自动驾驶的未来︱美国押注车路协同挽救自动驾驶的未来:Sidewalk 启动全球首例网联自动驾驶汽车走廊

自动驾驶未来

底特律~安娜堡网联自动驾驶汽车走廊概念方案解读与创新

2020年9月14日期

原文/ Sidewalk Infrastructure Partners

翻译/黄婷婷 李霄 沈晟印 王彬宇

王静懿 王梦瑶 西多 徐珵 赵哲毅

校验/李霄 文献/ 李霄

编辑/ 众山小 排版/张琪

一 览 工 作 团 队

密歇根州州长和其合作伙伴于2020年8月13日公布了一项计划,即在底特律和安娜堡之间修建首条专供网联汽车和自动驾驶汽车使用的40英里长的道路(www.hanxinda.cn)。这个项目被称为密歇根州网联自动驾驶汽车走廊,沿途将配备支持网联汽车和自动驾驶汽车行驶的基础设施,并采用PPP的形式进行开发。这个项目将由Sidewalk Infrastructure Partners的子公司CAVnue牵头,最终目标是改善底特律——安娜堡沿线的交通连通性、运输公平性和安全性。要怎么实现这段网联自动驾驶汽车走廊的建设呢?让我们通过官方发布的概念方案来一窥究竟。

一览众山小在文末为您提供本文英语原文。

图一、底特律——安娜堡网联自动驾驶汽车走廊意向图。图:Sidewalk Infrastructure Partners

愿景

在密歇根州进行的一项跨代际投资

网联自动驾驶汽车走廊(下文称为“CAV走廊”或“本项目”)旨在为促进网联自动驾驶汽车(CAV)和相关基础设施的应用,打造一个安全、高效、适应性强的出行典范。随着时间的推移,本项目将演变成一条CAV专用道路,并将(i)物质基础设施,(ii)数字基础设施,(iii)协调基础设施,以及(iv)运营基础设施结合在一起。通过车辆与车辆互联,车辆与道路基础设施互联,来创建数字版本的道路环境,并最终建设CAV专用车道,这可以使低级别自动驾驶汽车也能达到更好的表现。这样一条走廊的最主要用途或者说“锚定用途”是为现有公共交通提供一种替代方案——自动驾驶接驳服务,与传统车辆或公交(例如快速公交BRT或轻轨交通LRT)相比,这种接驳服务可提供更高的安全性、更大的吞吐量和更优的系统效率。通过这种方式,本项目可以更好地实现政策中有关可达性、可负担性和可持续性的关键目标。旨在通过科技来改善基础设施的公司Sidewalk Infrastructure Partners(SIP)成立了子公司CAVnue(下文称为“总开发商”或“CAVnue”),来开发此类项目的技术和基础设施。CAVnue作为本项目的总开发商,与包括福特汽车公司和密歇根大学在内的项目合作伙伴一起,帮助密歇根交通运输部(MDOT)实现这一愿景。

总览

史上首例CAV走廊

勾画了未来交通的模样

美国正通过对自动驾驶汽车的研究走在交通大转型的最前沿。自动驾驶汽车可以潜在降低因人为错误而导致的数千起交通事故,并减少正日益增长的通勤者堵在车流中所花费的时间,还能大大增加个人和共享出行的可达性。美国的汽车产业诞生于密歇根州,这里也有希望在MDOT的领导下继续创造未来。MDOT是世界上最具前瞻性的交通运输部门之一。本项目能让大家看到一种构想并建设突破性的物质和数字基础设施的潜力,而这样的基础设施将把CAV融合到道路中,并且能支持更大规模的车路协同场景。正如州际高速公路系统在20世纪影响交通运输行业一样,本项目将会影响21世纪的交通运输行业。同时,本项目也在寻求“面向未来”的新基建的解决方案。

SIP解决了跨代际的基础设施问题,并成立了新公司CAVnue,以专门开发和集成技术,从而促进CAV的部署。

SIP是一家独立控股公司,旨在使用技术的力量来改造基础设施。SIP由以下投资者创建:Google的母公司,全球技术领导者Alphabet;Alphabet旗下处于“智慧城市”行业领先水平的创新公司Sidewalk Labs;以及安大略省教师退休金计划(OTPP),这是世界上最受尊敬的基础设施行业机构投资者之一。SIP在参与每个项目的时候都试图最大化利用这些投资者在技术、资金、基础设施和城市创新方面的专业知识。

为了更好地实施这项史无前例的CAV走廊项目,SIP创建了CAVnue。CAVnue的使命是开拓先进的道路基础设施和相关技术,以实现自动驾驶的未来。作为总开发商的CAVnue将致力于技术开发与集成,从设计、建造、融资、运营到维护,将世界一流的CAV走廊在密歇根变为现实。

这个团队拥有无与伦比的能力,以及引人注目的管理方式和合作伙伴。

SIP中负责支持CAVnue的团队拥有着丰富的公私合营(P3)的经验,并已在基础设施相关的项目上投入了超过60亿美元的资金。通过SIP与Sidewalk Labs的共享服务协议,CAVnue可以借鉴Sidewalk Labs首席执行官Dan Doctoroff提出的创新性总体开发经验。Dan Doctoroff曾经是纽约市负责经济发展、政策和社区推广的副市长,手下有超过100人的团队,包括规划师、开发商、设计师、技术人员、工程师。

