自动驾驶卡车队列运行封闭场景仿真测试评价指标与方法

ICS

CCSR

团体标准

T/CHTSXXXXX-20XX

自动驾驶卡车队列运行封闭场景仿真

测试评价指标与方法

Evaluationindexandmethodofsimulationtestsforclosedscenarioofautonomous

truckplatoonoperation

（征求意见稿）

xxxx-xx-xx发布xxxx-xx-xx实施

中国公路学会发布

T/CHTS×××××—20××

1总则

1.0.1为规范高速公路自动驾驶卡车队列运行仿真测试评价，面向自动驾驶卡车队列运

行的安全性、稳定性、能耗、效率、舒适性、协调性等方面提出仿真评价指标体系以及评价

方法和流程，以支撑自动驾驶卡车队列应用推广，制定本标准。

1.0.2本标准适用于自动驾驶技术研究机构、自动驾驶卡车运营企业、高速公路运营管理

企业等单位开展封闭场景下的高速公路自动驾驶卡车队列运行的仿真评测方法。封闭场景下

普通公路自动驾驶卡车队列的运行指标仿真评测也可以参照本标准。

1.0.3自动驾驶卡车队列运行封闭场景仿真测试评价指标与方法的应用不仅要符合本标

准的规定，同时也应符合有关法律、法规及国家、行业现行有关标准的规定。

1

T/CHTS×××××—20××

2术语和缩略语

2.1术语

2.1.1卡车队列truckplatoon

两辆或两辆以上的卡车，在协同的纵向控制和可能的横向控制下行驶的车队。每辆车都

使用车载传感器和车车（Vehicletovehicle，V2V）通信检测周围车辆信息。

2.1.2领头车leadingtruck

卡车队列最前方的车辆，也既卡车队列的第一辆车。

2.1.3跟随车followingtruck

卡车队列中排在领头车之后的车辆，并通过车间通信交互车辆状态信息。

2.1.4前车targettruck

本车所在车道前方最邻近的车辆。

2.1.5车队编组truckplatoonformation

两辆或多辆卡车基于交互信息，通过协同控制形成卡车编组。

2.1.6车队解散platoondissolving

卡车队列中的卡车由队列协同行驶状态转变为单辆卡车自主行驶状态。

2.1.7车队安全间距safetyheadwayofplatoon

卡车队列在行驶时为避免相邻车辆发生意外碰撞所应保持的安全距离。

2.1.8正向性指标positiveindex

评价指标的属性，该类指标数值越高越好。

2.1.9负向性指标negativeindex

评价指标的属性，该类指标数值越低越好。

2.1.10适度性指标moderationindex

评价指标的属性，该类指标是当数值越接近某一值或某一区间时越好。

2.2缩略语

下列缩略语适用于本标准。

ADT：AutonomousDrivingTruck（自动驾驶卡车）

2

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LV：LeadingVehicle（领头车辆）

V2I：VehicletoInfrastructure（车辆对基础设施）

V2V：VehicletoVehicle（车辆对车辆）

MTTC：ModifiedTimetoCollision（修正的碰撞时间）

DRAC：DecelerationRatetoAvoidtheCrash（避免碰撞减速率）

PTC：PositiveTemperatureCoefficient（正温度系数）

3

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3一般要求

3.0.1自动驾驶卡车队列仿真环境和场景应满足《营运车辆合作式自动驾驶货车编队

行驶第1部分:总体技术要求》（T/ITS0113.1-2019）以及《营运车辆合作式自动驾驶货

车编队行驶第2部分:应用场景和行驶行为要求》（T/ITS0113.2—2019）规定的内容。

3.0.2自动驾驶卡车队列信息交互应按照统一的传输方式和报文格式进行传输。

3.0.3自动驾驶卡车队列信息交互相关的终端及平台应满足《营运车辆车路/车车通信

（V2X）终端性能要求和检测方法》（JT/T1458-2023）以及国家政策法规规定的安全防护

要求。

4

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4仿真环境设计

4.1仿真环境要求

4.1.1测试对象。测试对象为自动驾驶卡车队列，卡车队列中相邻车辆的车间距只受

安全车间距限制。

4.1.2交通环境。自动驾驶卡车队列仿真测试的交通环境，仅考虑封闭环境下的卡车

队列运行状态评价，没有社会车辆的干扰。

4.1.3高速路条件及环境条件。仿真过程中的封闭场景选用高速路以及城市快速路，

规定了仿真过程中高速路、城市快速路及其环境设置条件。

1以我国城际高速公路、城市快速路为参考，不考虑雨、雪、及雾天天气因素，不考

虑高温、高湿等其他极端天气与气候因素影响。其中，高速路车道数目大于等于2车道，

设计车速宜设置为80km/h、100km/h或120km/h，车道宽度为3.75m；快速路车道数目大于

等于2车道，设计车速宜设置为60km/h、80km/h或100km/h，车道宽度为3.75m。最大纵

坡、最大坡长、曲线半径、停车视距等均应符合设计规范。

2仿真测试的环境要求为：

1）应在露天条件下进行。

2）道路应位于平坦、干燥的沥青或混凝土表面上。

3）温度范围应为20℃至40℃。

4）水平能见度应大于1km。

5）测试在白天进行。

3测试方法中规定的所有数字（如速度、距离和时间间隔）允许±10%的误差，每个场

景的测试应至少进行三次。

4.1.4仿真软件选择。常见的用于车辆仿真的测试软件包括SUMO、CARLA、Apollo、

Gazebo、Vissim等，这些软件在自动驾驶队列仿真方面各有特点。其中，SUMO具有开源

免费、可定制性强、多模态支持、开放的接口以及广泛应用等优点，这些优点使得SUMO

成为一个强大而灵活的工具，支持自动驾驶车辆队列的开发、测试和研究。本标准即选择

SUMO作为自动驾驶卡车队列仿真的测试软件。

4.2自动驾驶卡车队列基本要求

4.2.1卡车队列分级。本标准仅考虑较高级别自动驾驶卡车构成的车队，分为L3和L4

两个级别，具体定义如下：

1L3级卡车队列：有条件自动驾驶卡车队列。可在城际高速公路上实现无人驾驶，驾

驶员不需专注于路况，只需在专用地点等待，后续再以人工完成其他复杂任务。在一定条

件下由系统完成所有驾驶操作，驾驶者根据系统请求提供适应的应答。

2L4级卡车队列：高度自动驾驶卡车队列。自动驾驶卡车可在所有高速公路以及城市

5

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道路上单独或列队行驶。司机仅需要输入出发地与目的地后将车辆完全交给自动驾驶系统，

