變被動為主動 由人工向智能 ——“十三五”國家重點(diǎn)研發(fā)計劃“道路交通安全主動防控技術(shù)及系統(tǒng)集成”項目自主創(chuàng)新紀(jì)實

          你能感受到的1秒鐘有多長？心跳時，1次或2次；刷短視頻時，指尖輕輕上滑或下滑……

          道路交通事故的發(fā)生往往也只在1秒間，帶來的卻是一生的傷痛。而在未來，重大交通事故發(fā)生后，只需0.32秒，客運(yùn)車輛便可自主報警定位；高速公路上，4.18秒內(nèi)，車載終端可對重大隱患提前預(yù)警……這是“十三五”國家重點(diǎn)研發(fā)計劃“道路交通安全主動防控技術(shù)及系統(tǒng)集成”項目經(jīng)過示范檢驗，對時間的重新定義。

          平安中國，平安交通。“安全保障完善可靠、反應(yīng)快速”是加快建設(shè)交通強(qiáng)國的重要任務(wù)之一。新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的孕育興起，加速了新一代信息技術(shù)與交通運(yùn)輸?shù)纳疃热诤?，科技因此成為平安交通建設(shè)的核心與支撐。

          從“科技興安”到“科技強(qiáng)安”，交通科技工作者不懈尋找道路交通事故預(yù)防從“被動”走向“主動”的路徑，以科學(xué)技術(shù)手段預(yù)防和減少道路交通事故，全力維護(hù)人民群眾生命財產(chǎn)安全、社會和諧穩(wěn)定。

          其中，中交第一公路勘察設(shè)計研究院有限公司（簡稱中交一公院）聯(lián)合近20家產(chǎn)學(xué)研單位，歷時1000多個日夜，投入378名科研人員，研究不同道路交通環(huán)境下人—車交互影響機(jī)理和交通行為特征表達(dá)選擇兩大科學(xué)問題；基于空—天—地一體化監(jiān)測、北斗高精度定位、激光/微波傳輸、雷達(dá)視頻融合等新技術(shù)，攻關(guān)突破了在途車輛運(yùn)行狀態(tài)安全診斷預(yù)警、交通行為立體監(jiān)測與互證、交通風(fēng)險實時評估和短臨預(yù)警等重大共性關(guān)鍵問題；構(gòu)建了道路交通安全主動防控系統(tǒng)平臺，形成了“面向人—車—路—環(huán)境系統(tǒng)”的綜合防控成套理論與技術(shù)體系，并針對工程項目安全需求進(jìn)行核心技術(shù)應(yīng)用與示范，形成了科創(chuàng)產(chǎn)用全鏈條設(shè)計，支撐我國道路交通安全主動防控等核心技術(shù)向高效、精準(zhǔn)、全方位服務(wù)方向健康發(fā)展。

          為國家和社會提交一份滿意的答卷

          車輪滾滾，惟愿平安。

          針對我國道路交通安全運(yùn)營中存在的車輛運(yùn)行安全隱患較大、不良交通行為發(fā)生率高、高風(fēng)險運(yùn)行狀態(tài)下預(yù)警預(yù)報明顯不足等現(xiàn)實問題，在科技部發(fā)布的國家重點(diǎn)研發(fā)計劃“公共安全風(fēng)險防控與應(yīng)急技術(shù)裝備”重點(diǎn)專項2017年度項目指南中，“道路交通安全主動防控技術(shù)及系統(tǒng)集成”項目赫然在列。

          建立覆蓋不同道路類型和駕駛?cè)巳后w、車輛類型的人—車狀態(tài)對應(yīng)參數(shù)的數(shù)據(jù)庫；構(gòu)建通行車輛安全性診斷與測試平臺，實現(xiàn)車輛安全隱患的在線預(yù)警；重大交通事故下客運(yùn)車輛自主報警定位時間不大于1秒；不良交通行為取證有效率達(dá)到95%以上；車輛重大交通安全隱患預(yù)警時間不大于5秒；道路交通安全主動防控系統(tǒng)在5個以上省域內(nèi)應(yīng)用示范，示范車輛交通事故同比下降50%以上……項目的每一項考核指標(biāo)，都對應(yīng)著道路交通安全主動防控水平大幅提升的迫切需求。

