郑 靓，周 奎，张友兵

（湖北汽车工业学院汽车工程师学院，湖北 十堰 442002）

目前，大量汽车尾气的排放造成了全球气候变暖，并伴随着交通安全、道路拥堵、停车场难寻等各种问题。在共享经济席卷全球和汽车产业“新四化”——“智能化、网联化、电动化、共享化”革命的背景下，全球各大车辆制造商也开始由传统的汽车“生产—销售”模式开始向“共享服务”模式转变。汽车共享指人在某一时间支付一定费用具有车的使用权，而不具有该车的所有权。它不但可以缓解城市拥堵、污染严重等问题[1]，且具有个性化服务、舒适、准时、灵活的显著优势[2]。在未来，智能网联汽车共享出行将成为有效缓解城市交通堵塞等问题的巨大助推器。

国内外已有部分学者对智能网联汽车共享化进行了研究。NAZARI 等[3]通过采用具有潜在变量的多元有序结果模型，利用结构方程和测量方程来建模，以确定人们对私人自动驾驶汽车和多种自动驾驶汽车共享模式在日常和通勤出行中的喜爱与偏好。IACOBUCCI等[4]开发了一个模拟方法来评估共享自动驾驶电动汽车系统与乘客互动，并使用启发式充电策略使车辆在指定的充电站充电，通过制定一个优化问题来测试系统提供运营储备的潜力，以在电网运营商请求期间优化车辆的部署。STOCKER 等[5]对当前的共享移动业务模式进行研究，为未来可能的共享自动驾驶汽车（SAV）业务模式奠定基础。邬文达[6]调查研究了人类对车辆共享服务的了解程度与潜在需求，并阐述了车辆共享发展模式的重要性，还给出了发展该模式的合理化建议。王静霞[7]对智慧交通下的共享无人驾驶汽车研究进行了全面的综述。文献[3]和[6]都研究了人类对自动驾驶车辆共享的偏好和需求问题，文献[5]和[7]都对智慧交通下共享自动驾驶模式进行了研究，文献[4]对共享模式下车辆的充电调度问题进行了合理的模拟。但是，当前如何搭建一个面向智能网联汽车的共享化平台，充分连结智慧电网系统、充换电及停车站、共享运营平台、智能网联汽车、智能交通辅助系统及用户端APP 等各个平台间的关系，成为了一个待研究和探讨的问题。

基于上述背景，本文阐述共享出行的3 个发展阶段，重点介绍3.0 级融合模式设计理念。对智能网联汽车共享化平台的系统角色架构和共享模式进行设计。探讨智能网联汽车安全性的解决措施。最后对智能网联汽车共享化平台的可行性进行分析。

1 共享出行的3 个发展阶段

共享出行的发展趋势，可粗略分成1.0 级、2.0 级、3.0 级3 个阶段。1.0 级以统计学技术手段平衡公共交通需求与供给二者之间的关系，以传统公交、租车和出租车为主体；而2.0 级则以移动网络手段作为基本的供需导向，以共享单车、分时租赁、网约车为主导；3.0 级则以5G 通信技术、人工智能、大数据分析技术等为基础，以自主驾驶共享车辆为主导，为人类提供一体化交通服务。

当今，以统计学为基础的1.0 级和以移动互联技术为基础的2.0 级都已经普及，虽然能够较好地满足人类的日常生活需求，但是对于城市交通压力、工作环境与调度等问题还无法很好地解决。而以5G、人工智能、无人驾驶为基础所设计的3.0 级共享化平台就可以很好地解决这些问题。

3.0 级的共享化平台将融合3 个“新”，分别为新技术、新需求、新模式，如图1 所示。新技术，即面向智能网联汽车共享，采用物联网、自动驾驶、人机交互、高精地图、平台化及新能源等技术。新需求，即提出了出行安全、隐私保护、需求贴合、一体化便捷出行、信息安全和增值服务等安全和品质新需求。新模式，即针对不同的车辆类型设计需求响应式和需求驱动式2 种共享模式。

图1 3.0 级融合模式

2 智能网联汽车共享化平台设计

2.1 系统角色架构

本文设计的智能网联汽车共享化平台主要由6 部分组成，分别为智慧电网系统、车辆充换电及停车站、共享运营平台、智能网联汽车、智能交通辅助系统、用户端APP。智能网联汽车共享服务角色架构如图2所示。

