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中高速自動駕駛巴士建置
作者
古昆隴、潘正明
任職單位： 工研院機械所
刊登日期：2026/03/27
摘要
隨公共運輸駕駛人力短缺與智慧城市需求增加，發展可於中高速穩定運行之自動駕駛巴士成為智慧交通之核心課題。本研究成功建置一套中高速自駕巴士系統，並於國產電動巴士完成整合驗證。建置流程涵蓋從需求分析、硬體架構設計到實車整合驗證之完整路徑，同時也對線控系統提出具體的實務性能要求。在實施層面，針對巴士底盤特性執行客製化的改裝和調整，透過閉迴路控制與感測器配置優化，達成高精度的運動執行能力與環境感知覆蓋。實測證明，本系統在高速跟車與彎道循跡情境下，展現出優異的可靠度與安全性。本研究建立之標準化建置流程，不僅有助於推動臺灣自駕產業鏈之自主化，更為未來規模化部署及進軍國際市場奠定堅實基礎。
Abstract
Amid the growing shortage of public transport drivers and the increasing demand for smart city solutions, the development of autonomous buses capable of stable operation at medium-to-high speeds has become a pivotal issue in intelligent transportation. This study successfully implemented a medium-to-high speed autonomous bus system and completed its integration and validation on domestically manufactured electric buses. The deployment process follows a comprehensive path from requirements analysis and hardware architecture design to vehicle-level integration and testing, while establishing specific practical performance requirements for drive-by-wire systems. On the implementation level, customized modifications and adjustments were performed based on the bus chassis characteristics, achieving high-precision motion execution and comprehensive environmental perception through closed-loop control and optimized sensor configurations. Experimental results demonstrate that the system exhibits exceptional reliability and safety during high-speed car-following and lane-keeping scenarios. The standardized deployment process established in this study not only facilitates the localization of Taiwan's autonomous driving supply chain but also lays a solid foundation for future large-scale deployment and expansion into international markets.
前言
隨著人工智慧、感測技術與車輛控制系統的快速發展，自動駕駛技術已成為智慧交通與智慧城市發展中的核心關鍵之一。其中，自動駕駛巴士因具備高載客量、固定路線與公共運輸屬性，被視為最具實際落地潛力的自動駕駛應用場景。近年來，全球多國已陸續推動自動駕駛巴士之示範運行與試營運，並逐步從封閉場域邁向實際城市道路的應用。
在全球現況方面，已出現多個代表性的示範運行及試營運案例。例如韓國首爾自 2025 年起在清溪川沿線正式開放無駕駛座自動駕駛巴士示範運行，並規劃未來逐步納入收費服務；中國在廣州、武漢、北京、重慶等城市實現自駕巴士的規模化商業營運；日本 SoftBank 子公司 BOLDLY 已在茨城縣境町、愛媛縣松山市和北海道等地實現自駕巴士的常態化營運，以解決地區駕駛人力不足的問題。歐洲多個城市如西班牙巴塞隆納與芬蘭赫爾辛基亦透過地理圍欄路線引入自動巴士試運行，實際驗證感知與控制系統在複雜都市路網的運作能力；美國部分城市的合作專案則由科技公司與交通營運業者共同推動自動巴士示範計畫，預計於近期拓展至營運路線。在臺灣現況方面，已完成數項自動駕駛示範與測試計畫，包含臺中水湳、新北巿淡海智駕、桃園青埔等。然而，過往計畫多侷限於特定區域的低速接駁，隨著技術發展趨勢，現階段已延伸出更具挑戰性的中高速運行需求，例如城際間的快速通行與主幹線運輸。
儘管國際與國內示範運行案例逐漸增多，但目前多數自動駕駛巴士仍以低速運行為主，其實際行駛速度多落在每小時約 15 至 40 公里之間，以最大限度確保系統安全性與乘客舒適性。然而，此種低速運行模式在面對現有公共運輸網絡的需求上，難以提供足夠的運輸效率與路線覆蓋能力。因此，發展可於中高速情境下穩定且安全運行的自動駕駛巴士系統，成為智慧交通研究中亟需解決的核心問題。
所謂中高速自動駕駛巴士，係指能在約每小時 40 至 80 公里速度範圍內運行的自動駕駛系統。與低速自動巴士相比，中高速運行對控制精準性、感知準確度、即時決策能力均提出更高技術要求。基於上述背景，本研究以「中高速自動駕駛巴士的建置」為主題，具體探討中高速運行條件下自動駕駛巴士在系統建置流程、系統架構、線控系統以及性能要求等方面之核心技術與實務考量，期望為未來自動駕駛巴士在更高速度級距所面臨之挑戰與策略提供實務參考。
中高速自駕巴士建置
一、中高速自駕巴士硬體架構和建置流程
圖 1為中高速自駕巴士的工作流。工作流的左半部從上到下為系統需求到細部具體的設計，右半部從下到上為個別單元測試到最後實車整合驗證。建置自動駕駛車輛的第一個階段為分析系統的需求，界定應用的場景，來定義出運行速度、運行環境、具備功能、系統反應時間，以及對應的法規等。在本研究中對應的需求為建置中高速自動駕駛之電動巴士，最高運行速度為 80 km/h，具備功能包含車道維持、自動跟車等等。
第二個階段為系統架構設計，將需求轉化成具體系統硬體架構，在此階段中會依據分析的需求決定所需要感測器的使用數量和種類、線控系統的類型、電腦的數量以及裝置連接方式等，圖 2 為中高速自動駕駛電動巴士的系統硬體架構圖。硬體架構圖中顯示 9 組環周相機透過影像擷取器（image grabber）匯入，與多組定位及物件偵測光達（LiDAR）並行，使系統具備感知冗餘，能應對中高速行駛時多變的環境光影與距離偵測需求。同時，硬體也搭配中遠距的光達以滿足高速運行的需求，其中遠距光達對於一般小型汽車大小之目標物，其原始點雲探測距離可達 300m，能提供充足的環境深度資訊。此外，影像擷取器是用於擷取、debayering、色調映射、將 RGB 轉成 YUV 以及壓縮多個相機的影像，再將壓縮的影像傳送到電腦端進行處理，透過此裝置預處理的方式降低電腦運算的負載。如硬體架構圖顯示，系統採用了兩台高性能電腦分工方式進行運算，兩台電腦透過高速乙太網路（Ethernet）互連，實現資料共享與任務協同。電腦 2 主要負責處理影像擷取器（Image Grabber）的 9 組環周攝影機影像，執行物體辨識與分類和號誌辨識，同時也接收中遠距前光達與前後雷達之數據進行處理。電腦 1 則主要負責精確定位、感知融合、運動規劃和生成線控的指令。電腦 1 的定位部分是結合高精度地圖和即時光達的資訊，並整合慣性量測單元（Inertial Measurement Unit, IMU）的數據，達到公分等級定位。電腦 1 感知融合的部分是整合來自電腦 2 的感知結果、以及頂部、側方、後方光達數據，建構完整的車輛環周感知。電腦 1 最後會依據車輛運動狀態和周邊環境感知的結果，計算最佳行駛路徑和速度命令，並透過車用控制區域網路匯流排（Controller Area Network bus, CAN bus）向線控系統（Drive-by wire）發送控制指令，控制巴士轉向、煞車、油門、排檔、燈和門。
DOI:10.30256/JIM.202604_(517).0006
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2026年04月號
(單篇費用：參考材化所定價)