全程检测交通环境且无需司机再参与驾驶，在天气恶劣或路况较差路段由人工接手。

4.2.2卡车队列车辆能源类型。卡车队列中所有车辆均为燃油卡车或电动卡车。

4.2.3卡车队列车辆类型。仿真测试中的卡车类型参考GB1589-2016进行划分，本标

准的案例测试采用表4.2.1所述的卡车车辆类型。

表4.2.1仿真测试案例的卡车信息

车辆尺寸（m）总质量（kg）

12m*2.55m*4m25000

4.3自动驾驶卡车队列仿真场景

4.3.1车道保持测试：

1自动驾驶卡车顺序排列形成卡车队列，初始位置为仿真路段起点。

2设置卡车队列的预期速度（如60km/h）。

3领头车启动并开始加速直至达到预期速度，跟随车同步启动并跟随行驶。

4卡车队列达到预期车速，进入稳态运行，记录当前时刻。

5保持卡车队列稳态运行，一定时间后（如10min），停止数据记录。

6仿真测试结束，导出所有卡车每个时刻的速度、加速度、位置等数据。

4.3.2前车紧急制动测试

1自动驾驶卡车顺序排列形成卡车队列，初始位置为仿真路段起点。

2卡车队列设置车队的预期速度（如60km/h）。

3领头车启动并开始加速直至预期速度，跟随车同步启动并跟随行驶。

4卡车队列达到预期车速，进入稳态运行，记录当前时间。

5在卡车队列进入稳态状态后的一段时间（如10min）后，设定领头车以制动减速度

减速到设定速度（如30km/h），进而保持该速度行驶。

6卡车队列调整至重新与前车保持设定的车头时距（如0.8s），并行驶一定时间（如

10min）。

7仿真测试结束，导出所有卡车每个时刻的速度、加速度、位置等数据。

4.3.3前车减速测试

1自动驾驶卡车顺序排列形成卡车队列，初始位置为仿真路段起点。

2卡车队列设置车队的预期速度（如60km/h）。

6

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3领头车启动并开始加速直至预期速度，跟随车同步启动并跟随行驶。

4卡车队列达到预期车速，进入稳态运行，记录当前时刻。

5在卡车队列进入稳态状态一段时间（如10min）后，设定领头车缓慢减速至设定速

度（如30km/h），进而保持该速度。

6卡车队列重新达到平稳运行状态并持续一段时间（如10min）。

7仿真测试结束，导出所有卡车每个时刻的速度、加速度、位置等数据。

4.3.4前车加速测试

1自动驾驶卡车顺序排列形成卡车队列，初始位置为仿真路段起点。

2设置卡车队列的预期速度（如30km/h）。

3领头车启动并开始加速直至预期速度，跟随车同步启动并跟随行驶。

4卡车队列达到预期车速，进入稳态运行，记录当前时刻。

5卡车队列进入稳态状态后的一段时间（如10min）后，设定领头车缓慢加速至设定

速度（如60km/h），进而保持该速度。

6卡车队列重新达到平稳运行状态并持续一段时间（如10min）。

7仿真测试结束，导出所有卡车每个时刻的速度、加速度、位置等数据。

8与前车减速测试的不同之处在于，卡车B将速度从30km/h提高到60km/h。卡车A

提高速度以保持设定的车头时距（如1.6s），并保持跟驰状态。

图4.3.1前车加速测试条件

4.3.5巡航测试

1自动驾驶卡车顺序排列形成卡车队列，初始位置为仿真路段起点。

2卡车队列设置车队的预期速度（如60km/h）。

7

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3领头车启动并开始加速直至预期速度，跟随车同步启动并跟随行驶。