图2 智能网联汽车共享服务角色架构

智慧电网系统：智慧电网高度融合了用电流、服务流和信息流，且通过应用智慧调度、电网储能和供电智能化等关键技术，实现对集聚型电池仓库灵活、经济的供应，同时也可以为大量智能网联车辆充放电设备的接入提供电力供应，并与公共运营平台形成双向交互的业务模型，为智能网联车辆提供动力的来源[8]。

车辆充换电及停车站：车辆充换电及停车站设置有充电设施，主要为电量低于预设阈值的车辆提供充电服务及闲置的车辆提供停车、清洗、维修等服务。充换电及停车站是连接车辆、能源、共享出行的重要桥梁和纽带，主要分布在商业区、人流及共享汽车需求多的地方。

共享运营平台：基于局部最优来达到全局最优的设计原则。共享运营平台作为智能网联汽车共享化运行模式的核心与枢纽，通过云服务平台与用户终端进行智能互联，与用户进行双向的信息互动，为用户提供信息指引，对用户的请求作出应答，实现用户轻松便捷的用车功能；与智慧电网进行信息的双向流通，实现智能网联汽车充放电能管理[9]，为其提供动力来源，并辅助智慧电网运营调度，实现充电成本的最小化；与车辆充电及停车站相连，为电池仓库提供信息指导，确保电池仓库中满电电池的库存；与智能网联汽车互动，实现对智能网联汽车的智能调度[9]，最小化用户的等待时间。

智能网联汽车：智能网联汽车装备了汽车传感器、控制器、执行器等，并融入了现代通信与互联网技术[10]，具备环境感知、智能决策、控制执行等功能[11]，通过专用通信与网络技术、云平台、大数据、信息安全技术和外界环境及设备进行信息交互共享，最终实现安全、舒适、便捷、节能的自动驾驶[12]。智能网联车外身设计酷炫、撞色效果强烈、具有辨识度高的标识。内饰设计多种风格，如几何产品风、温馨家居风、豪华科技风，其中几何产品风各元素间的关系简洁明了，以几何形状作为设计元素，这种简洁、直率的设计更受当代年轻人的喜爱；温馨家居风将比较圆润、充满生活气息的设计元素添加到内饰设计中，让乘客感到家的温暖与舒适；豪华科技风通过大开大合的舒展型面，加以创新科技的点缀，打造肉眼可见的奢华感。乘客可以切换自己喜欢的场景，如：乘客一家乘共享车出行游玩时可以选择温馨家居风，在车内也能有家的舒适温馨感。

智能交通辅助系统：智能交通辅助系统整合了城市交通信息收集系统、数据处理分析系统及公共信息发布系统，能够提取各站点周围车流量信息、共享需求热力分布信息等，为共享运营平台决策提供信息支撑。

用户端APP：用户端APP 为用户提供在线会员注册、在线用车的预约、车辆状态的查询、站点的分布状态及查询、解锁/锁车门、导航、路径规划、电量/续航里程提醒、订单延长/取消变更、用户评价/反馈、金融支付、一键报警等功能，并针对不同年龄段的用户设计相应的界面风格和服务，提高用户的体验感。

2.2 共享模式设计

不同的车辆类型设计不同的共享模式，分为需求响应式和需求驱动式2 种共享模式。其中，需求响应式是针对bus（车内空间较大，能容纳13～15 人）而设计，而需求驱动式是针对minibus（车内容量相对较小，仅适乘4～6 人）设计的，下面将分别对这2 种共享模式进行介绍。

需求响应式的共享模式，如图3 所示，其不同于传统公共交通的出行服务方式，对传统公共交通服务的部分不足作出了弥补。传统公交模式——“人找车”，在人流量较少时易出现车辆空载率高的情况，在高峰期时则易出现等车难等问题。而在需求响应式模式中，乘客通过平台提出带有时间窗的出行OD（Origin-Dеstinаtiоn）需求，共享车辆公司通过平台派车接送，实现了“人找车”模式向“车找人”模式的转变，不仅能够有效减少车辆空载率，还能够实现实时应答和精准出现服务。

