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。     

面向智能网联交通系统的模块化柔性试验场

为了给智能网联试验场设计与建设提供参考，分析了智能网联交通系统中测试技术的研究现状；结合长安大学车联网与智能汽车试验场的测试和研究经验，提出了一种面向智能网联交通系统的模块化柔性试验场，该试验场包括应用场景、感知发布、网络链路和管理服务4个层次。应用场景层通过模拟真实场景中的天气、道路和交通条件，验证智能网联交通设备和服务在不同环境、不同场景的适应性；感知发布层通过摄像头、激光雷达、毫米波雷达等传感设备以及可变情报板等信息发布设备，实现环境数据及交通信息的采集，并下发相应的控制信息和服务信息；网络链路层由车载异构网络构成，通过网络间的协同工作，为应用场景层和感知发布层的设备提供网络信息服务；管理服务层负责下层数据的存储、备份、处理和可视化，并实现下层测试设备的管理与维护。在上述模块化平台的基础上，开发智能网联汽车室内测试台架，配合试验场进行交通场景构建、测试场景复现和单一要素分析，实现智能网联交通的柔性场景测试。结果表明：所提出的试验场具有标准化的测试条件，可控可追踪的测试流程和科学的测试评价体系，能够模拟真实的道路交通场景，提高智能网联相关技术的开发和测试效率。该试验场的建设、推广与应用，能够推进智能网联和无人驾驶技术从理论研究到实际应用的转化，为实现未来交通信息服务和交通系统的创新与变革起到至关重要的作用。     

道路基础设施数字化研究进展与展望

为进一步促进交通基础设施向数字化、网络化、智能化发展，采用文献研究法对道路基础设施数字化领域的研究进展和发展趋势进行分析。首先通过检索中国知网（CNKI）中文核心合集数据库和Web of Science^TM、IEEE等英文数据库中与主题相关的文献（中文229篇，英文2 395篇），基于科学知识图谱对文献进行梳理与分析，并结合现有研究中的技术领域与工程应用场景，对道路基础设施数字化做出了定义。在此基础上进一步构建了道路基础设施数字化的技术架构，包括：感知获取层、集成处理层、业务应用层、标准与规范体系以及安全与管控体系；此外重点介绍了数字道路信息感知技术、数据管理与分析技术、全生命周期工程应用等关键技术的发展现状，进一步展望了未来技术发展的前景。最终通过梳理道路基础设施数字化现有研究存在的问题和不足，对其今后的发展做出展望。结果表明：道路基础设施数字化是由特定的检测与感知技术、数据传输与通讯网络、信息平台与安全系统构成，具有多元智能性。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；物联网、地理信息系统、建筑信息模型、信息物理系统、数字孪生、大数据驱动在内的多种技术手段在道路基础设施性能监测和管理过程中具有广阔的应用前景。     

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。     

面向智能车辆的现役道路设施行驶适应性研究综述

为了总结面向智能车辆的现役道路设施行驶适应性，即现役道路基础设施承载智能车辆行驶的适宜程度，阐述自主智能驾驶定义与驾驶自动化等级分类，在此基础上剖析不同等级间的人机功能差异，并分别从感知层、感知-决策层、决策-控制层探讨与道路设计要素相关联的人机功能差异，通过归纳总结智能车辆与道路几何要素、路面性能及其他道路要素(如道路标线)的相互作用机制研究，从道路工程角度及其他道路要素方面回顾该领域的研究现状，指出存在的问题和未来发展方向。研究结果表明：相比传统车辆，配置高等级自动驾驶系统的智能车辆对现役道路设施行驶适应性最高，主动安全系统次之，而驾驶辅助及有条件自动驾驶系统适应性不足。而目前研究主要问题包括：难以归纳、标定不同驾驶自动化等级间的人机功能差异及其对于道路设计参数的需求设计值；测试道路场景条件过于理想，考虑的驾驶自动化等级单一，试验规模和样本有限；道路几何、路面性能以及道路标志、标线等道路要素与智能车辆间的相互作用机制研究不足，缺乏与不同道路场景相匹配的智能车辆驾驶特征数据的获取手段。因此建议：重视并推动与道路设计要素相关联的关键人机功能差异指标信息共享；联合高保真且可交互的道路场景、高精度感知传感器物理模型、车辆动力学模型及微观交通流模型，利用测试场景自动化生成、极限工况场景搜寻与泛化等技术开展智能驾驶虚拟测试，突破现有研究的深度和广度；探索反映不同等级智能车辆的道路行驶适应性特征指标与评价标准，精准、有效地评估预测复杂道路场景及不利道路条件下的行驶适应性。     

