智能感知道路专栏导语

随着互联网、云计算、大数据等信息技术的发展，人们对交通基础设施智能化的需求更加迫切。以服务未来智慧交通为目标的智能道路基础设施成为了当代交通领域发展的重要方向，其中，智能感知是智能道路基础设施研究方向的基础和前沿。智能感知道路是通过特定的感应通讯、数据网络和材料结构系统设计，实现具有主动感应、自动辨析、自主调节和动态指示等服务功能的道路基础设施。智能感知道路对路面环境、力学、交通等状态的感知研究，可为评价道路服役状态,降低安全风险提供保障；对路面诊断修复的研究，可为延长道路使用寿命，降低养护成本提供依据；对路域能量转换与采集的研究，可为交通能源融合发展，实现节能减排的战略目标提供借鉴。智能感知道路研究对于我国道路基础设施服务水平的本质提升和交通强国建设与发展具有重大而深远的意义。
近年来，众多学者在道路基础设施感知信息解析，多源数据处理，感知材料设计和智能铺装结构设计等方面取得了丰富的成果，为提高我国道路基础设施智能感知水平和加快交通基础设施智能化发展提供了重要的理论指导和技术支持。为充分展示智能感知道路领域的最新研究成果，引领该领域的发展方向，推动理论与技术创新，《中国公路学报》编辑部邀请长安大学蒋玮教授、哈尔滨工业大学徐慧宁教授、北京航空航天大学李峰教授、东南大学马涛教授、同济大学朱兴一教授、武汉理工大学刘全涛教授作为组稿负责人，共同向该领域的知名专家、学者约稿，出版本期“智能感知道路”专栏，回顾、总结和推广我国智能感知道路领域的最新成果，展望该方向的发展趋势。本专栏共收到相关理论、技术、方法、试验研究及综述等论文40余篇，最终录用9篇。研究内容集中于以下几个方面：
（1）综述。梳理总结了感应充电路面技术、融合感知特性的道路铺装结构设计体系、冰雪路面摩擦特性与运营风险管控等方面的最新研究成果和发展趋势。
（2）自感知道路及其配套的感知系统技术。主要内容包括：路面低温变色复配物的制备及热色特性研究、环氧树脂基自发光路面材料设计与性能研究、基于分布式光纤的混凝土路面振动场感知与解析等。
（3）自修复路面及其诊断系统技术。主要内容包括：石墨烯微胶囊沥青双机制愈合机理研究等。
（4）自俘能路面及其能量转换系统技术。主要内容包括：基于应用环境的路用压电俘能单元尺寸优化与性能评价、智能道路无线充电系统耦合线圈互操作性分析等。
智能感知道路相关理论、材料、结构的研究，将有力地推动我国以智能为重要特征的新型交通基础设施的理论研究与工程实践，为加快交通强国建设提供有力支撑。《中国公路学报》将持续关注该领域的国内外最新研究进展，以期为广大专家、学者及工程技术人员提拱学习、交流的平台，促进我国智能道路基础设施领域的高质量与可持续快速发展。     

主动除冰雪路面融雪化冰特性及路用性能研究综述

为了进一步推进路面主动除冰雪技术的发展，综述了国内外路面主动融雪化冰方法的研究进展。首先，介绍了不同类型路面主动除冰雪技术的融雪化冰机理，并基于此将主动除冰雪路面划分为自应力弹性铺装路面、低冰点路面和能量转化型路面3类；然后，分别对3类主动除冰雪路面的路用性能及融雪化冰特性进行了梳理，在路用性能方面主要包括沥青混凝土路面高温性能、低温性能、水稳定性、黏附性能和耐久性等，以及水泥混凝土路面抗拉、压性能等，而在融雪化冰特性方面主要包括路面抗摩擦性能、冰-路界面黏结性能、破冰性能、融雪速率、适用温度范围及长期稳定性等；进而归纳了材料组成、结构类型、外界环境及系统运行条件等对主动除冰雪路面工作性能的影响规律；此外，为了便于主动融雪化冰路面技术选型，从融雪化冰效果、经济成本及节能环保等方面对比分析了不同路面主动除冰雪技术的优缺点；最后建议路面主动除冰雪系统应与冰雪灾害评估系统及冰雪预警系统相结合。     

绿色太阳能融雪化冰水泥路面关键技术研究

<正>0引言中国大部分地区属于冰雪地区,路面结冰导致抗滑不足而引发的行车安全问题一直是困扰道路交通部门的难题,寻求科学有效的清除冰雪技术成为近年来研究的热点。据资料统计,中国公路上的交通事故有50%发生在不良气候下,71%的重特大交通事故和65%的直接经济损失也发生在不良气候环境下。如何有效地解决冰雪路面的交通安全,避免交通事故或少出交通事故,提高道路通行能力和运营效益,形成良好的安全管理模式,已成为困扰冰雪地区交通管理部门的重要问题之一,对科学有效的路面除冰雪技术进行研究具有非常重要的社会经济价值。     

