您的位置 首页 国内

十年如一日!东大青年教授从海量数据中“挖”出交通隐患

原标题:十年如一日!东大年轻教授从海量数据中“挖掘”交通隐患

来源:东南大学

晓东

小董,我记得这个消息!

小南

晓东

《科技日报》最近报道了一个故事,刘盼教授领导这个团队十年,从海量数据中“挖掘”出交通隐患。

哇!小董,请告诉我!

小南

刘盼,1979年9月出生,江苏人,东南大学党委副书记,教授,博士生导师,国家自然科学基金杰庆项目获得者,国家重点研究发展计划基础研究项目首席科学家。主要从事交通工程、交通安全、智能交通等领域的研究工作;主持十余项国家科研项目,在国内外知名期刊发表论文150余篇。

这几天,在河北省新源高速公路新乐段,一个“智能交通大脑”在默默运转。每隔30秒,安装在道路两侧的传感器会将每条车道的交通量和车道占用率传输到高速公路交通控制中心。然后,将这些交通流量数据与天气、路况等其他数据相结合,按照一定的模型和算法,计算机实时计算出高速公路上发生交通事故和交通拥堵的概率,并给出相应的解决方案。

这个“大脑”的设计者是东南大学教授、博士生导师刘盼。他就像一个“道路侦探”,每天带领团队从海量的交通数据中搜索可能存在的安全隐患,为提高高速公路行车安全、开辟“堵点”提供解决方案。

在过去的10年里,刘盼带领团队广泛收集公路数据、建立算法模型、开发控制策略、研发平台系统、推广工程应用,形成了公路交通流主动控制的理论方法和技术体系,并不断尝试为公路“溶栓”…不久前,他获得了第16届中国青年科技奖。

十年磨砺出交通事故预警系统

东南大学交通学院教授、刘盼团队成员许现在每天早上第一件事就是打开新源高速公路交通事故风险预警系统的界面,检查系统是否正常运行。

在不久的将来,该系统将应用于京德、吴荣高速公路新线100公里路段。这两条新线是雄安新区外部主干道路网的重要组成部分。

如何从复杂的数据中找出可能的交通隐患?答案在于一个打磨了10年左右的数据模型。

2008年,刘盼回到中国教书,花了将近两年时间。他带领团队成员研制出国内第一套具有完整知识产权的高速公路可变限速控制系统,并应用于当时沪杭甬高速公路杭州段试验段。

“当时国内还没有‘智能高速’的概念,相关部门对主动交通流控制技术了解有限。刚开始做这个研究的时候,得到的支持比较少,总觉得孤独。”

刘盼承认,数据采集、控制策略研发、系统平台开发,甚至设备的现场安装施工,都是团队独立完成的。

经过技术设计,它们安装的微波探测器和气象站可以实时动态检测交通流量和天气数据,系统会根据这些数据计算出交通事故风险值。一旦风险值超过阈值,可变限速控制将立即启动,上下游可变信息板将自动调整限速值,以调整交通量和交通流量。

那段时间,刘盼每天起床后的第一件事就是盯着屏幕查看发回的各种数据,生怕设备出现故障,有时还得去现场查看路边的设备。从南京开车到杭州需要将近四个小时。他不知道来回开了多少次车,就这样坚持了将近三年。

虽然这个项目很努力,但收获很大。“我们已经积累了几年的数据。这些数据为以后改进模型和算法提供了坚实的基础。同时,令人欣慰的是,在系统使用过程中,示范路段的车辆通行速度离差降低了28%,事故率降低了17%,恶劣天气下事故率降低了31%。”刘盼说。

这只是开始。在过去的10年里,刘盼带领一个团队收集了10000多起公路交通事故案例,并很快取得了新的发现。

“有人认为交通事故的发生完全是偶然的,没有规律可循。事实上,交通事故受许多因素的影响,如人、车辆和环境。我们发现,在约65%至75%的公路交通事故发生之前,在相邻路段的交通流中观察到一些不同于正常情况的情况,这表明交通流在时间和空上的分布不均匀。”

刘盼认为,这种异常现象是交通事故的前兆。只要找到前兆发生的规律,并利用模型提取这些前兆的特征,就可以实现公路交通事故风险的主动预警。

建立交通流主动控制策略库

“要确保道路交通安全,必须以安全为目标要素,将其融入道路交通系统规划、设计、运营和运营管理的全过程。要准确了解道路设计和交通控制要素对安全的影响,在主动预警交通事故风险的同时,主动控制交通流量。”刘盼说。

基于这个想法,刘盼带领一个小组对高速公路进行了实地研究。他们将高速公路分成几个长度不超过2公里的路段,并通过探测器获得每个路段和每个车道的实时动态交通流数据。一旦系统发现某个路段的交通流量处于不利状态,主动控制系统就会立即启动。

“针对不同的场景,我们应用可变限速、匝道控制、车道控制等技术手段,积极调整进入目标路段的交通流量和速度,从而大大消除交通事故风险,提高交通效率。在此基础上,我们应用人工智能的方法,基于大量的实测数据不断优化控制策略,使控制系统响应更快,控制更准确。”

