卢春房院士:智慧交通技术发展展望

百科   2024-11-14 08:30   广东  

11月3日~6日,2024中国智能交通大会在杭州隆重召开。11月5日,在智慧公路建设与发展大会上,中国工程院院士卢春房就《智慧交通技术发展展望》做了主旨报告,本文系现场演讲整理而来,未经本人审核,如有错漏,敬请谅解。




一、背景


2019年9月印发实施的《交通强国建设纲要》提出构建安全、便捷、高效、绿色、经济的现代化综合交通体系,打造一流设施、一流技术、一流管理、一流服务,建成人民满意、保障有力、世界前列的交通强国,其中,世界前列主要体现在技术水平上。


二、世界智慧交通技术发展情况


世界各国(主要指欧盟、美国、日本、俄罗斯)对交通领域技术的发展高度重视,通过出台各类政策规划,引导优势科研力量在交通智能化、数字化、绿色化、一体化等技术方向深耕,综合交通包含水路、公路、民航、铁路。

铁路方面。世界各国的铁路建设主要在数字化、智能化升级,推进新设施与感知网络同步规划建设,以及提升设施全生命周期耐久性、安全性和可靠性上做文章。

公路方面。主要是加强基础设施建设和维护,推广智能交通管理系统,提高道路基础设施的服务范围和可达性,并要求在无人驾驶技术、智能网联等领域进行创新,提高公路运输的数智化和安全水平。值得注意的是,智慧交通发展要在安全、高效、便捷、经济的命题上深耕,不仅仅是为了好看,而是要有实用价值。

水运方面。主要是推动控制、计算机、大数据处理等技术研究应用,实现航行路线规划和优化、船体数据库构建与维护、机舱设备健康分析评估、货物状态感知和管理等智能化;开展自动化集装箱码头、传统码头和堆场的智能化改造等智慧港口建设,提高港口现代化水平;并研发无人驾驶和智慧操作系统,削减人力成本、提升港口效率和服务水平。

航空方面。主要是部署智能感知终端,建设支撑应用的行业大数据中心等信息基础设施,提升民航数字化处理、数字化响应和数字化决策支撑能力;并加强无人机、电动力推进系统等适航验证方法的基础性研究,使用智能化手段优化空中交通管理系统。

综合来看,世界各国注重综合交通(公、铁、水、航)的智能化发展,未来将依托智能化和数字化技术,通过智能交通管理系统和大数据分析提高交通系统的智能化水平;面向提供更加一体化的服务,整合各种交通方式和服务,提高用户体验和整体效益;并加强跨国界的政策协调与信息共享,实现全球综合交通系统的互联互通与共同发展。


三、我国智慧交通技术发展展望


01
发展现状。

到2023年底,我国的铁路、公路、港口、航空的基础设施规模整体居于世界前列,铁路营业里程近15.9万公里、高速公路里程18.4万公里、城市轨道交通里程达10165.7公里、高速铁路营业里程达4.5万公里,我国的交通基础设施不仅规模大,而且在建设质量、管理水平上都有大幅提升,但距离交通强国还有一定差距,在交通装备技术水平、安全服务等方面还需继续努力。

交通智能体现在智能建造、智能装备、智能运营服务、智能维护四个方面。

智能建造上,主要是推广智能施工设备及全过程智能管控技术应用,以及应用BIM技术开展协同设计和施工管理,我国的多专业协同设计、无人化现场施工水平等在世界上处于领先,而在底层软件设计上还需要进行进一步的工作。

智能装备上,燃油汽车与国外存在差距的,新能源汽车实现弯道超车处于领先水平,铁路和动车组也已跟上世界发展步伐,而轮船和飞机的心脏部位(发动机和控制系统)还要进行持续地投入。

智能运营服务上,主要包括数字化卫星导航技术、移动量子优化技术、交通数据孪生技术、交通运输机器人技术、道路服务站无人服务技术、智慧物流配送技术、智能运输组织等,最主要的应体现在服务上,比如MaaS、飞机火车wifi全覆盖、一站式服务、旅客自决策技术等。

智能维护上,主要包括无人机检测、机器人检测、机器人维修、自行决策、自动预警技术、大模型等,未来主要考虑大模型和机器人检测两部分,机器人检测主要用于自动化监测,大模型运用大数据进行分析、预测、决策。

02
未来展望。

接下来分享未来可能的重大技术突破。

一是汽车飞机一体化,推动地面和空中交通工具的技术一体化,研究适用于道路行驶和低空飞行的双模式车辆,以解决城市地面交通拥堵同时开拓空中交通新领域,形成更为灵活的综合交通网络,目前我国在此领域发展迅速。

二是综合交通信息化服务平台,构建覆盖公路、铁路、水运及航空的综合交通信息平台,整合各种交通方式的调度和服务系统,提供跨模式的一票制和一单制服务,优化用户体验,提升运输效率,交通运输部对此正在持续推进中。

三是精准化安全防控技术,建立空天地一体、适用多种交通方式的精准化监测、预警、防控体系,通过大数据、云计算、AI等智能化技术实现对各种潜在风险的实时监控、精准定位和快速响应,保障运输安全。这是需要重点发展的一项技术,今年我国高速公路发生了两起重大安全事故,造成人民生命财产损失,所以在这方面要实现常态化预警预测,通过技防减少或预防事故发生。

四是无感安检通行技术,利用计算机视觉、深度学习等技术,研发高精度的物体识别与分类算法,通过非侵入式、快速且准确的方式对人员及其携带物品进行安全筛查,减少传统安检流程中的停顿和接触,并研究制定不同交通方式或区域间互信互认的安检标准和操作流程,减少重复安检,提高旅客出行效率和体验,希望通过各位专家的努力实现这一技术的发展落地。

再从分项领域来看。

铁路上,虚拟编组、自主运行可能是未来的一个发展方向。开发精确的定位系统、实时数据交换协议,以及高效的列车间协同控制算法,实现列车单元之间的虚拟联挂,形成动态可变的列车编组;集成高精度传感器、雷达和图像识别技术,提高列车对运行环境的主动感知能力;开发智能调度系统,实时分析客流需求、列车状态和线路能力,自动优化列车运行计划、编组调整和路径选择,提升整体运输效率和服务质量。

公路上,主要有两个方向,一是自适应交通信号系统,目前的信号灯配时较为固定,车流量多或少红灯的停留等候时间基本不变,需要思考如何通过车路信息交互,实现交通信号控制系统的自适应调整;二是电子隔离技术,通过高精度定位、数字地图等信息化手段,实现道路交通基础设施由物理隔离转变为电子隔离,很多交通事故是由于驾驶人不遵守变道规则造成的,可以运用电子隔离技术记录驾驶人的变道行为,达到一定程度可以采取比如扣分罚款等措施,以此来保障交通安全。

水运上,主要是自主航行船舶,不同机构在制定智能船舶发展图时因考虑的因素不同,呈现的结果也存在差异,但可以明确的是,全自主化无人驾驶船舶是所有智能船舶发展的最终目标。

航空上,主要是大型低空载客无人驾驶飞行器,采用先进的自动驾驶技术和多传感器系统,研发大型低空载客无人驾驶飞行器,提供城市与近郊区域间的快速通勤服务,并不断提升飞行器的安全性和可靠性,同时优化航线设计,减少对城市交通的干扰,提升总体交通效率,深圳目前的发展态势良好,小件快递无人机、无人机外卖等都有所推广。

总之,交通智慧化是提高交通安全、效率、效益、服务水平的重要手段,是技术发展的重点,我们要积极开展智慧交通的创新和实践,为交通强国建设贡献力量。

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