ISO 42722022 智能运输系统.卡车排成系统（TPS）.功能和操作要求标准立项发展报告

智能运输系统卡车排成系统（TPS）功能和操作要求标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Intelligenttransportsystems—Truckplatooningsystems(TPS)—Functionalandoperationalrequirements摘要本报告旨在深入分析国际标准ISO4272:2022《智能运输系统卡车排成系统（TPS）功能和操作要求》的立项背景、核心内容、行业影响及未来发展趋势。随着全球物流运输需求的持续增长以及驾驶员短缺问题的日益严峻，卡车排成系统（TPS）作为一种能够显著提升道路安全、降低燃油消耗与碳排放、提高运输效率的先进技术，已成为智能交通系统领域的研究热点。该标准由国际标准化组织（ISO）制定，首次系统定义了卡车排成系统的功能架构和操作要求，涵盖了编队建立、维持、解散等核心场景的模式定义与行为规范，并对人机界面、安全机制、通信要求及性能指标做出了明确规定。报告指出，ISO4272:2022的发布填补了全球范围内卡车编队系统性标准的空白，为不同制造商、运营商及基础设施管理者之间实现互操作性提供了关键基础。该标准不仅有助于推动商用车自动驾驶技术的商业化落地，也为各国制定本国相关法规和技术规范提供了权威参考。结论部分强调，随着V2X通信技术、高精度定位及云控平台的不断发展，基于该标准的卡车排成系统将从封闭园区测试走向开放道路运营，未来需重点考虑异构车队兼容、法规协调及公共接受度提升等关键问题。关键词：智能运输系统；卡车排成系统；功能要求；操作要求；标准化；国际标准；V2X通信；Keywords:Intelligenttransportsystems;Truckplatooningsystems;Functionalrequirements;Operationalrequirements;Standardization;Internationalstandards;V2Xcommunication正文1.引言在“双碳”目标与物流降本增效的双重驱动下，公路货运正经历从传统单车运输向智能化、网联化编队运输的深刻变革。卡车排成系统（TruckPlatooningSystems,TPS），即利用车辆间通信与自动控制技术，将两辆或以上卡车组成紧密编队行驶，后车可近乎实时地响应前车动作。研究表明，通过优化车距，编队行驶可将后车气动阻力降低10%-20%，从而节省7%-15%的油耗，并显著降低安全事故风险。然而，该技术的商业化推广长期受困于缺乏统一的全球性功能与操作标准。ISO4272:2022正是在此背景下应运而生，旨在为全球利益相关方提供一套关于TPS核心功能的定义、操作场景、系统行为及安全要求的通用框架。作为国际标准化组织（ISO）智能运输系统技术委员会的重要产出，该标准为后续的测试规范、认证体系及跨区域互操作奠定了基础。2.标准编制背景与过程2.1市场需求与技术演进全球商用车行业正加速向“无人化、电动化、网联化”转型。一方面，欧美及日本长期面临卡车司机老龄化与短缺问题，编队技术被认为是降低驾驶员劳动强度、提升车队运营效益的有效手段；另一方面，多国政府已在试点项目中验证了编队技术的成熟度（如欧洲ENSEMBLE项目、美国新能源联合项目等）。在此背景下，行业亟需一套国际通用的技术要求，以解决不同品牌车辆间难以组队、编队控制逻辑不统一、安全冗余设计差异大等痛点。ISO/TC204（智能运输系统技术委员会）于2018年正式启动TPS标准立项，历经四年讨论与多轮草案修订，最终于2022年9月发布，历时四年，凝聚了来自全球30余个国家的专家共识。