公路交通科学技术发展的若干认识

　改革开放以来，公路交通取得了巨大成绩。截至2013年年底，全国公路通车总里程已超过435万公里，其中高速公路里程超过10万公里，位居世界第一；桥梁已超过73万座，其中主跨跨径位居世界前十位的悬索桥、斜拉桥、拱桥及梁桥均达到5座以上；隧道已超过1万座，特长隧道超过400座，位居各国前列；电子不停车收费（ETC）用户已超过1000万，全国ETC联网工作稳步推进。全国高速公路、普通公路日常运行（节假日、突发事件等除外）均处于畅通或基本畅通状态。

　　公路交通能够取得巨大成绩的原因很多：党中央、国务院正确领导，行业规划统筹引领，各方资源积极参与，管理体制深入改革等。其中，以高速公路为代表的科学技术体系快速发展无疑是公路交通能够取得巨大成绩的重要基础之一。

　　然而，我们必须清醒地看到，经过30多年的发展，公路交通需求仍然保持较快增长；东中部地区主要高速公路改扩建需求不断增加；中西部地区高速公路建设呼声日益高涨；特大交通事故时有发生；节假日、自然灾害等造成的堵车现象日趋增多；自然资源、环境和社会舆论约束日益强化；公路交通发展面临着诸多新挑战。破解上述新挑战，要求公路交通科学技术实现新突破。

　　工业革命推动了公路交通科学技术进步

　　第一次工业革命诞生了碎石路面及交通信号。随着第一次工业革命蒸汽机的诞生，1756年出现了蒸汽机汽车，之后苏格兰人约翰·马卡丹设计了第一条中央高、两边低的碎石路面道路。1854年供蒸汽机汽车行驶的沥青路面道路出现在法国巴黎。1868年英国出现红绿两色煤气交通信号灯。

　　第二次工业革命推动了现代公路交通科学技术全面发展。随着第二次工业革命内燃机的诞生，1886年出现了内燃机汽车，1901年柏油路面专利诞生，1903年英、法国颁布交通标志规定。1918年美国纽约出现红、黄、绿三色电气交通信号灯。1932年德国建成世界第一条专供汽车行驶的高速公路。1956年美国州际公路开始建设。

　　中国现代公路交通科学技术实现了跨越式发展。1901年汽车进入中国，1913年开始建设中国第一条用于汽车行驶的泥结碎石路面公路——湖南长沙至湘潭公路，1938年建设中国第一条沥青路面公路——云南滇缅公路，1988年中国大陆第一条高速公路——上海沪嘉高速公路通车，2013年中国高速公路通车里程超过10万公里。

　　回顾100多年来现代公路交通科学技术发展历史，我们可以清晰地看到这样一条规律：以蒸汽机为代表的第一次工业革命和以内燃机为代表的第二次工业革命推动了汽车技术的进步，而随着汽车技术特别是运行速度的提高推动了现代公路交通科学技术的发展。

　　信息技术革命使公路交通技术发展呈现新特征

　　1969年互联网技术在美国诞生，1981年移动通信技术诞生，2000年以后移动通信+互联网技术不断融合推动了部分社会、产业形态发生改变，其力度之大始料未及，公路交通行业所受影响也正在逐步显现。

　　智能交通技术开启了公路交通新时代。上世纪90年代以来美国、欧洲、日本等国提出并推动智能交通系统（ITS）技术不断发展。智能交通系统技术的核心是实现了车、路之间实时动态通信，改变了传统公路交通车、路之间静态联系，开启了公路交通车、路运行信息动态联系、相互作用的新时代。

　　车路协同技术已臻成熟。本世纪初以来，美国、欧洲、日本等国相继提出了车路协同技术（CVIS）计划，着力推动关键技术、技术标准及应用产品的研发。目前，已处于相关技术产品全面进入市场的准备阶段。美国计划在2016年通过立法，强制安装相关车载设备。欧洲计划在2015年让相关产品进入市场。日本在2010年已将丰田、松下和三菱重工等公司新一代车载设备投入市场。