根据京德、吴荣高速公路的交通特点,结合新源高速公路的实际数据,刘盼带领团队开发了防追尾事故、车道动态限速、货车车道动态控制、紧急车道开闭动态控制、恶劣天气准全天候交通等10大类20多种交通流主动控制策略,形成了高速公路交通流主动控制策略库,基本覆盖了我国高速公路环境中所有重要的控制场景。目前,除了雄安新区的外部路网外,该团队开发的高速公路交通流动态控制系统已经应用于多条高速公路。

立足实践,不搞科研空

从工程实践中发现科学问题,从实际数据中提炼科学规律,使刘盼从科学研究中获益,尝到了坐冷板凳的滋味。

“在美国读书很辛苦,有一段时间很艰难。”刘盼皱起了眉头。

2002年初,刘盼的导师前往南佛罗里达大学,承担了佛罗里达交通部门的研究项目,系统地评估了远转弯技术对交通安全和交通效率的影响。这个题目挺冷门的,对数据要求很高。

“在我读博士的头两年,我几乎每天都在‘蹲点’数据。”那些年,刘盼和一个同学每天早上5点起床,开着一辆拖车,里面装着一大堆圆锥筒、脚手架等设备,去南佛罗里达所有的主要高速公路安装摄像头,拍摄道路信息。然后,他们在晚上摘下相机,检索视频记录并进行分析,然后为第二天准备设备。为了找到合适的观测点,他们几乎走遍了佛罗里达。

这项工作非常繁琐。两年过去了,只有录像带填满了十几平米的房间。观测数据超过1000小时,每小时提取数据文件需要3到4个小时,工作量巨大。其他学生开始发论文,但刘盼仍在收集数据。他不可避免地感到担心。“当时他经常质疑这样做是否有意义。”。

然而,刘盼很快发现了这些数据的价值。

“当时,美国需要计算掉头交通的容量,以推广道路远转弯技术。但由于数据不足,一直没有合适的掉头通行能力模型,我那两年的积累正好派上用场。”

自2004年以来,刘本吉在前期收集的数据基础上,陆续发表了许多高水平的学术论文。其中,关于U型转弯交通流通行能力的研究成果已被交通工程领域的国际权威文献采用,如《道路通行能力手册》(2010年版)和《交通工程手册》(2016年版)。

刘盼认为,对于交通工程研究人员来说,应该始终坚持工程实践,走向工程实践,不能搞空-式的科研。

“一旦找了方向,就要坚持下去,把工作做透,从基础理论、关键技术、系统平台等方面应用到工程中去。这个过程往往是十年一剑,所以需要耐心和坚持,前期要做好坐冷板凳的心理准备。”

今天,虽然刘盼有行政职责,但他总是在每天晚上10点以后,以及周末和节假日不被他的科研工作所占用的时候,让自己一个人呆着。他喜欢阅读文献,申请项目,与团队成员讨论技术问题。

坐在长凳上

一把剑需要十年才能产生

刘盼教授采取了实际行动

解读不懈的科研精神

从实践到实践

他的研究故事仍在继续

免责声明:文章内容不代表本站立场,本站不对其内容的真实性、完整性、准确性给予任何担保、暗示和承诺,仅供读者参考,文章版权归原作者所有。如本文内容影响到您的合法权益(内容、图片等),请及时联系本站,我们会及时删除处理。

为您推荐

北京中医药大学研究生教育大会召开,岐黄学院揭牌

北京中医药大学研究生教育大会召开,岐黄学院揭牌

原标题:北京中医药大学研究生教育大会召开,黄绮学院揭牌 来源:北京中医药大学 12月4日上午,我校研究生教育工...
港府:美国毫无根据指称香港存在“政治检控”,绝非事实且别有用心

港府:美国毫无根据指称香港存在“政治检控”,绝非事实且别有用心

原标题:香港政府:美国毫无根据地指控香港有“政治迫害”,这绝不是事实,也别有用心 【环球网消息】香港特别行政区...
今天上海冷爆了入冬却要再等等,网友:根本不想入冬

今天上海冷爆了入冬却要再等等,网友:根本不想入冬

原标题:4~9℃!今天上海很冷,但是冬天还要再等~网友:冬天根本不想剪~ 侬知道怎么切 今天是自秋天以来最冷的...
教育部答复“高度关注青少年学生自杀事件及其干预的提案”

教育部答复“高度关注青少年学生自杀事件及其干预的提案”

原标题:教育部回复“关注青年学生自杀的建议及其干预” 12月4日,教育部官网发布了《关于回复中国人民政治协商会...
土总统埃尔多安:土耳其正与中俄就供应新冠疫苗展开谈判

土总统埃尔多安:土耳其正与中俄就供应新冠疫苗展开谈判

原标题:土耳其总统埃尔多安:土耳其正在与中国和新冠肺炎就俄罗斯疫苗供应进行谈判 新华社斯普特尼克12月4日电土...
返回顶部