智慧道路系统架构研究

为推动智慧道路建设,增强道路网络运行的整体感知能力,实现道路网络管理、车辆道路协调和旅行信息服务智能化,全面提高道路网络运行效率和交通安全水平,文中考虑车路协同的需求,提出智慧道路系统框架,揭示智能道路的外部配置和内部机制,为智能道路研究和施工提供参考。     

冰雪路面摩擦特性与运营风险管控研究综述

冰雪路面的交通安全问题一直是中国交通行业面对的难题，对冰雪路面运营风险进行智能管控是保障交通安全的有效途径。为了推动冰雪路面智能管控技术的应用，明确研究中的关键问题和未来发展方向，综述了国内外冰雪路面智能管控的相关研究进展。首先，阐述了冰雪对交通带来的影响，揭示了人、车、路三者与交通事故的关系，明确了冰雪路面交通事故的根本诱因是由冰雪导致的路面摩擦特性下降；然后，讨论了冰雪路面的胎-冰-路摩擦机理、影响因素、预估模型及其评价方法；进而，对比分析了路表冰雪状态感知技术的多种原理及其适用性，提出了可以用于智能管控的冰雪感知技术要求；最后，总结归纳了常见的冰雪路面运营的静态、动态风险管控方式，其中静态管控方式包括气象法、历史事故数据法和力学特性法，动态方式包括动力学特性法、交通流特性法和综合风险分析法，综合风险分析法可以表征道路运营风险的多因素动态变化，是未来冰雪路面智能管控的主要方式。     

美国最新发育试验和试验设施

美国从５０年代末起就开始了大规模的道路试验，并一直将其试验结果作为改进路面设计、施工和养护和主要手段。文中简要地介绍了西部试验跑道Ｗｅｓｔｒａｃｋ、服务性试验路和路面试验机及开发中的试验设备。有目的、有计划地开发路面试验，不断推进道路技术、建造性能更好的道路。     

基于分布式光纤的混凝土路面振动场感知与解析

感知并解析路面振动可为智能车路系统提供健康诊断、定位循迹、风险预警等多功能服务，有效驱动路面智能化。通过优化分布式光纤器件设计与阵列布设，研发了水泥混凝土路面振动分布式感知系统；利用短时能量分析、功率谱分析等构建了振动时间-空间特征、频域-空间特征的场式表达方法；基于短时能量时空场、功率谱频空场，提出了水泥混凝土路面振动时空响应特征、全局频域特征的变维度解析方法；并于同济大学足尺试验场进行实测验证。结果表明：①荷载位置显著影响短时能量时空场，短时能量峰值坐标能灵敏地反映荷载位置变化，且相比线形光缆，由光纤环阵列组成的感知系统具有更高的空间分辨率(0.35 m)；②相同荷载激振下，振动分布式感知系统与商用高精度加速度计测试结果相近(频峰识别误差小于1 Hz，空间振型置信度大于0.9)，且在多点重复测试下具有较高稳定性；③面板模量显著影响功率谱频空场，模量越大前4阶频率越大，且增幅随阶次增高而愈发显著，该实测现象与理论分析吻合，且在6块板内测得相同趋势。该振动分布式感知系统能够准确、稳定地感知路面振动场时间、空间、频域信息；振动场变维度解析方法能够有效、可靠地解析时空响应特征、全局频域特征。     