CAVnue还希望能利用SIP无与伦比的合作伙伴生态系统(项目合作伙伴),将密歇根州乃至全球在基础设施与技术、规划与开发、设计与工程、科研、测试、融资与运营、政策、法律、社区参与以及与项目相关的其他资源能力进行整合。最初的项目合作伙伴包括:福特——在密歇根州的出行创新领域已有100多年的探索经验,并且对CAV走廊有着共同的愿景;密歇根大学——州内首屈一指的公立大学,其拥有世界一流的测试场Mcity、交通研究所(UMTRI),并且三个校区分布在拟建走廊两端;以及美国移动出行中心(ACM)——另一个位于密歇根的世界一流的测试机构。

CAV基础设施面临特殊的挑战,在总体开发过程中需要具备特定的专业知识。

尽管全球在自动驾驶汽车解决方案上已经有超过800亿美元[i]的投资,但是实现完全自动驾驶还需要数年甚至数十年的时间。我们这笔用于建设支持性基础设施的投资与800亿美元相比相形见绌,但是这样做可以加快CAV的普及,而且这比单车自动驾驶更便于运营管理。创立CAVnue是为了通过开发和实施CAV相关的基础设施来弥补这个缺口。本项目的成功实施需要CAVnue的独特能力:建设一个将数字创新应用于大规模道路基础设施的整体系统,包括集成物质基础设施、数字基础设施、协调基础设施和运营基础设施,以及实现顾问、投资者、项目合作伙伴和资源的融合。

CAV走廊的基础设施建设将以现有的BRT概念作为基础,并且能随着时间的推移而演进和扩展,以适应未来的基础设施投资。

本项目立足于现有的密歇根州东南部区域交通规划提案中修建BRT专用道的基础上。一种可能的部署路径是先利用现阶段能达到的自动驾驶水平并结合共享出行来推出网联巴士。随着时间的推移,可以引入其他类型的自动驾驶汽车,如公共交通、共享出行、货运和私家车。随着未来自动驾驶汽车越来越广泛地使用,这样的车道将变得更加开放,让满足最低公开标准的车辆也能上路行驶。这样的设计既能实现大规模公共交通专用道的诸多好处,又能满足对成本优化、服务和未来创新的考虑。

本项目可以实现与利益相关方目标一致的转型成果

本项目能够满足一些关键政策目标,包括提升安全性、在汽车厂商(OEM)之间实现中立、增强可达性并与区域规划保持一致,因此本项目鼓励创新、科研、经济发展、开放数据访问和共享学习、网络安全和可复制性。本项目将成为密歇根州2045年远期交通规划(MM2045)的亮点和基石。具体来说,考虑到长期以来底特律和安娜堡之间缺乏公共交通以及通勤交通拥堵的问题,鉴于项目的可复制能力,一条连接两地并且途中能与机场和其他主要目的地相连的路线,成为了本项目潜在的实施对象。此外,CAVnue将尽可能与密歇根州当地的合作伙伴进行交流。与本项目相关的工作预计将有50%以上在密歇根州内完成。

选择

CAV的两种不同的未来

孤立VS一体化

目前,在自动驾驶汽车一体化所需的基础设施方面投资不足。

尽管在自动驾驶技术上已经有了大量的投资[i],自动驾驶汽车在安全性、交通运量和可达性方面也有很大的潜力能超过人类驾驶车辆。然而,人们一致认为,实现更高等级的自动驾驶(L5级自动驾驶或者完全自动驾驶)比最初预想的要复杂得多,仍需很多年才能达成。[ii]

此外,尽管已经投入了大量的资金进一步开发自动驾驶技术,但目前在开发支持性基础设施方面的投入仍相对较少,这些基础设施可以促进CAV的规模化、加快CAV的普及,使其比单车自动驾驶运行得更好。例如,通过道路基础设施数字化地传输信息能更有效地运用车载传感器(如摄像头或激光雷达)来探测路标和交通信号,从而简化问题。

由于大多数开发自动驾驶汽车的公司默认自动驾驶技术相关的基础设施还未发展起来,因此也没有计划或投资开发自动驾驶汽车与道路基础设施、与其他车辆之间的通信技术。

鉴于CAV基础设施所具有的巨大优势和该领域相对缺乏投资的现状,在未来几年,具有前瞻性的地区有望为CAV优先规划建设此类基础设施。MDOT有望在这一先进基础设施投资中发挥领导作用,其中包括近500英里的网联道路和美国最大的V2I(车辆与基础设施间的通信)技术部署之一。用于支持CAV的基础设施在未来有两种不同的场景:“孤立的未来”和“一体化的未来”。在“孤立的未来”场景中,CAVnue不会对现状进行人为干预。在“一体化的未来”场景中,CAVnue会力求实现目标,下一节将会详细讨论两者间的区别。

在“孤立的未来”场景中,自动驾驶汽车之间缺乏协调,可能会加剧某些方面的交通挑战。

在混合交通流中引入自动驾驶汽车可能会产生意想不到的后果,例如在没有相应地提高道路通行能力的情况下引发更多需求,可能造成更严重的交通拥堵,使道路通行能力受限。[iii]不统一的通信标准和数据管理可能会阻碍有价值的应用的实施,例如协调式汽车制动和优化交叉路口。而且在“孤立的未来”场景中,公共交通和共享交通方面的优先权可能较为有限。

[i] McKinsey, Start Me Up: Where Mobility Investments are Going, 2019; The Brookings Institution, Gauging Investment in Self-driving Cars, 2018.

[ii] Gartner, Gartner Hype Cycle for Emerging Technologies, 2019; JD Power, Mobility Confidence Index Study, 2019; Green Tech Media, Not So Fast. Fully Autonomous Vehicles Are More Than a Decade Away, Experts Say, 2018.

[iii] Robin Chase, Will a World of Self-Driving Cars be Heaven or Hell?, 2014; Sam Schwartz, No One at the Wheel, 2018; NACTO, Blueprint for Autonomous Urbanism, 2019.