图3 需求响应式bus 与传统公交运行路线图

需求驱动式的共享模式是具有个人独占该车或与他人共享乘坐的特点。在这种模式下可以模拟如下一个场景：当用户有用车需要时，用户通过客户端APP软件进行会员注册，提交姓名、身份证号、手机号并进行人脸、声纹、指纹的录入，注册成功后，跳转到首界面，用户发出约车请求并输入始发地和目的地。共享运营平台收到发车请求后，综合智能交通辅助系统、智慧电网系统综合评估用户的个人信息，对电量充足、交通顺畅、离用户最近的车辆进行派单，并将车辆信息、开门方式等信息以短信形式发送到用户手机。后台发送相应的指令给该车，该车自动驾驶至用户的始发地。用户通过人脸识别或声纹等方式开启车门，用户上车后可以选择自己喜欢的内饰风格，对该车说出发或点击相应的按钮后，该车自动驾驶前往目的地，用户可自行选择中途是否与其他人共乘。到达目的地后，通过语音播报提醒用户已到达目的地，用户通过APP 中的第三方平台完成费用支付，并可对此次的用车体验进行评价或反馈。随后车门自动开启，用户下车。

完成该服务后，共享运营平台会判断车辆的电量状态。若此时电量充足且附近有用车请求，则对该车进行派单；若此时电量不足，则对该车发送相应的指令，将其调度到就近的充电站进行充电；若此时电量充足且无用车需求，则将该车调度到就近的停车站等待下一步的指令。

3 智能网联汽车安全性数据收集

智能网联汽车作为一个重要的智慧化移动综合体，其在运行过程和人机交互中会产生大量的数据，有数据表明，截至2020 年，智能网联汽车平均每天将产生4 TB 的数据[13]。本文主要收集以下5 类数据：①车辆运行状态数据，包括电门、挡位、刹车、车外灯、转向灯、踏板、车速、轮胎压力及温度等，如表1所示；②车内设备状态数据，包括车内灯光、空调模式、驾驶模式及娱乐设备等，如表2 所示；③位置数据，包括实时的位置信息，已保存的目的地数据、途经站点等，如表3 所示；④周边数据，包括车辆环境、道路状况、交通标识等信息、测量与其他车辆的距离和速度信息以及智能网联汽车与其他车、人等的互联互通活动产生的数据，如表4 所示；⑤车辆性能数据，包括里程、电量、耗电量、电池总电压及电机温度等，如表5 所示。

表1 车辆运行状态数据

表2 车内设备状态数据

表2 （续）

表3 位置数据

表4 周边数据

表5 车辆性能数据

这些数据的合理收集利用是智能网联汽车能否在市场中取得成功的关键，也是汽车安全事故中追责的根本依据，如：车辆生产制造商利用这些数据进行自动驾驶功能的训练；车辆运营商应用这些数据对车辆状态进行实时监控和分析、在车辆故障时用于找出故障的原因、利用这些对用户进行偏好分析，为他们进行精准的广告推送提供支撑。

4 智能网联汽车共享发展可行性分析

从共享发展态势来看，2015—2018 年是中国共享出行产业高速发展阶段。其中，2018 年，中国共享出行收入总额达到2 478 亿元，网约车的年预订数已经突破了百亿人次[14]。在经济高速发展的今天，汽车共享出行还拥有着巨大的市场前景，根据罗兰贝格的研究，可以预见未来用户的需求将从购买汽车自行驾驶转向直接购买出行服务的模式。

从企业研究来看，百度、阿里云、Wаymо 及戴姆勒等国内外众多企业纷纷加入自动驾驶汽车领域，为智能网联汽车共享化助力。

从技术支撑方面来看，人工智能为共享出行服务提供驱动力；数字化技术为共享化平台相应的支付、车联网、云端大数据等环节保驾护航；5G 通讯海量连接助力数据采集，使实现“车找人，车找位”的一体化的智能网联汽车共享服务成为可能。

5 结论

本文通过分析共享出行的3 个发展阶段，提出了一种基于3.0 级的智能网联汽车共享化平台设计。与目前的汽车共享化平台相比，该系统以智能网联汽车为对象，共享运营平台为核心，设计了需求响应式和需求驱动式的共享模式，并结合智慧电网系统、车辆充换电及停车站、共享运营平台、智能网联汽车、智能交通辅助系统、用户端APP 等各模块功能，形成了较为全面的共享化平台，符合未来“融合智慧交通、智慧城市、智能汽车来打造一体化、出行即服务”的汽车共享化理念。

文中还对智能网联汽车的安全性数据进行针对性的收集，并从共享出行产业发展态势、国内外企业对智能汽车共享的研究及技术支撑3 方面，探讨了智能网联汽车共享化平台的可行性。