文/北京航空航天大學

獲獎等級：特等獎

項目名稱：時空大數據驅動的公路網運行狀態(tài)精準辨識與主動控制技術及應用

“時空大數據驅動的公路網運行狀態(tài)精準辨識與主動控制技術及應用”項目屬于交通工程、信息技術多學科交叉領域。國家公路網是國家綜合運輸體系中的大動脈和骨干網，是強化城市群聯(lián)系、加快交通一體化建設的重要基礎。項目針對公路網網絡規(guī)模大、狀態(tài)成因雜、影響因素多所導致的數據處理慢、狀態(tài)辨識粗、應急救援難等關鍵問題，提出了利用有序群體行為認知路網運行的創(chuàng)新思路。項目基于海量固定與移動監(jiān)測設備采集信息、車聯(lián)網日活躍車輛所匯聚的動軌跡信息，結合事件、氣象等外部環(huán)境信息，將人工智能等新一代信息技術與交通工程相融合，構建了時空大數據驅動的公路網運行狀態(tài)精準辨識及主動控制技術，建立了公路網運行狀態(tài)辨識新方法、風險防控新手段、態(tài)勢研判新視角與運行效率提升新模式。

強感知 能自適 控風險

←運行狀態(tài)突變環(huán)境下路段間聯(lián)通拓撲關系動態(tài)識別

← 重慶高速全網斷面車流量

項目針對監(jiān)測設備總量多，但監(jiān)測器點位設施布設分散，單一設備感知范圍有限，存在大量監(jiān)測盲區(qū)的問題，提出了基于時空大數據挖掘的群體出行規(guī)律認知理論，揭示了路網空間結構與群體出行特征分層耦合的作用機理，構建了面向大規(guī)模監(jiān)測數據關聯(lián)匯聚的時空大數據流式處理與認知計算體系，通過從無序個體軌跡中發(fā)現(xiàn)的有序群體移動規(guī)律，形成了公路網全域、全天候感知能力。

針對公路網整體波動小、局部波動大、運行狀態(tài)表征片面、安全隱患預判不精準等問題，項目提出了復雜公路網實時運行態(tài)勢研判與主動干預技術，構建了多因素融合的公路網交通事故風險閾值自適應模型，建立了基于歷史數據挖掘及態(tài)勢仿真推演的風險協(xié)同管控技術，以及道路通行能力折減典型場景下應急交通管控技術體系。

針對節(jié)假日、重大社會活動等供需影響下的交通需求預測瓶頸，項目提出了多群體出行需求聯(lián)合評估方法、面向大規(guī)模路網路段間運行狀態(tài)影響關系的自適應學習方法，形成了供需失衡環(huán)境下大規(guī)模公路網交通需求預測與出行誘導技術。

項目先后發(fā)表SCI、EI檢索論文82篇，ESI高被引用論文3篇，授權國家發(fā)明專利29項，軟件著作權8項，編制國家標準兩項，支撐了全國16萬公里高速公路網的系統(tǒng)應用，以及部級公路網運行監(jiān)測管理與服務平臺的建設，社會經濟效益顯著，推廣應用前景廣闊。

降風險 提能效 促融合

引領行業(yè)技術進步 促進關鍵技術變革

項目建立了公路網運行狀態(tài)辨識新方法、態(tài)勢研判新視角、風險防控新手段與運行效率提升新模式，促使公路網運行監(jiān)測與應急處置方式發(fā)生了重大變革，形成了部、省、段、站四級聯(lián)動。在增強交通系統(tǒng)主動控制能力的同時，從根本上降低了安全事故風險，帶動了物聯(lián)網、信息技術等行業(yè)發(fā)展與服務創(chuàng)新。

提升公路網交通系統(tǒng)整體效能與運行管理水平

項目創(chuàng)新了交通管理模式，增強了公路網運行監(jiān)測與服務能力，形成了高速公路全天候感知能力。公路網運行監(jiān)測管理、交通決策支持與政策實施效果評估由原有的局域化、被動式、粗粒度向整體化、主動式、精細化轉變，有效提高了群體出行效率，在緩解交通擁堵的同時降低了能耗排放。

強化安全管理與重大事件應對能力

面對地震、極端天氣等突發(fā)事件影響和節(jié)假日、重大社會活動等計劃事件影響，項目實現(xiàn)了影響時間、范圍的動態(tài)感知、路網運行態(tài)勢演化的精準預測，有效提升了部級層面對公路網運行的監(jiān)測與決策能力，以及部省協(xié)同聯(lián)動管理效率，為事后應急向事前預警的轉移提供了支撐。

推動交通系統(tǒng)基礎理論與學科發(fā)展

項目成果取得的專利、論文、軟件著作權、國家標準等系列成果，創(chuàng)新了我國交通系統(tǒng)的感知、認知、預知與控制理論基礎，促進了大數據、人工智能等先進信息技術與交通運輸行業(yè)深度融合，對帶動交通智能化、綜合化發(fā)展，加快新基建與領域結合應用及培養(yǎng)解決復雜工程問題人才均具有積極推動作用。

