來(lái)說(shuō)，就是向本車(chē)前方發(fā)射毫米波，接收接觸前方車(chē)輛及障礙物后返回的毫米波。然后，根據毫米波往返的時(shí)間和頻率變化量等數據，計算出本車(chē)與前方車(chē)輛或障礙物的距離，以及本車(chē)與前車(chē)之間的相對速度。

通過(guò)上述控制，在駕駛員操作制動(dòng)器時(shí)，時(shí)速最大可降低60km左右，未操作制動(dòng)器時(shí)最大可降低30km左右，由此來(lái)避免沖撞或是減輕沖撞的危害。PCS啟動(dòng)的條件是本車(chē)的行駛速度達到時(shí)速15km以上，且本車(chē)與前車(chē)的相對速度在時(shí)速15km以上。

在這次事故中，正在行駛的皇冠雖然沒(méi)有與前方車(chē)輛或障礙物碰撞的風(fēng)險，PCS卻執行了操作。因為操作失誤，之前以大約30km的時(shí)速行駛的皇冠突然減速至時(shí)速10km以下，導致被后面的卡車(chē)追尾。

在這次事故前后，豐田共接到了5起類(lèi)似故障的報告。感到事態(tài)嚴重的豐田決定召回配備PCS的皇冠與“雷克薩斯”品牌的“IS300h”、“IS250”、“IS350”這四款車(chē)型，于2013年6月26日向日本國土交通省提交了召回申請。召回數量方面，皇冠約為1.9萬(wàn)輛，雷克薩斯3款車(chē)型共計約1000輛。

豐田將對根據毫米波雷達信息檢測前方車(chē)輛及障礙物的軟件的邏輯進(jìn)行修正。該公司呼吁上述四款車(chē)的駕駛員，在修正軟件之前，暫時(shí)關(guān)閉PCS。

毫米波在油罐車(chē)上發(fā)生漫反射

PCS為什么會(huì )誤操作？對于這次事故，豐田向國土交通省報告了誤操作的原因。在事故發(fā)生后，該公司對這輛皇冠進(jìn)行了調查，行車(chē)記錄儀記錄的影像成為了有力證據。在PCS發(fā)生誤操作前，一輛油罐車(chē)從右側車(chē)道超過(guò)了皇冠。

最后豐田得出的PCS發(fā)生誤操作的原因是，被前方車(chē)輛反射散亂的毫米波在油罐車(chē)上發(fā)生了漫反射，系統接收到了漫反射后的毫米波，做出了“前方不遠處有車(chē)輛在行駛，沖撞可能性很高”的判斷（圖2）。但實(shí)際上，前方不遠處并沒(méi)有車(chē)輛在行駛，油罐車(chē)行駛在右側車(chē)道。

關(guān)于毫米波漫反射引發(fā)誤操作的原因，豐田并未公布詳情，但指出提高了毫米波雷達的檢測精度是原因之一。在皇冠之前，該公司有多款車(chē)型采用了只配備毫米波雷達的PCS以及組合使用毫米波雷達與立體攝像頭的PCS。新款皇冠等召回車(chē)型的PCS使用的是比老系統檢測精度更高的毫米波雷達，“能夠檢測到老系統難以檢測出的物體”。

一般來(lái)說(shuō)，如果為了防止漏檢而提高傳感器的檢測精度，那么，誤檢的概率也會(huì )隨之上升，這并不只是發(fā)生在毫米波雷達上。漏檢與誤檢是此消彼長(cháng)的關(guān)系。也就是說(shuō)，豐田認為，之所以會(huì )像這次事故一樣，在前方?jīng)]有車(chē)輛或障礙物的情況下因漫反射回來(lái)的毫米波發(fā)生誤檢，是因為提高了毫米波雷達的精度。

召回的改善方案是修正邏輯，最大限度防止誤檢?！岸皇亲尯撩撞ɡ走_的檢測精度降回到老系統的水平”（豐田）。

增加自動(dòng)制動(dòng)功能相關(guān)的安全評估項目

最近幾年，配備PCS等自動(dòng)制動(dòng)功能的汽車(chē)在快速增加。在日本，以富士重工業(yè)的“EyeSight”為開(kāi)端，自動(dòng)制動(dòng)功能的認知度不斷提高，大多數消費者都希望配備這項功能。各汽車(chē)企業(yè)紛紛向市場(chǎng)投放配備這一功能的汽車(chē)。

而且，不只是吸引消費者，在符合安全標準這一點(diǎn)上，自動(dòng)制動(dòng)功能的重要性也在提高。從2014年開(kāi)始，歐洲的新車(chē)沖撞安全評估標準“Euro NCAP”將加入與自動(dòng)制動(dòng)功能相關(guān)的評估項目，而且，按照預定，從2016年開(kāi)始，該功能的評估項目中還將加入行人檢測。日本也將從2014年11月開(kāi)始，逐步實(shí)施要求巴士和卡車(chē)等商用車(chē)必須配備自動(dòng)制動(dòng)功能的政策。

以自動(dòng)制動(dòng)功能為代表的高級駕駛輔助系統之所以不斷普及，是因為有研究表明，單純遵循以前那種“駕駛員主權”原則，很難減少沖撞事故。按照駕駛員主權原則，與汽車(chē)駕駛有關(guān)的判斷、操作應該由駕駛員全權負責，這種思路已被汽車(chē)企業(yè)、駕駛員廣泛接受。日本的《道路運送車(chē)輛法》等與汽車(chē)相關(guān)的法律在制定時(shí)，基本上也都遵循駕駛員主權原則。

