近年來,交通運輸科技創新捷報頻傳。科技是國之利器,建設交通強國的關鍵就在于全面提升交通運輸的科技創新能力及水平。在通州區馬駒橋鎮大杜社,有一座總占地約2.4平方公里的試驗場。這座試驗場名為公路交通綜合試驗場,隸屬于已有62年歷史的交通運輸部公路科學研究院。其擁有節能減排測試系統、智能駕駛測試場地、ETC測試平臺、足尺路面試驗環道、智能降雨模擬系統、足尺橋梁結構加載系統等多個大型科研設施,以及八自由度駕駛模擬器、激光式高速彎沉測定儀等300余套大型儀器設備。
作為公路院“一個基地+兩根鏈條”科技創新體系的重要組成部分,公路交通綜合試驗場自“六五”開始論證和選址,“八五”開始建設,“九五”初具規模,歷經三十多年,走過了漫長的歷程。多項交通領域的重大科研成果從這里誕生,在這里經歷考驗,對行業發展產生了巨大影響。日前,試驗場被授牌為交通運輸部首批認定的三家“自動駕駛封閉場地測試基地”之一,著力于開拓探索智能交通研究領域。
著眼未來,公路院將立足行業需求、緊跟世界前沿,努力提升公路交通綜合試驗場服務國家戰略、服務行業的水平,不斷提高基礎科研和創新創造能力,為交通強國建設提供更加有力的支撐。
以交通強國為己任 建設世界一流科研機構
交通運輸部公路科學研究院成立于1956年,主要從事道路工程、橋梁工程、交通工程、智能交通、汽車運用工程、運輸與物流、交通經濟與政策研究、公路生態與環境保護工程等領域的科學研究與技術開發。
自建院以來,作為公路交通科技的主力軍,公路院牽頭承擔了大量國家、省部級和地方重大科研項目。1960年代的渣油路面、鉆孔灌注樁和雙曲拱橋三項技術,1970年代完成的青藏公路多年凍土地區黑色路面修筑技術課題成果,1980年代《公路建設規模和資金問題研究》課題提出的車輛購置附加費政策建議被國務院采納,都對行業發展產生了巨大影響。
新世紀以來,公路院在智能交通技術、現代化公路養護技術、橋梁維修與加固技術、公路交通安全技術、節能減排技術等領域取得眾多的創新性重大研究成果。先后完成各類科研成果2000余項,獲國家級獎項73個、省部級獎550項。
集科研創新與產業開發于一體,交通運輸部公路科學研究院已成為交通運輸行業規模最大、多領域、跨學科,在國內外具有重要影響力的綜合性科研機構。目前,公路院已擁有較為完善的“一個基地+兩根鏈條”科技創新體系,其中,一個基地指的就是公路交通綜合試驗場。
科學研究離不開科學實驗,公路院取得今天的成績,它的實驗室——“公路交通綜合試驗場”功不可沒。
超前布局持續升級 夯實基礎托舉科技創新
1986年3月,公路院完成試驗場項目建議書,被批準立項。1991年7月,試驗場一期工程在通州區破土開工,1995年8月交工驗收。根據原國家計委“試驗場應考慮承擔京津地區汽車試驗任務”的指示,公路院在大量調研工作基礎上,完成了《汽車實驗工程設施工程可行性研究報告》。1996年4月,試驗場二期工程開工,1997年10月交工驗收。
1998年11月,試驗場通過了原交通部組織的竣工驗收。
隨后的幾年時間里,根據我國公路交通運輸事業發展中交通安全、環保、智能運輸等科研需要,試驗場又相繼建設了試驗場室內配套實驗室、智能運輸系統實驗室和公路交通安全與環境實驗室、路基路面結構實驗室、公路環境保護綜合實驗室、公路橋梁安全檢測加固實驗室、汽車運輸實驗室遷建等一系列大型專業試驗系統,規模、水平和能力持續壯大、增強。
“十一五”以來,為了實現將公路院建設成為“國際一流科研機構”的目標,更好地服務于交通運輸發展方式轉變創造保障條件,試驗場又陸續建設了公路養護及運行管理技術實驗室、運輸站場和現代物流實驗室、足尺路面加速加載試驗環道及基礎設施工程等項目。
走過30余年的發展歷程,經過公路院人的不懈努力,一座總占地約2.4平方公里的公路交通綜合試驗場在通州區崛起。然而,公路院人追求創新和發展的腳步從未停止。據公路院科研保障中心基本建設部主管盧偉介紹,今年7月,試驗場成為交通運輸部首批認定的三家“自動駕駛封閉場地測試基地”之一,成為交通運輸行業自動駕駛車輛、智能道路基礎設施和新型交通運營模式的研發和測試基地。在一期智能駕駛試驗路的基礎上,試驗場將在東半區打造智能駕駛測試區,構建支持智能車輛、道路設施、通信設備的研究和測試的完整智能交通研究測試體系。
試驗場里的高精尖
■ 足尺路面試驗環道
講述人:張蕾,博士,公路院基礎研究創新中心研究員。主要從事瀝青路面結構與材料相關科研及技術推廣應用。曾先后承擔多項國家重點研發計劃課題等項目,研究成果先后獲得國家科技進步二等獎1項、省部級獎項5項。2016年,榮獲第十一屆“中國公路青年科技獎”。