　　我国车路协同技术研究已取得诸多成果。上世纪90年代中期以来，我国智能交通基础理论和技术研究开始起步。2000年以后，智能交通理论和技术成果不断涌现。2010年以后，科技部提出发展“智能车路协同系统”。2011年清华大学等国内10家单位开展国家863计划“智能车路协同关键技术研究”项目，并于2014年通过验收，形成了多方面成果。此外，2011年国防科技大学研发的无人驾驶汽车，从长沙成功行至武汉，全程286公里，实现了3小时22分钟的无人驾驶。国内众多单位研究成果推动了我国智能汽车、公路等车路协同技术的发展。但与发达国家相比，相关核心技术有待进一步成熟，相关应用产品还要大力开发。

　　梳理上世纪90年代以来的公路交通科学技术主要成果，我们可以看到这样一种新特征：信息技术革命为车、路之间实时通信提供了前所未有的技术条件，使车、路之间能够建立起实时车况、路况的自动连接，相互作用的动态运行系统，使公路交通运行逐步向类似于飞机空中管制和列车运行控制技术体系方向发展，公路交通科学技术正在发生着革命性改变。

　　重点领域科学技术主要发展趋势

　　“有缺陷驾驶人（以下简称‘有缺陷人’）假设”将会改变公路交通科学技术理念。现代公路交通科学技术是建立在默认“正常人假设”理论基础之上的。但是，大量的实践经验告诉我们，少数情况下，汽车驾驶人员处于非正常状态。例如，超速驾驶、疲劳驾驶等。而正是这些处于非正常状态驾驶人员构成了交通事故的隐患。相关数据表明，超速驾驶造成死亡人数占交通事故死亡总数的14%左右，是交通事故死亡的主要原因；疲劳驾驶造成死亡人数占交通事故总数的2%左右，也是交通事故死亡的原因之一。如果将处于“超速”、“疲劳”等非正常状态的驾驶人员称为“有缺陷人”，并将“有缺陷人假设”代替“正常人假设”作为公路交通技术的基础理论之一，则公路交通科学技术应当关注“有缺陷人”行为特点，将有“有缺陷人”作为公路交通安全底线考虑，对其实施全程驾驶行为控制。公路交通科学技术理论基础也将由“正常人”局部约束条件下行驶向“有缺陷人”全程控制条件下行驶转变，由“正常人”被动约束条件下行驶向“有缺陷人”主动控制条件下行驶转变。公路交通基础设施设计、建设、管理等将会发生改变。

　　“无人（智能）驾驶汽车与有人驾驶汽车”混合车流将呈现交通流新特征。2014年9月，美国加利福尼亚州通过法令，允许无人驾驶汽车上路。2015年，英国将允许无人驾驶汽车上路。另外，部分厂商具有防撞等部分智能的汽车已开始在我国销售。随着无人驾驶汽车及部分智能汽车不断进入市场，今后一个时期内公路交通流将逐步呈现“无人（智能）驾驶汽车与有人驾驶汽车”混合车流状态，可能逐步实现同向车辆“同步行驶”，也可能逐步实现交叉车辆“精准穿越”。交通流将会逐步呈现“受控流”的新特征，交通控制理论方法将会有新变化。

　　“智能公路”将具有感知路况、天气、灾害能力，为车辆运行提供新保障。多年来，国内众多大学在智能公路方面进行了大量研究，取得了很多成果，丰富了我国车路协同系统理论与技术。近期，交通运输部组织的“基于物联网的公路网运行状况监测与效率提升”重大科技专项通过验收。经过3年多的研究试验，重大专项针对自然灾害、不良天气、交通事故等公路网运行异常状态为对象，提出并初步建立了“感知、传输、处理及发布”技术和管理体系，初步实现了“及时感知、及时传输、及时处理、及时发布”公路网运行状态监测与发布系统，提高了公路使用者效率。

　　此外，智能、节能等材料、结构、装备及检测手段将会不断涌现，不断应用于公路交通的各个领域。

　　回顾100多年来现代公路交通科学技术发展规律，分析上世纪九十年代以来公路交通科学技术发展新特征，我们有理由相信，在不远的将来，将会看到以“感知、传输、处理、发布”等科学技术为纽带，连接“动态人、动态车、动态路”等的公路交通科学技术新体系，公路交通将进入一个更安全、更高效、更绿色的新时代。

　　交通运输部总工程师 周海涛

　　本文摘编自作者在同济大学土木系科百年庆典活动之中国交通高层论坛“中国交通发展：现在与未来”上的演讲。