图二、单车自动驾驶的未来场景。图:Sidewalk Infrastructure Partners

在“一体化的未来”场景中,CAV高效和规模化的部署将以基础设施为支撑,帮助解决一系列的交通挑战。

在“一体化的未来”场景中,一系列的基础设施将为CAV提供支持,改善整体的出行环境。无处不在的标准化通信可以使更多计算资源进行互联,从而实现车辆和基础设施之间实时安全的信息共享。例如,系统可以对CAV进行附近事故预警、给某些交通方式赋予信号优先权以最大程度地减少道路拥堵,以及让紧急车辆优先通行等。

此类基础设施系统可以被组合起来,形成CAV专用道。设置CAV专用道有诸多好处,如减少汽车并道以及消除其他极端情况。此外,CAV专用道可以支持高水平的协同驾驶。协同驾驶是指在各组车辆之间进行智能、信息共享的决策(也称为路径规划),以优化汽车行驶的执行过程(如转向和制动)和共享资源(如路口)。创建以汽车厂商中立(OEM-neutral)的方式设计的开放标准,使道路运营者有机会实现关键政策目标。最后,这些专用道路将能更好地适应自动驾驶快速公交系统和按需共享交通。CAV走廊带来的公共收益将在下文的“项目的主要收益”部分进行深入的探讨。

图三、自动驾驶汽车与基础设施一体化开发的未来场景。图:Sidewalk Infrastructure Partners

CAV走廊基础设施的实施会逐步发展和扩大,是一项面向未来的长期基础设施投资。

本项目可以通过将现有车道专用于CAV,或者在现有道路的基础上增加新的CAV车道,来升级高速公路和交通运量较大的主干道。无论在前期还是后期,这些车道都将仅限于满足最低互联性和自动化开放标准的车辆使用。这可以在更窄的车道上实现更高的车辆密度和平均运行速度,从而显著提高道路的交通运力。

在高速公路上,CAV车道类似于有进入限制的管控车道,如快速车道或高乘载率车辆专用道(HOV),下文有相关案例的介绍。

对CAV车道收益的研究表明,通过先进的传感、通信和协调技术,可以达到200%以上的交通运量,同时提高道路安全性。[i]此外,基于CAV和技术赋能的基础设施能够实现交叉路口时空控制和优化,减少24%的车辆延误和14%的尾气排放。[ii]即使CAV的渗透率很低(例如10%),也能显著提高交通运量。[iii]

[i] Zachary Vander Laan et al., Operational Performance of a Congested Corridor with Lanes Dedicated to Autonomous Vehicle Traffic, 2017; Lanhang Ye et al., Impact of Dedicated Lanes for Connected and Autonomous Vehicles on Traffic Flow Throughput, 2017; Steven Shladover et al., Impacts of Cooperative Adaptive Cruise Control on Freeway Traffic Flow, 2012.

[ii] Yiheng Feng, Chunhui Yu, Henry X. Liu, Spatiotemporal Intersection Control in a Connected and Automated Vehicle Environment, 2018.

[iii] Yiheng Feng, Jianfeng Zheng, Henry X. Liu, Real-Time Detector-Free Adaptive Signal Control with Low Penetration of Connected Vehicles, 2018.

图四、CAV走廊的今天、明天、未来。图:Sidewalk Infrastructure Partners

图五、一体化基础设施的组成部分和技术框架——高速路段。图:Sidewalk Infrastructure Partners

图六、一体化基础设施的组成部分和技术框架——城市主干道路段。图:Sidewalk Infrastructure Partners

CAV走廊基础设施的技术“堆栈”

CAVnue将致力于实现项目目标所需的关键技术的开发和系统的集成。

CAVnue将发挥系统集成的职能,融合一流的硬件、软件和运营组件,以促进CAV走廊项目的实施,如图五所示。

本项目的解决方案由四个层次组成,它们共同构成了完整的CAV走廊的技术堆栈。如下文所述,这四个层次包括扩展物理道路;安装和集成数字系统,包括传感器和通信;集成数字孪生系统作为真实环境的实时展现,并协调CAV驾驶;以及创建运营基础设施,如共享出行系统。

这一技术愿景超越了点式解决方案的采用,例如自适应交通信号(将作为项目的一个重要的子组件)。本项目将采用一种综合的方法,可以提高安全性,减少交通拥堵,改善公共交通的可达性和可负担性。通过数字孪生系统和安全的数据交换,这一愿景将使道路运营者(如MDOT)能够更好地管理其道路,优化并衡量政策目标。

表一、基础设施技术“堆栈”示例

技术堆栈层

描述说明

物质基础设施

简化和优化CAV的驾驶环境。这将包括显著减少CAV可能遇到的特殊场景的数量,例如并道。

数字基础设施

车辆之间(V2V)、车辆与基础设施(V2I)、车辆与云端(V2N)之间的高度可靠的连接(统称为V2X),支持信号和传感技术,用以收集和传输车载传感器视野之外的信息。V2X技术与CAV走廊的高清地图配合,可以增强CAV的感知和规划算法,使CAV能更好地了解路线及其周围环境的情况。

协调基础设施(网络-物质)

使CAV能够相互协同行驶,提供超越人类或车载传感器所能观察到的信息。这是由整个走廊的数字孪生系统来实现的,这个系统能为单个CAV和CAV车队提供指导,以及提供安全、可访问的应用程序编程接口(API)。