智能路面发展与展望

为了促进智能路面的发展，综述了智能路面各项技术的研究进展和发展趋势。首先提出了智能路面的定义，在此基础上明确了智能路面的体系架构，包括路面信息感知获取层、信息集成处理层、综合服务层和能量供给层；重点介绍了智能路面信息采集技术、信息管理与分析技术、能量收集与利用技术、自我调节技术和基于智能路面的车路协同技术等关键技术的发展现状，讨论了智能路面的设计和建造方法；最后提出了智能路面现有研究存在的问题和不足，并对其今后的发展做出展望。研究结果表明：智能路面是由特定的结构材料、感知网络、信息中心、通信网络和能源系统组成，具有多种智能，并且能够为人、车、环境提供服务的道路路面；智能路面的发展将有助于充分发挥道路自身潜力和适应未来的交通工具；在路面信息的采集过程中，传感器在耐久性和实用性等方面存在的技术难题仍需进一步解决；智能路面的各种能量收集和自我调节技术应着重解决低成本和高性能的问题；物联网、大数据、云计算和各种人工智能方法在智能路面的监测和管理过程中具有广阔的应用前景；智能路面作为一种新型的道路路面，其设计和施工可以结合建筑信息模型（BIM）、模块化施工、3D打印和智能压实技术，集合成一套新的建造工艺。     

抗冻结沥青混凝土路面国内外研究现状与进展

我国北方地区冬季气候寒冷,路面积雪结冰对公路发展和交通安全运营的制约因素越来越受到各界人士的关注.抗冻结路面作为清除路面冰雪的有效措施,可以保障道路畅通和行车安全,避免交通事故的发生,提高道路通行能力和运营效益.综述了抗冻结沥青混凝土路面国内外研究现状与进展,重点介绍了化学类、物理类及物理化学类抗冻结路面.     

高速公路冰雪智能监测应用研究

路面结冰严重影响道路运营安全，明确路面结冰状态可以有效预防交通事故的发生。基于压电谐振原理设计了一种道路冰雪智能监测设备，在不同工况下对监测设备进行了标定，分析了设备的精确度，验证了设备的长期工作有效性，并将设备于高速公路实际安装应用。研究结果表明：监测设备可以区分干燥、积水、结冰等路表状态，同时可以测量水层、冰层的厚度；监测设备精度高于96%,具有较好的耐久性、稳定性和长效性，可以满足道路结冰监测工作的需求。     

融合感知特性的道路铺装结构设计体系研究综述及应用展望

为促进道路基础设施的智能化,实现道路铺装结构的智能感知功能,综述了融合感知特性的道路铺装结构设计体系的研究进展和发展趋势。首先归纳了道路铺装感知信息组成,包括路域环境感知、车辆荷载感知、路表功能感知和结构响应感知,在此基础上,提出了道路铺装结构分级感知设计思想;针对目前道路铺装感知设计不完善的问题,初步构建了融合智能感知特性的道路铺装结构设计体系;最后提出了融合智能感知特性的道路铺装结构设计和应用中存在的问题,并对其发展和应用前景进行了展望。研究结果表明：道路铺装结构的感知设计应综合考虑道路等级、区域环境、服务需求、工程造价和发展趋势等因素,依据“安全优先、分层递进”的思想进行分级设计,融合智能感知特性的道路铺装结构设计体系应涵盖感知系统、材料设计、布设组合、感知性能保持、计算理论和设计指标及要求等内容;在融合智能感知特性的道路铺装结构设计和应用过程中,存在着感知特性的设计内涵不明确、感知技术的实施标准不统一、感知铺面结构的性能保持技术不健全和感知数据处理与应用不标准等问题,未来其在公路长期性能观测科学网的建设、道路科学合理养护决策的制定和适用于中国的长寿命路面设计方法的研发等方面具有广阔的应用前景。     

城市道路交通安全典型问题分析

城市道路交通安全是一个复杂的社会问题,涉及城市建设、交通运输、公安交通管理、医疗救援、保险等不同行业领域。本文以道路交通事故调查分析的视角,从城市道路交通事故的总体发展趋势、年龄分布特征、肇事者交通方式、职业分布特点等方面,剖析四类城市道路交通安全典型问题,旨在明确城市道路交通安全面临的主要风险及未来的挑战,为城市道路交通安全治理提供参考。     

