国家自然科学基金委员会交通与运载工程学科2021年度管理工作综述与未来工作展望

作为国家自然科学基金技术板块的新成员，2021年交通与运载工程学科围绕学科建设中心，以《交通与运载工程科学问题百问》一书的征集与编撰、学科代码和关键词的梳理工作为抓手，通过系列活动厘清学科边界，汇聚人气，提升申报量；以学科树为工具，分领域召开系列研讨与论证会议，完善学科体系建设，促进各运输体系均衡发展；强化需求牵引、问题导向，统筹布局学科重大类项目，推进人才队伍有序健康发展，破除“四唯”倾向，推动科技成果从“书架”走向“货架”，加快新学科的发展。本文具体内容包括:2021年度交通与运载工程学科基金项目的申请、受理、评审和资助情况，学科资助领域、二级代码调整思路及学科边界定义，未来学科工作重点、重点及人才类以上类别项目布局与推动成果转化等学科管理工作计划。未来学科将进一步深化学科调研，利用调研成果统筹学科重点和重大项目布局，促进人才队伍建设，完善科学基金成果贯通机制，积极推动成果转化落地。      

国家自然科学基金委员会交通与运载工程学科2022年度管理工作综述与展望

为服务“交通强国”建设，提升交通与运载工程基础研究水平，2022年交通与运载工程学科继续以学科建设为抓手，深化以交通运输方式为主导的代码改革，促进各运输体系研究均衡发展。强化需求牵引、问题导向，破除“四唯”倾向，推动科技成果从“书架”走向“货架”。在《交通与运载工程科学问题百问》的征稿工作基础上组织各类研讨、论证，凝练关键科学问题和“卡脖子”难题，有力提升重大、重点类项目立项质量。本文具体内容包括：2022年度交通与运载工程学科基金项目的申请、受理、评审和资助情况，学科有组织科研的初步设想与举措，2023年度学科重大、重点类项目布局等。     

2020年度交通与运载工程学科国家自然科学基金管理工作综述

国家自然科学基金委员会于2020年新增交通与运载工程一级学科(E12)。介绍了学科成立首年科学基金项目的申请、受理、评审和资助情况;描述了学科资助领域、二级代码及内涵;介绍了学科规划、未来发展、重点及以上类别的项目布局,阐述了推动成果转化与未来申请代码调整等学科管理工作。2020年度交通与运载工程学科接受各类项目申请1 241项,受理项目申请1 231项,未通过形式审查不予受理的项目仅占申报总量的0.8%;2020年度交通与运载工程学科涉及申请依托单位共计260家,申请数前三的依托单位分别为同济大学、长安大学和西南交通大学,面上项目、青年基金项目和地区基金项目的整体上会率分别为23.9%、26.5%和21.2%;2020年度交通与运载工程学科共资助197项,合计经费8 970万元,面上项目、青年基金、地区基金各资助102、81和10项,直接经费平均资助强度分别为58万元、24万元和35万元;未来学科将进一步针对学科研究力量分布、关键科学问题、发展趋势、中远期发展、实现“交通强国”面临的重大瓶颈问题以及科学代码的优化调整等方面开展战略调研,为学科未来发展和决策提供支撑;未来对学科代码及研究方向的优化和调整将进一步突出交通行业特色,引导科技工作者聚焦不同交通运输系统自身发展特点与“卡脖子问题”背后的科学问题,加快研究成果落地,促进交通行业技术进步,支撑“交通强国”建设。      

从工程科学走向工程技术——新时期交通与运载工程学科发展与展望

国家自然科学基金委员会积极推进基金改革，设立技术科学板块，面向国家重大需求和经济主战场，解决需求背后的核心技术科学问题，推动科研范式改革。交通与运载工程学科作为科学基金技术板块的重要组成部分，应当积极响应，及时调整学科资助政策。小学科，大行业，交通与运载工程学科研究呈现需求牵引、面向未来、技术集成、交叉融通的特点，需要进一步重视各交通体系交通诸要素的差异性和独特性，反对脱离行业、脱离应用对象，盲目梳理所谓的共性工程科学问题。推动基于RAMS(可靠性(Reliability)、可用性(Availability)、可维护性(Maintainability)和安全性(Safety))理论的工程科学与工程技术评价体系建设，关注各交通体系自身的特点及科学基础差异，强化其在重大、重点、人才等重要项目立项建议遴选、评审及成果后评估各环节中的应用，加快科学成果转化，支撑“交通强国”建设。      

