“道路侦探”刘攀

2021-02-06金凤

莫愁·时代人物 2021年1期

金凤

刘攀

在河北省新元高速公路新乐段，一个“智慧交通大脑”默默运行着。每隔30秒，安装在道路两侧的传感器就会将每个车道的车流量、车道占有率等数据传送到高速公路交通控制中心。计算机再将这些交通流数据，结合天气、路面情况等其他数据，实时计算出高速公路发生交通事故和交通拥堵的概率，并给出相应的解决方案。

这个“大脑”的设计者是东南大学副校长，交通学院教授、博士生导师刘攀。刘攀是国家重点研发计划基础研究类项目首席科学家。过去十年，他带领团队广泛采集高速公路数据、建立算法模型、开发控制策略、研发平台系统、推动工程应用……他就像一名“道路侦探”，每天从海量的交通数据中寻找可能存在的安全隐患，为提升高速公路行车安全，打通“堵点”，提供破解之术。

把科研做到实处

从工程实践中发現科学问题，从实际数据中提炼科学规律，让刘攀从科研中不断收获，也让他尝到了寂寞的滋味。

2000年，刘攀毕业于东南大学道路与铁道工程专业。两年后，他赴美国南佛罗里达大学读博。刘攀的导师承担了佛罗里达州交通部门的研究项目，要系统评估远引掉头技术对交通安全和通行效率的影响。这个题目挺冷门，而且对数据的要求非常高。“读博时很辛苦，有段日子挺难熬的。”回忆起那段经历，刘攀皱了皱眉头。

那几年，刘攀几乎天天都在“攒”数据。他和一位同学每天清晨5点起床，开着拖车，装着锥桶、脚手架等一大堆设备，前往南佛罗里达州的各条主要公路安装摄像头，拍摄道路信息，晚上再将摄像头取下来，调取视频并进行分析，之后再准备好第二天要用的设备。为了找到合适的观测点，他们几乎把整个佛罗里达州都跑遍了。

这项工作很繁琐，两年下来，仅录像带就塞满了十几平方米的房间。观测数据超过1000小时，每小时的数据文件需要三到四小时来提取，工作量巨大。别的同学都开始发论文了，刘攀却还在采集数据，他心里难免着急。“那时常会质疑自己，这么做到底有没有意义。”

不过，刘攀很快就发现了这些数据的价值。“当时，美国需要计算掉头车流的通行能力来推广公路远引掉头技术，但由于数据不足，一直缺少合适的掉头车流通行能力模型，而我那两年的积累，恰好派上了用场。”刘攀说。

从2004年开始，刘攀基于前期实际采集的数据，陆续发表了多篇高水平的学术论文，其中有关掉头车流通行能力的研究成果，先后被美国《道路通行能力手册（2010版）》、美国《交通工程手册（2016版）》等交通工程领域的国际权威文献采用。

十年磨出交通事故预警系统

如何从庞杂的数据中，找出可能存在的交通隐患？答案藏在一套被打磨了约十年的数据模型中。

2008年9月，刘攀回国，在东南大学任教。他用了近两年时间，带领团队研发出我国第一套具有完整知识产权的高速公路可变限速控制系统，并将其应用在当时的沪杭甬高速公路杭州段实验路段。

经过技术设计，刘攀团队安装的微波检测器和气象站可实时动态检测交通流和天气数据，系统会据此计算交通事故风险值，一旦风险值超过阈值，会立即启动可变限速控制，上下游的可变情报板会自动调整限速值，以调节路段交通量和交通流。

那段时间，刘攀每天起床后的第一件事，就是盯着屏幕检查各种传回来的数据，生怕设备出问题，有时还要跑到现场去查看设备情况。从南京到杭州，要开将近四小时的车，三年里，他不知来回开了多少趟。

项目虽然做得辛苦，收获却很大。“我们积累了几年的数据，这些数据为后来完善模型和算法提供了坚实的基础。同时，令人感到欣慰的是，系统使用期间，示范路段车辆通行速度离散差下降了28%，事故率减少了17%，不利天气下事故率降低了31%。”刘攀说。

这仅仅是开始，此后近十年，刘攀带队采集了一万多起高速公路交通事故案例，并很快有了新发现。

“一些人认为，交通事故的发生完全是偶然的，没有任何规律可循。实际上，交通事故的发生，受到人、车、环境等多种因素的影响。我们发现，大约65%到75%的高速公路交通事故发生前，在临近路段交通流中都会观测到一些有别于正常情况下的状态，表现为交通流在时间和空间上的不均匀分布。”刘攀认为，这种非正常现象就是交通事故发生的前兆。只要能发现这些前兆的出现规律，再用模型“画”出的特征，就可以实现高速公路交通事故风险的主动预警。