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清华吴建平:智慧化交通,提高行车安全

本文为你分享从智能化到智慧化,如何综合人、车、路、环境等多方面因素,提高整个交通系统的安全性和可靠性。

前一段时间,我国发生了数起重大交通事故(如兰临高速事故)引起了我们的关注,交通道路设计及其功能设置也随即引起了越来越多的讨论。随着科技的进步,智慧交通的出现,大家都很期待也很好奇这些新兴技术在解决相关问题时的可能与能力。清华大学土木工程系的吴建平教授结合研究,与我们分享了从智能化到智慧化,如何综合人、车、路、环境等多方面因素,提高整个交通系统的安全性和可靠性。

近期国内发生数起重大交通事故,如兰临高速收费站处因重型货车制动失灵造成的车辆连续碰撞事故、雅西高速西昌至成都段9车相撞事故、天津园林养护作业面包车与混凝土罐车碰撞事故,道路与行车安全成了世人瞩目和讨论的焦点。重大交通事故的发生虽然具有突发偶然性,但其导因中也不乏道路安全设计、交通设施完备程度、行车环境和车况等技术层面的因素,以及政策法规执行贯彻力度的问题。

事故发生往往是多方面因素的综合结果。兰临高速收费站事故中,事故地点处约17公里长下坡路段,车辆超载、货物捆绑固定存在隐患、货车制动系统存在问题等,都对事故发生具有重大影响。该货车制动失灵后,在长下坡路段途经4处避险车道,肇事人员均未采取紧急避险措施,路况、车况、不当的驾驶行为以及相关法律规范缺失,均促使了悲剧的发生。

1. 智慧交通技术助力行车安全

关于行车安全问题,科学界、产业界与管理部门均在技术方面进行了长期的研究与应用。基于交通基础设施、需求管理、车辆及智慧交通系统对交通进行实时管理控制,对于提升交通系统的安全性及提高事故后的应急响应速度来说至关重要。

在城镇化快速推进中,扩张路网范围固然会带来交通的便利性,但也会带来其他相关问题,在建设好交通基础设施与交通工程设施的基础上,人、车、路的协同与安全、车辆出行与道路资源供需不平衡问题越发突出。道路交通安全问题是个复杂的系统工程,道路设计是行车安全的重要环节,兰海高速、昆磨高速、泉南高速等的长下坡路段均曾造成重大人员伤亡。

上世纪90年代以来,旨在减少交通拥堵、降低交通事故、强化环境保护、加快紧急情况处理的智能交通系统(ITS)已发展多年,该系统不仅强调交通信息化,更着眼于提高既有交通设施的运行效率,其核心包括先进交通信息服务系统(ATIS)、先进交通管理系统(ATMS)、先进公共交通系统(APTS)及先进车辆控制系统(AVCS)等。早期智能交通系统关注各个子系统的工作,而事实上随着物联网与云计算等技术的快速发展,交通管理必然从智能化走向智慧化,交通系统应该能够独立思考、自主决策、智慧运营。

吴建平教授领衔的清华大学-剑桥大学-麻省理工学院“未来交通”研究中心团队研发的交通超脑技术,旨在为解决交通规划、管理、调度、控制等一系列城市交通重大问题提出一体化闭环解决方案。该技术通过在线交通仿真、大数据、人工智能等技术手段的结合,可实现交通态势监控、交通业务管理、交通信息服务、交通信号控制、区域交通组织与交通诱导、交通事件预测预报与应急响应,以此建立综合交通管理平台,使城市交通系统可从每日实时、海量的大数据中学习与决策。未来,随着车联网技术、自动驾驶技术的进一步普及,交通系统这一复杂、开放的巨系统将更加智慧化,如实现区域化的交通流组织、信号灯协同优化控制,更好地实现车辆的诱导与调度,大大提高行车效率与安全。

2. 规范交通参与者行为

交通管理和研究人员经常认为,工程技术的缺陷与不足是造成交通事故的主要诱因,常常忽略了行为学与社会学对交通安全的重要影响。重庆长江二桥司机与乘客互殴导致的公交车坠江事件表明,驾驶行为的规范有序、司机情绪的良好管理、乘客规范乘车等对于事故发生同样举足轻重。近几年的统计年报显示,我国交通事故的主要诱因中,交通参与者行为不当占89%,车辆因素和道路环境因素仅占6%和5%。交通参与者包括三类人群:即驾驶员、行人和乘车人。交通参与者的不当行为会造成极大的安全危害,因此,我们在注重工程技术的同时,必须从行为学和社会学角度分析交通安全,并给予合理的建议。

对驾驶员而言,超速驾驶、酒后驾驶、疲劳驾驶等行为,均在不同程度上影响了驾驶员对外界的感知能力,降低了驾驶质量,为交通安全埋下隐患;驾驶经验及心理状况等内在因素同样制约着驾驶质量。对行人而言,闯红灯、不走斑马线和翻越隔离护栏是三大主要违法行为。乘车人对交通安全的影响主要体现在,对驾驶员注意力的分散,或对驾驶员人身安全造成威胁。重庆公交车坠江正是驾驶员与乘车人的共同不当行为造成的。

目前,我们团队与英国国家健康研究所(NIHR)合作的STARS项目,旨在用社会科学的方法或人因工程的手段,解读交通事故的人为影响因素。我们通过视频或模拟器采集驾驶员、行人的行为及语言数据,通过分析获得该调查者在采取某一特定动作时的想法,从而总结出构成交通安全隐患行为背后的心理活动,帮助政府提出有针对性的政策方针与宣传方案。传统的交通安全问题考察称为3“E”:即在工程(Engineering)、执法(Enforcement)和教育(Education);而STARS项目则增加3“E”为7“E”,另加了环境改造(Ergonomics)、经济(Economics)、应急预案(Emergency Response)和启用(Enablement)四大方面。现在可得到的预防措施和建议包括:从理论和实践等方面提升驾驶员的驾驶水平和道德水准;完善相关法律法规,加强对驾驶员的监管等。

3. 提升交通安全的清华力量

整体上,交通安全涉及车辆、道路、驾驶员以及道路交通环境等多方面因素,需要将控制论、信息论等现代化技术与行为学、心理学、社会学等理论方法结合起来,推出能有效避免事故发生的智慧交通技术,提高整个交通系统的安全性和可靠性。

长期以来,清华大学土木系、汽车系及自动化系等相关团队一直致力于智慧交通、交通安全领域的研究,包括:依托汽车碰撞实验室研究车辆冲击碰撞问题,基于动态驾驶模拟器研发驾驶员辅助系统,开发车路协同自动驾驶技术等等,希望进一步促进交通智能化发展、提高交通安全水平。我们未来交通研究团队将进一步加强交通与其他学科之间的交叉研究,把先进的智能交通技术与社会学、行为学等理论结合起来,让道路交通更加安全,让人们远离交通事故!

作者简介

吴建平,清华大学教授,清华大学-剑桥大学-麻省理工学院未来交通研究中心主任,教育部“长江学者”特聘教授,中组部国家“千人计划”专家。

主要研究领域:1)智慧城市与智慧交通,2)交通建模与交通仿真,3)低碳交通与生态交通等。

拥有(FLOWSIM)交通仿真软件的全部核心技术和相关软件著作权登记28项,获国际及国内省部级以上科研成果奖10项,在国际学术期刊和重要学术会议上发表论文300多篇,编写智慧交通类专著6本。


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