运营基础设施

使交通服务与政策目标保持一致,包括:(i)智能控制;(ii)提供电动汽车充电、清洁和保养的支持性设施,以便大规模部署CAV车队并增强可持续性;以及(iii)改装或专门设计网联自动驾驶巴士或吊舱,以显著提升性能和乘客体验。

技术开发与实施策略

CAVnue将反复测试、开发和部署MDOT的CAV走廊概念方案所需的技术堆栈。

本项目需要大量的系统集成,CAVnue将寻求通过下文详述的方法来大大降低技术和运营风险。虽然在框架里将列出所有项目要素,但预计还将涉及一系列可以独立和模块化开发的技术投入。这种方法可以实现多个用例和费用管理,并且适合迭代计划项目。

CAVnue将与MDOT协作,以确保其系统建立在现有MDOT和其他对于先进基础设施的公共投资的基础上。

表二、实施示例和风险管理策略

需求的确定

过程概述

确定要求

CAVnue将寻求开发技术产品和工程需求,利用MDOT现有的技术,在适当的情况下,为项目技术堆栈的每一层进行特定开发。

评估商用解决方案

CAVnue计划在适当的情况下利用目前市场上最先进的技术组件。

选定系统的开发集成

对于没有商业解决方案的领域,CAVnue希望能负责开发过程或者帮助签订合同。此外,CAVnue打算承担部署完整功能解决方案所需的系统集成工作。

与主要利益相关方迭代建设和部署方法

CAVnue已经制定了一个策略来降低技术风险并确保满足所有要求,如图七所示。CAVnue希望能利用位于密歇根州的两个世界领先的测试设施,即Mcity和ACM。

CAV走廊迭代建设和实施方法

图七、项目实施计划。图:Sidewalk Infrastructure Partners

项目的主要收益

本项目将带来重要的收益,并与政策的核心原则保持一致。

CAVnue将致力于开发一个符合以下政策的核心原则和收益的项目。[i][ii][iii]

[i] Regional Transit Authority of Southeast Michigan, Michigan Avenue Corridor Study, Locally Preferred Alternative Report, 2016.

[ii] Zachary Vander Laan et al., Operational Performance of a Congested Corridor with Lanes Dedicated to Autonomous Vehicle Traffic, 2017; Lanhang Ye et al., Impact of Dedicated Lanes for Connected and Autonomous Vehicles on Traffic Flow Throughput, 2017; Steven Shladover et al., Impacts of Cooperative Adaptive Cruise Control on Freeway Traffic Flow, 2012.

[iii] On prior projects, the SIP team has engaged Black & Veatch, Arup, WSP, AECOM, Stantec, and Leidos, the majority of the top ten technical advisors in league tables maintained by Inframation, for example, which tracks major infrastructure financing.

表三、收益概要

政策核心原则/收益

概要

安全性

改善CAV走廊沿线的交通安全条件。十多年来,密歇根州发生了近10,000起致命车祸,原因通常与司机人为失误有关。

汽车厂商的中立性

致力于开放标准,遵循最佳实践,让多个相关的标准组织(如 SAE 国际)和联邦机构(如联邦公路交通安全管理局NHTSA)共同参与。

机动性和中转可达性

增加共享和个人出行服务 —— 通过加强协调,增加共享出行服务的频率;连接区域的主要就业中心;提供无障碍车辆,为老年人和残疾人提供服务。

减少拥堵

通过增加吞吐量,协调宏观和微观层面的交通流,能显著减少交通拥堵。

提供前期资本

如下文“商业案例”中所述,由CAVnue和 SIP,或其附属公司提供大量前期资本,填补改善交通的公共资金缺口。

与区域规划协同

如下文“工作范围和时间表”中所述,与区域交通规划进行细致的协同,必要时将对区域性的重要项目进行空气质量建模。

系统运行和维护

通过多种模式协调CAV,并对项目系统进行预测性维护,以优化运维。

创新与研发

将项目资源布置在密歇根州,并与该州的公共和私营部门合作,确保密歇根州作为未来出行领域领先的创新中心。

经济发展

通过资金投入、交通改善和技术开发来释放就业机会并促进经济增长。

基于隐私保护的公开数据访问

建设安全、可访问的平台和API,与强大的隐私和网络安全保护保持一致。

可复制性

建立可复制的系统,在密歇根州、美国和世界广泛引入 CAV走廊。

可达性和公平

由利益相关方主导设计流程,满足技术和其他要求,实现可达性,并确保走廊所带来的收益公平地覆盖到所有受影响的居民。

项目的关键挑战和主要应对策略

技术挑战

本项目所运用的技术可能比预期更难开发与整合。特别是堆栈的协调基础设施层,并没有在公共环境中大规模地开发和实施的先例。

应对措施:CAVnue提出了一个为期 36 个月的计划,从最低的产品要求开始,逐步测试和集成这些技术,工程师们已经审核并确认这是一个可实现的时间表。该项目的技术架构将包含多阶段的技术精简。

物理挑战

本项目拟重构现有基础设施系统并进行规划和设计工作,这可能并不经济,或在实施上具有挑战性。

应对措施:如下文的“工作范围和时间表”中所述,CAVnue拟通过规划设计来应对这些风险。本项目将聘请WSP——一个在物质基础设施方面拥有深厚专业知识的行业领先的专业服务公司,来推进解决物质基础设施风险的流程。

市场挑战

对CAV使用率和载客率的预测并不明确,让不同的汽车厂商合作可能会带来集成的挑战或需要广泛采用新标准。

应对措施:如下文的“商业案例”中所述,CAVnue最初将侧重于签约“锚点用户”,包括为关键经济利益相关方提出共享出行方案以确保CAV走廊的使用。CAVnue还将致力于和汽车厂商及标准机构合作,形成包含通用标准的汽车厂商中立的解决方案。

