《交通運(yùn)輸科學(xué)技術(shù)新成果推廣目錄》（２０２０）—第五部分 綜合《公路交通氣象監(jiān)測預(yù)警與行車安全主動防控關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用》

本期項(xiàng)目簡介

完成單位: 北京中交華安科技有限公司、交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究所、 云南省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司、 杭州博達(dá)偉業(yè)公共安全技術(shù)股份有限公司、 中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所、 江蘇省氣象科學(xué)研究所、 同濟(jì)大學(xué)

主要完成人: 劉會學(xué)、 文濤、 韓暉、 辛欣、楊文臣、 阮馳、 婁峰、 廖文洲、 焦圣明、 柳本民、李長城、 湯筠筠、 房銳、 鐘連德、 郭艷、 楊軫、譚一鳴、 仝龍飛、 胡澄宇、 劉洪啟、 朱承瑛、 朱毓穎、 陳偉、 李洋洋、 陳慧

項(xiàng)目簡介

　　(一)立項(xiàng)背景及項(xiàng)目技術(shù)概況

　　根據(jù)我國交通運(yùn)輸部和公安部等有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),平均每年因惡劣氣象及其次生災(zāi)害導(dǎo)致公路交通阻斷的比例達(dá)到60%,接近30%的道路交通事故直接或間接與低能見度、路面結(jié)冰濕滑等氣象條件有關(guān),造成了各種社會經(jīng)濟(jì)后果。立項(xiàng)之初,我國公路交通氣象安全保障技術(shù)及裝備研發(fā)水平與發(fā)達(dá)國家差距較大,存在公路交通氣象監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)覆蓋率低且氣象監(jiān)測設(shè)備進(jìn)口依賴性強(qiáng)、交通氣象精細(xì)化預(yù)警與信息化決策程度低、主動安全保障裝備欠缺或功能單一以及配套標(biāo)準(zhǔn)缺乏等諸多問題。

　　在國家科技支撐計(jì)劃、交通運(yùn)輸部科技項(xiàng)目、交通運(yùn)輸部標(biāo)準(zhǔn)定額項(xiàng)目、陜西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等專項(xiàng)支持下,本項(xiàng)目組織7家單位歷經(jīng)10年聯(lián)合攻關(guān),針對公路交通氣象要素?zé)o縫隙智能監(jiān)測感知、公路交通高影響天氣預(yù)警評價與決策支持、低能見度條件下公路行車安全主動防控等系列技術(shù)難題進(jìn)行了深入研究,在三波長光學(xué)非接觸式路面黑冰探測、視頻路面氣象狀態(tài)多維特征識別、路面潛在結(jié)冰與團(tuán)濃霧短臨預(yù)警、高影響天氣公路通行條件評價指標(biāo)體系及預(yù)警分級、低能見度公路行車安全智能誘導(dǎo)與防撞預(yù)警等方面取得了重大技術(shù)突破。

　　(二)適用范圍及獲獎情況

　　針對低能見度條件、路面黑冰和團(tuán)濃霧等惡劣氣象條件復(fù)雜應(yīng)用場景,對公路行車安全辨識、預(yù)警與防控技術(shù)的市場需求,全面構(gòu)建公路交通氣象監(jiān)測預(yù)警與安全保障的“識-警-控冶關(guān)鍵技術(shù)及配套標(biāo)準(zhǔn)體系,研發(fā)低能見度公路行車安全智能誘導(dǎo)與防撞預(yù)警裝置、三波長光學(xué)非接觸式路面黑冰探測設(shè)備、路面潛在結(jié)冰與團(tuán)濃霧短臨預(yù)警平臺、冬季冰雪路面養(yǎng)護(hù)決策支持系統(tǒng)、低能見度公路管控車輛行車安全風(fēng)險(xiǎn)防控裝備等自主創(chuàng)新成果,已應(yīng)用于云南、江西、河北、福建、江蘇、河南等省份的多個高速公路項(xiàng)目。項(xiàng)目成果獲得知識產(chǎn)權(quán)38項(xiàng)(授權(quán)發(fā)明專利12項(xiàng)),形成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范13部,出版學(xué)術(shù)專著3部,入選交通運(yùn)輸部“平安交通冶科技創(chuàng)新特別推薦案例和交通運(yùn)輸部科技成果推廣目錄,獲得2020年度中國交通運(yùn)輸協(xié)會科學(xué)技術(shù)二等獎。

項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)

　　(1)采用粗糙表面散射模型,揭示路面黑冰光學(xué)散射機(jī)理,提出了路面狀態(tài)判定方法,研發(fā)了三波長光學(xué)非接觸式路面黑冰探測設(shè)備、主被動一體化埋入式路面溫度與狀態(tài)傳感器,突破了交通氣象傳感器制造關(guān)鍵技術(shù);提出了路面氣象狀態(tài)智能識別方法,研發(fā)視頻路面氣象狀態(tài)智能識別系統(tǒng),解決了混合路面氣象狀態(tài)識別的技術(shù)難題。