足尺路面試驗環道,顧名思義,就是全尺寸按照現實道路建造的實驗環形道路。從2000年由沙慶林院士在業界提議,到2006年由公路院正式提議建設,一直到2014年得到交通運輸部的正式批復,足尺路面試驗環道的誕生在中國公路技術研究史上具有里程碑式的意義,標志著我國公路基礎科研正向世界頂尖水平邁進。
足尺路面試驗環道長約兩公里,目前設置了38種路面結構形式。這些結構形式都是能夠更好地服務長壽命路面的“潛力股”,從世界范圍內搜集而來,其中包括在我國高速公路占主導的新一代半剛性基層瀝青路面,以及6種抗車轍路面、13種水泥混凝土路面等路面結構。
為了能在較短時間內模擬出整個路面在全壽命周期內的服役性能,試驗過程采用了加速加載形式,即每天每個時段都有4輛100噸級的卡車不間斷在路面上行駛,其在路面上作用一次相當于標準軸載的車輛作用50—100次的水平,測試效率因此得以大大提高。利用這種測試方式,再綜合環境等各方面因素對試驗數據加以分析,得出哪種是最優化的路面結構。這對中國公路建設、養護和管理并重的發展形勢,適應大交通量和重載交通時代的來臨,具有非常重要的經濟效益和社會效益。
短短2公里的試驗環道,看似平淡無奇,實際上蘊藏著一條豐富的“生物鏈”。為了掌握加載周期后車輛及路面的狀況,除了使用常規檢測手段以外,路面內還預先埋設了2000多個傳感器,時時對路面的溫濕度環境、荷載作用下的響應情況等進行動態監測,從而形成大數據庫,綜合評價整個路面的全壽命情況。
值得一提的是,在邊建設、邊試驗、邊產出的過程中,科研團隊逐漸意識到,這個大數據庫,是一個應用前景潛力巨大的寶藏。例如,通過埋設傳感器對道路橋梁設施進行健康檢測和災害預警,這對未來智慧化道路的體系建設將起到關鍵作用。因此,依托于足尺路面試驗環道平臺,創新中心于2017年提出了利用大數據技術打造道路信息監控分析平臺的研究項目,得到科技部資助并立項,成為國家重點研發計劃的項目之一。
此外,2015年11月,公路院籌劃成立了足尺路面試驗環道專家委員會,匯集行業內多家教學單位、科研機構,每季度召開一次會議,共享足尺路面試驗環道的科研成果,發揮各自優勢合作開展研究的同時,共同推動試驗環道的發展建設。
■ 橋梁結構試驗平臺
講述人:樊平,公路院橋隧研究中心實驗運營部負責人,主要負責實驗室管理和中心條件建設。
橋梁結構試驗平臺主要是為各種類型橋梁結構提供試驗加載、測試等的測試平臺,平臺由水平加載臺面和“L”型反力墻組成,并配置了多功能液壓伺服加載系統和各種類型反力裝置,能夠滿足各類型橋梁結構的靜力、擬靜力及疲勞等試驗。
平臺建成以來,完成了多項公路院承擔的國家科技支撐項目、863項目及省部級重大科研項目的橋梁結構試驗,為公路院橋梁方向的科研提供了重要試驗支撐。
2009年,泰州長江大橋開工建設,該橋為世界上首座主跨超過1000米的三塔兩跨懸索橋,設計、施工難度都非常大。為了攻克多塔懸索橋施工中關鍵技術,公路院聯合國內多家實力雄厚的科研院所成立了科研攻關團隊,依托國家科技支撐計劃項目“多塔連跨結構與工程示范”展開了研究工作。公路院完成的主要工作之一就是依托試驗平臺完成了三塔兩跨和五塔四跨懸索橋的模型試驗。該項目試驗內容多,任務重,整個項目研究耗時3年,憑借橋梁結構實驗室團隊的團結協作和拼搏,公路院出色地完成了課題,并獲得公路學會特等獎。
2013年,完成了廣東某座主跨跨徑為254米斜拉橋的錨拉板足尺靜力試驗和疲勞試驗,試驗成功指導了該橋的設計和施工,為大橋的順利建成提供了數據支撐。
2017年,公路院依托“橋梁結構安全技術國家重大實驗室擴建”項目,完成了橋梁結構實驗室主體工程的擴建。新建實驗室長度超過100米,配置了7000噸壓力試驗系統和350噸阻尼器試驗系統,完全滿足進行各種類型結構足尺試驗的條件要求,投入運營后將大幅提升公路院橋梁領域科研設備水平,為提供高質量、高水平的科研服務提供支撐和保障。
■ 智能駕駛測試區
講述人:李振華,公路院智能交通研究中心條件與實驗室運營研究室主任。負責智能交通研究中心科研試驗技術研發和條件保障、智能交通技術交通行業重點實驗室的日常運營。
公路院于1996年成立智能交通研究中心,1998年申報科技部的國家ITS中心,可以說已成為中國智能交通領域的一面旗幟。其中,最具有代表性的成果就是ETC的技術探索、標準制定、全國聯網、路網中心的建設等。
