2017年高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）推荐项目公示材料（进步奖（含推广类、科普类）、进步奖-直报类）1、项目名称：快速道路主动交通安全设计与调控关键技术及应用2、推荐奖种：科技进步奖3、推荐单位（专家）：东南大学4、项目简介：随着我国城镇化、机动化进程的不断加快，以城市快速路和高速公路为代表的快速道路进入高速发展时期。

快速道路具有容量大、车辆运行速度快等特点，在交通出行及运输服务中承担了关键作用。

随着道路交通量的快速增长，快速道路交通安全问题日益严峻，已成为道路交通事故新的增长源。

传统的快速道路交通设计和交通运营管理着眼于提升道路通行能力和服务水平，对交通安全考虑较少，在实践中存在明显缺陷。

主动交通安全设计与调控的主要思路就是将安全作为要素融入快速道路交通设计与运营管理的全过程，实现快速道路交通安全态势的前驱诊断、事前预警和主动干预。

随着信息技术的进步，交通流和环境参数检测技术提供了高解析度的动态交通流和天气数据，为研究事故发生前交通运行状态提供了可能。

研究表明，多数快速道路交通事故发生前都可以观察到有别于正常情况的交通运行状态，表现为交通流在时间和空间上的不均匀分布，这种危险交通状态也被称为事故前兆。

通过对交通事故前兆发生机理和演变规律的深度挖掘，可以解析交通流－道路环境－交通管理策略－道路几何条件－事故风险间复杂的关联规律，实现对交通安全状态的精准辨识和事故风险的主动预警。

在此基础上，通过优化快速道路交通设计和交通运营管理策略，对危险交通状态与交通事故风险进行主动干预，提升快速道路交通安全水平和通行效率。

基于以上思路，组建了产-学-研密切合作的科研团队，历时近十年围绕快速道路主动交通安全设计与调控的理论与关键技术开展了系统深入的研究，形成了以三个创新点为代表的技术群：（1）创立了快速道路交通安全状态辨识与事故风险预警方法体系。

（2）提出了基于事故前兆的快速道路交通安全分析与多目标优化设计方法。

（3）研发了基于速度引导的快速道路交通安全主动调控技术。

授权国家发明专利32项、国家软件著作权5项，出版专著3部；编制国家及地区工程标准8项，发表SCI论文32篇；在人才培养等方面也取得了较丰硕的成果，获江苏省优秀博士学位论文2篇，中国智能交通学会全国优秀博士学位论文2篇，江苏省优秀硕士学位论文1篇，培养博士研究生1人获“亚太智能交通优秀青年学生奖”，1人入选“香江学者”；形成了一批具有自主知识产权的技术成果，已在北京、江苏、四川、河南、浙江、广东等省份的20多条高速公路和城市快速路得到应用，取得了显著的社会经济效益。

5、主要完成单位及其创新推广贡献：1）东南大学本项目的牵头研究单位和组织实施单位。

组织完成国家自然科学基金优秀青年科学基金课题“交通安全设计和评价”（51322810）、国家自然科学基金青年基金课题“混合交通流环境下交通冲突技术基础理论研究”（50908050）、国家自然科学基金青年基金课题“高速公路车速离散特征、机理及控制方法研究”（51008074）、江苏省交通厅科研课题“干线公路快速化改造关键技术研究”和江苏省交通厅科研课题“高速公路改扩建项目交通组织优化研究”等项目。

建立了快速道路交通事故前兆特征的表征与识别方法，系统解析了交通事故风险形成机理及演变规律，提出了快速道路交通安全状态类归与主动辨识技术，构建了快速道路交通事故风险主动预警技术。

提出了基于事故前兆特征的快速道路交通安全分析技术，研制了基于事故前兆特征的交通事故风险分析与优化设计软件，研发了快速道路出入口交通冲突仿真与快速提取技术，提出了综合考虑效率、安全、环境和能耗的快速道路典型节点交通设计多目标协同优化技术。

基于交通安全影响系数构建了常用车速管控设施综合优化设置技术，提出了不利天气条件下快速道路限速值优化设计技术，构建了面向安全增强、效率提升和多目标协同优化的可变限速控制和系统搭建技术。

获授权国家发明专利28项、软件著作权3项。

组织成果在北京、江苏、四川、陕西、河南、浙江、广东等省份的20多条高速公路和城市快速路的应用，有力提升了快速道路的交通安全设计水平和整体运行效能，取得显著的社会经济效益。

2）交通运输部公路科学研究所本项目的合作研究单位和研究成果的主要应用实施单位。

参与完成了国家高技术研究发展（“863”）计划课题“国家干线公路网交通状态综合感知与态势评估”和国家高技术研究发展（“863”）计划课题“智能化交通控制系统测试与认证平台技术框架研究”。

提出了面向交通事故前兆特征识别的快速道路交通运行状态监测方法，构建了面向主动交通安全管控的交通流数据采集与融合方法，协助完成了快速道路交通安全状态判别方法和快速道路出入口交通冲突快速提取技术，编制了公交智能化示范工程标准《道路智能化交通管理设施设置要求第1部分：通用技术条件》、《道路智能化交通管理设施设置要求第2部分：城市道路》、《道路智能化交通管理设施设置要求第3部分：公路》,《道路智能化交通管理系统设置要求第1部分：设施设置要求》以及《道路智能化交通管理系统设置要求第2部分：通用技术要求》等8项国家和地方标准。

