沃爾沃集團自動駕駛卡車發展動向

黃磊 李霖

關鍵詞：自動駕駛;開發;卡車;解決方案

當前，自動駕駛卡車發展的如火如荼。相較于使用工況更為復雜的乘用車開發，由于卡車可以在限定場景下行駛，因而從目前來看，自動駕駛卡車擁有更廣闊的發展前景。盡管自動駕駛汽車技術日趨成熟，但很多汽車制造商和科技巨頭都發現商業化進程比他們預期的要慢很多。

隨著以運輸需求增加、道路日益擁堵和重大環境問題為特點的全球性發展，行業需要提供更安全、對環境影響更小且效率更高的運輸解決方案。基于自動駕駛和網聯技術的自動駕駛運輸解決方案可以通過提高車隊靈活性、交付精準性和生產率來為客戶創造價值，因此非常適合需要在預定路線上往復運送大量貨物和物料的應用。

沃爾沃認為，自動化的理想水平是由其給用戶及社會帶來的附加值決定的，因此從一開始就確定了自動化開發戰略，即：隨著時間的推移逐步導入自動化。沃爾沃相信，在可預見的未來，車輛大多數的用途中仍有駕駛員和操作人員參與。商業運營中的全自動車輛將首先出現在封閉和半封閉區域，如礦山、采石場、港口和一些公路的專用車道。對于更復雜的環境，如城市交通、較高車速下的混合交通，在自動化完全到來之前還有相當長的時間。

雖然沃爾沃在技術研發上已經取得長足進步，但仍需要進行更多的研發工作。為了充分利用未來所有可能的自動化特性，沃爾沃在行業內與政府機構一起，還需要進一步開發并在相關的領域達成一致意見，包括標準和法規、監管責任和網絡安全。

1組建新機構

自2020年1月1日起，沃爾沃自動駕駛解決方案部作為沃爾沃集團新的業務領域開始運行，以加速自動駕駛車輛的開發、商業化和銷售，其財務業績將作為卡車業務的一部分進行報告。

沃爾沃表示，新的業務單元將使公司能夠滿足不斷增長的需求，并為采礦、港口和物流中心之間的運輸等板塊的客戶提供最佳解決方案，以作為目前產品和服務的補充。

沃爾沃自動駕駛解決方案部瞄準特定的行業細分市場，包括礦山和采石場、港口和物流中心、樞紐-樞紐/公路運輸等不同領域。在沃爾沃自動駕駛解決方案部，來自所有業務領域的自動化專家共同致力于開發運輸即服務的概念，包括可提高客戶生產效率的整體集成運輸解決方案。這意味著沃爾沃不僅提供自動駕駛卡車，還提供整個生態系統來完善解決方案。

2開發進展

沃爾沃憑借在安全和技術方面的豐富經驗，正在為向客戶提供沃爾沃自動駕駛卡車鋪平道路，并致力于為自動駕駛商用卡車提供全面、無縫的運輸即服務（TaaS）解決方案，以滿足客戶的特定需求。自動駕駛解決方案正處于擴張階段，迄今已經開展了多個項目。

2.1礦用自動駕駛卡車

2016年，沃爾沃在瑞典北部地下1320m的礦井（位于Kristineberg的Boliden礦井）中測試了其基于FMX底盤改造的自動駕駛車輛，這同時也是當時世界上第1輛地下礦用自動駕駛卡車（圖1）。測試的目的是研究在環境惡劣的受限應用區域，特別是在礦山、港口等地域有限、控制良好、往復行駛占比較大的環境中，自動駕駛技術如何提高運輸的安全性和效率。

其中，車輛包含一個集成了雷達/激光傳感器的系統。該系統最初用于監控礦山的輪廓形狀，并生成卡車必須經過的路線圖。之后，收集到的信息被用來調節車輛的轉向、換擋和速度。在每段新的行程中，傳感器都被用來連續掃描卡車周圍的區域并進一步優化行駛及路線。

2.2自動駕駛垃圾車

2017年，沃爾沃集團跟瑞典一家廢品回收公司RENOVA合作，開發了一款基于FM打造的自動駕駛垃圾車（圖2）并進行了測試運行。測試的目的是探索自動駕駛如何提升交通安全性，改善作業條件和降低對環境的影響。