实施挑战

本项目构想了一些以前未实现的非技术性的对CAV相关要素的协调运营,以实现关键政策目标。

应对措施:CAVnue希望获得密歇根州测试设施(如Mcity和ACM)的帮助,以测试技术功能的关键要素并建立产品原型。

金融挑战

作为首创,本项目的商业和融资模型未经证实,需要进行增量和迭代方面的验证。

应对措施:通过与“锚点用户”(例如,为了共享出行)和其他信誉良好的机构签订长期合同, 可以降低财务风险。

发展和分阶段挑战

本项目将需要大量的许可、批准,甚至可能关系到联邦、州和地方各级的法律法规变更。而且项目预算必须与关键节点保持细节上的一致。

应对措施:CAVnue希望与MDOT和其他主要利益相关方共同创建流程,以评估、清单化和解决项目流程的每个步骤。

社区挑战

本项目要求为公众和主要利益相关方提出明确的价值主张,并解决有关隐私、安全和工作保障的问题。

应对措施:“锚点用户”将拥有共享的、无障碍的出行,增加中转服务频率,扩大可达性。CAVnue将持续致力于利益相关方和社区参与。

对于数据交换和安全的考量

与MDOT合作制定安全透明的数据管理标准对于本项目的成功设计和实施至关重要。

CAVnue致力于寻求最优韧性和网络安全,引入中断防护系统,通过持续检查以确保数据的完整性和可靠性,并采用强大而完备的准备和响应流程。CAVnue还将采用强大的隐私保护措施,包括对任何数据收集的目的和影响进行彻底审查和透明审视。本项目将借鉴涉及公共领域数据交换的最佳做法,并听取利益相关方的意见,以确保任何数据都能以保护隐私的方式使用,惠及公众,服务创新。此外,在可能且符合隐私保护的情况下,CAVnue希望利用适当的开放标准和API,使参与者群体(包括居民、公司、组织和公共实体)能够开发出增强机动性的技术和政策。

CAV的政策法规

密歇根州是启用CAV的最具前瞻性的司法管辖区之一,2016年通过的法律赋能了本项目的第一阶段。

路线

CAVnue最初计划将第一阶段的重点放在从底特律到安娜堡的路线上。

这条CAV走廊是本项目最引人注目的地方。密歇根大道和94号州际公路都可以作为主要路线。走廊沿线包括十余个机会区,在这里,扩大的机动性和经济发展机会将个人和小型企业连接到密歇根州最重要的工业、技术和学术集群。CAV走廊将为个人和小型企业提供利用领先的测试设施、大学、汽车公司和主要经济支柱现有资源的能力。

在过去的几十年中,密歇根州已经考虑了许多改善这个区域交通不便的建议,但尚未落实。本项目力求在这些建议的基础上加以完善。目标路段和区域主要目的地可能包括:

底特律——机场:连接底特律市中心和机场。目前,该区域仅有有限的公交系统,与私家车相比,公交系统的可靠性和时间效率要差得多。沿途的主要目的地包括福特的Corktown创新园区、密歇根大学的底特律创新中心、福特总部以及Waymo的工厂。

机场——安娜堡:即使有最近试运营的接驳服务,安娜堡居民通过公共交通到达机场、底特律市中心和其他主要目的地仍然受到限制,本项目可能会对此加以扩展。

如下文“工作范围和时间表”中所述,第一阶段需要对所有路线进行广泛的评估。

图八、底特律——安娜堡走廊路线及主要目的地示意。图:Sidewalk Infrastructure Partners

利益相关方的参与

蓬勃的社区和利益相关方的参与及反馈过程是本项目的关键。

CAVnue已经开展了一系列活动,以了解密歇根州东南部区域主要利益相关方的优先事项,并希望继续在利益相关方和整个公众中广泛开展活动,包括与相关许可申请和环保流程有关的活动。

表四、利益相关方概要

利益相关方

概要

地方和联邦政府机构

与公共实体合作,以了解关键政策目标和潜在路线的优先次序。联邦机构包括:联邦公路管理局(FHWA),联邦运输管理局(FTA)。地方机构包括:州——MDOT,以及相关的州机构;县——Washtenaw和Wayne县;城市——本项目走廊沿线并受其影响的所有城镇。

基础设施所有者和运营商

了解关键基础设施所有者和运营商(例如Wayne县机场管理局等)的出行需求,并与他们保持合作。

执法机构

与密歇根州警察和其他执法机构合作,以确保全面的安全并执行与本项目有关的法律。

公共交通服务提供商

建立在主要公共交通服务提供商能力的基础上,包括安娜堡地区公共交通管理局(AAATA),底特律交通运输局(DDOT)和底特律区域郊区交通运输局(SMART)等。

汽车厂商

建立针对一系列汽车厂商涉及标准和互通性的咨询过程,包括与诸如自动驾驶汽车安全联盟,包括福特在内的美国汽车工程师协会的工业技术联盟(SAE ITC)等组织进行互动。

学术机构

与诸如密歇根大学、密歇根州立大学、韦恩州立大学等学术机构合作,并与进行研究、分析、测试、通信以及沿途主要目的地相关的机构进行合作。

测试设施

在Mcity和ACM进行初步测试、原型开发和演示。

通信和技术提供商

与领先的通信和技术提供商进行接触,以了解并形成相关的合作伙伴关系。

商业和社区代表

与企业、劳工和当地社区的主要利益相关方合作,以了解项目中的主要经济情况、就业市场、涉及公平和公正性的问题。

区域规划机构

以密歇根州东南部区域运输局(RTA)、密歇根州东南部区域政府委员会(SEMCOG)等规划机构的规划和分析工作为基础。

CAVnue将随着时间的推移继续更新此列表,如下文“工作范围和时间表”中所述,CAVnue计划让在密歇根州内获得成就的一些个人也加入到利益相关方和社区参与中,并参加与本项目有关的信息交流和社区会议。