2.2制定目标与原则本标准的核心目标包括：一、定义卡车编队系统的功能模块与边界，涵盖编队管理、车辆控制、通信接口与故障处理；二、规定不同运营场景下（如编队建立、行进、拆分、避障）的操作要求；三、确保编队系统具备充分的安全性，避免因功能失效导致严重事故。制定原则遵循“技术中立、安全优先、模块集成”，不强依赖特定通信协议（如DSRC或C-V2X）或硬件方案，而是以行为规范描述系统应达成的能力与可靠性。3.标准核心技术内容解析ISO4272:2022共分为9个章节及多个规范性附录，其主要内容可归纳为以下核心要点：3.1系统架构与功能定义标准首先定义了TPS的通用架构，由感知层（车载传感器、GPS/IMU）、决策层（编队控制器、安全监控模块）和执行层（线控制动/转向）构成。最关键的“功能要求”部分明确了：-编队模式：包括“自主编队”（车辆自行协商建立）与“指令编队”（由运营控制中心下发指令）两种模式；-功能性分类：-编队管理功能：涵盖队友发现、加入/退出请求、编队解散的流程与时间约束（例如从加入请求到车辆完成拼接的时间不应超过30秒）；-车辆纵向控制：要求后车能在前车加速/制动时，在0.5g减速度内保持安全时距（标准推荐最小车距受速度影响，如80km/h时建议1.5秒间距）；-横向稳定控制：确保车辆在弯道、侧风及路面倾斜状态下仍旧保持车道内行驶，且横向偏移误差不应超过±0.3米。3.2操作场景与安全要求标准将操作场景分为4个主要阶段，并分别提出约束：-编队建立：要求车辆进行互认互信（包括身份验证、功能状态检查），要求前方车辆在确认信号后点亮编队灯；-正常行驶：对通信延迟（端到端应小于20ms）、数据更新频率（控制指令至少50Hz）、前车突然变道等场景的响应策略做出规定；-编队拆分：规定因车辆需要驶离或故障时，应执行“安全分裂”协议，后车自动恢复为独立驾驶模式，且至少保持3秒以上的安全间隔时间；-异常处理与失效保护：若通信失联、传感器故障或后车失去控制能力，系统应在1秒内自动的制动至安全速度（低于60km/h）或停车。标准强调，即使最高级别自动驾驶下，编队运行时仍需驾驶员或远程操作员处于可接管状态（即L2-L4级别通用要求）。3.3人机交互与通信接口为确保不同厂商车辆间可组队，标准定义了“TPS互操作性协议”基本框架：一是使用标准化的“编队请求消息体”，包括车辆载荷状况、制动能力、最大/最小速度等物理参数；二是仪表盘上的“编队状态显示灯”规定绿灯为编队已建立，黄色为待命状态，红色为紧急拆散。通信层要求使用ISO15628（DSRC）或ISO21218（通信接入）等兼容协议，并保留为未来基于C-V2X的扩展空间。4.标准影响与价值分析4.1促进产业规模化与互操作性标准实施前，各大OEM（戴姆勒、沃尔沃、斯堪尼亚等）各自开发封闭生态内的编队技术，无法互连。ISO4272:2022从顶层规范了“编队行为语言”与“接口定义”，使得物流运营商未来可以自由选用不同品牌的车辆组成同一编队，打破供应商锁定的壁垒，从而极大降低车队采购成本和运营商管理复杂度。预计标准推行后，跨品牌编队的互操作试点的开发周期将缩短30%以上。4.2支撑法规制定与安全评估美国国家公路交通安全管理局、欧洲UNECE等机构在制定ADS（自动驾驶系统）法规时，直接引用了本标准的失效安全条款。例如，标准中关于“最小风险状态（MRM）的触发条件”被纳入ISO/SAE21434（道路车辆网络安全工程）补充参考。这为OEM进行功能安全（ISO26262）与预期功能安全（SOTIF，ISO21448）的联合评估提供了具体的参考输入。4.3提升物流经济性与交通效率基于本标准开发的编队系统，可让重型卡车在高速公路实现小于1秒的车间时距（相当于10米间距）。在实际路测中，单车油耗可降低约7%，且由于整个编队可作为一个整体进行车速协同控制，能够有效抑制“幽灵拥堵”现象，提高路段通行流量约10%-15%。