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。     

感应充电路面技术研究现状与展望

以感应充电技术(Inductive Power Transfer,IPT)为主要特征的充电路面(Electrified Road,e-Road)近年来发展迅速,其可为行进中的电动汽车进行动态无线充电,有效解决电动汽车充电时间过长、续航里程不足等问题,是支撑未来公路交通电气化发展的重要储备技术。详细介绍了IPT系统的工作原理和性能特点,并总结了已有e-Road试验段的充电性能参数和技术就绪度水平。在此基础上,进一步从基础设施角度剖析了e-Road目前存在的主要工程问题及相关研究进展,内容包括：①深入分析了IPT系统工作时因高频磁场通过介电性路面材料所引起的电磁损耗对IPT系统充电效率的影响,并提出了可能的解决方法;②针对充电模块与普通沥青路面存在的力学兼容性问题,从结构受力原理、材料损伤特性等方面总结了e-Road复合结构产生力学损伤加剧效应的原因,并提出了耐久性优化措施;③针对e-Road环境可持续方面存在的不确定性,评估并对比了e-Road与传统道路的全生命周期环境效益,指出了e-Road环境性能研究对电动汽车全生命周期综合效益估算的重要性。此外,还从政策支持、安全性、价格因素等角度对e-Road进行了综合可行性评估,并对充电路面基础设施的未来发展进行了智能化展望,提出了e-Road与其他新型智能道路技术进行有机融合的可能途径。     

智能网联汽车开放测试道路建设研究

基于智慧交通领域的探索及智能网联汽车测试道路项目的实践,对智能网联汽车开放测试道路建设的基本设计原则、设计标准、技术路线、场景设计进行了介绍,提炼了建设方案。对国家和行业相关规范、规程所明确的检测项目及场景要求进行了解析,并明确了道路的4条选线原则,强调智能化改造整体架构应整体遵循“端-边-云”的车路协同体系。针对车联网领域重要的落地场景,具体介绍了6个重点场景的必测项目和选测项目场景设计。对项目在满足智能网联汽车测试需求的同时所产生的显著的社会效益和预期经济效益进行了分析总结。     

沥青混凝土路面施工机群智能调度与监控系统

根据沥青混凝土路面施工工艺及机械运行规律，分析了机群智能调度与监控系统的功能需求，提出了基于无线局域网的机群智能控制系统结构方案，对机群智能调度系统中的优化调度技术进行了探讨。     

智能交通系统发展与展望

近几年智能交通系统支撑技术日益成熟,空间信息技术、物联网、云计算等新兴技术与概念快速发展,将引领智能交通向车路协同的未来方向发展,建立一个高效、便捷、安全、环保和舒适的综合交通运输体系。     

智能网联先导区道路交叉口车路协同系统设计

近年来,车路协同是汽车与交通行业发展的重要方向之一,而车路协同环境建设和推广也成为先导区建设的重中之重。车路协同系统利用无线通信、传感器检测、高精度地图定位、人工智能、计算机等众多技术来获取车辆和道路信息,在实现人、车、路充分协同的同时,从而达到主动提高道路交通安全、最优化利用系统资源、缓解交通拥挤的目标,形成安全、效率、环保的道路交通系统。先导区一般选址在车流量大、道路环境复杂、附近居住人口密集的区域。先导区内汽车智能与网联化测试、V2X场景实现均需要借助于车路协同系统环境。本文介绍了先导区道路交叉口车路协同系统涵盖的技术,以及实现的功能和信息服务场景,并从车端、路端给出了相应场景的解决方案。     