4卡车队列达到预期车速并以巡航模式行驶，记录当前时刻。

5卡车队列行驶里程大于等于30km，且车辆与前车保持设定的时间间隔1.6s（相当于

32m的间隙）行驶。

6仿真测试结束，导出所有卡车每个时刻的速度、加速度、位置等数据。

7对车队进行巡航测试，测试里程需大于等于30km。

1）卡车A（后车）和B（前车）在队列中以巡航模式行驶，卡车A在CACC模式中跟

随卡车B。

2）两辆卡车在同一车道上以60km/h的速度行驶，卡车A以设定的车头时距1.6s（相

当于32m的间隙）行驶。

图4.3.2巡航条件

4.3.6编组测试

1卡车队列形成。两辆卡车在同一车道或者不同车道以非车队状态行驶；其中一辆卡

车发起车队申请，判断是否能形成卡车队列运行。

2卡车队列重组。一个四辆以上的卡车队列以稳态运行，其中一辆卡车提出车队重组

申请，判断是否能够重组拆分成两个车队。

3卡车队列解散。当形成卡车队列运行后，其中一辆卡车发起离开申请，判断是否能执

行车队解散。

8

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5评价指标体系

5.1评价指标

5.1.1本标准规定了卡车队列运行评价的指标体系，包括安全性、稳定性、能耗、效

率、舒适性、协调性等6项一级指标，每项一级指标包含一项或多项二级指标，二级指标

共14项。

5.1.2指标体系见表5.1，具体规定了每个指标的字母表示以及含义。

表5.1卡车队列运行综合评价指标

标准层指标层指标含义

푚푖푛푖푚푢푚푀푇푇퐶车队修正的碰撞时间

安全性푚푎푥푖푚푢푚퐷푅퐴퐶车队避免碰撞减速率

푅푇푇퐶obs风险碰撞时间倒数观测值

I

||퐺i(푡)||∞纵向误差传递稳定性

稳定性∆푠̅平均车头间距改变量

ℎmax最大水平偏移量

푊电动卡车队列百公里电耗

能耗100km

Fuel

퐶e,f燃油卡车队列百公里油耗

푡̅单位距离的平均行驶时间

效率휙区域行程速度

휂通行效率指数

卡车队列中所有车辆加权加速度方均根的最大

푎w

舒适性值

푗푒푟푘pla卡车队列中所有车辆中加速度变化最大值

协调性푣opp卡车队列与前车速度差的绝对值

5.2评价指标计算方法

5.2.1安全性指标：

1车队修正的碰撞时间minimumMRTTC（正向性指标）应按公式（5.2.1-5.2.3）计

算，并将符合公式（5.2.1）规定的状态视为非安全状态：

푚푖푛푖푚푢푚푀푇푇퐶=푚푖푛⁡(푀푇푇퐶1,푀푇푇퐶2,…,푀푇푇퐶i,…,푀푇푇퐶N)<1.5s（5.2.1）

푀푇푇퐶i=푚푖푛⁡(푀푇푇퐶,푀푇푇퐶,…,푀푇푇퐶,…,푀푇푇퐶)（5.2.2）

12tT

2

∆푉i(푡)±√∆푉i(푡)+2∆푎i(푡)훥푥i(푡)

푀푇푇퐶t=（5.2.3）

∆푎i(푡)

式中：푀푇푇퐶i——跟随车푖在整个仿真测试过程中的最小修正的碰撞时间，s；

푀푇푇퐶t——每辆车在时间步푡修正的碰撞时间，s；

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∆푉i(푡)——跟随车푖与前车푖−1在时间步푡的相对速度，m/s；

2

∆푎i(푡)——跟随车푖与前车푖−1在时间步푡的相对加速度，m/s；

훥푥i(푡)——跟随车푖与前车푖−1在时间步푡的相对距离，m；

푇——仿真测试的总时间步；

푁——车队的车辆数。

2车队避免碰撞减速率푚푎푥푖푚푢푚퐷푅퐴퐶（负向性指标）应按公式（5.2.4-5.2.6）计算，

并将符合公式（5.1.4）规定的状态视为非安全状态：

푚푎푥푖푚푢푚퐷푅퐴퐶=푚푎푥⁡(퐷푅퐴퐶1,퐷푅퐴퐶2,…,퐷푅퐴퐶i,…,퐷푅퐴퐶N)>3.4m/s2（5.2.4）

퐷푅퐴퐶i=푚푎푥⁡(퐷푅퐴퐶,퐷푅퐴퐶,…,퐷푅퐴퐶,…,퐷푅퐴퐶)（5.2.5）

12tT

2

(∆푉i(푡))

퐷푅퐴퐶t=（5.2.6）

훥푥i(푡)

式中：퐷푅퐴퐶i——跟随车푖在整个仿真过程中的最大的避免碰撞减速率，m/s2；

2

퐷푅퐴퐶t——每辆车在时间步푡的避免碰撞减速率，m/s。

3风险碰撞时间倒数观测值푅푇푇퐶obs（负向性指标）应按公式（5.2.7-5.2.8）计算：

∆푉i(푡)