          攀登這座科研高峰的難度亦可想而知。攀登者既要有報國為民的家國情懷，又要有敢為人先的創(chuàng)新精神，還要有集智攻關(guān)的團(tuán)結(jié)協(xié)作。

          2017年11月5日，中交一公院聯(lián)合同濟(jì)大學(xué)、西安交通大學(xué)、中國科學(xué)院西安光機(jī)所、中國交通通信信息中心等單位組成的項目組集結(jié)陜西西安。項目啟動會上，時任交通運(yùn)輸部科技司司長龐松提出，在研究過程中，要充分利用自動駕駛、車路協(xié)同、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航和新一代信息技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，提高我國道路交通安全管理的技術(shù)水平。項目牽頭單位負(fù)責(zé)人、中交一公院董事長吳明先代表項目組表態(tài)：“確保優(yōu)質(zhì)高效地完成項目任務(wù)，為國家和社會提交一份滿意的答卷。”

          于無路處辟新途，找準(zhǔn)方向何等關(guān)鍵。吳明先介紹，循著“道路交通安全風(fēng)險是如何產(chǎn)生的、如何對風(fēng)險進(jìn)行分級、不同等級風(fēng)險對應(yīng)采用何種級別干預(yù)手段”的清晰邏輯，項目下設(shè)9個課題、6個示范工程，從理論基礎(chǔ)到關(guān)鍵技術(shù)再到應(yīng)用示范，全鏈條設(shè)計和一體化推進(jìn)。

          推進(jìn)過程中，項目組始終以“技術(shù)領(lǐng)先”為目標(biāo)。“項目啟動時，我們做了大量的查詢工作，了解當(dāng)時的技術(shù)水平，明確我們要做到什么水平；過程中，我們又做了對應(yīng)的成果查詢工作。”項目主要技術(shù)負(fù)責(zé)人、中交一公院智能交通與智慧城市研究院院長劉建蓓介紹，避免“耳聽為虛”，項目組還專門到德國、美國、芬蘭、瑞典、新加坡、日本、韓國等地實地調(diào)研，了解當(dāng)?shù)氐缆方煌ò踩鲃臃揽丶夹g(shù)的實際使用效果。

          3年多時間，交通運(yùn)輸部加強(qiáng)項目協(xié)調(diào)推進(jìn)，做好服務(wù)工作，鼓勵研發(fā)團(tuán)隊堅持攻關(guān)、迎難而上。有了堅強(qiáng)后盾，項目組向著更高更遠(yuǎn)處，一步一個腳印堅定前行。項目組開展自然駕駛和駕駛模擬仿真實驗共計381人次，收集無人機(jī)視頻6881分鐘、路側(cè)視頻6000多小時、圖片4.5萬張，收集交通流數(shù)據(jù)360多萬條，采集了大量的駕駛員、車輛性能及運(yùn)行狀態(tài)實驗數(shù)據(jù)。

          唯有攀登，才能向上。截至今年4月底，項目組共完成新理論新模型16項、新方法30項、新技術(shù)13項、新體系4項，試驗驗證裝備22套，搭建平臺4個，申請技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)14項，受理或授權(quán)發(fā)明專利74項，獲得和申請軟件著作權(quán)31項，發(fā)表或錄用科技論文148篇，出版專著2部。

          4月28日至29日，項目組再次集結(jié)西安，向?qū)＜医M提交答卷。對照項目任務(wù)書中的考核指標(biāo)，各項主要指標(biāo)要求全面完成。專家組一致同意，項目各課題全部通過績效評價。

           重大風(fēng)險秒級高精度預(yù)警

          交通事故的形成是人、車、路、環(huán)境協(xié)同作用的結(jié)果。“只有把交通運(yùn)行系統(tǒng)多因素耦合狀態(tài)下的安全問題研究清楚，才能精準(zhǔn)、有效地預(yù)警、防控?！眲⒔ㄝ砀嬖V記者，圍繞風(fēng)險的產(chǎn)生、表述、分級、干預(yù)等全鏈條，項目進(jìn)行理論基礎(chǔ)研究，在此基礎(chǔ)上形成共性關(guān)鍵技術(shù)、裝置裝備，然后進(jìn)行示范應(yīng)用，形成包括理論、方法、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、專利、產(chǎn)品裝備、系統(tǒng)及應(yīng)用平臺的綜合防控干預(yù)成套理論與技術(shù)體系。

