贾利民：自主式交通系统技术

导语

我国交通系统服务供给能力经历了从“瓶颈制约”到“初步缓解”，再到“基本适应”经济社会发展需求的奋斗历程，与世界一流水平的差距快速缩小，部分领域已经实现超越，但我国交通系统在安全、效率、服务、可持续性等方面仍存在问题和挑战，如何更好地解决交通系统现存问题呢？今天言究社为大家带来北京交通大学教授、国家轨道交通安全协同创新中心首席科学家贾利民在2024中国道路交通安全创新与合作大会上分享的《自主式交通系统技术》内容。

演讲视频

演讲音频

演讲内容

一、自主式交通系统背景需求

为保持和强化在构建变革性交通科技与产业新格局中的竞争力，欧、美、日等交通科技和产业发达国家纷纷出台国家战略，陆续提出以自主式交通系统（Autonomous Transportation Systems--ATS）为核心的新一代智能交通系统架构。

美国提出的“面向2025年的下一代航空运输系统”（NGATS）旨在实现自动化程度更高直至无人工干预的空中交通管理系统。

欧盟在地平线2020计划中提出协作式智能交通(C-ITS)体系架构，并在《RAIL 2050 VISION》提出了自主列车运营。

日本发布自动驾驶政策方针4.0版，提出逐步实现无人自动驾驶。

世界海事组织(IMO)明确提出发展水面自主航行船舶，发布自主驾驶船舶试验暂行指南。

虽然国内外已对自主式交通系统（ ATS） 进行了初步探索，但其作为人类智能向机器智能转移过程中形成的、具有典型复杂巨系统特征、尚处于发展演化初期的新型交通系统，也是智能交通的升级版，暂无国际公认的定义和相关理论技术体系。

我国轨道交通智能化已迈入引领者行列，在道路、航空和水运交通智能化领域取得长足进步，但在架构、核心技术和标准体系等方面仍总体处于跟跑状态，主要技术和运行标准仍由欧美等国主导。为抢占新一代智能交通系统发展先机，亟须开展自主式交通系统（ ATS） 的研究，创建“以我为主、主动变道、兼收并蓄、原创引领”科技创新发展新模式。

政策背景

交通部、科技部于2021年8月25日联合发布了《关于科技创新驱动加快建设交通强国的意见》，提出“加强自主式交通系统成套技术研发”；

交通部、科技部于2022年3月10日发布《“十四五”交通领域科技创新规划》，提出“实现主要交通装备国际引领，创建自主式交通系统技术体系”。

二、自主式交通系统概念内涵、演化逻辑与顶层架构

1

概念内涵

自主式交通系统（ATS）是在交通系统与智能、网络、数据、材料、能源等使能/赋能技术以及心理、认知和行为科学深度融合基础上，其组分物理/逻辑实体及系统整体具备可演进提升的自感知、自适应、自学习、自决策、自修复、自进化与和谐互操作能力，系统整体具有高度智能、高度弹性、高度适应性、高度开放性和高度自治性的新一代交通系统，是典型的多领域有机融合、结构和功能复杂，能高安全、高效率、高品质地完成“位移+”使命的绿色体系化系统（System of Systems--SOS）。

2

演化逻辑

从人、机、基、环角度，交通系统由决策体(人/机)、运载体(机)、基础设施(基)、环境(环)四类顶层交通要素组成，在自主式交通系统不同发展阶段，要素间结构演化过程如下：

图：自主式交通系统结构演化过程

3

顶层架构

自主式交通系统（ATS）顶层架构框架由需求体系、功能架构、逻辑架构、技术架构、物理架构等组成。

图：自主式交通系统总体思路

图：自主式交通系统概念框架

三、自主式交通系统发展的可能路径

在借鉴融合自动驾驶等级划分、基础设施支撑等级划分等现有分级标准的基础上，分四个阶段、六个等级提出自主式交通系统分级标准及发展路径（DoA）。

图：自主式交通系统发展的可能路径

四、自主式交通系统关键技术

1. 自主式交通系统状态综合感知与态势辨识技术

技术形成逻辑：场景驱动-组分构成-组分状态-全息感知-语义同步-态势认知-行为。

2. 自主式交通系统基础设施与路网数字化技术

技术形成逻辑：基础设施组分-组分数字化建模—组分互操作—组分时空布局-

组分动态表达—系统动态表达—系统虚拟运行-基础设施于路网数字化技术。

3. 自主式交通系统互操作技术

技术形成逻辑：互操作对象—互操作模式-互操作功能—互操作目的-互操作技术集。

4. 自主式交通系统计算技术

技术形成逻辑：计算力布局—计算力承载体—计算功能—计算模型--计算目的。

5. 自主式交通系统集成技术

技术形成逻辑：场景定义-组分结构-互操作模式-功能集成-技术集成-系统集成。

图：下一步愿景

（文 / 北京交通大学教授、国家轨道交通安全协同创新中心首席科学家 贾利民）

编校 | 张翼飞  何子豪