푅푇푇퐶i,t=;∀(푣i(푡)−푣i−1(푡))≥0（5.2.7）

훥푥i(푡)−푙i

−1

푅푇푇퐶obs=∑∑t∈Ti∈N푅푇푇퐶i,t;∀푅푇푇퐶i,t>0.25푠（5.2.8）

−1

式中：R푇푇퐶i,t——跟随车푖与前车푖−1在时间步푡的碰撞时间倒数，s；

푣i(푡)——跟随车푖在时间步푡的速度，m/s；

푣i−1(푡)——前车푖−1在时间步푡的速度，m/s；

푙i——跟随车푖的长度，m。

5.2.2稳定性指标：

1纵向误差传递稳定性퐺i(푡（负向性指标）应按公式（)5.2.9）计算，并符合公式（5.2.10）

的阈值规定：

훥푥i+1(푡)−푣i+1(푡)·푇퐻safe

퐺i(푡)=（5.2.9）

훥푥i(푡)−푣i(푡)·푇퐻safe

I

||퐺i(푡)||∞=푠푢푝t∈I||퐺i(푡)||∞≤1（5.2.10）

式中：훥푥푖+1(푡)——后车푖+1与跟随车푖在时间步푡的相对距离，m；

푣i+1(푡)——后车푖+1在时间步푡的速度，m/s；

푇퐻safe——安全时距，s；

퐼——以扰动发生或领头车速度改变的时刻为起点的一个时间区间，设置为时间步长的

整数倍푘；

||⁡||∞——无穷范数。

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2平均车头间距改变量∆푠̅（负向性指标）应按公式（5.2.11）计算，并符合该式的阈值规