智能交通系統是一個包含了路、車、云服務后臺等在內的系統。目前試驗場內的自動駕駛測試路是早期建設的智能交通試驗路,曾在2007年世界ITS大會上作為前沿成果進行展示,到2015年時基礎設施已出現了老舊情況。科技發展到自動化階段,智能交通的研究人員在一代代積累的基礎上不斷改進。2015年下半年,公路院開始在整個試驗場范圍內籌備智能交通和自動駕駛系統的升級改造。
一期工程已于2017年10月正式竣工,投入試運行。二期工程則根據一期工程的試運行情況,結合將來發展新需求,打造配套的實驗室、定位系統、高精度地圖、通信系統等。整個智能駕駛測試區建成后,試驗道路總長將達30余公里,整體劃分為7個測試區域和1個服務區域。擁有智能駕駛試驗路、動態廣場、高速環道等試驗道路,建成相關方向實驗室5個、相關設備共110余套。
其中,動態試驗廣場即柔性測試場景,通過布置標線、標識、標牌、可移動信號燈等設施,可搭建“S”型路線測試場地、彎道行駛測試場地等各種不同形態、不同規模的道路交通場景。城市場景試驗路設置典型的公路交通場景和城市道路模擬場景,部署車路通信設施、路側智能設施、氣象及隧道模擬等。此外,在試驗室一帶還將創建一個自動駕駛應用的社區場景,包括小區里多路口、窄路、無紅綠燈等。力爭用多個測試區域基本將自動駕駛能遇到的所有場景涵蓋。
近年來,依托智能駕駛測試區,公路院開展了自動駕駛、車路協同、營運車輛安全輔助駕駛等相關研發和測試工作。2016年,聯合華為和東風汽車,共同開展基于LTE-V/5G的車路協同解決方案研究和原型系統開發。2017年,與百度公司合作,開展智能駕駛場景研究與場景庫開發測試,該項工作已獲得北京市重點科技項目支持。2017年8月,公路院為智能貨車提供智能輔助駕駛系統的測試評估服務,評估依托該型號車輛開展貨運車輛隊列行駛的可行性。此外,還承擔了國家重點研發計劃“基于智能網聯電動汽車的城市公共交通模式”等多項國家級和省部級項目。
聚焦首都交通發展
“出行云”平臺助力北京市民出行
綜合交通出行大數據開放云平臺,簡稱“出行云”平臺,于2016年11月17日在第三屆世界互聯網大會上線運行。“出行云”平臺深入落實國家大數據發展戰略,率先推動交通運輸行業政企出行信息資源開放,支撐各類出行信息服務產品研發推廣。經過兩年多的積極探索,平臺已經建立了較為完善的“3+2+1+n”發展體系。
平臺具備出行數據開放、應用服務開放、決策支持服務等功能,向社會開放綜合交通出行數據,支持各主體向公眾提供綜合交通出行信息服務,向管理部門提供大數據決策分析應用。平臺已具備PB級數據存儲、億次/每秒運算能力,并達到互聯網國際安全水平。
平臺建立了成員單位和使用用戶兩個維度的用戶體系。面向成員單位,以共建共管為原則成立“出行云”平臺聯席會議,共吸引了68家成員單位。目前平臺共接入政企159項共7TB開放數據集,涵蓋地面公交、出租汽車、班線客運、水運、移動互聯、鐵路民航等領域。聯合百度、高德等互聯網企業向行業管理部門提供百余項出行信息服務接口。同時接入16家企業43項決策支持服務應用,涵蓋城市管理、路網管理、公交管理等類型,極大支撐了出行大數據創新,致力于為北京市民的出行提供更便捷的服務。
重大科研設施儀器對外開放共享
公路院立足于院十三五規劃中“建設世界一流科研院”的中長期發展目標,結合實際情況,于2016年底提出以實驗室資源重組、節約、優化為基礎,實現實驗室管理集約化為目的,構建新型實驗室管理機制的新理念。
2017年初,組建了新型科研保障機構科研保障中心。公路院大型儀器設備均集中在公路交通綜合試驗場各學科專業實驗室,按道路工程、橋梁及隧道工程、汽車運用工程、智能交通工程、交通安全工程、公路交通環境工程等學科劃分功能區,依托于科研業務部門,由科研保障中心負責統一管理。
2016年,按照交通運輸部關于加快落實《國務院關于國家重大科研基礎設施和大型儀器向社會開放的意見》有關要求,公路院制定了大型科研基礎設施和大型科研儀器的開放共享制度,完成了交通運輸部公路科學研究院儀器設備在線共享服務平臺的建設,實現了重大科研設施和大型科研儀器設備對外開放共享。
目前,公路院擁有單臺(套)50萬元以上大型科研儀器共267臺(套),其中可開放共享且已上報至重大科研基礎設施和大型科研儀器國家網絡管理平臺的共148臺套。2017年度大型科研儀器年平均運行機時為803.46小時,年平均對外服務機時為168.3小時。
(新媒體責編:news1166)
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