设计、工程和环境状况

CAVnue及其支持者与一些业界领先的设计、工程和规划公司保持着积极的关系,而其中有些公司曾经执行过相关的包含先进创新的大型复杂基础设施项目。[i]

为了支持第一阶段的初步规划和设计工作,包括制作项目工程的初步设计文档,CAVnue将继续与技术顾问WSP——一个业界领先的建筑、工程和施工服务提供商(AEC)共同合作。此外,CAVnue还有意向在第一阶段的后期或以后的阶段与其他AEC合作。这些AEC的资源可以提供技术专长,以支持下文中所述的项目初始需求。

[i] Criminal Justice Information Center, Michigan Traffic Crash Decade-At-A-Glance, 2019.

商业

商业案例

本项目预计会融合一些创新元素来作为主要需求,如提供公共交通和共享出行选项。

通过开放CAV在城际接驳巴士专用道上行驶,可以逐渐提高专用车道的使用率。这将是传统的道路扩建或增加公共交通专用道(如快速公交系统BRT或轻轨系统LRT)的有效替代方案。CAVnue计划在项目的第一阶段就投资相关项目,以确保后续阶段能顺利实施。

图九、CAV走廊交叉口意向图。图:Sidewalk Infrastructure Partners

商业案例框架

无论从优化成本还是服务质量的角度考虑,CAV走廊的设置将为专用大运量交通提供诸多益处。

CAVnue计划在密歇根州东南区域多年以来针对交通改善的提案的基础上进行延伸,尤其是规划的快速公交系统(BRT)专用车道。在区域交通规划的一个提案[i]中提到,在高峰时段每10-20分钟会有一班从机场开往底特律市中心的城际接驳巴士,在非高峰时段是每20-60分钟一班。在高峰时段乘坐BRT从机场到底特律市中心的时间为69分钟,与之相比,私家车需要40-70分钟。按每英里590万美元的成本估算,这种BRT方案比同等距离的通勤铁路或轻轨项目要低得多。[ii]例如,在底特律市中心和机场之间,修建一条新的轻轨估计耗资将超过15亿美元(每英里约6500万美元)。[iii]与大多数公共交通项目一样,BRT通常会出现严重赤字——车费收入需要接受联邦、州或地方运营机构的投资补助。[iv]

尽管这类提案确实能对交通现状有显着提升,但是建设创新的或者面向未来的基础设施将提供更多潜力(无论初期或随着时间的推移),并且这将以仅适度高于BRT的投资就能实现类似轻轨(LRT)的运输量并能提供比BRT更好的服务。

作为长期项目的一部分,CAVnue计划在第一阶段投入资金,以实现后续阶段(包括来自公共交通和共享出行的收入、基本负载利用率和过剩产能等)的工作开展。

CAVnue计划在第一阶段(开发和设计)注资,以实现后续进行的项目开发、设计、测试、评估、实施、融资、运营和维护。CAVnue(或其附属的专门机构)计划提供资金以资助本项目的开发费用和资本支出,并在项目的整个生命周期内寻求商业可行性。本项目是首个CAV走廊,可能面临更高的融资和运营成本,以及技术和其他风险,因此获得短期商业回报的可能性较低。CAVnue正在积极验证项目的未来收益,这些收益也可在后续阶段中使用。

[i] Regional Transit Authority of Southeast Michigan, Michigan Avenue Corridor Study, Locally Preferred Alternative Report, 2016.

[iii] WSP internal analysis.

[iv] U.S. Department of Transportation, Federal Transit Agency, 2018 National Transit Summaries and Trends, 2019.

表五、项目资金来源

来源

概要

项目融资股权

预计投资的一个重要组成部分将来自SIP或附属机构的项目融资股权投资。

赠款

如下文所述,可以在必要且合理的情况下寻求赠款来资助前期或正在进行的项目。

债务融资

一部分资本支出可以通过专项基础设施融资计划、银行、贷款、联邦政府或其他来源的债券发行进行融资。

其他来源

在区域出行或经济发展需求的促进下,本项目可能会受益于额外的新型融资形式。

前期资本的长期回报是以基础利用率为前提的,而且用例会随着项目的发展而不断增多。

CAVnue将基于以下几个潜在来源寻求长期投资回报:

公共交通和共享出行。

该项目可通过将CAV用于公共交通和共享出行业务,提供更高频率和更高质量的服务,从而增加乘客量和收入。在提供共享出行等服务的同时,优质的服务(如主要目的地之间的快速直达)可能会带来收入的增加。此外,还需要考虑这些解决方案的公平性和无障碍性。

基本负载利用率。

通过为有长期出行需求的合作伙伴提供服务,并支付大量固定成本投资(如停车和通勤费用),本项目将产生额外的近中期需求,帮助提高专用道的利用率,直到CAV普及率提高。

过剩产能。

传统的BRT(公交车每15分钟只能发车一次)会导致专用道的大部分容量未被充分利用。而CAV走廊可以允许大量未使用的空间被其他车辆和交通要素利用,同时还能保障核心交通服务的质量不会降低。开放合规的CAV进入车道,提供了从动态定价的道路使用收费中获取额外收入的潜力。而不断升高的CAV渗透率也将保证这一项长期的收入来源。

预计本项目将解决以下持续支出:

运营和技术费用。

本项目将产生交通管理和日常维护等运营费用。通过使用新的数字工具,与传统的交通管理和道路管理框架相比,这些费用可能会减少。CAVnue希望通过签订长期合同,为项目提供运营支持和许可技术。

主要维修资本支出和增量投资。

CAVnue还将定期在基础设施系统的升级和修复层面进行投资,以便在整个项目期间保持高水平的服务。

商业案例开发

CAVnue将与MDOT合作开发一个详细和创新的商业案例。

在项目的第一阶段,CAVnue将与下图中所述的融资和运营以及路线、社区参与和经济发展工作组进行协调,以确定和评估不同的商业案例备选方案,同时考虑路线、工程设计,以及预期的前期和持续成本和收益,以及整个密歇根州东南部区域利益相关方的需求。

鉴于本项目的独特性质,这可能是一个绝佳的机会以展示如何用私有资本来提供最好的出行方式革新。

图十、工作范围和时间表。图:Sidewalk Infrastructure Partners

时间表

工作范围和时间表

CAVnue将通过与MDOT配合,共同地,并且不断迭代来定义应交付的关键项目成果。

第一阶段的初始工作是与MDOT召开会议,MDOT是这个基于项目节点的过程中最重要的利益相关方。CAVnue希望工作组在与MDOT的合作过程中确定出可交付成果。最终,如果项目能推进,CAVnue将根据主开发商协议来进行未来阶段的工作。

共同创建流程

与关键利益相关方进行共同创建。

为了执行第一阶段,CAVnue与其项目合作伙伴密切合作,希望让MDOT以及相应的关键利益相关方和用户参与到一个协作的共同创建流程中,以迭代的方式确定和回答项目所有关键工作流中的重要问题,并为关键行动(每个都是“可交付成果”)和项目节点建立时间表。这包括与MDOT协调,初步公开宣布将共同致力于该项目。

利益相关方包括相关的州和政府机构、基础设施所有者和运营商、机动车管理者、执法机构、汽车厂商、通信和技术公司、企业和社区代表、测试设施、学术机构、区域规划机构,以及将使用CAV走廊的公共交通乘客、骑自行车的人、行人和残疾人。

工作组的设立

共同创造流程将在关键工作流中建立工作组。

在最终确定主开发商协议(MDA)后的一个月内,CAVnue将与MDOT密切合作,建立并领导五个特定议题的工作组。CAVnue将与MDOT一起确定工作组会议的频率,以实现可交付成果。工作组将包括:

1. 技术和基础设施。

负责:(i)确定支持项目的有效实施所需的物质、数字、网络-物质/协调和运营基础设施,包括评估当前基础设施和未来投资计划,以确保CAV的安全和高效运行;以及(ii)确定数据交换和安全要求以及解决方案,确定哪些公共和个人数据能够被获取、共享和利用,以实现所需的交通功能。这将包括如何使数据及保障其传输不受威胁,且不会影响到公共安全和福利,在达到公共空间内交通便利性目的的同时,保护个人隐私和安全。

2. 政策法规。

负责:(i)协调关键原则和目标,包括安全性、吞吐量、换乘接入、运载能力、经济发展、可达性、平等性和公平性(包括与区域交通规划的一致性),从而加快自动驾驶BRT和共享出行的落地;(ii)审查当前联邦的、州的、以及地方的政策,帮助制定能影响项目实施的法律,并盘点各级政府出台的政策和监管方式,以确保项目能安全且公平地实施;以及(iii)制定保护知识产权、数据隐私,以及网络安全的框架。

3. 路线制定、社区参与和经济发展。负责:(i)确定项目实施的潜在路线,选定的路线应对人员和货物的交通产生最大影响,或要能实现各类型基础设施技术和运营;(ii)考虑CAV走廊能服务的社区和行业,以及补充当前出行方式的机会,包括确定潜在路线沿线的主要目的地,并与企业、土地所有者、开发商和其他人接触,以了解他们的需求并得到他们对项目的支持;以及(iii)建立和组织社区参与,以确保公平公正,听取项目沿线和受项目影响的所有社区和居民的意见。

4. 融资和运营。

负责:(i)找到可以提高现有和未来运营投资运营效率和成本效益的工作能力,包括公平使用CAV技术,充分发挥项目在支持个人出行和无障碍出行方面的潜力;以及(ii)确定支持项目实施和运营的潜在商业案例和融资模式,包括资本基础设施投资、CAV走廊运营和生命周期维护、公私合营和其他创新融资方法。