定：

∑N∑k|훥푥(푡)−훥푥(0)|

∆푠̅=i=2t=1ii≤2m（5.2.11）

(푁−1)·퐼

式中：훥푥i(0)——跟随车푖与前车푖−1的在扰动发生时的初始车间距，m。

3最大水平偏移量ℎmax（负向性指标）应按公式（5.2.12-5.2.13）计算，并符合公式

（5.2.13）的阈值规定：

∑k|ℎ(푡)|

∆ℎ̅=t=0i（5.2.12）

i퐼

̅

ℎmax=||∆ℎi||∞≤0.2m（5.2.13）

式中：ℎi(푡)——跟随车푖相对于头车中轴线的水平位移量，m。

5.2.3能耗指标：

1电动卡车队列百公里总电耗（负向性指标）由电池输入能量、PTC耗能、空调压缩机

耗能、道路阻力耗能、风阻耗能等影响整体能耗的因素构成，应按公式（5.2.14-5.2.15）

计算：

푊100km=푤100km+(휔−1)(1−훽)푤100km（5.2.14）

푊−푊−푊

푤=BPTCAC×100−푊−푊（5.2.15）

100km훥퐿fw

式中：푤100푘푚——电动卡车队列头车百公里总电耗，KW∙h；

휔——队列中卡车的数量；

훽——节能系数，表示队列中的车辆对相邻车辆气动性能的改善。

푊100푘푚——电动卡车队列百公里总电耗，KW∙h；

푊B——电池输入能量，KW∙h；

푊PTC——此计算周期PTC耗能，KW∙h；

푊AC——此计算周期空调压缩机耗能，KW∙h；

푊f——道路阻力消耗的能量，KW∙h；

푊w——风阻耗能，KW∙h；

훥퐿——该计算周期里程的变化，km。

1）电池输入能量푊B为电池输入到车辆的能量包括整车驱动时电池放出的能量与制动

时电池回收的能量，应按公式（5.2.16-5.2.18）计算：

푊B=푊B_in+푊B_out（5.2.16）

푈퐼∆푡

푊=in（5.2.17）

B_in3600×1000

푈퐼∆푡

푊=out（5.2.18）

B_out3600×1000

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式中：푊B_in——制动时回收的能量，KW∙h；

푊B_out——驱动时放出的能量，KW∙h；

푈——电池的端电压，V；

퐼out——驱动时的电流，驱动时电流为正，A；

퐼in——制动时的电流，制动时为负，A；

∆푡——计算周期，ms。

2）行驶阻力耗能的坡度阻力和滚动阻力均与道路相关，故把两种阻力合在一起考虑

为道路阻力，应按公式（5.2.19-5.2.20）计算：

푊f=∑퐹N푓푣i∆푡/3600（5.2.19）

퐶푀푣3∆푡

푊=∑Di（5.2.20）

w21.15×3600

式中：푊f——道路阻力消耗的能量，KW∙h；

푊w——风阻耗能，KW∙h；

퐹N——车轮负荷，N；

퐶D——空气阻力系数；

푀——迎风面积，m²。

2编队燃油卡车百公里总能耗（负向性指标）表示车队中卡车的每百公里的总燃料消耗，

应按公式（5.2.21）计算：

Fuel

퐶e,f(휔)=휑푑ef+(휔−1)(1−훽)휑푑ef;∀(푒,푓∈퐾)（5.2.21）

Fuel

式中：퐶e,f——从节点푒到相邻节点푓的卡车队列的燃料消耗；

휑——单位燃料消耗，L/100km，设定为15L/100km；

푑ef——从节点푒到相邻节点푓的距离（公里），道路链路集合由퐾表示。

3参数取值。表5.2.1为不同车辆的自身属性参数取值，表5.2.2为不同跟驰组合下

车辆的节能系数(1−훽)取值。