該車旨在使建筑密集區的行駛更安全，尤其是在倒車時。傳感器持續監控車輛附近區域，如果在其路徑上突然出現障礙物，卡車會立即停下來。路線是預先設定好的，卡車會自己從一個垃圾桶行駛到下一個垃圾桶。

該自動駕駛卡車還具備重要的環保優勢，換擋、轉向和車速不斷被優化以降低油耗和排放。測試中的自動駕駛卡車配備了傳感器系統，用于識別、導航和監控車輛附近。

2.3商業自動駕駛運輸解決方案

2018年，沃爾沃的第1個商業自動駕駛運輸解決方案應用于挪威Br?nn?yKalkAS的礦山。沃爾沃卡車提供的這項服務包括由7輛沃爾沃FH自動駕駛卡車（圖3）沿著礦場與顎式壓碎機（位于附近的港口）之間一條穿過隧道的5km路段運輸石灰石。自動駕駛車輛由輪式裝載機的操作員采用工地管理系統進行控制。這一商業解決方案對沃爾沃卡車而言是令人興奮的第一步——Br?nn?yKalk并不是購買卡車，而是購買了運輸解決方案。達成協議時，客戶按交付的噸數付款。

該項目的目的是提高礦山的生產率和安全性，之前的運行中面臨如下問題：在礦山運行的卡車實行兩班制，而運輸石灰石的船舶卻是一天24小時裝載;從礦山到壓碎機，自動駕駛卡車需行駛5km，其中大部分路段由2個隧道組成，一個長3.5km，另一個長800m，如果在隧道中發生事故將十分危險。而采用自動駕駛卡車帶來的好處在于：自動駕駛卡車可夜以繼日運行，這將大大提高生產效率;礦山位于高成本國家，而產品需要在全球市場中競爭，自動駕駛卡車可大幅降低人工成本;采用自動駕駛卡車可顯著提高安全性。

沃爾沃卡車的自動駕駛團隊一直在哥德堡的基地遠程測試該解決方案，此外還在礦山進行定期的實地測試。從2019年秋季開始，自動駕駛卡車不分晝夜地投入全面運營。

2.4Vera

2018年，沃爾沃卡車推出了首個集自動駕駛、網聯和電動化于一身的解決方案——Vera（圖4），設計用于在物流中心、工廠和港口之間的往返運輸作業，適合以高精度短距離運輸大量貨物。多輛Vera車輛無線連接到運輸控制中心，控制中心可監測每輛車的位置、電池充電水平、負荷量和維護要求及許多其他參數。Vera用作牽引裝置，可與現有的貨物運載裝置和掛車兼容。Vera完全由電力驅動，零排放且噪聲水平低，采用與沃爾沃電動卡車相同類型的傳動系統和電池組。

2019年6月，沃爾沃卡車宣布與輪渡&物流公司DFDS協作，在實際應用中運行Vera（圖5），目標是建立無縫的貨物流，以應對更高效率和靈活性的需求。Vera根據需要的容量將集裝箱從哥德堡的DFDS物流中心移動到APM碼頭的集裝箱碼頭，自動駕駛系統由控制塔中的操作人員進行監控，操作人員也對運輸負責。基礎設施的適應性改進是整個運輸系統應用范圍的一部分，包括碼頭的自動門。Vera在預定的路線上行駛，一部分在公共道路，一部分在一個工業園區內，速度限制為40km/h。

在能夠完全運行自動駕駛運輸解決方案之前，沃爾沃將就技術、運營管理和基礎設施適應性進行進一步開發。此外，還將采取必要的安全預防措施以滿足社會要求。

2.5TARA解決方案

TARA是一套完整的解決方案，用于在特定區域（如：采石場或礦山）內自動駕駛運行。該系統由基礎車輛（電動自卸車TA15，圖6）和所有必要的基礎設施（如：充電站、控制塔、網聯云端解決方案，維護和維修支持以及實際的操作設置裝置）組成，以確保運行安全、順暢。TARA運輸解決方案將運輸作為一種服務來銷售，并代表著試驗性雙向、無駕駛室、純電動和自動駕駛運輸車HX02商業化發展的新高度。

TA15是TARA自動駕駛運輸系統的一部分，同時集成了電動和自動駕駛2個前沿概念。它基于之前的HX無人自動駕駛運輸概念車，保留了雙向、電動和自動運輸等功能及主要設計元素。