道路工程施工技术及其关键问题分析

道路施工是涉及多工序多场地的复杂系统工程,确保道路的建设质量是保障其运营安全及耐久的关键。分析道路工程中路基、路面和排水等主要施工工序,并对每个工序的关键施工技术和处理方法进行分析,总结了主要难题和解决思路。最后对道路施工质量控制提出了选择适宜施工技术和对关键工序施工监控的管控方法,期望推进我国道路工程的施工技术和建造质量。     

中国新能源汽车的发展现状及未来展望

随着全球能源和生态环境面临严峻挑战,节能和新能源汽车是解决中国能源和环境问题的关键措施,那么新能源汽车的推广也就会越来越广泛.对于不同技术的前景,产业界和学术界尚未达成共识.本文首先介绍了新能源汽车的概念和发展历史,讲述了我国纯电动汽车、插电式混合动力汽车和燃料电池汽车的发展现状,并进一步分析了目前新能源汽车产业的发展...     

智能公路发展现状与关键技术（双语出版）

借鉴美国自动公路系统（Automated Highway Systems，AHS）技术框架，系统回顾了初级应用、通信技术、绿色能源技术、自动驾驶技术等不同因素驱动下智能公路的概念演化、技术发展和未来变革。根据当前信息技术的发展趋势，在AHS的研究基础上延伸和扩展了智能公路的概念和技术框架，提出了未来智能公路系统的演化方向以及包含信息管理层、网络通信层和感应控制层的智能公路体系架构。同时，瞄准当前主流技术和未来科技发展方向，总结了泛在无线通信、高精度定位与导航、车辆队列控制、无线充电、道路智能材料、道路主动安全控制、面向出行即服务的车路信息交互、基于基础设施的智能决策规划等驱动智能公路快速发展的新兴技术研究现状，并基于这8项关键技术的自身发展特点，提出了未来智能公路技术应用和推广的建议措施；分析了车路协同一体化、智能平行系统、人工智能、交通信息安全、自动驾驶等新兴技术将对未来智能公路发展带来的冲击和影响；系统性地预测了智能公路技术的商业化推广路线以及未来智能公路的应用将进一步降低自动驾驶的技术设备成本，为自动驾驶提供了一个更安全、更稳定和高效的交通环境。研究成果将对当前和未来智能公路的技术研发和工程应用具有一定指导意义。     

沥青路面智能压实技术研究动态

随着道路施工机械化、信息化与数字化集成水平的提高，沥青路面智能压实技术也成为研究与应用热点。有效检测沥青路面压实状态，并且能够准确判别与控制压实质量是实现压实“智能化”的关键，也是实现科学提升路面路用性能和使用寿命的基础。从沥青路面智能压实质量控制原理上进行分类讨论，主要包括机械振动响应、雷达反射波以及智能颗粒细观响应。紧密结合工程实际分析优缺点，为后续沥青路面智能压实的技术发展方向提供借鉴。     

道路交通事故信息采集技术及应用

随着社会经济的发展,当前我国购买和使用汽车的人数不断上升,而在有限的道路交通资源的情况下,交通拥堵以及交通事故发生的频率大大上升,而一旦发生交通事故,则需要对交通事故车辆及周围环境进行信息采集,对事故现场进行重建,进而还原事故产生的原因,进而对事故车辆的责任进行鉴定。近年来,为了更好地重建事故现场,分析相关事故产生的原因,对事故车辆进行责任鉴定以及采取措施减少事故发生的概率,如今在大部分地区已经使用了信息技术、监控技术以及人工智能技术等对交通事故信息进行采集。本文主要介绍了当前在交通事故信息采集过程中主要应用的三种技术类型,包括:基于摄影测量的技术、基于视频解算及分析的技术以及基于电子智能的技术。并分析了这些技术在交通事故信息数据库、交通事故分析重建、道路交通安全状况改善过程中的应用。     

服务于道路安全管理的信息技术研究

从道路安全管理出发，介绍了多种信息技术。针对不同的信息采集对象，从气象、交通和紧急事件3个方面介绍了相应的信息采集技术；针对不同的信息发布需求，介绍了目前各种先进的信息发布技术。对各种信息技术的优缺点进行了评价和比较，探讨了信息技术的研究现状和发展趋势。     