表5.2.1不同车辆的指标参数取值

车辆类型小型卡车中型卡车大型卡车

车身长度/m6.012.017.1

整车质量/kg150002500035000

车前迎风面积/푚25.010.210.2

表5.2.2节能系数取值

后方车型

前方车型

小型卡车中型卡车大型卡车

小型卡车0.93//

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中型卡车/0.93/

大型卡车//0.93

5.2.4效率指标：

1单位距离的平均行驶时间푡（负向性指标）应按公式（̅5.2.22）计算，该指标的范围

퐿

为[,+∞]：

푣max

푇푇

푡̅=（5.2.22）

푇푆

式中：푇푇——车队行程时间之和，h；

푇푆——车队行驶距离之和，km。

L——路径总长度，km；

푣max——卡车最大速度，km/h。

2区域行程速度휙指以区域内各路段的交通流量和长度作为权值，进行路段行程速度

的加权计算（正向性指标），应按公式（5.2.23）计算，该指标的范围为[0,푣max]：

푙휉

휙=∑m(j∗⁡j∗⁡푣̅)（5.2.23）

j=1퐿훯j

式中：훯——各路段流量之和，pcu/h；

푚——路径上的路段划分个数；

푙j——路段푗的长度，km；

휉j——路段푗上的流量，pcu/h；

푣̅j——路段푗上的平均行程车速km/h；

3通行效率指数휂：计算通行效率指数的时间窗长度推荐为5min，以无量纲数字[0,100]

表征当前通行效率状态，其值越大表示通行效率越高。（正向性指标），应按公式（5.2.24）

计算：

푣

휂=100∗(real)（5.2.24）

푣limit

式中：푣real——时间窗内路段平均行程车速；

푣limit——路段最高限速。

5.2.5舒适性指标：

1车队加权加速度方均根푎w表示自动驾驶卡车队列中所有车辆中加权加速度方均根

的最大值（负向性指标），应按公式（5.2.25）计算。自动驾驶卡车队列的푎w分类阈值参

考准ISO2631中相关标准进行划分，如表5.2.4所示。

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T/CHTS×××××—20××

1M2

푎w=max(√∑푎(푡))（5.2.25）

i∈N푀0i,w

式中：푖——自动驾驶卡车队列中卡车编号；

푀——测试选取的时间步个数；

2

푎i,w(푡)——车辆푖的加权加速度时间历程，m/s。

表5.2.4车队加速度均方根aw与舒适度关系

푎w（m/s²）舒适度

<0.315舒适

0.315~0.63较为不舒适

0.5~1.0有些不舒适

0.8~1.6不舒适

1.25~2.5非常不舒适

>2极不舒适

2车队加加速度푗푒푟푘pla表示自动驾驶卡车队列中所有车辆中加速度变化最大值，（负

向性指标），应按公式（5.2.26-5.2.27）计算。根据时间窗（推荐采用3s）基于ISO4272:2022

中相关标准进行划分，结果如表5.2.5所示。

푗푒푟푘pla=max{푗푒푟푘i}（5.2.26）

1≤i≤N

푗푒푟푘i=푎̇i(푡)（5.2.27）

3

式中：푗푒푟푘i——车辆푖的加加速度，m/s。

表5.2.5不同速度区间自动驾驶卡车队列加加速度阈值

速度区间（km/h）加加速度区间（m/s3）

(60,80](0,0.5]

(40,60](0,0.7]

(30,40](0,0.9]