          在理論層面，項目從人、車、路、環(huán)境協(xié)同運(yùn)行的基本原理和方法入手，深入研究道路交通主動安全防控中多車交互作用下系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險、不同道路交通環(huán)境下交通行為特征表達(dá)與選擇兩大學(xué)科難題，分析了不同道路交通條件下車輛運(yùn)行人—車交互影響機(jī)理，提出了駕駛行為譜表征方法。

          針對單一因素的風(fēng)險預(yù)警干預(yù)相對簡單，而不同道路交通條件下人—車交互作用影響是非常復(fù)雜的問題。項目組在駕駛仿真分析等基礎(chǔ)上，構(gòu)建了多自主體交互影響模型、車輛運(yùn)行及多車交互風(fēng)險評估模型，實現(xiàn)了從微觀到宏觀理論體系的突破。在此基礎(chǔ)上，通過深度挖掘車載多源數(shù)據(jù)與事故數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，提出了離線與在線相結(jié)合的單車級、網(wǎng)絡(luò)級車輛運(yùn)行安全隱患在線評估與預(yù)警方法，開發(fā)了相應(yīng)的車載終端和預(yù)警平臺。

          建立駕駛行為譜的目的在于精確獲取、管理所有不良行為，最終實現(xiàn)對交通風(fēng)險的主動干預(yù)和防控。項目組開展了駕駛行為譜全鏈條分析，提出了駕駛行為譜表征方法，研究了不良駕駛行為譜特征值提取技術(shù)，實現(xiàn)了駕駛行為的多模式采集和快速處理。

          在技術(shù)層面，項目突破了在途車輛運(yùn)行安全自診斷與網(wǎng)絡(luò)診斷融合技術(shù)、重大事故下車輛損壞與司乘人員應(yīng)急逃生模擬技術(shù)、不良交通行為立體化監(jiān)測與互證技術(shù)、道路交通安全風(fēng)險實時評估、短臨預(yù)警與主動干預(yù)技術(shù)、跨區(qū)域跨部門海量數(shù)據(jù)交換與共享技術(shù)六大關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)了針對車輛、交通行為和交通流的監(jiān)控、評估、預(yù)警與干預(yù)技術(shù)，構(gòu)建了道路交通安全主動防控系統(tǒng)平臺。

          風(fēng)險預(yù)警早一秒就有可能避免一場交通事故。針對高速公路、城市道路的高風(fēng)險隱患短臨預(yù)警需求，項目組從宏觀—中觀—中微觀—微觀四個層面構(gòu)建了道路交通安全風(fēng)險評估指標(biāo)體系，形成了道路交通安全風(fēng)險瞬時評估技術(shù)，突破了基于衛(wèi)星高精度定位的高速公路風(fēng)險短臨預(yù)警技術(shù)瓶頸，實現(xiàn)了車輛高速運(yùn)行條件下亞米級定位和重大風(fēng)險秒級高精度預(yù)警；基于時空關(guān)聯(lián)和多傳感器數(shù)據(jù)融合的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，開發(fā)了實時檢測交通標(biāo)識及障礙物技術(shù)，在車道偏離、防碰撞預(yù)警、環(huán)車監(jiān)視方面突破了高精度、高實時性的技術(shù)瓶頸。

          六項防控技術(shù)應(yīng)用示范覆蓋多種道路類型

          “車道偏離”“車距過近”……在廣東新（豐）博（羅）高速公路藍(lán)田互通立交至龍江互通立交示范路段，北斗高精度車載預(yù)警終端適時發(fā)出語音提示，提醒駕駛員糾正危險駕駛行為。

          這是項目組高速公路高風(fēng)險路段實時評估與短臨預(yù)警技術(shù)工程示范與應(yīng)用的成果。30公里的示范路段安裝了3處北斗地基增強(qiáng)站、5處微波站。車載預(yù)警終端以5赫茲頻率、厘米級精度解算自身實時定位信息后上傳至短臨預(yù)警平臺，并接收短臨預(yù)警平臺發(fā)出的車輛沖突分級預(yù)警信息，以語音方式作出預(yù)警提示。第三方檢測顯示，短臨預(yù)警平臺的車輛定位精度小于9.57厘米，重大隱患預(yù)警時間小于4.18秒，實現(xiàn)了秒級、車道級精確預(yù)警，具有可復(fù)制、可推廣性。