获授权国家发明专利4项、软件著作权2项，编制国家及地区工程标准8项，牵头出版专著3部。

发挥本单位在高速公路交通运营与管理的行业影响力，组织成果在天津、北京、河南、广东等直辖市和省份的示范应用及进一步的推广应用，显著提升了快速道路的主动交通安全管理水平和整体运行效能，取得显著的社会经济效益。

3）江苏宁沪高速公路股份有限公司本项目的合作研究单位和研究成果的主要应用实施单位。

协助开发了快速道路交通安全状态感知和事故风险预警技术集成系统和软件，以及快速道路可变限速多目标优化控制集成系统和软件，在宁沪高速公路上多个区段进行了工程实践应用，基于实际采集的高解析度交通流数据与气象数据，对宁沪高速的交通运行特征和规律进行分析进而对原有系统和算法进行反馈和修正，具体针对宁沪高速的交通事故风险分析模块、交通安全风险预警模块、交通事故风险主动管理与评估模块、可变限速控制策略模块进行了更新，使整套系统更加符合宁沪高速特征并更好地发挥效果。

为高速公路交通安全调控应用示范提供了广泛而深入的技术支撑工作，基于实际反馈对高速公路交通安全主动调控关键技术、标准、软件等进行了研发、制定和应用。

4）东南大学建筑设计研究院有限公司本项目的合作研究单位和研究成果的主要应用实施单位。

根据东南大学完成的国家自然科学基金优秀青年科学基金课题“交通安全设计和评价”研究成果，与东南大学共同研发了基于事故前兆特征的交通事故风险分析与优化设计系统软件，构建了快速道路典型路段安全设计方案的人机交互环境和多情景仿真测试平台，系统软件具备快速道路数字模型构建、数据管理、事故风险快速建模、仿真测试、设计方法对比和交通安全分析等多项功能。

组织和推动了快速道路交通安全分析与多目标优化设计技术在快速道路的快速化改造和改扩建设计中的工程应用，取得了良好的社会经济效益。

成果推广先后获得了“2010年度国家优质工程银奖”、“2010年度公路交通优秀设计二等奖”、“2015年度四川省优秀工程勘察设计奖”等多项设计奖项。

6、推广应用情况：本成果已在北京、江苏、四川、陕西、河南、浙江、广东等省份的20条高速公路和城市快速路得到全面或部分应用，有力提升了快速道路的交通安全设计水平和智能化运营管理水平，着力化解了快速道路交通事故导致的交通安全与拥堵问题，取得了显著的社会经济效益。

创新点1与创新点2相关研究成果在15条高速公路和城市快速路的设计与改扩建项目中得到推广应用。

项目成果服务于快速道路主线、出入口、交织区、曲线路段等典型路段的主动交通安全分析，识别存在交通安全隐患的设计路段，在此基础上对道路设计方案进行优化。

对从源头上降低交通事故风险，实现快速道路安全、高效运行起到了积极的推动作用。

应用了该成果的快速道路设计项目先后获得了“2010年度国家优质工程银奖”、“2010年度公路交通优秀设计二等奖”、“2015年度四川省优秀工程勘察设计奖”等多项设计奖项。

创新点3的研究成果先后在南京长江二桥、三桥、四桥、京港澳、京津塘等高速公路的信息化建设及交通运营管理工作中得到推广应用。

应用了该成果后，快速道路交通事故率普遍下降10%-30%左右，追尾事故率下降20%左右，因交通事故导致的交通拥堵降低20%-30%左右，有效提升了行车安全水平与通行效率。

7、曾获科技奖励情况：无9、主要完成人情况表完成人1：刘攀，排名1，教授，东南大学曾获2014年度公安部科技进步二等奖，道路交通安全执法技术及大范围应用，排名4。

项目负责人和总体技术思路提出者，创新点1、2、3的核心完成人，提出了基于事故前兆特征的快速道路交通安全分析技术，开发了交通事故风险分析与优化设计系统软件（软著：2017SR148128），提出了综合考虑效率、安全、环境和能耗的快速道路典型节点交通设计多目标协同优化技术，建立了交通安全设计的综合效能评估技术，发明了交通冲突仿真两阶段参数标定方法（专利：ZL201110394248.7）、机动车交通冲突数的确定方法（专利：ZL201310004 774.7）、高速公路匝道仿真模型的参数标定方法（专利：ZL201310002850.0），构建了基于速度引导的快速道路主动交通安全控制方法，发明了不良天气条件的快速道路可变限速控制方法（专利：ZL201110425753.3）、考虑交通流运行状态的快速道路可变限速控制方法（专利：ZL201110425477.0、ZL201110422688.9）。

投入本项目技术研究工作量占本人近年来工作量的70％。

完成人2：徐铖铖，排名2，讲师，东南大学对创新点1、2、3均有贡献，创新点1的核心完成人之一，提出了以安全为导向的快速道路交通安全状态分类与判别方法，提出了交通事故风险模型的时空移植增强技术，发明了快速道路危险交通流特征的自动检测确认方法（专利：ZL20111029555 98.8）、快速道路实时交通事故风险预测方法（专利：ZL201110301870.9）；创新点2和3的主要完成人之一，协助开发了基于事故前兆特征的交通事故风险分析与优化设计系统软件（软著：2017SR148128），提出了不利天气条件下的最优限速值计算方法，发明了快速道路横风下安全行车速度确定方法（专利：ZL2011104077 03.2）、降低侧向撞击和严重交通事故概率的车辆调控方法（专利：ZL2013100924 19.X和ZL201310093427.6）。

投入本项目技术研究工作量占本人近年来工作量的60％。

完成人3：张纪升，排名3，研究员，交通运输部公路科学研究所对创新点1、3均有贡献。