(0,30](0,1.0]

5.2.6协调性指标：

1协调性评价指标基于预测相对速度푣표푝푝表示，（负向性指标），应按公式（5.2.28）计

算。根据JT/T124-2019与GB/T33195-2016中相关标准，要求3푠内自动驾驶卡车队列预测相

对速度푣opp<1.5m/s。

푣opp=|푣pla−푣for|（5.2.28）

式中：푣pla——自动驾驶卡车队列行驶速度，可以使用头车速度，m/s；

푣for——自动驾驶卡车队列的预测速度，m/s。

14

T/CHTS×××××—20××

6评价流程

6.1仿真测试过程

6.1.1仿真测试环境准备。根据仿真测试环境要求，搭建模拟仿真测试环境，检测软

硬件的配合是否完好。

6.1.2仿真测试场景搭建。根据测试任务，使用仿真软件搭建仿真测试场景。

6.1.3仿真测试准备及预测试。完成仿真测试环境搭建与接口设置后，进行仿真环境

预测试，确保测试过程的稳定性及测试结果的可靠性。

6.1.4仿真测试及数据存储。针对仿真任务开展仿真测试，对仿真测试过程的中间数

据及最终数据进行采集与存储；数据采集的开始时刻为仿真开始时刻，结束时刻为仿真测

试结束时刻。

6.2仿真测试评价方法

6.2.1本标准规定了自动驾驶卡车队列运行的仿真测试评价流程，如图6.2.1所示。

仿真数据收集与指标计算

安全性指标稳定性指标能耗指标效率指标舒适性指标协调性指标

确定评价指标权重

客观赋值法：熵权法主观赋值法：层次分析法

优化权重：最优加权法

基于TOPSIS的车队仿真综合评价

计算车队运行数据到最

指标矩阵正向化确定最优和最劣解

优劣解的距离

确定综合评价结果

图6.2.1仿真测试综合评价技术路线图

6.2.2基于自动驾驶卡车队列在一段时间内的仿真测试数据，对卡车队列运行情况进

行评价，流程如下：

1采集一段时间内测试场景中自动驾驶卡车队列的相关参数，用于各指标的计算；

2采用第5章的评价指标，构建评价指标体系，并对指标值进行计算；

3选用合适的方法确定评价指标权重。如可以将熵权法和层次分析法结合起来，采用

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最优加权法确定最终的优化权重；

4根据评价需要采用TOPSIS法，计算自动驾驶卡车队列运行的综合评价值。

6.3评价结果判定

6.3.1根据评价模型得到的评价分数判定自动驾驶卡车队列的运行情况。评价值越接

近1，表明评价结果越好，车队运行的综合评价越高；相反，评价值越接近0，表明车队运

行的综合评价越差，车队运行的综合评价越越低。

6.3.2依据综合评价值将自动驾驶卡车队列运行情况分为4个等级，如表6.3.1所示，

等级越高代表运行情况越好。

表6.3.1卡车队列运行情况等级划分

评价分数[0,0.25）[0.25,0.50）[0.50,0.75）[0.75,1.00）

等级一级二级三级四级

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7评价测试报告

7.0.1仿真场景测试报告应记录表7.1所含内容，包括不同仿真测试场景的一些关键

要素和参数设定；表7.2规定了为计算不同类型指标需要采集的数据。

表7.1仿真测试场景说明

仿真场景场景内容测试场景要素关键场景参数选取

速度、

车道保持见4.3.1单车道

加速度取值[-2,2]m/s²

速度、

前车紧急制动见4.3.2障碍物

加速度取值[-9,2]m/s²

车间距、速度、加速

前车减速见4.3.3前车减速

度取值[-2,2]m/s²

前车加速见4.3.4前车加速同前车减速

巡航见4.3.5巡航速度保持速度

编组见4.3.6其它车辆速度

表7.2仿真测试场景数据采集

评价指标场景数据采集

安全性每辆车距起点距离、加速度

稳定性每辆车距起点距离、加速度

能耗加速度、速度

效率每辆车距起点距离、速度

舒适性加速度

协调性速度

7.0.2仿真测试结束后应生成相应的仿真测试报告表，具体格式见表7.3。

表7.3仿真测试报告表

