2. 商用车编队行驶概述
商用车编队行驶(Platooning)是指两辆及以上的商用车辆,借助V2V(车车通信)、传感器融合与纵向/横向自动控制技术,在道路上以极小车间距保持协同行驶的一种运行模式。它的核心目标不是"让车自己开",而是通过缩短车距、减少空气阻力、稳定车速波动,同时降低油耗、提升道路通行效率并改善驾驶安全性。理解编队行驶,需要从定义边界、发展脉络、分级标准、典型场景与商业前景五个维度建立整体认知。
一、核心定义与基本原理
编队行驶的本质是"空间紧耦合 + 时间同步"。头车(Leader)负责路径与速度决策,跟随车(Follower)通过V2V接收头车的速度、加速度、制动意图等状态信息,并结合雷达、摄像头、激光雷达等车载传感器,实现对前车的实时跟随。与传统ACC(自适应巡航)相比,编队行驶的关键差异在于:
- 通信维度:ACC仅依赖本车传感器,编队行驶依赖V2V实现超视距、低时延的信息共享;
- 车距维度:ACC通常保持1.5~2.5秒时距,编队行驶可压缩至0.3~0.8秒时距;
- 协同维度:ACC是单车闭环,编队行驶是车队级协同控制,涉及队列稳定性问题。
核心机理:车间距缩短后,后车进入前车尾流区,空气阻力显著下降。对重型卡车而言,在高速工况下,紧密跟驰可降低约5%~15%的燃油消耗,这是编队行驶最直接的经济驱动力。
二、发展历程:从概念到工程化
编队行驶并非新概念,其发展大致经历四个阶段:
- 概念探索期(1990s—2000s):欧美启动PATH、Chauffeur等研究项目,验证车辆纵向自动跟随的可行性,受限于通信与感知能力,停留在试验场;
- 技术验证期(2010—2016):DSRC/WAVE通信标准逐步成熟,欧洲SARTRE项目完成公开道路多车编队演示,首次证明混合交通下的可行性;
- 工程化推进期(2016—2021):ENSEMBLE、COMPANION等项目聚焦多品牌卡车混编,CACC控制算法与V2V时延补偿成为研究重点;
- 商业化试点期(2021至今):部分企业在中美欧开展限定场景的编队运输试点,逐步向"有人头车+无人跟随车"的形态演进。
三、分级标准:编队行驶的自动化等级
业界通常参考SAE自动化分级思路,将编队行驶按"协同深度"划分为若干等级。等级越高,对V2V通信、控制算法与安全冗余的要求越高。下表给出一种常见的分级参考:
| 等级 | 名称 | 车距时距 | 通信依赖 | 典型特征 |
|---|---|---|---|---|
| L0 | 人工跟驰 | >2.0 s | 无 | 驾驶员完全操控,无协同 |
| L1 | 辅助编队 | 1.2~2.0 s | 弱 | ACC辅助,驾驶员监控 |
| L2 | 协同编队 | 0.8~1.2 s | 中 | V2V共享状态,纵向自动 |
| L3 | 紧密编队 | 0.5~0.8 s | 强 | CACC控制,队列稳定 |
| L4 | 全自动编队 | <0.5 s | 极强 | 跟随车无人,冗余安全 |
理解要点:分级不是越高越好,而是与运营场景匹配。港口、矿区等封闭场景可率先落地L3/L4;开放高速公路受法规与混合交通限制,当前多停留在L2/L3。
四、典型应用场景
编队行驶的价值高度依赖场景。不同场景对车距、通信可靠性和法规容忍度的要求差异明显:
- 干线物流:高速公路长途运输,节油收益最大,是商业前景最被看好的场景;
- 港口与矿区:封闭或半封闭道路,路线固定,易于实现高等级编队;
- 城市配送:多路口、多干扰,编队维持难度大,更适合短时协同;
- 应急与军警:强调队列完整性与抗干扰能力,对通信安全要求极高。
下图展示了编队行驶从"头车决策"到"跟随车执行"的典型信息与控制流,帮助理解各环节的协同关系:
五、商业前景与挑战
从商业角度看,编队行驶的价值主张清晰:燃油成本占商用车全生命周期成本的30%以上,节油5%~15%意味着可观的运营利润改善;同时,编队行驶可缓解驾驶员短缺压力,并为后续"无人跟随车"铺路。但落地仍面临多重挑战:
- 法规:多数国家尚未明确编队行驶的合法车距与责任划分;
- 通信:V2V在隧道、山区等场景的可靠性仍需验证;
- 混编:不同品牌、不同载荷车辆的队列稳定性控制复杂;
- 安全:极小间距下,任何单点失效都可能引发连锁事故。
常见误区:把编队行驶等同于"多辆自动驾驶车排队"。实际上,编队行驶的核心是协同控制,头车可以是人工驾驶,跟随车也可以保留驾驶员。分级标准中的L4才涉及跟随车无人,不能一概而论。