中国路面工程学术研究综述·2020

改革开放40多年，中国公路建设取得了举世瞩目的成就，有力地支撑了国家社会经济的高速发展。近年来，与路面工程相关的新理论、新方法、新技术、新工艺、新结构、新材料等不断涌现。该综述以实际路面工程中所面临的典型问题、国家科技奖的技术创新内容、科技部及国家自然科学基金项目、优秀中文权威期刊的论文、Web of Science中的高被引论文的关键词为依据，系统分析了国内外路面工程7大领域的研究现状及未来的发展方向。具体涵盖了：智能环保路面技术、先进路面材料、先进施工技术、路面养护技术、路面结构与力学性能、固废综合利用技术及路面再生技术等。可为路面工程领域的研究人员与技术人员提供参考和借鉴。     

智能网联汽车节能优化关键问题与研究进展

汽车保有量的增加和能耗排放法规日益严格的限制给车辆节能减排提出了巨大挑战，网联化、智能化和电气化是提高未来交通效率和减少公路能源消耗的三大支柱。为了全面了解智能网联汽车节能减排的前沿问题与研究进展，对当前经济驾驶领域的重点问题进行了总体概述。首先，从广义的能量转换角度总结了智能车辆节能优化技术的本质和3个过程，其中Wheels to Distance环节的车辆系统优化是挖掘汽车节能潜力的重要一环，针对其介绍了智能网联汽车节能优化问题的基本数学原理；其次，从智能运输系统的各类非同源异构数据出发，分别从人-车交互、车-车通信、车-路感知三方面阐述来源于"人-车-路"交互体系的智能信息与数据；然后，针对单车智能网联环境下的多维度信息与先进控制技术相结合的关键问题，从考虑道路坡度预测巡航控制、跟车工况预测巡航控制、智能辅助驾驶和车道变换等应用场景进行具体介绍；针对"人-车-路-云"多源异构环境下车辆行为协同节能关键科学问题，从经济驾驶、多车协同节能、道路交叉口车路协同节能和车云协同节能等方面详细介绍研究现状；并进一步介绍电气化公路系统的前瞻性研究，说明融合智能化信息的E-highway节能潜力和智能重型商用车协同节能的未来发展趋势。最后，总结并梳理智能化信息对于提升车辆节能的重要影响，并展望了其在理论与实际层面遇到的挑战。     

基于驾驶模拟技术的道路行车安全性研究综述

对驾驶模拟技术在道路行车安全领域的研究及应用现状和存在的问题进行了分析。在广泛调研国内外相关文献的基础上,对驾驶模拟器进行了分类,并总结了国内外主要代表性科研型驾驶模拟器的发展历程,分析了典型驾驶模拟器的自由度、主要特征和应用领域。以“人-车-路-环境-事故”为主线,从不良驾驶行为特性分析、车辆主动安全技术研究、道路与交通设计、车辆驾驶环境以及道路行车事故研究5个方面,系统地梳理了驾驶模拟技术在国内外道路行车安全领域的应用研究现状、存在问题以及应用展望。在不良驾驶行为特性分析方面,重点研究了运用驾驶行为特性开展分心驾驶行为和疲劳驾驶行为的识别;在车辆主动安全技术研究方面,综述了运用驾驶行为开展车辆底盘一体化控制技术、安全辅助驾驶控制技术和自动驾驶接管行为的评价研究;在道路与交通设计方面,综述了道路几何和标志标线等的设计评价;在车辆驾驶环境方面,综述了不良气象、路侧景观和交通冲突等驾驶环境对驾驶行为的影响;在道路行车事故研究方面,总结了道路行车事故再现和事故影响因素分析等内容。此外,对驾驶模拟技术进行了应用展望,主要包括特殊人群的驾驶行为特性、智能网联汽车系统的测试及验证、混合交通流环境下的行车安全问题。对未来应对驾驶模拟器的有效性评价、不适性以及二次开发等问题进行探讨,以便更好地促进驾驶模拟技术的发展。