道路交通现代化建设及可持续发展关键技术
 
发布时间: 2009-09-13 浏览次数: 1753

一、项目定义
1、项目名称
道路交通现代化建设及可持续发展关键技术
2、项目所属领域
属于交通运输工程学科领域,所涉及的学科有交通运输规划与管理、道路与铁道工程、岩土工程、桥梁与隧道工程、交通信息工程与控制、载运工具运用工程等6个博士点学科和交通工程、土木工程、运输工程等5个专业,承担本项目的主要学科是交通运输规划与管理国家重点学科、道路与铁道工程江苏省重点学科。

二、项目背景

1、项目意义
随着我国经济建设的快速发展,以及汽车逐步进入百姓家庭,作为国民经济发展基础的交通运输系统相对滞后,无论是城市交通还是区域运输都日趋紧张,严重影响了国民经济的发展及人民生活水平的提高。造成交通运输系统全面紧张局面的主要原因有几个方面:①交通运输基础建设技术尚不能满足现代化交通运输系统建设的需要,交通设施的建设速度跟不上国民经济的发展要求,交通系统运输能力不能满足交通需求;②我国交通运输系统管理水平不高,现有交通运输系统设施利用效率低,加重了交通紧张状况;③我国的交通运输系统建设与管理过程尚不符合可持续发展战略,交通引起的环境污染严重,资源得不到优化利用。
因此,加强交通运输系统现代化建设技术、智能化管理技术、可持续发展保障技术的开发,对我国交通系统进行合理规划、优化建设及科学管理,是缓解我国交通运输紧张状况,并促使交通系统可持续发展的最有效办法。
2、建设项目的国际水平与国内水平
西方发达国家经过半个多世纪的建设,已形成了以高新技术为依托的五大运输方式及城市交通系统,形成了相互协调的交通运输基础设施体系,交通系统建设过程已基本完成。但这些国家的交通运输需求仍在继续上升,交通拥挤问题依然存在,并影响了区域与城市经济的发展。在发达国家,通过交通基础设施建设解决交通拥挤问题的效果已经很不明显,且代价很高,因此,发达国家把基于高新技术进行交通管理提高交通设施运输效率作为解决交通拥挤的最佳选择,交通系统管理(TSM)技术及交通需求管理(TDM)技术成了解决城市与区域交通问题的最关键技术,倍受各国同行欢迎。以现代通信技术、信息技术、卫星定位技术 (GPS)、地理信息技术(GIS)、计算机集成技术等高新技术为基础的智能交通运输系统(ITS)在发达国家相继开发,并部分投入运用(如英国南部地区实施的欧洲道路交通管理系统[ROMANS计划]等等),大大提高了道路交通运输系统的运输效率,有效地降低了道路交通负荷,交通状况明显改善。
我国地大物博,幅员辽阔,东部西部经济发展差距很大。总体来说,我国道路交通系统的建设水平和管理水平尚不能满足现代化交通系统建设的要求。但我国道路交通系统的建设与发展很不平衡,东部沿海地区公路与城市交通基础建设已初具规模,解决交通拥挤问题的基本手段已经从以前的以交通建设为主转变为交通建设与交通管理并重,并逐步向以现代化、智能化交通管理为主过渡。而西部广大地区公路与城市交通基础设施非常薄弱,解决交通问题的基本手段仍然是大规模的道路交通基础设施建设。
为彻底改变我国道路交通系统建设与管理的落后状况,国家在最近实施了二个重大发展战略:①西北交通大开发:配合国家西北大开发战略,交通基础设施建设为先行,国家准备投入3000亿人民币重点建设西部地区的高等级公路,为了建设好西部交通系统,国家在"十五"期间投入10亿资金进行面向西部地区的交通系统规划、建设与管理的关键技术研究,以缩小东西部差别。②全国城市交通建设与管理"畅通工程":由国务院下文,公安部、建设部联合实施的全国"畅通工程"旨在提高我国城市交通系统建设与管理的科学水平,并逐步实现城市交通管理的现代化、智能化。目前,全国700多个建制市全部实施"畅通工程",国家组织了十多个相关大学的专家成立专家组进行"畅通工程"技术指导与关键技术的攻关(东南大学为专家组组长单位)。
总之,我国道路交通系统发展不平衡,西部需要道路交通系统的规划技术与建设管理技术,东部需要道路交通系统的现代化、智能化管理技术。因此,本项目的建设显得特别重要。

