智能感知道路专栏导语

随着互联网、云计算、大数据等信息技术的发展，人们对交通基础设施智能化的需求更加迫切。以服务未来智慧交通为目标的智能道路基础设施成为了当代交通领域发展的重要方向，其中，智能感知是智能道路基础设施研究方向的基础和前沿。智能感知道路是通过特定的感应通讯、数据网络和材料结构系统设计，实现具有主动感应、自动辨析、自主调节和动态指示等服务功能的道路基础设施。智能感知道路对路面环境、力学、交通等状态的感知研究，可为评价道路服役状态,降低安全风险提供保障；对路面诊断修复的研究，可为延长道路使用寿命，降低养护成本提供依据；对路域能量转换与采集的研究，可为交通能源融合发展，实现节能减排的战略目标提供借鉴。智能感知道路研究对于我国道路基础设施服务水平的本质提升和交通强国建设与发展具有重大而深远的意义。
近年来，众多学者在道路基础设施感知信息解析，多源数据处理，感知材料设计和智能铺装结构设计等方面取得了丰富的成果，为提高我国道路基础设施智能感知水平和加快交通基础设施智能化发展提供了重要的理论指导和技术支持。为充分展示智能感知道路领域的最新研究成果，引领该领域的发展方向，推动理论与技术创新，《中国公路学报》编辑部邀请长安大学蒋玮教授、哈尔滨工业大学徐慧宁教授、北京航空航天大学李峰教授、东南大学马涛教授、同济大学朱兴一教授、武汉理工大学刘全涛教授作为组稿负责人，共同向该领域的知名专家、学者约稿，出版本期“智能感知道路”专栏，回顾、总结和推广我国智能感知道路领域的最新成果，展望该方向的发展趋势。本专栏共收到相关理论、技术、方法、试验研究及综述等论文40余篇，最终录用9篇。研究内容集中于以下几个方面：
（1）综述。梳理总结了感应充电路面技术、融合感知特性的道路铺装结构设计体系、冰雪路面摩擦特性与运营风险管控等方面的最新研究成果和发展趋势。
（2）自感知道路及其配套的感知系统技术。主要内容包括：路面低温变色复配物的制备及热色特性研究、环氧树脂基自发光路面材料设计与性能研究、基于分布式光纤的混凝土路面振动场感知与解析等。
（3）自修复路面及其诊断系统技术。主要内容包括：石墨烯微胶囊沥青双机制愈合机理研究等。
（4）自俘能路面及其能量转换系统技术。主要内容包括：基于应用环境的路用压电俘能单元尺寸优化与性能评价、智能道路无线充电系统耦合线圈互操作性分析等。
智能感知道路相关理论、材料、结构的研究，将有力地推动我国以智能为重要特征的新型交通基础设施的理论研究与工程实践，为加快交通强国建设提供有力支撑。《中国公路学报》将持续关注该领域的国内外最新研究进展，以期为广大专家、学者及工程技术人员提拱学习、交流的平台，促进我国智能道路基础设施领域的高质量与可持续快速发展。     

智能网联环境下路侧感知单元数据质量在线监测框架

智慧道路中布设的路侧感知单元可以获取全域车辆运动轨迹数据,是交通流智能管控系统、车路协同自动驾驶的重要基础,如何对其数据质量进行主动监测是道路交通运营管理部门面临的重要挑战.随着智能网联车的规模化应用,车载高精度定位与环境感知众包数据为路侧感知单元数据质量监测提供了新的思路.提出了基于智能网联车众包定位与感知数据的路侧...     

排水降噪沥青路面在上海虹梅南路段高架工程中的应用

为深入研究排水降噪沥青路面在南方多雨地区城市高架快速路中的适应性,从结构设计、原材料选取、目标及生产配合比设计、混合料性能测试、渗水和噪声检测等方面进行了系统研究,并被应用到上海虹梅南路段高架工程全线主路和匝道桥面铺装中。研究成果对南方多雨地区海绵城市建设的道路铺装应用有指导意义。     

一种车路协同封闭场地测试系统设计方法

智能网联汽车搭载了先进的环境感知系统及智能逻辑算法功能,具备环境感知及智能决策功能。但对于道路盲区的预测及控制,是单车智能无法跨越的壁垒。目前,路侧感知及车联网技术已成为未来发展无人驾驶汽车、道路通行安全及效率提升的公认技术路线之一。文章通过标准梳理及走访调研国内车联网测试场、示范区,以测试场景为依托,提出道路技术参数设计方法及最小通信距离设计方法,结合设备设施布置要求,提出一种封闭测试场车路协同系统设计方法,满足智能网联汽车车路协同全场景封闭场地闭环测试及验证。     