          項目開展以來，選取了高速公路、干線公路、農(nóng)村公路、城市道路開展6項技術(shù)應(yīng)用示范，涉及云南、北京、重慶、上海、廣東、陜西、河北7個省份，形成覆蓋多種道路類型、不良駕駛行為的工程實施效果評價方法。

          道路交叉口是各種交通流的匯集點(diǎn)，特別是非信號燈控制的平面交叉口，存在很多交通沖突，安全隱患突出，這一問題在農(nóng)村公路和人煙稀少的干線公路沿線尤為突出。如何用較低的成本提升平交口的通行安全性？

          項目組開發(fā)了“無信號控制平交口交通沖突風(fēng)險實時預(yù)警系統(tǒng)”，已在云南元（謀）雙（柏）二級公路得到成功示范，推廣應(yīng)用前景廣闊?！拔覀兺ㄟ^在示范路段加裝非信號交叉口預(yù)警裝置，提醒車輛、行人規(guī)避風(fēng)險?！眲⒔ㄝ碚f，該裝置造價低、安裝便捷，很好解決了農(nóng)村公路交通安全隱患突出的問題。此外，該路段還開展干線公路立體監(jiān)測預(yù)警與海量交通數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)應(yīng)用與工程示范。示范期間，立體監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行14種不良交通行為數(shù)據(jù)采集與驗證，取證有效率達(dá)95%以上。

          城市交通安全面臨大車流、大路網(wǎng)、大人流和新業(yè)態(tài)“四大風(fēng)險”，必須強(qiáng)化科技應(yīng)用，賦能智慧管理。項目選取北京市域高速公路及城市快速路網(wǎng)，開展大型城市干線道路網(wǎng)車輛在線預(yù)警與主動干預(yù)技術(shù)應(yīng)用示范，重大交通事故下營運(yùn)車輛自主報警定位時間僅需0.32秒，定位精度顯著提升。在上海，項目實施了城市道路交叉口安全防控技術(shù)應(yīng)用與工程示范，示范路段高風(fēng)險干預(yù)成功率達(dá)到80%，通行效率提高20%，實現(xiàn)了城市道路交叉口可視化、高精準(zhǔn)、高可靠的實時管控。

          設(shè)想一下，如果你駕駛汽車在高速公路上拋錨了，你會怎么處理？可能很多人會焦急地?fù)艽蚓仍娫拰で髱椭?。在不久的將來，不用駕乘人員打電話求助，系統(tǒng)就會立即發(fā)現(xiàn)異常，并提醒管理部門某個路段出現(xiàn)突發(fā)情況或者事故。

          項目組研發(fā)了道路交通安全主動防控平臺、基于實時車輛聯(lián)網(wǎng)聯(lián)控監(jiān)測信息的道路交通主動安全大數(shù)據(jù)決策平臺，實時監(jiān)控車輛運(yùn)行情況，一旦發(fā)生了不良行為、路徑異常，相關(guān)部門就可以針對人、車、路進(jìn)行管理。針對道路交通事故報警定位實時性和定位精度不高等問題，項目還研發(fā)了基于車載終端、手機(jī)App的重大交通事故一鍵報警技術(shù)，實現(xiàn)了報警定位系統(tǒng)響應(yīng)時間不大于1秒。

          此外，在陜西漢坪高速公路、河北張石高速公路，項目組還進(jìn)行了路網(wǎng)綜合防控與保障技術(shù)應(yīng)用與工程示范，開展隧道入口段交通事件檢測與預(yù)警、隧道出口段結(jié)冰預(yù)警、霧天（團(tuán)霧）檢測與預(yù)警以及互通、服務(wù)區(qū)出口防撞墊主動引導(dǎo)防撞預(yù)警四項示范應(yīng)用，技術(shù)成果創(chuàng)新性強(qiáng)、適合大規(guī)模推廣應(yīng)用。

          組織優(yōu)勢科研力量 產(chǎn)學(xué)研協(xié)同攻關(guān)

          國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項目中，項目牽頭單位猶如領(lǐng)頭雁，把方向、強(qiáng)組織，帶領(lǐng)項目組齊心達(dá)成目標(biāo)。

          在行業(yè)人士看來，中交一公院一直以來對科技創(chuàng)新的不懈堅持、在道路交通安全領(lǐng)域的持續(xù)深耕，是其作為項目牽頭單位的底氣所在。