三、项目的建设目标
1、建设项目的整体目标
以交通运输规划与管理国家重点学科、道路与铁道工程省级重点学科为主体,以交通规划与管理江苏省重点实验室和智能运输系统教育部工程研究中心为依托,联合其他相关学科和研究基地,重点开展对道路交通运输系统的规划理论、工程设施建设技术及管理方法的研究,并逐步形成具有中国特色的道路交通运输系统规划、建设与管理集成理论体系,建成高层次人才培养及高水平科技攻关的基础。造就一支具有国际水准的学术队伍,培养一批有创造性的高素质硕士生、博士生及博士后人才,提出一批高水平、有影响的、自成体系的科研成果,对我国区域道路交通运输基础设施及城市大型交通设施的建设与管理产生较大影响。使交通运输规划与管理国家重点学科、道路与铁道工程省级重点学科的整体水平处于国内一流、部分方向接近或达到国际先进水平。
2、重点学科建设项目的具体指标
(1)建设项目的主要研究方向
本建设项目重点就以下主要方向开展研究工作:
a.道路交通系统规划理论、方法及软件设计技术
b.道路交通系统管理与智能化控制技术
c.高等级公路及大跨桥梁工程建设与管理的关键技术
d.交通系统环境影响和能源消耗分析与评价技术
e.高等级公路建设的岩土工程关键技术
(2)建设项目的主要指标
a.学科建设
以优秀的成绩建设好交通运输规划与管理国家重点学科、道路与铁道工程省级重点学科、智能交通系统教育部工程研究中心、交通规划与管理省级重点实验室;新增加1个博士后流动站、1个省级重点实验室(或工程研究中心)、1-2个硕士点(相关学科)。
b.队伍建设
争取院士数量零的突破;引进高层次人才充实教师队伍,使有博士学位的教师占60%以上;建成一支结构合理、富于创新精神、团结合作、以青年教师为主体的高水准学术梯队,梯队由1名院士(或相应水平学者)、2-3名特聘教授、20名教授、20名有博士学位的青年骨干教师组成。
c.科研、教学成果
争取获得国家"十五"攻关项目3-5项、国家西部大开发专项基金项目2-3项,国家自然科学基金项目或国家863项目4-6项、"十五"期间科研经费总额达到1-2亿元。
争取获得国家级三大奖1-2项、省部级科技进步奖10-13项、教学成果奖2-3项。出版学术专著或教材15-20本,在核心刊物上发表学术论文400篇以上,其中,20篇进入三大检索系统。
总结交通工程专业的办学经验,并将其建成为品牌专业,争取获得国家级教学成果奖。
d.科技成果转化
面向国民经济主战场,积极参加国家重点工程建设,强化科研成果的转化。继续加强交通系统软件开发中心的建设,形成具有自主知识产权的"交运之星"系列,在国内交通分析类软件市场上占主导地位,市场份额达50%以上,并逐步形成产业规模。
e.人才培养
"十五"期间招收硕士研究生500名、博士研究生150名,博士后5-8名;
"十五"期间授予400名研究生硕士学位、80名研究生博士学位;争取获得国家级、省部级优秀博士、硕士论文3-4篇。
f.国际、国内学术交流
继续保持本学科在国内学术组织中的高层次地位,扩大在国际学术界的影响。积极开展国内外学术交流,加强国际合作。继续保持业已建立的与7所国外大学的合作关系,争取新建立与2所国外大学的合作关系,新增加国际合作项目4-5项。"十五"期间举办国际学术会议1-2次、全国性学术会议2-3次,派出教师赴境外参加重要国际学术会议50人次以上。
(3)本项目完成后的效益分析
本项目完成后.将获得以下效益:
a.本建设项目重点开展的5个主要研究方向全部达到国内领先水平,部分研究方向达到或接近国际先进水平。
b.科研攻关能力及研究生培养能力大大提高。科研经费、项目数量、研究生培养数量、论文著作?quot;九五"同期增长50%以上,科研成果获奖层次进一步提高。
c.形成"道路交通系统规划与管理理论体系、关键技术与模拟设备"、"国家重点交通建设工程新结构、新材料和实施技术"等多项标志性成果。使本学科群成为我国道路交通规划、建设与管理的科研、教学基地,为国家培养高层次规划与管理人才,解决交通工程领域重大的工程技术问题,提高交通系统的规划水平、建设水平与管理水平,提高运输效率。