沃爾沃正在與HarscoEnvironmental在瑞典Hofors開展客戶試點項目。試點項目由4輛自動駕駛自卸車組成，負責將礦渣從工地運至垃圾填埋場。

2.6自動化和互聯系統

2021年，沃爾沃自動駕駛解決方案部在哥德堡港區開展了一項商業試點項目（圖7）。該項目是沃爾沃自動駕駛解決方案部與航運&物流公司DFDS、港口運營商APMTerminals以及哥德堡港之間的合作。開發工作是與AI和AV計算平臺合作伙伴英偉達（NVIDIA）共同完成的。

該項目需要在哥德堡Arendal地區使用配備傳感器的卡車收集數據，作為創建自動化和網聯系統以實現連續貨物流動的第一階段。這輛由駕駛員操作的卡車在封閉的港口區域和公共道路上行駛，并收集數據以開發人工智能，從而能夠設計出安全的自主解決方案。數據收集車輛將用于了解復雜的日常交通狀況，使用傳感器記錄車輛周圍的環境以及駕駛員與車輛的互動。這輛卡車配備了21個雷達、激光雷達和攝像頭形狀的傳感器，使系統能夠檢測到路面遠處的小物體，以及靠近車輛的物體。

數據收集是在港口和物流中心內實現自動駕駛運輸解決方案的第一步。事實上，這個項目不僅發生在狹窄的區域，而且發生在公共道路上，這增加了復雜性。該試點是朝著在世界其他港口部署類似項目、自動駕駛解決方案產業化邁出的一步。

3合資&合作

為加速自動駕駛技術的開發，沃爾沃采取了靈活的開發策略。短期內，關注對核心技術的自主掌控，通過自建、合資/深度合作方式實現深度布局。未來繼續關注對核心技術的深度掌控，同時針對不同類型技術明確自建與投資/合資布局策略，實現自身研發資源的有效應用。在這一策略的主導下，沃爾沃與多個自動駕駛技術公司展開了合作。

3.1英偉達

2019年6月，沃爾沃集團與英偉達簽署協議，共同開發自動駕駛商用車輛和設備的決策系統。利用英偉達的端到端人工智能平臺進行培訓、仿真和車載計算，最終的系統旨在幫助車輛安全地在公共道路和高速公路上進行全自動駕駛。

該解決方案將基于英偉達完整的軟件堆棧進行開發，包括傳感器處理、感知、地圖定位和路徑規劃，從而實現各種可能的自動駕駛應用，例如貨物運輸、垃圾回收再利用、公共交通、建筑施工、采礦、林業等。

與英偉達的合作關系將專注于開發靈活、可擴展的自動駕駛系統，并計劃首先用于商業試運行，然后再應用于沃爾沃集團的商業運輸產品。沃爾沃集團與英偉達之間簽署的協議是一項長達數年的長期合作伙伴關系，雙方合作開發的自動駕駛解決方案已于2021年在哥德堡港口開始進行商業化測試。

3.2Foretellix

2021年3月，沃爾沃自動駕駛解決方案部與驗證專家Foretellix簽署協議，為在公共道路和封閉區域（如：礦山）內運行的自動駕駛解決方案共同創建場景覆蓋范圍驗證解決方案。該解決方案將能夠對數百萬種不同場景進行大規模測試，從而驗證自動駕駛車輛和機器在其指定的運行設計域（ODD）中對任何可能遇到的情況的處理是否恰當。

該合作伙伴關系將專注于為沃爾沃自動駕駛解決方案部的車輛和機器提供高水平的安全性和生產效率。解決方案策劃大規模仿真和執行所需的大數據分析的能力將導致成本和上市時間大幅減少，從而確保更快的運行準備就緒以及跨多個站點和ODD安全地擴展系統的能力。

Foretellix是自動駕駛系統驗證用場景覆蓋范圍主導方法的商業化領域的先驅。它開發了一種新穎的驗證平臺，該平臺利用智能自動化和大數據分析工具來協調和監控數百萬種駕駛場景，以發現錯誤和極端情況，包括最極端的情況。

沃爾沃自動駕駛解決方案部將共同改造Foretellix的驗證系統，以適用于公路、礦山和采石場等封閉區域的應用。沃爾沃自動駕駛解決方案和Foretellix將使用由Foretellix創建的開放式可測量場景描述語言（M-SDL）。M-SDL簡化了場景的捕捉、重用和共享，并且可以指定場景和工況的任意組合，以識別以前未知的危險。