智能路面发展与展望

为了促进智能路面的发展，综述了智能路面各项技术的研究进展和发展趋势。首先提出了智能路面的定义，在此基础上明确了智能路面的体系架构，包括路面信息感知获取层、信息集成处理层、综合服务层和能量供给层；重点介绍了智能路面信息采集技术、信息管理与分析技术、能量收集与利用技术、自我调节技术和基于智能路面的车路协同技术等关键技术的发展现状，讨论了智能路面的设计和建造方法；最后提出了智能路面现有研究存在的问题和不足，并对其今后的发展做出展望。研究结果表明：智能路面是由特定的结构材料、感知网络、信息中心、通信网络和能源系统组成，具有多种智能，并且能够为人、车、环境提供服务的道路路面；智能路面的发展将有助于充分发挥道路自身潜力和适应未来的交通工具；在路面信息的采集过程中，传感器在耐久性和实用性等方面存在的技术难题仍需进一步解决；智能路面的各种能量收集和自我调节技术应着重解决低成本和高性能的问题；物联网、大数据、云计算和各种人工智能方法在智能路面的监测和管理过程中具有广阔的应用前景；智能路面作为一种新型的道路路面，其设计和施工可以结合建筑信息模型（BIM）、模块化施工、3D打印和智能压实技术，集合成一套新的建造工艺。     

北方寒冷冰冻海域水泥混凝土桥桥面铺装防水耐久性方案设计

本文以青岛海湾大桥项目为依托,对国际和国内常用的多种桥面沥青铺装层从破坏现象、损伤(坏)机理、材料设计、结构设计、性能评价及施工控制等方面进行综合分析,同时结合北方寒冷冰冻海域气候环境特点进行调研,从系统工程角度出发,按照铺装层层位功能定位的概念进行设计,对铺装层结构体系、防水体系以及混合料级配进行优化,以期建立适合我国北方沿海地区气候及交通荷载特性的铺装层混合料设计要求及技术标准体系。     

环氧沥青钢桥面铺装设计理论与方法

国内外钢桥面铺装多采用沥青混合料铺装,由于钢桥面铺装使用条件的特殊性,目前尚未形成有效的钢桥面铺装设计理论与方法。该文从钢桥面铺装的损害机理入手,提出了钢桥面铺装的设计参数及设计指标,并以道路结构设计为基础,提出了适合钢桥面铺装的设计理念及设计流程,同时提出了适合钢桥面铺装的典型铺装结构,即环氧沥青混凝土+SMA。研究成果已在已建和在建的几座钢桥面铺装设计和铺装工程中应用。     

智能车辆的研究及发展

智能车辆也叫无人车辆，是一个集环境感知、规划决策和多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统。它集中运用了计算机、现代传感、信息融合、通讯、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。它具有道路障碍自动识别、自动报警、自动制动、自动保持安全距离、车速和巡航控制等功能。它的主要特点是在复杂的道路情况下，能自动地操纵和驾驶车辆绕开障碍物并沿着预定的道路(轨迹)行进。     

自动驾驶交通街景下智慧道路系统设计

在物联网、大数据、人工智能与传统行业互融共通、科技迅猛发展的今天,城市道路的智慧化设计应融合创新,适应自动驾驶的城市交通街景。本文总结了国内智慧道路的发展现状,分析城市道路泛在感知及适应自动驾驶的必然趋势,提出了智慧道路的建设思路。重点针对道路自身结构、周围运行环境、车辆、行人、突发状况等不同交通基础设施信息来源进行道路感知系统和智慧路侧系统的设计,提出了道路智慧监管大数据平台的技术架构。     

面向桥面铺装动力响应分析的多尺度桥梁模型

为了解决传统桥面铺装设计方法不能反映在行车荷载与桥梁振动特性耦合作用条件下的铺装动力响应问题,提出一种面向桥面铺装动力响应分析的多尺度桥梁模型的构建新方法。该方法首先综合考虑桥面铺装和桥梁结构特性对建模的要求,建立整桥有限元仿真模型,然后构建精细化桥面铺装体系局部梁段模型,最后通过动力子结构方法将整桥结构与桥面铺装局部结构衔接,并以某大跨径悬索桥为例进行实例分析。结果表明：由于考虑整桥动力特性和不平度的影响,将使计算结果（不平度等级为A）比静力计算结果大10%～15%,并且随着不平度的增加而非线性增加;采用该模型的构建方法可以避免现行桥面铺装设计中采用静载偏不安全的缺点。     

高等级公路建设如何实现科学发展观贯彻资源节约型和环境友好型思想

从路面使用寿命、已有高等级公路路面维修、材料再生利用的角度阐述了高等级公路建设如何实现科学发展观、贯彻资源节约型和环境友好型思想。通过路面设计理论的典型实例,对"强基、薄面、稳土基"路面设计理论进行了验证,介绍了长寿命沥青路面的2个基本技术要求。从沥青面层和基层材料选择和级配设计、拌和厂设备添置和改造的角度介绍了试验路段采用的创新技术。主要介绍了2005年发明的中断级配新多碎石沥青混凝土SAC,2006年发明的新水泥碎石CBG-25。通过与原生产路段的对比,介绍了长寿命沥青路面的特点及优点,即:初期投资减少;大、中、小修费用减少;使用者费用减少;全寿命周期费用最少。充分验证了用我国沥青路面独特的设计理论"强基、薄面、稳土基"设计出来的路面可以达到长寿命的要求,它的设计与施工符合科学发展观和贯彻"两型"的要求。     