四、本建设项目已有的优势、特点
东南大学交通运输工程学科是从"公路、城市道路及机场工程"学科发展起来的一级学科。1982年开始招收硕士生,1986年开始招收博士生,1994年被评为江苏省重点学科,1996年增设交通工程博士点, 1998年获交通运输工程一级学科博士点,1999年道路与铁道工程二级学科设立国家"长江学者"特聘教授岗位,2000年交通规划与管理学科设立国家"长江学者"特聘教授岗位,并被江苏省政府评为"优秀教师群体",同年,江苏省重点学科"公路、城市道路及机场工程"通过总结性评估,评估成绩为优。2001年初,国家"211工程"重点建设项目"现代化道路交通系统"通过验收,评价结论为优。2001年交通规划与管理学科被评为国家重点学科(在全国同类学科中排名第一),2002年道路与铁道工程学科再次被评为江苏省重点学科。
在国内同类学科中,本学科有以下优势与特色:
1、 学术梯队优势
本学科有一支结构合理、学历层次高、以年轻人为主体、富有创造力、并团结协调的学术队伍。其中,有一位国家杰出青年科学基金获得者、二位"长江学者"特聘教授、二位国家"百千万人才"第一、二层次入选者、二位国家教委跨世纪优秀人才、二位交通部跨世纪优秀人才、六位青年博士生导师。
2、 国际合作优势
"九五"期间先后与德国、英国、美国、日本等国七所大学相关学科签订了长期合作协议,开展了实质性的国际合作。
3、 科研管理优势
本学科在长期的科研工作中,形成了纵向基础研究指导横向技术开发,横向技术开发支持纵向基础研究的科研管理体制,使该学科的纵向基础研究队伍稳定,成果丰硕,横向技术开发起点高,竞争力强,本学科的科研工作已进入良性发展循环。在"九五"期间,本学科承担国家攻关项目2项、国家自然科学基金重点项目1项、国家杰出青年科学基金项目1项、国家自然科学基金项目6项、部委省级科研项目20项、地方政府科研项目100多项,总经费超过8000万元,并获国家级、省部级学术奖励28项目,出版专著及教材20部。在"十五"刚开始,本学科就获得了2项国家"十五"科技攻关项目及1项国家863项目,1项成果通过国家科技进步奖评审。在全国同类学科中,本学科在科研项目层次、科研经费、获奖数量等方面均为第一。

五、建设经费及用途

本建设项目总投资1030万元,其中中央专项资金550万元(国家计委240万元,教育部310万元),江苏省政府政府配套资金300万元,自筹资金180万元。投资的主要用途是:仪器设备830万元,图书资料40万元,学术交流120万元(其中国际学术交流60万元),其它40万元。本项目拟购的代表性仪器设备是:
1、移动式交通行为、特性视频检测实验系统
服务学科: 交通运输规划与管理学科
参考规格型号:CAM VAN
参考价格: 164万元
2、多功能CPT现场测试仪
服务学科: 岩土工程学科
参考规格型号:Vertek CPT
参考价格: 215万元

附:大型仪器设备论证报告
1、移动式交通行为、特性视频检测实验系统
1、设备购置必要性
随着我国大规模交通基础设施的建设,道路交通流的增长速度加剧,减少交通阻塞、提高交通安全以及谋求交通可持续发展已成为交通工程学科研究的主要议题。目前全国道路交通建设处于交通基础设施建设和交通管理并重发展的阶段,随着社会经济的发展,对交通运输的要求已经从简单的满足出行需要向高效、安全、低污染、可持续发展的方向转变。
为了更好地做好公路、城市道路系统的规划、建设及管理,首先必须要有一个现代化的数据采集手段。
从交通工程学科诞生至今的半个多世纪以来,国际上的交通调查和交通信息采集手段经过了三个阶段:

  • 第一阶段:人工采集
  • 第二阶段:机、电、声、磁、光、波等非人工采集
    第三阶段:视频采集
    我国目前仍以第一代的人工采集作为交通信息采集的主要手段,交通信息的采集需要投入大量的人力、物力和财力。同时,人工采集所得到的数据准确性往往较差,不能很好地反映道路交通实时状况,基于此数据所做的道路交通规划、管理方案具有一定的偏差。第二代交通信息采集设备能够大大降低所需要的调查人员,但是通常需要固定安装,不适用于科学研究。第三代视频交通信息采集技术经过不断完善已经成熟,经过国内外的实际观测检验证明其节省人力、时间和费用、精度高、图像资料可重复利用。
    传统交通信息采集手段所得到的信息主要表现为交通流的信息。根据国外交通运输领域的研究发展过程和我国道路交通建设目前所处的阶段,交通安全技术研究将成为我国交通技术研究的重点发展领域,我院也将交通安全技术研究列为重点发展的研究方向。在实际道路条件下驾驶员生理及心理状况的第一手信息获取是交通安全技术研究的基础。
    我国幅员辽阔,地区差异、城乡差异显著,针对我国国情,需要在不同区域、不同城市、不同道路上开展研究、收集资料,对交通流信息和驾驶员驾驶行为等相关信息进行采集。因此要求相应的实验设备作成车载式。
    根据实际研究的要求,需要移动式交通行为、特性视频检测实验系统。
    该设备是现代化交通系统建设及可持续发展关键技术研究的重要设备。
    2、设备的先进性
    该设备是集成设备,将道路交通视频采集仪、驾驶员生理及心理检测传感器、无线数据传输系统、车载数据处理系统、道路流量监控系统、交通环境检测系统、测试车等设备于一体,具有实时数据采集、处理分析、数据传输、制定方案、输出图像、报表等功能。主要配置包括:测试车(内含14米的升降竿)、视频采集仪、视频信号处理器、录放像系统、图像监视器、交通环境监测系统、计算机、驾驶员生理、心理特性数据采集系统、数据无线传输系统等。
    根据我院已进行的前期调研,目前国内还没有同类实验设备。国际上从事交通领域研究的一流大学英国南安普顿大学拥有功能相类似的实验设备,其购置费用为20万英镑。我院拟购置的该设备建设完成后将达到国际一流水平。
    通过该实验室的应用,将实现以下主要功能:
    道路交通流信息的采集(如交通量、车速、车道占有率、车头时距、车头间距、排队长度、车型分类、交通事件检测、行人检测等);
  • 现场情况下驾驶员生理及心理特性数据的采集;
  • 道路交通环境指标数据采集;
  • 数据的实时处理;
    数据的无线传输。
    利用该实验室所采集的实时交通系统信息,将大大提高以下研究领域基础数据的采集效率和精度:
    公路及城市道路系统规划技术;
    道路交通管理技术;
    交通控制技术;
    交通安全技术;
  • 道路交通环境影响分析技术;
  • 交通地理信息系统技术;
  • 智能交通技术;
  • 交通系统分析软件开发等。
    在以往我院开展的相关项目研究中,交通信息采集所投入的时间、人力通常接近项目整体的一半,并且所获得的信息是短期的。该设备的使用,可以呈数量级式的降低交通信息采集所消耗的时间和人力,并且方便获得相对较长时间内的实时信息并传输到实验室进行处理,调查现场资料可以长期在实验室保存,实现交通信息采集技术质的飞跃,使交通信息采集手段及技术达到国际一流水平,为我院一大批重大项目的研究提供基础资料。
    3、设备附件、零配件及运行费用落实情况
    该系统设备所需的附件、零配件、软件配套经费以及购置后每年的运行维修费用由我院自筹解决。
    4、仪器设备工作人员的配备情况
    根据该设备的功能和用途,我院已落实两名实验员专人负责该设备的使用及日常维护工作。
    5、场地、使用环境及辅助设备
    因我院目前实验室用房比较紧张,该设备采购完成后拟安装在西校区(进香河路35号)综合楼三楼,并配备专用实验室。计划2005年东南大学工程大楼竣工后,该设备实验室整体进驻工程大楼。现阶段在西校区综合楼三楼和逸夫建筑馆12楼建设该实验室的配套研究室。
    6、校内、外共用方案
    该设备购置后,可以为我院交通运输规划与管理、道路与铁道工程、载运工具运用工程、交通信息工程及控制、地理信息工程等学科提供实验服务;并为我校机械工程系车辆工程学科、仪器科学系GPS导航定位技术学科、丁家桥校区公共卫生学院等单位相关科研项目提供支持。
    目前国内30各省、市、自治区正进行公路交通系统规划与管理研究,700多个城市正进行城市综合交通规划、交通管理规划研究以及其他交通子系统研究,这些研究项目均需要进行交通信息的采集。该设备可以为各地区交通研究项目提供基础信息采集服务。
    7、效益预测
    本实验设备将大大减少交通系统数据采集的人力物力和财力的支出,准确性极高,能够全面、高质量、低消耗地提供科研及工程项目中所需要的交通调查数据,并能承担社会实验服务项目。该实验设备建设无论在我国交通基础设施重点建设的现阶段还是在将来的交通设施现代化管理阶段都有重要应用价值。
    本实验室的建设无技术风险。