在役公路隧道交通安全性评价技术

考虑到在役公路隧道交通事故多发的特点,在对国内外公路隧道安全性评价进展情况进行系统总结的基础上,通过全面分析影响公路隧道交通安全的设施因素,从隧道平纵线形、洞口条件、路面状况、通风照明设施、交通安全设施等方面编制了可对在役公路隧道开展定性安全性评价的安全检查表。基于风险的理念,围绕设施因素、环境因素和管理因素分别针对高速公路和等级公路隧道建立了运营安全风险评估指标体系,并提出了基于指标体系法的定量评价方法以及隧道运营安全风险分级标准。     

智能网联环境下路侧感知单元数据质量在线监测框架

智慧道路中布设的路侧感知单元可以获取全域车辆运动轨迹数据,是交通流智能管控系统、车路协同自动驾驶的重要基础,如何对其数据质量进行主动监测是道路交通运营管理部门面临的重要挑战.随着智能网联车的规模化应用,车载高精度定位与环境感知众包数据为路侧感知单元数据质量监测提供了新的思路.提出了基于智能网联车众包定位与感知数据的路侧...     

道路交通安全风险辨识与分析方法综述

道路交通安全风险辨识及分析的准确性、全面性, 是实现风险主动防控的基础和关键环节, 直接影响道路交通安全管理的精细化水平。从影响因素和分析方法2个方面对道路交通安全风险相关研究进行综述和评论。针对人的不安全行为、车辆的不安全状态、道路的不安全条件、外界环境刺激等单因素风险, 以及多因素间的关联耦合风险辨识, 梳理了安全风险理论分析法、系统安全分析法、大数据与人工智能分析方法等道路交通安全风险分析方法。研究表明: 安全风险理论分析法、系统安全分析法等以定性分析为主的方法侧重于对道路交通安全风险要素的全面、系统梳理, 具有简单、直观、易操作等优势, 但在多因素交织影响下的道路交通事故定量化剖析和事故成因深度挖掘方面存在较多局限性; 基于多源数据挖掘技术的大数据与人工智能分析方法在海量信息感知、高效计算处理等方面优势明显, 可基于多元数据对交通安全风险进行综合分析、精准挖掘, 刻画多因素耦合下的事故风险特征、探究事故发生规律, 是当前较为主流的研究方向。并提出道路交通安全风险研究领域存在的不足之处及未来研究发展方向, 主要包括多源异构数据的动态采集与融合、智能网联环境下的道路交通安全风险辨识、考虑时空异质性的可移植的道路交通安全风险识别模型研究等。      

不良气象微环境对机场道面抗滑性能影响分析

不良气象微环境直接影响机场区域道面使用性能及安全性.在剖析不良气象微环境作用机理基础上,利用环境舱模拟道面结冰试验,探究了不同气象微环境条件下的关键控制因子与摩擦系数的耦合作用规律,建立了水膜、积雪、结冰厚度与道面的抗滑性能预测模型.研究结果表明:厚冰道面摩擦系数介于0.09～0.15,抗滑性能最差;薄冰+水、厚冰+水...     

冰雪路面摩擦系数的影响因素研究

冬季道路的表面通常覆盖着多层积雪,重交通量的路段积雪较薄,其厚度一般不足几厘米。积雪状态的变化直接影响着路面安全性,冰雪使路面变得非常湿滑,湿滑的路面条件由多种类型的积雪引起,本研究同时测量了冰面轮胎的静摩擦系数与动摩擦系数。     

鉴别道路交通事故多发点的模糊评价法

道路交通事故多发点的鉴别是改善道路交通安全状况最关键、最重要的一步,当被鉴别路段或交叉口的道路条件、交通条件相差较大时,采用原有的鉴别方法就难以保证鉴别精度,而又鉴于交通安全概念的模糊性、评价者思维方式的多样性以及评价结果常以口语化词汇表达的特点,提出了鉴别道路交通事故多发点的模糊评价方法。经过分析比较,模糊评价方法采用的指标是亿车公里死亡率、万车死亡率、万车当量总事故次数及事故严重性指数。在此基础上,建立了二层模糊数学评价模型,以哈尔滨市区内部分道路路段及交叉口的交通事故多发点作为应用示例进行了道路交通事故多发点鉴别。     

冰雪道路表面的热量平衡研究

道路上存在的冰雪导致路面抗滑性能下降,并影响车辆的行车安全。冬季道路养护的关键是把握路面冰雪的状态,最重要的是预测路面冰雪的状态变化。文章根据观测结果将路面积雪分类,进行冰雪道路表面的热量平衡探索,为改善冰雪道路的路面安全性奠定一定的理论基础。     