2021年9月，沃爾沃集團風險投資公司宣布對Foretellix進行新投資。

3.3Aurora

2021年3月，沃爾沃自動駕駛解決方案部與美國自動駕駛公司Aurora建立了戰略合作伙伴關系，共同開發公路用自動駕駛卡車。雙方簽署的協議是一項長達數年的長期合作伙伴關系。初期的重點是面向北美客戶提供樞紐-樞紐的應用。自動化旨在在生產效率、安全性、可持續性和能源效率方面為用戶和社會創造切實的利益。

該合作伙伴關系集中于將AuroraDriver集成到沃爾沃的公路卡車中，以及開發行業領先的運輸即服務解決方案。這些解決方案基于沃爾沃的產品、過去的安全記錄和Aurora在自動駕駛系統開發方面的深厚專業知識方面而打造。

2021年9月28日，沃爾沃自動駕駛解決方案部與Aurora發布了基于沃爾沃長途貨運旗艦車型VNL（北美）而合作研發的高速公路自動駕駛卡車（圖8），其中集成了AuroraDriver技術，這也代表著沃爾沃向北美市場推出商業化全自動駕駛8級卡車又邁出了重要的一步。

在全球團隊支持研發的同時，沃爾沃自動駕駛解決方案部也在美國設計和制造高速公路自動駕駛卡車應用，為實現未來在弗吉尼亞州都柏林的新河谷裝配廠量產做準備。

安全是自動駕駛車輛的重中之重，也是沃爾沃集團創新的核心。沃爾沃集團在安全標準以及生產值得信賴的高質量產品方面保持了近100年的行業領先地位。向自動駕駛轉變也基于此經驗，還基于早在沃爾沃VNL車型中得到驗證的安全技術，其中包括沃爾沃動態轉向（VDS）和自動變速器（I-Shift）。此類技術，加上一些其他先進汽車技術，為自動駕駛卡車的核心系統打造了一個冗余安全的解決方案，以確保車輛能夠安全操作。此類已經得到驗證的沃爾沃卡車安全系統，加上AuroraDriver技術，確保了該自動駕駛卡車在研發的每一步都可得到最高水平的安全結果。

隨著與Aurora在沃爾沃VNL原型車上進行持續合作，雙方正在為在北美實現貨運樞紐-貨運樞紐的交通愿景而努力，其中包括確定自動駕駛卡車高速公路測試初期運輸樞紐的特定區域和路線。此外，沃爾沃自動駕駛解決方案部正與客戶密切合作，了解他們當前和未來的需求、優先事項等，為沃爾沃自動駕駛VNL卡車在道路、運輸樞紐之間交通場景中的試點，以及最終將自動駕駛技術實現商用而做準備。

4結語

從沃爾沃集團的自動駕駛業務發展路徑可以看出，沃爾沃早期曾嘗試自主開發自動駕駛相關技術，為此也積極開展了一些試點項目。但由于自動駕駛技術的復雜程度過高，在經歷了一系列的嘗試后，包括沃爾沃在內的各大主機廠紛紛轉向與自動駕駛創企合資合作。如：戴姆勒卡車將Waymo的自動駕駛技術應用于8級重卡福萊納Cascadia，先在美國部署相關貨運業務，隨后逐步擴展到其他地區;大眾旗下的Traton集團與圖森未來合作打造自動駕駛卡車，預計2024年下線;智加科技宣布與依維柯合作，最新一代S-WAY重卡將搭載智加PlusDrive自動駕駛系統進行測試驗證。

從各大傳統主機廠的角度而言，合資合作的初衷是在運輸行業的數字化轉型中恐落于人后，其次是要維持主機廠的主導地位，試圖使創企成為Tier1供應商，將后者開發的自動駕駛技術集成在卡車產品上。但自動駕駛創企顯然并不甘于這一角色，而是希望通過打造類似圖森未來AFN（自動駕駛貨運網絡）這樣的貨運網絡平臺等方式，依靠軟件訂閱、更新等獲取更高更持續的利潤。

無論如何，自動駕駛卡車的腳步已漸行漸近，隨著技術障礙的一一克服，主機廠與自動駕駛創企之間的博弈也將愈演愈烈。