    专家组论证意见:同意
    专家组:邓学钧 李大骥 程永元 宋其丰
    2、多功能CPT现场测试仪
    地基基础变形稳定分析是地下工程、道路、桥梁等交通设施建设的关键问题之一。多功能CPTU现场测试仪,是车载式多功能地基基础测试系统,借助该仪器可解决许多地基的关键问题,购置该仪器十分必要。
    (1)目前江苏每年在建高速公路的规模为1000公里,周边的安徽、浙江等都在进行大规模的建设,我校交通学院承担了江苏省高速公路80%的软土地基设计评价研究工作,多功能CPTU现场测试仪的使用将提高研究结果的可信度和工作效率,同时将产生优厚的经济效益。
    (2)所选的多功能CPTU现场测试仪是当今国际最新产品,其性能价格比和各项技术指标较优,是其它仪器设备所不能替代的,国内也没有同类产品,如现在引进将是国内第一家。它能快速、准确、有效地评价地下工程、道路、桥梁等地基基础工程性状,包括:静力、孔隙水压力、电阻率、污染性状、地震动力参数、变形模量、承载力参数等。
    (3)同时我们将自筹35万元购买配套的零附件和软件,每年自筹3~5万元进行设备维护。
    (4)交通学院的岩土所将配备两名专职教师负责仪器的操作、维护。
    (5)仪器购进后将安放在西校区岩土工程馆内进行保养维护。
    (6)本校其他院系需使用该仪器按成本价收取服务费,校外进行有偿服务。
    (7)预计该仪器将在1~2年内收回成本,将产生巨额经济效益,没有任何风险。
    应用范围包括:(1)高速公路地基变形与承载特性;(2)桥梁桩基承载力评定;(3)地下工程变形分析;(4)地基基础抗震评价;(5)污染治理评价等。
    可服务于下列学科:道路工程、岩土工程、桥梁与隧道工程、环境工程等。
    该仪器的学术贡献将体现在:(1)结合课题研究,通过工程实践、建立与国际接轨的我国地基基础评价体系,迅速提升我国在该领域的学术地位;(2)推广应用该技术可大大提高我国土木交通设施设计的水平和可靠性;(3)借鉴该设备,结合有关课题研制开发具我国专利的该项测试技术,在全国推广应用,将具有较大的经济和社会意义。
    综合上述,拥有该设备将大大提高该领域研究的国际化水平、预计能取得国内领先的成果。购置该设备是十分必要的。

    专家组论证意见:同意
    专家组:邓学钧 李大骥 程永元 宋其丰