新时期中国智能交通发展战略思考

国内国际双循环新发展格局加速形成,数字中国、交通强国、新基建战略叠加,在此背景下新一轮科技革命催生了交通基础设施、管理服务模式深刻变革。面对新时期社会经济发展和科技革命新形势以及智能交通发展新需求,以问题和目标为导向,阐述了新一轮国家智能交通发展顶层战略。提出推动交通设施设备升级、交通治理能力提升、城市运营组织柔性协同、物流运输高效安全服务、出行服务品质化提升、产业生态多元化发展等六大智能交通发展战略导向和路径任务。聚焦智能交通发展瓶颈问题,在重点领域和关键环节率先推进重点建设、推动升级、鼓励示范、创新应用等四类重大行动示范,由点及面推动形成中国智能交通发展新格局,实现未来5～15年中国智能交通跨越式发展。     

"无线通信与信息编码创新引智基地"项目获国家批准

西南交通大学范平志教授申报的、由教育部和国家外国专家局共同组织实施的第三批高等学校学科创新引智计划建设项目“无线通信与信息编码创新引智基地”项目获得批准。这是我校首次获得高等学校学科创新引智计划项目基金资助.高等学校创新引智计划(简称“111计划”)于2006年开始启动,任务是瞄准国际学科发展前沿,在高等学校具有国际前沿水平或国家重点发展方向的学科领域,以国家、省、部级重点科研基地为平台,从世界排名前100位的大学或研究机构的中,集中1 000余名海外优秀科学技术研究人员和一批国内优秀科学技术研究人员,形成高水平的研究…     

中国城市交通问题、对策与理论需求

近30年中国在综合交通运输领域取得长足进步,城市交通也得到快速发展,但面临严峻的交通拥堵、交通污染、绿色出行环境差和停车难等困境。通过分析中国城市交通问题的特性与成因,指出新型城镇化对城市交通发展的新要求和制定交通政策的新导向。基于旧城改造中优质公共交通系统建设、交通需求管理、城市内外衔接交通设计等典型案例探讨现实问题的对策。从城市居民合理需求的满足和城市整体运行效率提升角度,引导学术界关注城市交通学的理论研究。最后,重点讨论大数据环境下城市交通网络构建和运行、特大及超大中心城市都市圈交通网络协同优化,以及城市交通需求管理应用3个研究方向。     

基于车路协同的商运车辆载重实时监测技术的应用

车路协同系统(Cooperative Vehicle-Infrastructure System,CVIS)是基于无线通信、传感探测等技术进行车路信息获取,通过车车、车路信息交互和共享,实现车辆和基础设施之间智能协同与配合,达到优化利用系统资源、提高道路交通安全、缓解交通拥堵的目标.车路协同的建设与发展,将对交通运营管理和提高交通运行质量有着划时代的意义.美国政府的车路协同概念涉及智能交通的诸多方面.     

新加坡交通需求管理的关键策略与特色

针对新加坡交通发展面临的挑战,介绍了新加坡减少汽车使用量和增加公共交通使用量的一体化交通政策,以及限制车辆拥有和管理道路使用的交通需求管理框架。重点分析了两个典型的交通需求管理策略：限制区域执照系统和公路收费系统,探讨了两个系统的目标、运作、实施效果,并将其与其他城市的公路收费系统进行对比。研究显示,以需求管理为导向的一体化交通政策有效地解决了新加坡交通拥堵问题,对新加坡的经济、环境和社会的可持续发展产生了积极影响。     

跨学科的城市交通治理体系研究

随着新科技革命向纵深发展,"十四五规划纲要"对城市交通治理提出了新的要求,面向未来的城市交通治理研究重要性凸显.结合工业化、城镇化的发展趋势,从城市规模、技术发展、交通发展模式、风险应急管理、治理模式演化等方面归纳未来城市交通治理面临的挑战;梳理城市交通治理所需的跨学科知识以及理论基础;在"三元空间"分析视角下,构建以城市交通问题为导向、以跨学科体系下的方法论为手段、以实现交通服务最优为目标的面向未来城市交通治理的研究框架;围绕机遇与挑战,系统提出未来城市交通治理的五大核心议题:城市群的交通协同发展、数字城市与交通信息化建设、智慧城市与绿色交通、城市交通应急管理、交通公平与多元共治.     

