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细微之处见真章——记北京理工大学交通工程系主任、机械与车辆学院教授高利

2015-12-07

科学中国人 2015年16期
关键词:高利传感无人驾驶

本刊记者 胡 敬

高标准的软绵舒适的铁路车辆座椅设计,高水平的高速公路上对疲劳驾驶的警告和唤醒,合理优化的车辆调度组织和驾驶员管理模式,为每一位乘客精心“按摩”,为每一位驾驶员敲响“警钟”,为每一个家庭开启坚实护盾,这就是高利实际工作的真实写照。

现任北京理工大学交通工程系主任、交通运输工程一级学科带头人、校学术委员会委员的高利1978年考入吉林工业大学,在汽车系学习汽车运输专业。1982年毕业后被分配到西安公路学院工作,一直从事交通运输及人—车—路(环境)系统的教学、科研和技术服务。在繁忙的工作间隙,他不断给自己补能充电,1985年到1988年在本校汽车系攻读汽运工程专业在职硕士,获得了工学硕士的学位。1992年至1996年在吉林工业大学交通学院攻读汽运工程专业在职博士,又并获得工学博士学位。

虽然学业繁重,但是他总能处理好两者之间的关系,由于他各方面优秀的表现,在1992年被破格晋升为副教授,1998年晋升为教授,1999年被批准为交通运输工程一级学科博士生导师,主持各类科研课题30余项,在国内外发表论文100余篇,出版教材和专著6部,制定国家及行业标准9项,取得发明专利5项和软件著作权3项,获得部级科技进步奖5项。

细致入微,确保精益求精

为了保证乘客在长途运行环境中的轻松舒适,为了确保运送物资在颠簸、震荡的运行线路上完好无损。在“卧姿人体承受振动的评价”项目中,高利和团队成员一起对68名中国人卧姿人体承受震动试验和统计及频域分析,得到卧姿人体承受振动的等感曲线,提出卧姿人体承受振动的评价方法,获1990年国家教委科技进步奖三等奖和陕西省教委科技进步奖二等奖,并且依据该成果已制定出3项国家标准和3项汽车及铁路等行业标准,为航空航天及交通运输有关卧姿人体承受振动的评价做出积极贡献。

在这次些研究的基础上,1998年到2002年,高利通过大量公路卧铺客车实车道路试验和铁路客车卧铺试验及仿真分析,得出公路卧铺客车和铁路客车的卧铺振动特性,提出减振提高乘坐舒适性措施,提出了适合我国国情并与国际接轨的测量评价方法,研究完成了交通部重点科技项目“公路卧铺客车卧位舒适性研究”,获得了2004年中国公路学会科学技术奖三等奖,依据该成果已制定出1项国家标准和2项汽车及铁路等行业标准。细节的看重,详尽的分析、标准的制定、理论的支撑对交通出行带来了有效的参考,为人们的生活带来了极大的便利。

创新思维,打造精品模式

通过不断创新取得更大的发展,是各项事业不断推向前进的一条成功经验。在交通工程领域,高利结合我国的发展现状,利用精湛的专业技能,慢慢摸索出一套套合理高效完备的精品模式。

在创新中谋发展。2009年起高利承担起了国家自然科学基金重大研究计划重点项目“无人驾驶车辆智能行为综合测试环境设计与测评体系研究”,针对我国无人驾驶车辆的发展现状,明确我国无人驾驶车辆发展的分阶段测试目标,设计合理的测试内容和测试环境。结合灰盒测试理论,研究多平台多传感器融合测试技术,人工测试与电子测试相配合,结合模糊综合评价与层次分析法等方法对无人驾驶车辆智能行为进行综合评价,选择了城市道路、乡村道路、高速公路中基本和共性的测试内容,最终为年度比赛设计了测试环境、测试方法与技术以及测试标准和评价体系,推动着我国无人驾驶车辆研究不断向前迈进。

在创新中求提高。2011年起,高利又承担了“无人驾驶车辆认知能力测试及验证环境设计与实现”项目。结合虚拟试验和道路测试,依据信息加工理论和认知心理学原理及脑负荷评价方法,利用有人驾驶行为推断无人驾驶智能行为,建立相对完备的测评体系,提供具有国际领先水平的测评理论、方法与技术,为未来无人驾驶车辆智能行为的评测服务,为每年的“中国智能车未来挑战赛”提供测试环境、测试方法和评价方法。