          早在2002年，中交一公院便根據(jù)專業(yè)成立了企業(yè)級的專職科技研發(fā)機(jī)構(gòu)，構(gòu)建了一套獨(dú)具特色的科技創(chuàng)新體系，被業(yè)界譽(yù)為“一院創(chuàng)新模式”。在道路交通安全領(lǐng)域，中交一公院依托交通安全應(yīng)急保障技術(shù)行業(yè)研發(fā)中心等科技創(chuàng)新平臺，先后承擔(dān)、參與了30余項國家和省部級交通安全重點(diǎn)科研項目、省市級重點(diǎn)工程技術(shù)咨詢項目，取得了多項理論和技術(shù)創(chuàng)新。

          曾主持2014年度國家科技支撐計劃“高海拔高寒地區(qū)高速公路建設(shè)技術(shù)”項目的經(jīng)歷，也讓中交一公院對牽頭組織工作毫無陌生感。不過，此次項目意義更為特殊。吳明先介紹，這是中交一公院在“十三五”國家科技計劃改革以來牽頭承擔(dān)的第一個國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項目，也是歷來承擔(dān)項目中級別最高、體量最大、經(jīng)費(fèi)最多的科研類項目。

          從匹配資金到尋找合適的創(chuàng)新主體、串起產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新鏈，中交一公院全力以赴。研究團(tuán)隊覆蓋交通安全、公路、車輛、計算機(jī)、通信、衛(wèi)星導(dǎo)航等多個研究領(lǐng)域，匯聚優(yōu)勢科研力量，產(chǎn)學(xué)研協(xié)同攻關(guān)，項目總經(jīng)費(fèi)1.1億元。

          《國家重點(diǎn)研發(fā)計劃管理暫行辦法》中對“項目牽頭單位”的職責(zé)有明確規(guī)定：負(fù)責(zé)項目的具體組織實施工作，強(qiáng)化法人責(zé)任，建立健全科研、財務(wù)、誠信等內(nèi)部管理制度。

組織有力，是參研單位給出的一致評價。

          項目啟動之前，中交一公院便制定了項目（課題）管理辦法、項目資金管理辦法、項目組織管理與工作制度，明確了嚴(yán)格清晰的管理架構(gòu)和推進(jìn)方式。項目實施3個月，針對發(fā)現(xiàn)的問題，中交一公院又發(fā)布了項目管理實施細(xì)則，進(jìn)一步增強(qiáng)項目各項管理制度的可操作性。

          細(xì)微處見真章。從2017年7月21日項目組在西安召開第一次工作會開始，項目組在項目執(zhí)行的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)召開了14次項目工作會，聚焦國內(nèi)外調(diào)研、課題關(guān)系梳理、示范工程推進(jìn)、研究成果總結(jié)等項目執(zhí)行中的關(guān)鍵問題。為了鞏固歷次項目會議的成果，中交一公院建立了項目備忘錄制度，針對會議中形成的會議決議，各相關(guān)單位簽訂備忘錄，由負(fù)責(zé)人簽字確認(rèn)，并由項目或課題承擔(dān)單位定期檢查備忘錄中相關(guān)內(nèi)容的執(zhí)行情況。為使項目內(nèi)部交流更加高效，中交一公院從報告格式入手，對項目內(nèi)部交流中各類報告進(jìn)行規(guī)范化管理。

          項目工作會外，30多次線上線下交流會議，QQ群、微信群中的活躍交流，讓近400人的團(tuán)隊雖龐大卻不松散。在劉建蓓看來，因為課題設(shè)置環(huán)環(huán)相扣，產(chǎn)學(xué)研各方心往一處想、勁往一處使，使得項目推進(jìn)事半功倍。

          目前，項目組正全力備戰(zhàn)即將到來的結(jié)題驗收。吳明先對于項目成果的未來應(yīng)用充滿期待。他希望通過一批重大科技成果、設(shè)備和裝備的研發(fā)，孵化和培育出適合我國道路交通安全防控和管理工作的新型產(chǎn)業(yè)體系，推動行業(yè)裝備的整體提升，助力道路交通安全管理在大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)+的時代背景下，加速轉(zhuǎn)型升級，為加快建設(shè)交通強(qiáng)國提供科技支撐。