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概要地介绍了“十五”国家科技攻关计划项目“中国智能交通系统发展战略研究”的主要内容和结论，该研究站在全局的高度，围绕国家综合交通的发展目标，深入地分析了我国交通运输的需求和必须解决的重大问题，客观评价了国际和国内智能交通的发展水平以及我国的差距，提出未来10～15年我国智能交通发展的指导思想、战略目标、各阶段的重点战略目标及保障措施和建议等。课题的研究成果将为编制我国智能交通的发展规划提供科学依据。     

自适应巡航控制车辆跟驰模型综述

分析了自动驾驶汽车自适应巡航控制(Adaptive Cruise Control,ACC)和协同自适应巡航控制(Cooperative Adaptive Cruise Control,CACC)车辆跟驰模型,从系统控制原理、车车通信技术与车间时距方面阐述了ACC与CACC车辆的异同点;将目前主流ACC/CACC车辆跟驰模型分为3类:基于智能驾驶的车辆跟驰模型、加州伯克利大学PATH实验室车辆跟驰模型与基于控制论的车辆跟驰模型,总结3类车辆跟驰模型的建模思路与主要优缺点;从道路通行能力、交通安全和交通流稳定性3方面,分析了ACC/CACC车辆对交通流特性的影响,及其研究现状与未来发展趋势。研究结果表明:不同的ACC/CACC车辆跟驰模型对通行能力的影响存在较大差别,ACC/CACC车辆有利于提升交通安全性,但由于缺乏统一的安全性评价指标,难以量化ACC/CACC车辆对交通安全性的影响程度;小规模实车试验验证了ACC车辆具有不稳定的交通流特性,否定了ACC车辆稳定性数值仿真结果,而数值仿真试验和小规模实车试验均表明CACC车辆可较好提升交通流稳定性,因此,完全依赖于计算机仿真试验无法获得令人信服的结论,实车试验是ACC/CACC研究的必要途径;为了完善ACC/CACC在交通领域的研究,应构建不同ACC/CACC车辆比例下的混合交通流基本图模型、智能网联环境下的ACC/CACC车辆跟驰模型建模方法与ACC/CACC混合交通流稳定性解析方法。     

北京奥运会观众交通需求预测

科学的奥运观众交通需求预测是奥运期间合理交通调度,提高交通运行效率的前提。介绍了奥运观众交通需求预测的重要意义,并对预测方法及内容进行了分析,为奥运期间比赛场馆专线公交车辆的配置和场馆周边临时公交场站的设置提供了参考。提出应重点把握早晚高峰时段专线公交车辆的调度、多场馆车辆协同调度和观众入退场交叠场馆的交通组织问题,并据此从整体、分区域、分场馆三个层面分析了奥运观众交通需求,提出针对性建议,如增大安检缓冲区面积等。     

基于高速公路流水数据的通勤车辆特征研究

随着居民利用高速公路进行通勤出行车辆的增加,高速公路缓行和交通拥堵等问题时有发生,特别是在重大节假日期间.目前,解决上述交通问题的主要方法是交通需求管理措施,而实现有针对性的交通需求管理需要对高速公路收费流水数据进行精确的挖掘分析,掌握车辆在高速公路上的运行状态与时空分布特征.本文基于高速公路收费流水数据,借助 K-means++聚类方法识别使用高速公路日常通勤的车辆,进一步分析通勤车辆的出行时空分布特征.从通勤出行的角度,挖掘城市通勤快速出行廊道分布,研究高速公路网与城市道路网络的关系,对提高交通系统效率和缓解交通问题具有重要的意义.     

现代轨道交通工程科技前沿与挑战

围绕现代轨道交通的四大重点领域:高速铁路、重载铁路、城市轨道交通和磁悬浮交通,介绍了当前国内外最新发展动态,特别是我国轨道交通发展现状及其在国际上所处的地位与水平.结合轨道交通工程学科发展趋势与应用需求,分析了轨道交通工程建设与运营过程中涉及系统安全性、运营可靠性和环境适应性等方面的主要技术瓶颈,指出了高速铁路、重载铁路、城市轨道交通和磁悬浮交通领域当前值得关注的前沿科学问题和技术挑战,为今后深入开展轨道交通科学技术研究(特别是针对处于快速发展期的中国轨道交通科技研究)提供有益参考.      

基于高速公路流水数据的通勤车辆特征研究

随着居民利用高速公路进行通勤出行车辆的增加，高速公路缓行和交通拥堵等问题时有发生，特别是在重大节假日期间.目前，解决上述交通问题的主要方法是交通需求管理措施，而实现有针对性的交通需求管理需要对高速公路收费流水数据进行精确的挖掘分析，掌握车辆在高速公路上的运行状态与时空分布特征.本文基于高速公路收费流水数据，借助 K-means++聚类方法识别使用高速公路日常通勤的车辆，进一步分析通勤车辆的出行时空分布特征.从通勤出行的角度，挖掘城市通勤快速出行廊道分布，研究高速公路网与城市道路网络的关系，对提高交通系统效率和缓解交通问题具有重要的意义.     