测试工具

测试场景测试结果

及环境

安全性

稳定性

记录仿真是否超出阈值，

能耗

测试使用车道保持若是，则记录并

效率

的软件及分析原因

舒适性

环境、仿

协调性

真参数等

前车紧急制动记录方式同上

前车减速记录方式同上

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前车加速记录方式同上

巡航记录方式同上

编组记录方式同上

7.0.3表格记录完毕后，依照6.2节所述仿真测试评价流程，确定仿真后计算的各指

标的权重值，使用评价模型得到所对应仿真场景下的综合评价得分，从而实现自动驾驶卡

车队列在不同仿真场景或者不同仿真参数设置下的运行情况分级。

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附录A基于TOPSIS法的自动驾驶卡车队列运行仿真测试评价流程

A.1仿真测试

A.1.1本标准使用的仿真平台是交通系统微观仿真软件SUMO。以巡航测试场景（图4）

为例，仿真设置如下：

1道路为双向八车道高速公路，队列由3辆自动驾驶卡车组成。

2给定领头车和跟随车初始位置坐标，分别为（0，100）、（0，200）、（0，300）。

3领头车和跟随车的初始速度设定为60km/h。

4车辆间距设定为30m（足够安全），车辆之间保持队列间距行驶。

5使用封装在Plexe的函数中的伪时隙方法来进行队列通信。利用队列中车辆的位置，

以一种级联的方式，让领头车先发送，然后是第二辆，第三辆。

6使用封装在Plexe中的ACC和CACC的控制函数，在进行队列领头车和跟随车辆的设

置时调用。sumo集成的ACC跟随模型基于（Milanés&Shladover,2014）和（Xiao,Wang

&vanArem,2017），ACC算法中的控制有三种模式：（i）cruising控制，（ii）gap-

regulating控制以及（iii）gap-closing控制。sumo集成的CACC汽车跟随模型则基于

（Milanés&Shladover,2014），（Xiao,Wang&vanArem,2017）和（Xiao,Wang

Schakel&vanArem,2018）。

7连续测试3600s，并持续记录评价指标所需要的基本参数。

图A.1SUMO仿真场景示意图

A.1.2为保证仿真结果稳定可靠，在进行评价指标计算时剔除前1200s的数据。可以通

过调整仿真测试中可修改参数，如控制函数来进行同一场景在不同设置条件下的队列运行

综合评价。队列运行数据统计的推荐时间窗为30s。

A.2基于TOPSIS法的自动驾驶卡车队列运行综合评价流程

A.2.1目前常用的多指标评价模型包括：层次分析法、模糊综合评价法以及TOPSIS法。

标准给出应用TOPSIS法对自动驾驶卡车队列运行进行综合评价的具体流程。

1原始矩阵正向化：

1）规定某个评价指标数据为{푥i},푖=1,2,⋯,푛。

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2）当指标属于正向性指标时，正向化应按公式（A.2.1）计算：

′푥−푚푖푛{푥,⋯,푥}

푥=iin（A.2.1）

i푚푎푥{푥1,⋯,푥n}−푚푖푛{푥1,⋯,푥n}

3）当指标属于负向性指标时，正向化应按公式（A.2.2）计算：

′푚푎푥{푥,⋯,푥}−푥

푥=ini（A.2.2）

i푚푎푥{푥1,⋯,푥n}−푚푖푛{푥1,⋯,푥n}

4）当指标属于数值最优的适度性指标时，设最优值为푥∗，正向化应按公式（A.2.3）

计算：

∗

′|푥i−푥|

푥=1−∗∗∗（A.2.3）

i푚푎푥{|푥1−푥|,|푥2−푥|,⋯,|푥n−푥|}

∗∗

5）当指标属于区间最优的适度性指标时，设最优区间为[푥min,푥max]，正向化应按公式

（A.2.4-A.2.5）计算：

|푥−푥∗|

1−imin,⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡푥<푥∗

푀imin