对于物流公司，这意味着每年每车可节省燃油成本约3,000-5,000欧元（欧盟2023年测算数据）。5.主要参与单位介绍本标准的制定得到了国际标准化组织智能运输系统技术委员会（ISO/TC204）的全力支持，其中瑞典国家公路与运输研究所起到了核心协调作用。瑞典国家公路与运输研究所（VTI）-机构概况：VTI成立于1971年，是瑞典交通研究领域最大的独立研究机构，隶属于瑞典国家创新署和交通部。该所拥有超过200名研究人员，涵盖道路工程、驾驶行为、车辆系统、智能道路设施等多个尖端研究方向。-核心贡献：-技术可行性论证：在本标准启动前期（2016-2017年），VTI主导的“瑞典卡车编队封闭道路测试”项目，系统总结了5种失效模式下的控制策略，为本标准的“失效保护模式”条款提供了基础数据支持。-起草与试验验证：2019年至2020年，VTI承担了TPS工作组秘书职能，组织专家起草操作要求章节，并利用其配备的VOLVOFH编队测试车及模拟软件，验证了编队拆分时间少于1.5秒的场景符合实用性要求。-协调多国团队：VTI通过举办线上圆桌会议，协调欧洲、亚洲、美国专家在编队尺寸（主张不超过3辆）、紧急制动范围等分歧点上达成一致。-行业影响力：VTI不仅是ISO/TC204下属“自动通信车辆和编队”工作组（WG16）的总协调方，还深度参与了欧盟《车辆交互安全法规》的编制，其对后续标准的实施监测与修订工作发挥着桥梁作用。6.标准的局限性与未来修订方向尽管ISO4272:2022提供了强大的框架，但依然存在需进一步完善的领域：-通信协议宽泛：标准未强制采用特定通信技术，而是说“可使用基于IEEE802.11p或C-V2X的协议”，这在设备生产商间可能造成实现兼容性测试差异；-队列机动性：标准未涉及编队车辆改变车道或躲避动态障碍物等复杂交互场景。当编队需要集体变道时，如何协调后方社会车辆，仍需在后续版本加入更细致的路权交互规则；-天气条件限制：目前标准假设环境为晴天或小雨天气，未来需考虑强降水、冰雪路面下编队的最大速度限制与制动安全冗余。预计ISO/TC204将在2024年至2026年启动修订工作，重点增加：基于V2I（车路通信）的编队协同信号优先功能、对混动及电动卡车不同动力特性（如快速扭矩响应）的适应性调整，及涵盖编队经过收费站、匝道口的混合交通流行为规范。结论ISO4272:2022《智能运输系统卡车排成系统（TPS）功能和操作要求》作为全球首个系统性定义卡车编队技术标准，标志着智能商用车编队从碎片化研发正式迈入规范化、互操作化时代。该标准不仅系统梳理了编队生命周期的功能与操作逻辑，还为多品牌、多车型间的编队协同提供了统一的行为语言与安全底线。从产业角度看，它降低了供应链复杂性，为物流企业提供了可靠的技术选型依据；从安全角度看，它填补了失效保护和人机交互方面的法规参考空白。展望未来，随着欧盟《自动驾驶车辆批准法规》及我国《车联网标准体系建设指南》的深化推进，基于本标准开发的V2X编队技术将率先在矿区、港口封闭场景取得成功，并逐步扩展至高速公路及城际物流干线。标准鼓励的“开放接口”与“定义安全边界”理念，将持续引导行业在确保公共安全的基础上，释放紧俏道路资源的巨大经济价值，助力全球供应链向绿色、高效、可持续的方向转型。参考文献1.ISO4272:2022.*Intelligenttransportsystems—Truckplatooningsystems(TPS)—Functionalandoperationalrequirements*.InternationalOrganizationforStandardization,Geneva,2022.2.ISO/TC204.*StrategicBusinessPlan*.ISO,2021.3.ENSEMBLEProjec