　　(2)攻克了連續(xù)式路面低溫點(diǎn)段辨識與潛在結(jié)冰預(yù)警技術(shù)難題;提出了團(tuán)濃霧前兆大氣溫度回溫波動、能見度前期振蕩模式及其關(guān)鍵閾值,實(shí)現(xiàn)了團(tuán)濃霧短臨預(yù)警;建立了高影響天氣公路通行條件評價指標(biāo)體系及其預(yù)警分級;開發(fā)了冬季冰雪路面養(yǎng)護(hù)決策支持系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了融雪劑撒布優(yōu)化和鏟冰除雪作業(yè)精細(xì)化。

　　(3)借鑒列車閉塞區(qū)間的概念,攻克了動態(tài)尾跡顯示策略、車道占用檢測、鏈?zhǔn)阶杂M網(wǎng)、一體化封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù),研發(fā)了低能見度公路行車安全智能誘導(dǎo)與防撞預(yù)警裝置、太陽能地磁感應(yīng)車道級引導(dǎo)突起路標(biāo);提出多模態(tài)預(yù)警策略,研發(fā)了低能見度公路管控車輛行車安全風(fēng)險(xiǎn)主動防控裝備及系統(tǒng)等。

同類項(xiàng)目比較

應(yīng)用案例

　　項(xiàng)目成果通過工程示范、技術(shù)交流、規(guī)模推廣等形式在全國范圍內(nèi)進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,有效預(yù)防和降低了交通事故的發(fā)生,減少了公路交通阻斷和延誤,產(chǎn)生了顯著的社會經(jīng)濟(jì)效益,在促進(jìn)我國公路交通氣象監(jiān)測預(yù)警與安全保障領(lǐng)域的技術(shù)與裝備研發(fā)、成果轉(zhuǎn)化及產(chǎn)業(yè)化等方面,具有十分廣闊的推廣應(yīng)用前景。

　　(1)公路交通氣象監(jiān)測預(yù)警與行車安全主動防控系列技術(shù)和裝備在國家道路交通安全科技行動計(jì)劃一期/二期、多項(xiàng)交通運(yùn)輸部科技示范工程等重大項(xiàng)目中得到了示范驗(yàn)證,根據(jù)應(yīng)用單位反饋意見和專家評估論證結(jié)論,這些技術(shù)裝備投入運(yùn)行后,顯著提升了惡劣氣象條件下的公路交通安全水平和通行效率(見圖2)。我國公路交通運(yùn)輸行業(yè)正由傳統(tǒng)型向現(xiàn)代化服務(wù)型轉(zhuǎn)變,公眾對交通安全和暢通運(yùn)營需求在逐步提高,對惡劣氣象條件下行車安全預(yù)警與主動防控技術(shù)需求更為迫切,亟須進(jìn)一步在全國范圍內(nèi)推廣應(yīng)用項(xiàng)目成果。

　　(2)我國高速公路通車總里程將突破15萬公里,龐大的高速公路網(wǎng)與愈發(fā)嚴(yán)重的惡劣氣象條件疊加,給高速公路安全運(yùn)行帶來極大的挑戰(zhàn)。2018年底,公安部公布的高速公路團(tuán)濃霧多發(fā)路段達(dá)到3188處、累計(jì)3萬公里,占高速公路總通車?yán)锍痰?/5。在全國多個省份實(shí)施的低能見度公路行車安全智能誘導(dǎo)與防撞預(yù)警系統(tǒng)能夠有效解決團(tuán)濃霧環(huán)境下的行車安全和通行阻斷問題,保守估計(jì)50%的團(tuán)濃霧多發(fā)路段應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù),按照當(dāng)前市場價格估算的市場總存量超過60億元,市場化、產(chǎn)業(yè)化前景廣闊。

社會效益與經(jīng)濟(jì)效益

　　新增銷售額是基于本項(xiàng)目研發(fā)的低能見度行車安全智能誘導(dǎo)與防撞預(yù)警裝置、太陽能地磁感應(yīng)突起路標(biāo)、非接觸式路面黑冰探測設(shè)備等系列成果承擔(dān)的產(chǎn)品銷售、技術(shù)服務(wù)等項(xiàng)目合同收入;新增利潤是新增銷售額除去原材料成本、人力成本、利稅等支出后剩余的費(fèi)用。2017—2019年新增銷售額23065.87萬元;新增利潤:5878.53萬元。

　　形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的“識-警-控冶技術(shù)方法、裝備平臺和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范;孵化出一批具有較強(qiáng)行業(yè)影響力和產(chǎn)業(yè)競爭力的高科技企業(yè),實(shí)現(xiàn)了成果在全國范圍內(nèi)大規(guī)模推廣應(yīng)用,促進(jìn)了我國公路交通氣象事業(yè)跨越式發(fā)展;打造一批公路交通氣象安全保障領(lǐng)域高層次人才隊(duì)伍,先后培養(yǎng)博士和博士后17人,組建我國交通運(yùn)輸行業(yè)首個公路交通氣象安全研究創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。