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。     

环保型多孔路面材料设计理念与架构

针对道路交通基础设施建设和维护过程中面临的人与自然和谐、交通安全与效率、环境污染、人居条件等突出问题,分析了城市密实路面铺装材料与增加地表渗透,降低道路交通噪声,减少热岛效应,实现部分尾气分解等社会发展需求的不适应性。提出了采用多孔材料作为新一代环保型路面材料的设计理念,以改变路面仅具有单一通行功能的现状,使其兼具通行与透水、降噪、低吸热、减小汽车尾气污染等环保功能。在此基础上,分析讨论了以多孔结构为主体或基体具有透水、降噪、低吸热、减小汽车尾气污染功能的4种路面材料的设计、性能、功能和局限性,并进一步论述了环保型多孔路面材料的设计理念、研究进展与设计架构关键问题。结果表明：多孔路面材料的功能与性能协同设计方法、多孔结构的力学模型、行为理论等关键内容需要开展系统研究;其应用不仅能够拓展路面的功能,引发路面技术的变革,同时能够丰富和发展现代道路工程以及相关学科知识体系,带动现代道路工程技术进步和相关社会产业的发展。     

中国智慧公交示范现状分析及展望

智慧公交示范属于智能网联示范中的特色应用场景,也是智能网联开放道路示范的先行力量.本文梳理了我国现有典型智慧公交示范情况,分析其共性特点及存在问题,并对未来发展进行了展望.旨在从智慧公交视角窥见整体智能网联汽车产业发展进程,促进智能网联汽车从封闭走向开放、从示范应用走向商业化推广.     

沥青路面太阳能集热技术研究进展

地球上化石能源的储量是有限的,而人类发展对能源的需求是无限的。探索可再生能源的利用方法和提高现有能源的利用效率,是解决人类发展过程中能源和环境两个根本问题的主要途径。由于黑色沥青路面具有很强的吸收太阳能的能力,利用沥青路面吸收太阳能成为了一项新型的能源利用技术。基于我国在能源需求和沥青路面的养护技术等方面的现状,归纳了沥青路面太阳能集热技术的研究和应用进展,从理论和试验两个方面总结了沥青路面太阳能集热规律。指出了今后的研究工作主要集中在数值及试验研究太阳能的转换、沥青路面集热器的优化和能量的跨季节存储等方面。     

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。     

橡胶沥青路面降噪技术原理与研究进展

为了有效降低交通噪声对人类健康的危害,促进橡胶沥青降噪路面的推广应用,对橡胶沥青路面降噪技术原理及研究进展进行了综述。介绍了路面噪声的产生及增强原理,对橡胶沥青路面的隔音与降噪功能及机理进行了重点评述;同时,总结了多种因素对橡胶沥青路面降噪效果的影响,并分析了橡胶沥青路面降噪特性;最后,总结了橡胶沥青降噪技术工程应用的最新研究进展。综合分析表明：橡胶沥青路面降噪的主要原理是由于橡胶粉或橡胶颗粒的阻尼及高弹性,使得路面具有较高的吸收振动和冲击的性能,从而达到较好的减振降噪的效果;而橡胶粉掺量与目数、路表纹理状况、长期服役行为是影响橡胶沥青路面降噪性能的3个关键因素。适当增加橡胶颗粒的掺量,增大橡胶颗粒的粒径,采用开级配橡胶沥青混合料并且保证路面养护能够长效增加橡胶沥青路面的减振降噪性能;在对橡胶沥青路面降噪特征分析方面,多种噪声测试方法的利用为评价噪声声品质提供了可能;而关于橡胶沥青路面降噪技术的工程应用主要集中在3个方面：骨架密实型橡胶沥青混合料路面、大孔隙橡胶沥青混合料路面和新型外加剂的使用。其中骨架密实结构和大孔隙结构的应用较为成熟。研究结果表明：橡胶沥青路面降噪技术的研究正符合当前功能性路面材料在安静路面的需求,将为进一步发展和应用安静路面提供理论和应用支持。     

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。     

智慧监控技术在惠清高速公路路面工程中的应用

针对传统路面施工质量管理的不足,惠清高速公路通过引入路面智慧监控咨询单位,采用无核密度仪、激光纹理仪、信息化监控技术、智能碾压监控系统、红外热像技术等开展原材料、施工过程、工后路面渗水状况及均匀性等快速无损的智慧监控技术应用,以保证路面质量管理的有效性。实践表明:相比常规的点状、损坏检测,采用智慧监控技术,路面质量监控效率更高、覆盖面更广;该技术可全面、快速地评价沥青路面施工质量,提高沥青路面施工的均匀性。