頂級科研院校、頂層管理機構的強強聯(lián)合

← 層次化關系學習

← 多群體車流量預測

← 節(jié)假日車流量及擁堵指數精準預測

項目取得的突出成果離不開北京航空航天大學、交通運輸部路網中心、交通運輸部公路科學研究院三家主要完成單位的強強聯(lián)合與通力合作。

北京航空航天大學（以下簡稱“北航”）現(xiàn)隸屬于工業(yè)和信息化部，是全國第一批16所重點高校之一，也是20世紀80年代恢復學位制度后全國第一批設立研究生院的22所高校之一，首批進入“211工程”，2001年進入“985工程”，2017年入選國家“雙一流”建設高校名單。北航在航空、航天、動力、信息、材料、儀器、制造、管理等學科領域具有明顯的比較優(yōu)勢，形成了航空航天與信息技術兩大優(yōu)勢學科群，國防科技主干學科達到國內一流水平。工程學、材料科學、物理學、計算機科學、化學、社會科學總論6個學科領域的ESI排名進入全球前1%。北航現(xiàn)有1個國家實驗室——航空科學與技術國家實驗室，9個國家級重點實驗室，6個國家級工程研究中心，3個北京市高精尖創(chuàng)新中心，70余個省部級重點實驗室；有9個國家自然科學基金委創(chuàng)新研究群體，12個教育部創(chuàng)新團隊，10個國防科技創(chuàng)新團隊。學校突出自主創(chuàng)新，強化協(xié)同創(chuàng)新，積極搭建國家級創(chuàng)新平臺，組建大團隊，承擔重大科研項目，重大科技成果不斷涌現(xiàn)?！笆濉币詠?，北航共獲國家三大科技獎勵70余項，其中近16年獲得15項國家級科技獎勵一等獎、3項國家自然科學獎二等獎，創(chuàng)造了一所大學連續(xù)獲國家高等級科技獎的紀錄，被社會譽為科技創(chuàng)新的“北航模式”。

← 群體行為特征重構

交通運輸部路網中心（以下簡稱“部路網中心”）是隸屬于交通運輸部的事業(yè)單位，主要開展路網監(jiān)測、應急處置與出行信息服務相關工作，促進公路事業(yè)發(fā)展，全國公路網日常運行監(jiān)測，全國公路網重大突發(fā)事件預警預測與應急處置，公路交通出行信息服務，公路數據庫技術開發(fā)與維護，公路交通信息平臺建設與維護，公路橋隧道安全運行技術支持，公路網建設養(yǎng)護造價及運營成本評估，收費公路聯(lián)網收費及不停車收費技術支持，相關科學研究、技術咨詢與國際交流。部路網中心自成立以來，按照“高起點起步，高標準要求，高效率運轉”的原則，以成為“交通運輸部的服務中心、處置中心、人才培養(yǎng)中心和部黨組進行決策提供建議的參謀中心”為目標，把“提高路網運行效率、保障路網安全暢通、服務百姓便捷出行”作為核心任務，以“懂路網、善研判、會溝通、精技能”為基本要求，加快推進各項職能建設。部路網中心積極穩(wěn)步提升國家高速公路及重點干線路網監(jiān)測、養(yǎng)護、應急處置和出行服務能力，并實現(xiàn)對區(qū)域性應急管理機構、應急隊伍、物資裝備等資源的統(tǒng)籌調度和管理；建成具有監(jiān)測預警、綜合研判、輔助決策、異地會商、路網協(xié)調、輔助調度和模擬演練等功能的國家公路網運行管理與應急處置平臺；在路網運行管理體制機制、隊伍建設、制度建設等方面取得了積極進展。部路網中心在重大活動保障、重大節(jié)假日小型客車免費通行政策實施，以及重大自然災害應對等方面發(fā)揮了重要作用，多次獲得中央領導和交通運輸部黨組的高度肯定。

交通運輸部公路科學研究院（以下簡稱“公路院”）成立于1956年，是交通運輸部直屬公益二類科研事業(yè)單位，主要從事公路交通運輸領域的科學研究、技術研發(fā)、標準規(guī)范制修訂和科技服務、技術支撐、人才培養(yǎng)等工作。公路院擁有較為完善的科技創(chuàng)新體系，依托公路交通試驗場、5個國家級創(chuàng)新平臺、6個交通運輸行業(yè)重點實驗室、4個交通運輸行業(yè)研發(fā)中心和若干產業(yè)聯(lián)盟，形成了“一個基地+兩根鏈條”的科技創(chuàng)新體系，推動了科技創(chuàng)新能力的提升，在公路交通運輸行業(yè)的科學研究、技術研發(fā)、技術服務及應用示范等方面發(fā)揮了重要作用。