桥梁运维感知服务技术与数字化转型研究

以城市数字化转型大趋势为背景,结合桥梁管养需求,论述了桥梁运维感知服务体系的技术构成,阐释其对城市运行和服务社会、服务国家的多层次意义,并从在线感知、智能巡检和平台服务方面提出了部分技术拓展建议。在此基础上,综合探讨了在道路桥梁建设和管养领域开展数字化转型的关键问题,并提出了相应建议。     

山区通村公路低造价水泥混凝土路面结构研究

为充分利用筑路资源、节省工程造价、提高路面设计质量,从交通特征、土基强度、筑路材料等影响因素出发,提出了抛石水泥混凝土、小板块水泥混凝土、低强度水泥混凝土路面三种符合山区通村公路建设资源特点的路面结构形式。采用有限元软件对推荐的路面结构进行了力学分析,并对三种结构形式进行经济比较,确定出工程造价最低的路面结构类型。     

小粒径沥青混合料薄层铺装技术在罗山路延长线养护中的应用

针对目前道路养护技术中普遍存在的诸如对原有路面的平整度依赖性较强、耐久性不足和材料性价比低等弊端,通过小粒径沥青混合料薄层铺装技术在罗山路延长线养护中的成功应用,得出小粒径沥青混合料薄层铺装技术具有良好的路用性能和生产、施工普遍适用性,是目前道路养护中一种新型的、性价比较高的养护工艺,具有良好的应用前景。     

专家系统在路面养护管理中的应用研究及展望

路面的养护管理是公路管理部门的核心工作之一,由于组成路面养护决策诸因素的复杂性,专家知识和工程经验一直都在路面的养护决策中发挥着重要的作用。因此研究开发能够汇集专家知识并模拟专家解决问题过程的路面养护专家系统具有极大的应用价值。本文对过去近20年间国内外开发的主要路面养护管理系统进行了回顾,分析了不同系统的特点及在开发和应用方面存在的不足。最后结合现代人工智能技术的发展现状,提出将来路面养护专家系统的研究方向。     

装配式预应力混凝土路面结构设计研究

传统水泥混凝土路面因其抗压强度高、刚度较大、耐久性较强、使用寿命长而被广泛应用。然而,由于硅酸盐水泥混凝土的性质,现浇水泥混凝土路面养护时间长,强度增长慢,开放交通晚,无法满足路面快速施工的要求。基于此,本文基于绿色建筑和智能建造技术理论开发了一种新型可循环使用的路面体系,即装配式预应力混凝土路面,通过标准化设计基础板、中央应力板和连接板,进行工厂化预制和现场模块化安装,施工速度快,施工环境不受极端天气的影响,装配式路面使用性能优异,既可广泛应用于公路新建、改扩建和养护工程,也可用于地震、泥石流等极端自然灾害条件下的道路抢修。     

双层多孔沥青路面关键技术分析

双层多孔沥青路面相对于传统的路面结构,在降噪、抗滑、排水、抗冻及耐久性方面,有较为突出的优越性。论述了双层多孔沥青路面的发展和国外常见的结构类型,以及所使用材料的作用及要求,包括集料、粘结料、活性剂、纤维等;简述了“贝雷法”在多孔路面级配设计中的运用和利用双层沥青摊铺机进行此类路面铺设的过程;结合国内外的施工经验,提出了施工工艺中原路面的处理方式与需要考虑的环境和设备因素。     

港珠澳大桥沉管隧道沥青路面结构设计与实施

沉管隧道预制管段拼装结构易引发路面反射裂缝，海底隧道封闭、潮湿的施工环境条件易导致基面潮湿、施工困难、路面湿滑等问题。为解决上述技术难题，通过对路面使用环境气候、交通等条件的综合分析，借鉴类似工程实践经验，提出3 cm温拌改性沥青AC10铺装调平层+6 cm温拌改性沥青SMA16铺装下层+4 cm温拌阻燃改性沥青SMA13铺装上层的铺装方案，并制定沉管隧道管节接头、节段接头及路缘等区域的细化处治方案。从隧道路面设计验算及实施检测结果来看，沉管隧道路面结构设计方案与细部方案是科学、合理、可行的，可以为今后类似工程建设提供借鉴。     

沥青路面再生加热室内试验方法研究

利用路面摊铺与养护综合试验台对沥青路面进行室内热再生加热试验,研究再生路面加热过程中加热板的移动速度、沥青路面的温度变化以及加热量等因素对加热质量的影响.通过试验得出满足加热质量的最优移动速度、最佳加热距离以及合理的加热量等施工参数,为沥青路面再生加热施工提供一定的依据.