在创新中被认可。2011年,高利一力承担了西部交通建设科技项目“东北地区边贸通道和运输枢纽建设技术研究”。该项目通过调查研究,基于区域经济发展、公共服务和自然地理区划,提出了区域物流公共信息平台建设的结构模式及思路,改进了过去对于残缺数据的处理方法及组合预测对于权重分配的方法,提出了组织社会车辆为物流企业服务的适应市场需求的车辆组织管理及驾驶员管理的模式,最终囊括了黑龙江省科技进步奖三等奖的奖项。

实时监测,推行精细管理

高利一直从事的交通运输及人—车—路(环境)系统的教学、科研和技术服务,是个技术活儿,更是个细致活儿。高利在实际工作中细化出工作区域,量化工作标准,明确工作责任,力图将公路网、营运车辆等的管理做到无缝隙、无障碍,逐渐实现规范化、制度化和程序化的长效管理方式。

疲劳驾驶是引发交通事故发生的重要因素,但在实际的交通环境中研究驾驶疲劳存在很大的风险性。国家高技术研究发展计划项目“驾驶人安全状态监测及预警技术”的提出,就是试图来解决这一问题。高利开阔思维,建立了基于车辆行驶轨迹的驾驶疲劳识别及车载预警系统,构建了双卡CDMA和GPRS及光纤网络传输的职业驾驶人疲劳状态远程监控预警系统。他通过汽车驾驶视景仿真系统中驾驶疲劳的反复试验,找出了疲劳驾驶的特征,开发出对驾驶人的预警技术。在实际驾驶过程中,这一技术对即将进入疲劳状态之前的驾驶人及时有效地进行警告和唤醒,在很大程度上减少了交通事故的发生。

相较于疲劳驾驶,针对营运车辆行驶安全状态失控造成群死群伤特大交通事故的问题,2009年,高利着手主持的项目专题“营运车辆驾驶人综合评价数据库及信息化管理系统”,建立营运车辆驾驶人安全驾驶技能培训考核信息化管理系统,提出一种营运车辆驾驶人评估系统,实现了营运车辆驾驶人数据库数据挖掘及全程综合评价,确定了营运车辆驾驶人全程驾驶技能累积值评价指标及计算方法,开发基于RFID技术的便携式终端信息管理设备,并在东、中、西典型运输企业或管理机构示范应用,实现对营运车辆驾驶员信息采集、管理和评价、信息共享和互联互通等,有效降低了重特大交通事故发生概率。

随后,高利将对人的分析研究转移到了物的钻研开发中。在2011年开始启动的“公路网传感设备在线诊断与检定技术研究及设备研制”项目中,他针对物联网条件下公路网运行状态传感设备的多样、异构、复杂、主动等特征,完成适应物联网技术需求的公路网传感设备状态监测、诊断系列标准及相关计量检定规程或校准规范,开发公路网传感设备监测诊断软件,研制公路网传感设备监测及诊断装置,以期实现公路网传感设备的状态监测、故障诊断,保障公路网传感设备的量值统一及和结果准确及减少失效,从而进一步提高了公路网运行状态传感设备的可靠性及精确性,增强了公路网运行状态监测及分析数据的科学性和可靠性。

细心呵护,关注学生成长

闪耀的科研成就,不是他奋斗的终点。在科研工作之余同时,他徜徉在教学课堂,引领学生攀登知识的高山,攀登情感的高山,攀登思维的高山,攀登人格的高山。

自从我国2004年建立汽车召回制度以来,作为核心专家成员的高利,全程参加汽车召回专家遴选、汽车召回专家论证、汽车召回宣传、汽车召回标准评审、汽车召回调查及试验论证等工作。即使每年参加相关重要活动10余次,繁忙劳碌,他还指导了2名博士研究生成功开展汽车召回领域的研究,他们均已获得博士学位,并著有相关著作。

从1982年,高利就投身到了高等教育教学的事业中。在30多年的教学生涯中,高利先后主讲了8门本科生课程、12门研究生课程,指导了55名硕士研究生和15名博士研究生和8名工程硕士。他注重启发式教学、善于调动学生的学习积极性,特别重视学生素质和能力的培养,曾获得优秀班主任奖、3次学校教学优秀奖和一次省部级教学成果奖。

从细节开始,从细微处入手,高利从点滴做起,用一钉一铆的工作态度,在繁复的工作中逐渐见真章。

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