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面向未来交通安全的路网全息感知与多模式安全诱导技术

来源:哈尔滨工业大学交通科学与工程学院   发布时间: 2020-05-28 12:08:06

一、背景

2018年有63000多人的死亡,这个数据可能看起来没有太大的感觉。我做了一个比较,2008年汶川地震的死亡人数是69000人,从这个数字可以看出,作为举国痛心的汶川地震,其实在我们身边每年都是在每年发生一次,每年的死亡人数跟汶川地震的死亡人数是一样的。再具体一点,今年年初,737MAX的两次事故,分别是180多人,170多人。交通事故平均的死亡人数,每天也是173人,所以可以看到这个人数还是蛮痛心的。

无锡高浪路机场的一起交通事故,在短短一分半时间内,有20多辆车连环相撞。原因就是有一辆车突然抛锚,在高架桥上视线不好,由于当时是下雪天,制动不足,摩擦系数降低,造成追尾事故。有个口号我认为说得很好,就是智慧的车加聪明的路。我们在做研究的过程当中一直在强调,光有智慧的车是不行的,我们需要有路上的智能。这个案例可以看到,车并不知道路况的情况,不知道路到底是多滑。由于这是一个弯道,现在所有自动驾驶的技术,都是以直线检测,包括视频、微波、激光雷达,包括弯道的问题。

因此,我们在关注车辆智能化的时候,不能忽视道路的智能化。但是道路从有柏油道路一百多年来,固定服务形态没有发生变化,我们的道路现在就是在为车辆出行者提供时间和空间上的唯一性,没有产生其他更深层次的变化。所以道路基础设施服务是很单一的,安全设施的功能是单一的。一个指示牌,只是起到一个提醒的作用。安全设施是缺乏弹性的,我们是希望对于未来的智能交通、智能道路基础设施是多功能的、可控的。更重要的一点,是在智能交通发展这么多年以来,道路信息是一个单向传递。我们不能眼睁睁地看到交通事故的发生,却没有更好有效的手段去给现场后面的车辆提供警示信息。现在道路以及整个的道路网,还没有达到完全真正智能化的水平。
二、道路安全设施-道路安全道钉

在其他发达国家可以发现,普通的道钉已经作为道路交通非常重要的一个安全的基础设施。这是在英国的情况,这是嵌入式的猫眼,国内能见到的就是这几种比较普通的,由于质量上或者使用上的问题,很难长时间的使用。这是在其他国家,从美洲、欧洲、亚洲,我们可以看到道钉的使用是如此广大。我们在研究的时候就想到,能不能利用道钉的大规模、高密度、分布式的这样部署,作为一个载体,就像我们人的皮肤一样,遍布传感器,使得它是一个感知的神经元。

我们团队开发了智能道钉这样一个东西,这是第三代产品。道钉是符合什么呢?第一是大规模。可以在道路上根据标高线的间距,高速公路是十米,普通道路是十米或者九米,进行大规模的铺设。利用道钉内部多样性的检测单元,包括现在已经集成车辆的检测,光敏的检测,振动的检测,温度的检测,对道路整个的运行状态和信息能够及时地掌握和了解。另外,我们利用无线低功耗的局域网的组合形式,形成既能服务于局域性的车辆还有远端的管理部门,从而达到物联网的一个应用。智能道钉,能够为智慧交通,甚至智慧城市提供一个更好的服务。

智能道钉做的时候更多是面向未来交通,为无人驾驶提供道路基础信息,为车辆提供亚车道的定位。从道路交通安全的角度来介绍一些应用案例。作为一个智能道钉,它除了具有普通道钉警示和光线的提示功能之外,而且利用了太阳能自供电的方式。刚才介绍了多模式的无线通讯以及可控光,未来正在进行扩展的就是对积水,对结冰的检测。

我们利用智能道钉局域网和广域网的功能,实现道钉与道钉之间信息的交互,道钉与平台的信息交互,以及道钉与车辆的信息交互,另外重要的是道钉平台和车辆混合的交互网络。我们作为一个普通道钉,把感知单元,控制单元,以及自主供电的单元集成到道钉里面遍布到道路网络中,可以进行车辆引导,安全距离的警示,信号灯的协调以及事故的警示,以及停车和定位的诱导。提到道钉,大家总会感觉是个小东西,其实它是由两个大部分组成的。第一是前端的感知单元,利用内置的传感器和处理器,能够进行感知车流量、车速、助停、积水、结冰。

另外是通讯技术,集成了蓝牙技术,可以无缝地进行衔接。我们自身就具有相应的违法停车,交通事故的检测,车排队长度的检测。通过这个自身可以把这个信息产生出来。平台侧利用道钉以及其他的辅助设施,比如反光标,或者利用视频和微波,就可以形成一个研判的处置功能。产生交通拥堵了,比如有地方有积水出现,特别在北方出现结冰了,进行一些融冰的处理以及交通的诱导。为未来的车路协同,提供一个数据的输入接口。

从智能道钉这个角度来讲,它是一个适应多种智能交通安全场景,高速公路的应用,普通道路的应用,城市道路的应用。另外由于智能道钉自身的全覆盖性,它具有了全域的无盲区的一个覆盖。利用多种感知的功能,就可以实现多维度的感知。我们利用底层分布式与区块链的联动,能够进行执行能力和直观地警示这样一个双重的效果。另外,我们是一个全天候的,北到哈尔滨,南到深圳,都有相应的试点。
三、多模式安全诱导应用—智能斑马线

现在大多数的斑马线都是以有线的方式,而对于智能斑马线的应用是利用无线,这样对未来的养护、维护更加地方便。例如,和海信网络科技一起做的智能斑马线,在山东青岛平度进行应用,相当于是与信号灯进行联动,行人信号灯是红灯的时候,道钉灯光闪烁可以是毫秒级。行人变绿灯的时候,在车的这侧显示红灯,在人的这侧显示的是白灯。在哈尔滨的市政府门前,去年10月份铺了一个智能斑马线。

在城乡结合部,与交警交流的时候,他们告诉我们,城乡结合部由于没有电,没有信号灯的控制,因此交通事故很多。在哈尔滨松北区,他们的民警告诉我们,平均每天就会有一起交通事故。我们做了一个急弯陡坡的安全警示系统,这个也是交警告诉我们的一个事故,那个弯经常有的车不注意就直接开出去了,造成交通事故。
另外一个是在平交路口,也是在哈尔滨松北区做的。这个平交路口频繁发生交通事故,它是由于视距、车速各方面综合因素引起的。我们把智能道钉和控制、检测以及警示放到了一起。

对于智能道钉,除了简单的警示作用之外,还对行车距离,特别在高速公路上经常会有连环相撞的追尾事故,就是因为行车距离没有控制好。另外对于一些交通事件,由于不能及时地感觉到前面的情况,前面有车抛锚停下了,后面的车不知道,使得制动的时间就会不足。我们就利用这个道钉的感知和我们联网,可以做到对后续的车辆进行相应的警示。我们后续还要再做一个更广泛的应用,包括智能隧道,包括对于团雾区的警示。

本报告来源于2019年第十四届中国智能交通年会,未经本人确认。


 

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