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          藍泰交通:基于人—車—路協同的交通安全管控系統

          發布時間:2020-10-13

                 9月11日,以“數字賦能交通,車聯網引領新經濟”為主題的2020數字網聯交通大會暨第三屆中國道路交通安全智庫大會在南京召開。下面是南京藍泰交通設施有限公司技術總監徐海黎教授的分享:

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                各位領導各位嘉賓下午好,首先我對報告的題目做一個解釋:所謂人-車-路協同,涉及到三個方面。人,是指對行人的通行管理,對交叉口和路段上行人過街通行管理。行人通行管理過程中的信息可被行人闖紅燈抓拍、智能發光斑馬線等路側設施獲取,并通過RSU傳輸給車輛上的車載終端。駕駛人或自動駕駛車輛可采取相應的措施,達到交通安全管控的目的?,F在普遍認為通過單車智能是不可能實現自動駕駛的,必須通過車路協同,但是自動駕駛給我們帶來便捷、解放人力的同時是否也帶來了更多不安全的因素?尤其對于行人交通安全。所以我今天在車路協同前面加上了人,我們強調以人為本。

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                報告的內容將從以下四個方面進行講解,分別是:交通安全管控的緊迫性、管控系統架構及應用場景、關鍵技術及設備、系統開發戰略部署。



          交通安全管控的緊迫性

                 在這里我們可以看到一組數據,在2020年1-8月份江蘇省內發生交通事故8541起,城市交通路口發生了3430起,死亡31人??雌饋磉@都是冰冷的數據,但是落到任何一個人頭上,都是對多個家庭的毀滅性打擊。由此可見交通安全管控的緊迫性,目前各個交管部門都在采取積極的管控手段解決交通安全問題。

                 再來看幾組數據,江蘇省南通市常久公路-八匡路等三個路口,在2019年第一個季度這三個路口發生了58起交通事故,在采取了管控手段之后2020年僅僅發生了4起,特別是九號河進南路口以及九號河常中中心路口事故數均為0,事故壓降率達到80%以上。另外再看一組數據,G228國道-民生路口是典型的國省道與農村小路交叉口,自2020年7月15日我們采取了管控手段后,僅發生了1起輕微道路交通事故,同比去年下降66.7%,事故壓降效果明顯。下面這兩幅圖顯示的是國務院安委辦江蘇安全生產專項督導“回頭看”暨重點行業領域專責督導組,參觀G228國道-民生路口采取管控措施的情況。那么從這些數據我們可以看出采取管控措施以后事故壓降效果非常的明顯,那么到底采取的是什么樣的管控措施呢,我們來看第二部分內容。

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          管控系統的架構和應用場景


                 我們對行人的通行管理交通場景進行分類,對行人通行管理的交通場景進行分類,分為交叉口和路段,交叉口又分為燈控和非燈控,在交叉口沒有紅綠燈的情況基本是在國省道與鄉村道路的交叉口,存在岔路多、不適宜裝信號燈的情況。對于僅可行人通行的路段,同樣分為燈控和非燈控情況,燈控路口同第一種情況,非燈控路口分為城區和國省道,要區別對待。這樣合并同類項后,所有情況就分為了這三種類別。第一個是交叉口路段上的燈控場景,第二個是城區路段非燈光控場景,第二個國省道與農村道路的燈控場景。



                 第一種場景:交叉口、路段上的燈控場景,央視十套專門為藍泰公司智能發光斑馬線拍攝的專題片《時尚科技秀》。

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                 由于時間有限我們只看一部分,這一部分是燈控應用場景,下面是非燈控應用場景,這段視頻很好的描述了燈控路口的應用場景,在這種燈控路口采用的就是這樣架構的交通安全管控措施。發光地磚將空中的信號燈同步映射到地面,包括行人等待區和機動車停止線,給行人和駕駛員的提示作用更加強烈和直接,如果行人執意闖紅燈,那就把你的人臉精準抓拍下來,并在人行燈屏上進行警告。路口可接戶外大屏,在與人員數據庫比對后將闖紅燈人員信息曝光顯示。前端設備除了完成自身的任務以外,同時具備智能感知功能,比如,人行燈的人流數據統計、發光磚的車流數據統計等,可以將路口信息實時傳送至中心管控平臺,平臺通過5g網絡將數據幾乎無延時的傳送到車載終端上。另外還有戶外大屏可以進行信息發布,構建這樣一個v2x車聯網,為駕駛員提供駕駛指導和線路決策。

