車輛中心 研究發展處 鍾國珍

隨著國際經濟蓬勃成長，人流湧向大都市尋求進一步的發展，導致人口數量過於集中，讓大城市的交通問題漸漸浮出檯面。為了增加都會區域大眾運輸的運能，導入捷運成為主要方案，但是無論是在地下化或高架化的捷運建設，亦或在目前既有的道路上鋪設軌道將會受到限制。因此，自駕捷運（Autonomous rail Rapid Transit, ART）技術開始被提及並導入區域性試驗，作為改善交通的解決方案之一。例如：英國的ULTra（Urban Light Transit）〔圖1(a)〕、荷蘭鹿特丹的Transdev ParkShuttle〔圖1(b)〕與美國的摩根敦個人捷運（Morgantown, PRT）〔圖1(c)〕等。其優勢在於，結合了自駕技術與輕軌／捷運的優點，並可以依照運量需求進行車輛的彈性編制，且不需修建傳統鐵軌之基礎建設及維護。

著眼於類似考量，近期在車輛中心（ARTC）開發的虛擬軌道自駕技術已具初步雛形，在需要精準定位場合如進出停靠站等，可提供相對安全的路線軌跡，且車輛可在陰雨等不良天候下運行，改善自駕車輛對應不良運行環境的對應能力。在本文中將會介紹ARTC所提出的虛擬軌道自駕技術。  

圖1、各國自駕捷運系統

ARTC的虛擬軌道自駕技術主要是透過車輛的磁感應系統感測與地面的磁釘訊號進行轉向角控制計算，並且由攝影機偵測進行路面圖像軌跡作為輔助，於運算系統進行定位和目標路徑的計算，並藉由該結果控制車輛的橫向及縱向油門，如圖2所示的虛擬軌道自駕系統架構圖。

圖2、系統架構圖

實驗車測試

除了先期於Prescan模擬系統上進行虛擬軌道車輛動態控制模擬之外，於ARTC場域內，我們也針對該自駕技術進行場內的道路模擬實驗。其中，包含了在固定道路上的直行、轉彎與進出站的模擬。並且該技術是可以在雨天氣候下執行。如圖3所示，為利用中心實驗車於ARTC的道路上進行內部實際測試，實驗車可依據既定的虛擬軌道鋪設路徑自動駕駛。

圖3、實車於ARTC場域行駛測試

圖4為實際行駛直線的偏差量，經多次行駛於同一路徑上的測試結果我們在直線段橫向偏差量可控制於以內。在進行進出停靠站時，為了實驗過程中的安全性，我們利用軟性三角錐作為路緣進行試驗，如圖5所示。實驗結果如表1所示，我們的技術可以控制車輛精準停靠時距離路緣左右。在較為極端的直角彎道中時，考量車輛底盤參數下，彎道中偏差仍可控制於內，如圖6所示。圖4為實際行駛直線的偏差量，經多次行駛於同一路徑上的測試結果我們在直線段橫向偏差量可控制於以內。在進行進出停靠站時，為了實驗過程中的安全性，我們利用軟性三角錐作為路緣進行試驗，如圖5所示。實驗結果如表1所示，我們的技術可以控制車輛精準停靠時距離路緣左右。在較為極端的直角彎道中時，考量車輛底盤參數下，彎道中偏差仍可控制於內，如圖6所示。

圖4、同一路徑上的直線測試結果

圖5、進出停靠站安全試驗示意

表1、模擬車輛與路緣之距離

圖6、同一路徑上的彎道測試結果

總結

ARTC所開發的虛擬軌道自駕技術主要是希望未來可以適用於都會區的自駕交通運輸。目前該技術已於ARTC內有初步雛形，並且進行實車的相關測試。該系統的運行雖不受雨天影響，但於應用上仍須依據執行場域的相關資訊進行配置及調整，例如直線段可以降低磁釘分佈密度，亦或配合其他感測設備，如RFID等，使虛擬軌道系統更為完善；此外在未能獲得完整場域的地圖資訊情況下，要如何正確的判讀出車輛的所在位置等，都將會是我們未來努力持續改進的目標。