5. 规划和设计。

负责:(i)确定潜在路线的规划、施工和开发的步骤和周期;以及(ii)确定和清点联邦、州和地方各级政府的必要许可和认证,以及推进项目所需的其他许可和认证。

6个月可交付成果

在工作组成立后的6个月内,CAVnue建议应该交付以下内容,作为共同创造过程的成果。

表六、6个月可交付成果

交付成果

概要

技术与基础设施

· 制定必要的技术与基础设施的初步草案和产品路线图。

· 制定初始测试和全面测试阶段的技术要求、初始草案架构、工程设计以及实施计划。

完成可在Mcity或ACM进行的对技术的初步评估,以提供详细的技术架构。

政策和法规

· 最终确定本项目的一系列关键政策原则和目标。

· 编制一份全面的清单,其中包括推进项目所需的必要法律法规。

开发一个初始框架来保护隐私、网络安全和知识产权。

路线制定、社区参与和经济发展

· 最终确定一组主要目的地和路线选项。

· 为受项目影响的居民开发一个社区参与流程,包括评估是否需要聘请具有密歇根州社区参与成功经验的顾问或公司。

· 对潜在路线的关键因素进行初步分析,包括交通模式、人口统计、物理特征、公用事业和污染调查、重建和土地集结活动。

确定关键的经济发展目标和机会。

融资和运营模式

· 提供初步可行的项目商业案例和融资模型。

· 分析融资方案以验证项目的商业可行性,包括上述商业案例中描述的方案。

根据需要吸引其他项目合作伙伴。

规划设计

· 必要时在联邦、州和地方各级进行许可和认证。

· 提供CAV走廊概念方案的街道效果图,包括立面图和截面图。

· 为后续的规划和工程工作撰写路线图,其中要考虑项目如何分步实施以及最终如何满足国家环境政策法(NEPA),包括可能需要运用规划和环境联系(PEL)流程。

根据初始路线图,添加或调整可交付成果以确保满足工作范围,包括上文所述的规划和设计工作。

12个月可交付成果

在工作组成立后的12个月内,CAVnue建议应该交付以下内容,作为共同创造过程的成果。

表一、基础设施技术“堆栈”示例

交付成果

概要

技术与基础设施

在测试设施(Mcity或ACM)中演示物质和数字基础设施和技术的各个组成部分。

制定系统架构和技术实施计划,以在有限的公共环境中进行部署。

政策和法规

根据需要确立路线图,以推进相关法律法规、安全、执法和融资的发展。

最终确定数据隐私、网络安全和知识产权的框架。

路线制定、社区参与和经济发展

提供及时、详细的包括对改进功能和运营成本效益进行分析的商业和融资模型。

根据项目的发展需要,加入其他项目合作伙伴,并评估现有合作伙伴在其他工作阶段的适用性。

融资和运营模式

提供及时、详细的包括对改进功能和运营成本效益进行分析的商业和融资模型。

根据项目的发展需要,加入其他项目合作伙伴,并评估现有合作伙伴在其他工作阶段的适用性。

规划设计

承包交通运营和出行需求分析,其中包括(i)宏观的出行能力和路线的拥堵分析,(ii)预测出行需求和相关的运营条件,以及(iii)预测公共交通和共享出行的客流量。

承包初步工程服务,包括(i)清点和评估现有基础设施条件,(ii)初步确定项目限制条件,以及(iii)开发CAV走廊的概念性平面图。

准备量级成本估算。

承包初步环境分析,其中应包括(i)不动产影响评估,(ii)对历史或环境敏感区域的影响评估以及(iii)项目对环境公正的影响的定性评估。

承包项目的经济影响分析。

24个月可交付成果

在工作组成立后的24个月内,CAVnue建议应该交付以下内容,作为共同创造过程的成果。

表八、24个月可交付成果

交付成果

概要

技术与基础设施

在测试设施中演示物质和数字基础设施和技术的各个组成部分。

在现实条件下部署具有多个极端场景的原型,以证明安全性和可靠性。

为在一段专用车道上部署商业试点而制定详细的技术设计和实施计划,在第一阶段结束后的12个月内测试,此后进行全路线部署。

政策和法规

就实施项目需要的法律、法规或政策的任何潜在变更提出建议。

继续遵守项目的安全性和高标准。

路线制定、社区参与和经济发展

完成第一阶段的社区参与,得到社区中受影响的居民对于项目的支持。

全面分析经济发展机会。

基于土木工程、环境和其他关键分析,最终确定本项目的路线和分步实施提案。

融资和运营模式

最终确定项目的商业案例和融资模型。

完成CAVnue或其附属机构及其他相关组织的资本承付款项的分期方式。

为CAVnue利用专用车道进行项目初始实施提供便利,以及开发车道利用的商业模式。

规划设计

完成一个PEL类的流程,从而得出总体首选方案、定义基础设施要求、确定潜在的影响和应对策略。此信息将用于分阶段推进后续的NEPA流程。

确保获得NEPA许可(根据需要),以进行与试点部署相关的基础设施改建,以及共同创建流程中确定的其他许可和认证。

完成试点部署区域的初步设计,包括进行设计调查(根据需要)。

向SEMCOG提出对其长期规划和交通改进计划的修改,包括必要时进行项目的空气质量建模(作为区域性重大项目)。

主开发商协议(MDA)和实施协议

CAVnue和MDOT将协商制定主开发商协议(MDA)以及有关项目后续阶段的实施协议。

CAVnue和/或其附属公司和专门机构,以及MDOT将就关于如上所述的项目第一阶段中的共同创建流程的MDA进行协商,并且,如果MDOT决定继续推进本项目,MDOT将有机会进行双边谈判以协商一项或多项第一阶段之后的实施协议和/或其他最终协议。后续开发阶段的协议(实施协议)应包含对于商业模型的充分支持、承诺和明确,以确保从CAVnue及其股权成员或附属公司处得到融资承诺。

作为实施协议的一部分,必要的公共利益相关方将为CAVnue赋能,以帮助他们朝着与商定的商业模式相一致的方向,并且在为CAV项目选定的路线上进行开发和部署。之后,CAVnue及其股权成员或他们的附属公司,以及其他共同投资者将会根据实施协议中制定的预算和资本承诺时间表来投入资金。

通过提交这份标书,CAVnue保留与MDOT进行谈判的任何和所有权利,以保护和保存CAVnue或SIP或其他项目合作伙伴的知识产权。具体来说,关于与MDOT进行协商,CAVnue和SIP及其所有附属公司:(1)希望保留全部权利、所有权和利益、所有因项目相关的工作而产生或与之相关的知识产权;(2)不希望MDOT和其他政府机构或团体获得因项目相关的工作而产生或与之相关的知识产权。

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