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                 那么剛剛講的是一個常規情況下的應用場景,還有一種應有場景是在高架橋下面,高架橋下面它的特殊性在哪里呢,高架橋地面道路基本上長期是暗無天日的,那么當這個十字交叉口,剛好有橋墩的時候由于光線昏暗,駕駛員有可能看不清橋墩,從而引發事故。那這個時候除了按常規的鋪設斑馬線發光地磚以外,另外還在左轉區的左轉箭頭標志做成了發光箭頭,同時車道的引導標線也可以用發光地磚鋪設。


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                 可以看這樣一個動畫演示。開始時,兩輛車跟車較近,由于前車遮擋,駕駛人看不到對面的紅綠燈信號,但卻能清晰看到地面用發光地磚鋪就的停止線,發光地磚的顏色變化與紅綠燈信號完全同步。此時,對機動車而言,左轉和直行都是紅燈,機動車停車等候,垂直方向的行人可過街。直行信號燈轉為綠燈,直行和左轉車輛停止線同步變為綠色,左轉機動車可進入左轉待轉區,待轉區內的發光左轉箭頭標志清晰明了。此時待轉區的停止線為紅色,車輛在待轉區內等候,直至左轉信號燈變為綠色,待轉區停止線同步變為綠色,車輛左轉通行。當機動車左轉、直行信號燈都變為紅燈時,垂直方向行人可通行。斑馬線行人等待區鋪有跟人行信號燈同步的紅綠色發光地磚,斑馬線中間鑲嵌白色發光磚形成流水燈效果,指引行人快速過街。當有人闖紅燈時,智能紅綠燈進行人臉抓拍,并把抓拍下來的人臉在燈體LED屏上曝光顯示。


           
                 第二種應用場景:城區路段非燈控場景,這是一個非燈控場景下一個路段上的過街通道,是沒有紅綠燈信號的,我們把斑馬線用黃色的發光磚包裹一圈,當有行人或者非機動車通行的時候,發光地磚快速的爆閃以此警示駕駛員,斑馬線上有人通行。當行人過去后,黃色的發光地磚閃爍的頻率就會降低。這是整個系統的架構,跟剛才的燈控架構相比,增加了一個行人及非機動車的檢測裝置,同樣的,聯網情況下可以將實時信息傳輸給中心管控平臺,并傳輸給車載終端設備。那么這種場景應用下的有益好處是什么呢,我們先來看這段視頻。首先看一個視頻,這個視頻是第一車道的機動車行車記錄儀拍攝的,這輛車看到了過街行人,他停車等候,但是他右側的車輛被他的車擋住了視線沒有看到行人,導致交通事故的發生。因事發突然、令人猝不及防,因此被稱為“鬼探頭”。

                 我們怎么來通過我們的技術管控手段來避免這種事故的發生呢?解決方案在通行路段的斑馬線的四周裝上發光地磚,當有行人走上之后是黃色的爆閃工作模式來提醒一二車道上的車輛注意避讓,司機不一定能看到行人,但是可看到發光地磚在爆閃,這時候就表示有行人來了,要注意避讓來減少事故的發生。