蓄盐沥青路面研究进展:盐化物材料、混合料及其性能与评价

寒冷环境下，路表积雪、结冰容易导致严重的交通事故并带来巨大的经济损失。蓄盐沥青路面是一种具有融雪抑冰能力的功能性路面，能够在寒冷环境下保障路表抗滑和道路通行能力。作者系统综述了蓄盐沥青路面的工作机理、盐化物材料、沥青混合料及其性能与评价方法研究进展。首先按照材料形态和盐分包裹材料，对盐化物材料进行分类，对比了几种常用的融雪抑冰沥青混合料设计方法，从填料特性与级配干扰的角度分析了盐化物材料掺入后沥青混合料级配参数的变化规律。在综述蓄盐后沥青混合料的高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性、抗疲劳性、耐久性以及吸湿性和抗滑性等研究结论的基础上，分析了盐化物导致沥青混合料路用性能劣化的作用机制。最后介绍了常见的融雪抑冰性能评价与测试方法。在对现状综述的基础上，针对盐化物材料设计、沥青混合料改进、路用性能劣化机理以及融雪抑冰性能评价等关键内容，展望了蓄盐沥青路面技术的未来发展方向。     

江苏省高速公路冬季冰雪分析及对策研究

为了确保高速公路的运营安全,分析了江苏省冬季气候特征,依据冬季气温状况划分了三个除冰雪对策区域。在分析南京冬季气候特征和冰雪特征基础上,制定了高速公路分级除冰雪的对策,根据南京冬季冰雪天气预报情况对路面结冰状态的影响,夜间是防冰除冰的关键时段。需要采取相应的对策措施除冰雪,以保证安全。     

美国货车交通安全理论研究与技术应用现状及展望

世界经济的快速发展必然带动货运交通量迅速增长,受道路条件、车辆性能和不良驾驶行为等因素综合作用,货车交通事故易发,且经常造成严重的人身财产损失.为提高货运车辆交通安全管理水平,从货车事故理论、主动安全防控技术、安全仿真建模技术3个方面回顾美国货车交通安全技术的研究脉络和主要实践成果,总结公路货车交通安全研究的模型框架、研究热点、主要信息系统及分析技术,探讨有效推进货车交通安全理论研究、技术装备研发和管理实践探索的关键问题和研究趋势.研究发现,翔实可靠的数据是开展货车交通安全理论研究的基础,主动安全理念逐步贯彻于货运交通系统建设和运营全过程,各类仿真技术能够有效拓展货车交通安全研究的广度和深度.      

北京城市智能交通管理系统综合效益评价指标体系及分析方法

合理评价城市智能交通管理系统对城市交通运输发展和社会经济效益具有重要意义。在国内外智能交通管理系统评价成果的基础上,结合北京市交通的实际情况,从国民经济、交通安全、能源环境、管理效率和技术进步等5个子系统来进行综合评价,建立了北京城市智能交通管理系统综合效益评价指标体系。同时根据评价指标选取的原则,提出了各子系统内部的具体评价指标,并列举了智能交通管理系统评价的分析方法。     

沥青路面抗滑性能研究现状与展望

作为未来道路交通荷载的主流形式，车辆的行驶稳定性与路面抗滑性能存在着直接关系，而且随着时间变化，沥青路面的抗滑性能受各种不确定性因素的影响。为了明确国内外沥青路面抗滑性能的研究现状，对胎-路接触力学模型和路面附着特性、动摩擦因数的计算方法、不确定性影响因素、抗滑性能评价指标和衰变模型以及抗滑性能在无人驾驶车辆安全性中的应用等热点问题研究进展进行了综述与总结，对比分析了现有沥青路面与橡胶轮胎的接触力学模型，探讨了设计、施工及运营阶段中的不确定性因素，归纳了现有沥青路面抗滑性能评价指标及衰变模型，最后论述了沥青路面抗滑性能的发展方向。分析结果表明：基于路表分形理论的Persson迟滞摩擦理论更适用于沥青路面动摩擦因数的计算要求，计入了橡胶对表面粗糙度的有关尺度变形响应及滑动摩擦的温度依存性；考虑路表峰值附着系数时变性的摩擦因数-滑移率（μ-s）曲线附着系数估算方法更能反映路面实际附着特性；当前沥青路面抗滑性能研究在胎-路相互作用机理、评价指标、衰变模型等方面研究不足，需要从时变性、统一性及车辆抗滑需求感应参数等方面进一步深入研究。推行基于时间效应的抗滑评价指标是沥青路面抗滑层设计与抗滑性能评价发展的必然趋势，也是提高中国沥青路面全寿命周期内服役水平的重要方法。