但筑波大學(xué)研究生院系統信息工學(xué)研究科長(cháng)稻垣敏之指出，想要僅憑借人的判斷和操作防范所有的事故是不現實(shí)的。稻垣教授的依據之一是日本交通事故綜合分析中心（ITARDA）對于汽車(chē)沖撞事故的調查結果。這項調查向駕駛員詢(xún)問(wèn)了在即將發(fā)生沖撞事故時(shí)采取的回避行為，結果顯示，有近4成的人完全沒(méi)有踩剎車(chē)、轉動(dòng)方向盤(pán)等回避動(dòng)作（圖3）。

由此可見(jiàn)，在現實(shí)中，即使危險迫在眉睫也不做出回避動(dòng)作、或不能做出回避動(dòng)作的駕駛員不在少數。因此，稻垣教授認為，暫且不論擁有“主權”的是駕駛員還是駕駛輔助系統，自動(dòng)制動(dòng)功能等駕駛輔助系統為防止事故做出貢獻的余地還很大。稻垣教授在2012年發(fā)表的一篇論文中，使用基于概率論的模型，證明了把避免事故的權限賦予駕駛輔助系統比賦予駕駛員更加安全。

可能會(huì )招致新的危險

估計自動(dòng)制動(dòng)功能等駕駛輔助系統在將來(lái)會(huì )更加普及。但筑波大學(xué)的稻垣指出，如果把過(guò)去由駕駛員負責的判斷和操作交給系統，那么，就必須在駕駛員與系統之間建立并行的交換信息的機制。這是因為，隨著(zhù)系統起到的作用越來(lái)越大，駕駛員把握系統做出的判斷和操作的難度就會(huì )加大，有時(shí)可能發(fā)生駕駛員意想不到的情況。

在這次事故中，PCS在皇冠駕駛員未曾預料到的情況下發(fā)生誤操作，最終導致了沖撞事故的發(fā)生。而且，因為皇冠并未處在需要突然減速的狀況，所以追尾卡車(chē)的駕駛員幾乎不可能預判到皇冠會(huì )突然減速。

之所以會(huì )發(fā)生這種以前不可能想到的事故，是因為作為駕駛輔助系統，PCS的干預完全與駕駛員的意志無(wú)關(guān)。此類(lèi)系統倘若按照設計的本意正常工作，效果會(huì )十分出色，但一旦脫離設計的本意發(fā)生誤操作，就難免造成意想不到危害。

如果出現未能檢測到前方車(chē)輛或障礙物的情況，即漏檢，雖然可以說(shuō)是PCS的故障，但并不是PCS發(fā)生了誤操作。駕駛員只要不依賴(lài)于PCS，按照正常方式駕駛，仍有可能避免沖撞。

完全自動(dòng)化非常危險

但在這次的事故中，前方并沒(méi)有車(chē)輛或障礙物，PCS卻做出了反應，也就是發(fā)生了誤檢，屬于PCS的誤操作，由此導致了在駕駛員沒(méi)有感覺(jué)到減速的必要性的情況下，汽車(chē)自動(dòng)剎車(chē)的情況。用來(lái)提高安全性的PCS反而引發(fā)了新的危險。

那么，如何才能最大限度發(fā)揮駕駛輔助系統的優(yōu)勢，杜絕出現意料之外的情況？稻垣教授表示，明確駕駛員與系統的職責至關(guān)重要。而用來(lái)確認二者職責的依據，是上面表格中的“自動(dòng)化等級”的分類(lèi)。

稻垣教授認為，駕駛輔助系統的自動(dòng)化等級并非越高越好。理由是，自動(dòng)化等級越高，意味著(zhù)系統進(jìn)行的判斷和操作越多，駕駛員就越依賴(lài)于系統，一旦出現問(wèn)題，駕駛員將無(wú)法做出合適的判斷和操作。而且，等級越高，與系統的判斷和操作有關(guān)的邏輯也就越復雜，駕駛員越難理解其中的原理。在自動(dòng)化等級較高的系統中，傳感器的檢測精度也需要達到較高水平，就有可能像此次事故一樣出現誤操作。

因此，稻垣教授建議，最好不要把判斷和操作全部交給系統，而是要盡可能簡(jiǎn)化邏輯，根據情況，讓駕駛員與系統協(xié)調做出判斷和操作。開(kāi)車(chē)時(shí)常常需要駕駛員在瞬間做出判斷及操作。而在駕駛員與駕駛輔助系統之間，交換信息的時(shí)間和空間都存在相當大的制約。今后，在開(kāi)發(fā)駕駛輔助系統的同時(shí)，汽車(chē)企業(yè)估計還要建立駕駛員與系統之間高效交換信息的系統*。

以自動(dòng)制動(dòng)功能為例，駕駛員與駕駛輔助系統之間要交換的信息包括“駕駛輔助系統是否檢測到了前方車(chē)輛或障礙物”等。如果駕駛員能夠掌握駕駛系統的工作情況，就可以提高駕駛員在發(fā)生誤操作時(shí)做出合理應對措施的可能性。稻垣教授認為平視顯示器（HUD）是實(shí)現這種信息交換的有力候選。