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                 第三種應用場景:國省道與農村道的非燈控場景,解決方案是這樣的,在輔路的右側安裝有毫米波雷達,當有行人、非機動車或機動車從輔路駛出,可檢測到這些移動物,此時,安裝在路口主路右側橫桿上的“橫向來車”指示屏點亮、落地爆閃警示燈爆閃,主路地面上的黃色發光地磚閃爍,警示駕駛人路口輔路上有行人、非機動車或機動車要通行。同時,主路上的雷達檢測您的當前車速,并將車速在車速反饋儀的LED顯示屏上顯示出來,警示您不要超速行車。

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                 那么在輔路上是如何警示的呢,是在主路上距離路口100米~150米處路的右側,安裝有檢測車輛的毫米波雷達。該雷達可區分來向車和去向車,觸發距離可達150米,并可準確測速。當該雷達檢測到有來向車時,在面向輔路的LED顯示屏上顯示“有車”,LED“讓”字牌閃爍,向需要過馬路的行人或非機動車發出警示,路口有車輛通行,注意避讓。

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                這些典型應用場景下的管控手段已在全國三十多個城市以及韓國的龜尾、世宗兩市成功落地應用,央視《走近科學》及各新聞頻道、地方臺、報紙、學習強國APP等主流媒體進行了近二十次的媒體報道。今年兩會期間,全國政協委員、南通大學校長施衛東的提案就是“給孩子裝一條會發光的斑馬線”。在2020年8月份公安部交通管理科研所,2020年8月,公安部交通管理科研所將南京市江寧區雙龍大道-天元路路口應用的智慧發光斑馬線作為典型案例向全國交警系統展示并推薦。這些解決方案所涉及到的知識產權情況是這樣的,我們已經申請了13例發明專利,其中有5件授權,并且我們也申請了PCT國際專利。有專利被憑為“南京市優秀實用新型獎”,還有軟件著作權。


          關鍵技術及設備


                 實現這樣一些管控系統手段的關鍵技術,第一個關鍵技術:以材料學、力學、機械設計及制造等學科為理論基礎,研制出了透明度高、機械性能良好、耐高低溫和耐紫外線輻射、硬度10-80Shore D可調的高分子復合材料作為磚體的主要材質。第二個關鍵技術:基于斷裂力學、熱力學,結合有限元仿真技術,研究了兩種載荷情況下(車載、溫度載荷)無縫伸縮縫間隙板邊緣裂紋應力強度因子的變化規律,探討該敏感區域裂紋反射開裂特性。第三個關鍵技術:優化了發光地磚路面鋪設的組合結構,防止發光地磚周圍路面出現裂縫、坑槽、車轍、沉陷、松散等病害。以水泥混凝土路面為例,與路面接縫處的路面彎沉差0.20~0.45mm,接縫傳荷系數≥80%?;谶@樣的理論基礎,在路面實施最早的已經有兩年的時間了,這過程中沒有出現裂紋、破損的情況,說明這樣一些理論基礎的堅實性。第四個是基于人臉識別方面的,采用目標檢測網絡YOLOv3-MobileNetV2的模型結構,綜合考慮硬件配置、軟件運行環境、網絡模型大小等因素,滿足人形檢測、人頭檢測、人臉檢測等多種目標檢測情況下的實際應用。第五個關鍵技術:基于各向異性磁阻傳感技術及滑動平均濾波算法處理車流量數據,抑制周期性干擾并濾除噪聲,得到高精度的車流量數據,并基于該數據優化紅綠燈信號配時,彌補傳統固時控制的不足。第六個關鍵技術:深化研究道路交通發光地磚的材料配比、接口設計及功能集成應用,將磚體防紫外線老化、磚體與電源轉接頭的防水性能等方面性能進一步提升。第七個關鍵技術:構建基于LTE-V2X標準的人-車-路協同管控平臺,將各路側基礎設施作為平臺中的功能子系統集中管控,實現高可靠、低延遲的交通路況信息推送和調取。



                  應用這樣一些關鍵技術,我們研發了這些典型產品:發光地磚/發光箭頭磚、人臉識別多功能人行燈、毫米波雷達。首先來看發光地磚/發光箭頭磚的產品特點。







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