车路协同环境下车辆群体协同决策研究综述

从车路协同环境下车辆群体协同决策机制、协同决策方法与典型应用场景方面分析了国内外车辆群体协同决策的研究现状;考虑车辆群体协同决策机制的不同,系统梳理了集中式和分布式2种决策机制的相关研究;针对车辆群体协同决策方法的多样性,以基于优化和基于启发式2类决策方法为主线,对比分析了不同决策方法的优劣;考虑车辆群体协同决策应用场景的不同,全面分析了匝道、路口、路段和路网等多个应用场景下车辆群体协同决策的相关理论与研究;考虑国内外车辆协同决策典型项目进展,分别梳理了中国、美国、日本和欧洲代表性车辆群体协同决策项目任务、建设与实施情况;从系统结构、普适模型和示范场景3个方面提出了未来车路协同环境下车辆群体协同决策的发展趋势。研究结果表明:集中式车辆群体协同决策机制有助于提升局部区域内的车辆通行性能,分布式车辆群体协同决策机制有助于提升全局范围内的交通运行状态;基于优化的车辆群体协同决策方法在特定场景下可最大程度提升决策效果,基于启发式的车辆群体协同决策方法在大多数场景下可获得可行的决策效果;由于不同场景下车辆群体协同决策问题的复杂性有所不同,需要在统一框架下做针对性建模。研究结果可为车路协同环境下新型混合交通系统的管理与控制提供参考。      

车路协同环境下群体车辆诱导与协同运行方法

为解决城市发展带来的交通拥堵问题,发掘道路交通的潜力,提高车路协同环境下车辆在路网中的行驶效率,面向群体车辆提出了一种诱导优化方法和协同控制策略;在车辆诱导分配方面,在起始点和目的地之间的可达路径中,以交通效率最优、车辆排放最小为目标,设计了基于道路饱和度、车辆行程时间和延误的群体车辆分配规则,建立了群体车辆诱导分配优化模型,并用多目标非支配排序遗传算法-Ⅱ(NSGA-Ⅱ)和多目标粒子群优化算法进行求解;在车辆协同运行控制策略方面,基于引力场思想建立了多车协同运行模型,并提出了多车协同加减速策略;通过仿真验证比较了不同网联自动驾驶车辆(CAV)渗透率下的车辆诱导优化结果,同时仿真了车辆协同加减速策略,并将诱导优化方法和协同控制策略进行了联合仿真。仿真结果表明:多目标诱导分配方法可以提升车辆速度和环境效益,且群体车辆平均速度与CAV渗透率正相关;在四车组队行驶环境中,车辆协同加减速策略能够将车辆在加速和减速时的初始平均加速度分别提高15.0%和8.2%,让车辆快速达到目标速度,保障行车安全;在联合仿真环境中,路网群体车辆的加速度平均提高了11.6%,速度平均提高了1.6%,碳氧化合物排放量减少约4.9%。由此可见,提出的方法能够提高路网通行效率,降低车辆能源消耗,减少对环境造成的不良影响。      

城市轨道交通车辆技术专业校企协同育人模式的创新与实践

以浙江交通职业技术学院城市轨道交通车辆技术专业为例,在分析专业建设与改革中存在问题的基础上,深化专业人才培养模式的创新与实践,提出了"一个目标,两个主体,三方共赢"的创新型校企协同育人模式,培养企业需要的高素质技术技能人才,适应浙江省城市轨道交通快速发展的需求。     

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检测数据的迅猛增长,计算手段的日渐丰富,不断推动着道路交通学科研究领域的扩展与深化. 本文针对日渐显现的“计算交通”研究领域,首先介绍了计算交通的内涵及目标：基于海量数据以计算的手段来认识交通问题;进而阐述了计算交通的特点及构成,并分析了计算交通发展的两个重要基础——交通检测技术的发展及分析计算工具的发展,详细分析了计算交通的研究领域与技术框架;最后对当前先进计算技术在交通中的部分发展进行了分析. 先进技术的不断发展将使计算交通成为未来道路交通学科研究的重要支撑和工具,希望本文的分析能够为未来计算交通领域的发展起到一定的启示作用.