智能網聯汽車在道路上越來越多，并且朝著更加自動化的方向發展。2017年，SNCF（Société nationale des chemins de fer fran?ais，法國國家鐵路公司）創新研究部開發了一個項目，將平交道口改造成與道路車輛互聯相通的十字路口。基于該項目的成果，SNCF 與法雷奧合作發起了一項新挑戰。SNCF 互聯平交道口項目經理 Virginie Taillandier 探討了這種合作伙伴關系如何為自動駕駛和自動駕駛汽車的出現做好準備和保護平交道口。
雖然自動駕駛或自動駕駛汽車似乎在科幻小說領域，但許多汽車，如特斯拉汽車，已經提供了第一級自動化，允許駕駛員控制速度和方向。目前，駕駛員仍必須監控環境并在必要時重新獲得控制權。然而，幾家汽車制造商已經宣布即將發布的汽車提供更大范圍的自動化，這將使汽車能夠分析其周圍環境并采取相應的行動。
平交道口是鐵路和公路的交叉口。99% 的平交道口事故是由于違反交通規則造成的；它是鐵路事故死亡的第三大原因。2017年，SNCF創新研究部啟動了技術更新項目，將平交道口轉變為與道路車輛互聯相通的十字路口。2018 年，原型的開發表明，平交道口可以在合作智能交通系統 (C-ITS) 生態系統中發揮關鍵作用。
2019 年，SNCF 作為合作伙伴加入了 C-Roads 項目。平交道口與 5G（Wi-Fi）和 4G（蜂窩）混合通信集成到 C-ITS 架構中（見圖 1）。目標是向車輛 (V2X) 發送有關平交道口狀態（關閉、打開、正在進行中、故障）及其特征（高度、寬度、重量、速度或地面的限制）的消息。
圖1
驗證測試于 2019 年和 2020 年在位于布列塔尼的平交道口進行，包括 C-Roads 項目的國家和歐洲合作伙伴。
2020 年，自動駕駛/自動駕駛汽車出現了新的挑戰。我們的信念是自動駕駛/自動駕駛汽車可以進一步減少平交道口的事故數量，這一信念促成了 HERMES 項目的成立。HERMES 項目是 SNCF 和法雷奧之間的合作伙伴關系，結合了鐵路和汽車專業知識。HERMES 項目有兩個目標，為自動駕駛汽車的到來準備平交道口，以及通過將平交道口作為道路上的用例來為汽車世界做好準備。
HERMES項目方法論
該項目于 2020 年開始，對法國的平交道口進行分類，即描述設備及其特性，允許自動/自動車輛識別平交道口（標志、燈、障礙物）以及現有的道路配置 . 因此，從這些元素中，自動駕駛汽車可以區分它在路上遇到的東西。
已進行初步初步危害分析 (PHA) 以確定自動駕駛系統 ADS 的危險行為（稱為不良事件）。然后并行進行了三種不同類型的可靠性研究：功能安全研究、預期功能安全性 (SOTIF) 研究和網絡安全研究。目標是識別和評估由隨機硬件故障、性能限制、網絡攻擊/惡意人類行為引起的 ADS 危險行為所導致的風險，并確定能夠在合理水平上降低此類風險的對策。 該項目的重點是由于 ADS 對道路和平交道口的感知功能障礙導致的危險行為。 這三項研究使用的方法框架（分別）基于 ISO 26262、ISO 21448 和 ISO 21434。
然后在三種類型的對策之間進行了一個調解階段，以確保它們之間是一致的、不矛盾的和互補的。
HERMES項目演示
演示活動于 2021 年在 Brec'h（法國布列塔尼）的第 449 號平交道口舉行，這是一個配備閃光燈和兩個半護欄的活動平交道口。
平交道口管理系統連接到路邊單元 (RSU)，負責通過無線通信（V2X 通信）向自動駕駛車輛發送有關平交道口區域的信息（V2X 消息），根據 ETSI ITS 通信進行標準化協議棧。
自動駕駛汽車還配備了 V2X 連接（參見圖 2），并且除了此類 V2X 鏈接外，還可以通過使用其外部感知傳感器（例如攝像頭）和數字地圖來特別檢測平交道口。
圖2
在演示過程中，進行了幾種場景來測試兩個系統的標稱模式和降級模式，包括：
*車輛自動穿過開放的平交道口
*如果平交道口關閉，車輛將停在平交道口入口處，車輛等待道閘完全重新打開后才能通過。
*如果車輛無法通過平交道口，則車輛會請求駕駛員收回控制權。如果駕駛員在規定的時間內（演示期間 10 秒）沒有做出反應，車輛會在平交道口前停下（見圖 3，場景 1）
圖3
*遇到交通擁堵，當接近開放的平交道口時，自動駕駛汽車會停下來等待平交道口區域完全暢通后才能進入（見圖4，場景2和3）
*如果在鐵路軌道上檢測到障礙物，車輛將停下，不會進入鐵路區域的危險區域。
自動駕駛汽車已經實現了目標場景，在功能和安全方面具有預期的性能（即沒有危險行為）。特別是，平交道口通過 V2X 通信鏈路帶來的幫助對于確保平交道口感知的冗余性特別有用。
結論
這些測試使我們能夠驗證 SNCF 和法雷奧之間做出的各種假設，特別是在功能安全和網絡安全方面。
SNCF 面臨的挑戰包括在歐洲層面實現平交道口用例的標準化，以及在自動/自動車輛批準中創建車輛通過平交道口的標準能力。
對于 SNCF 來說，這是一個在其鐵路周邊之外、在國際上大放異彩的新機會，以便汽車和道路部門考慮平交道口安全的主題。
