深耕交通安全,助力新区规划,建设交通强国

2022年北京市科学技术协会第十次代表大会于7月13—14日召开,为突出青年科技工作者在服务国际科技创新中心建设方面所做的积极贡献,进一步激发首都科技人才的创新创造活力,科协频道、《科研成果与传播》杂志共同推出“‘青’诉心声”专栏,一起聆听青年托举人才的成长故事和心路历程,展示当代青年科技工作者的家国情怀,责任和担当。
把论文写在祖国大地上,为交通强国建设添砖加瓦,入选北京市科协青年人才托举工程的杨洋(北京交通工程学会推荐)始终牢记使命,砥砺前行,在科技报国的道路上奋斗不息!
杨洋
工学博士,北京航空航天大学在站博士后,美国华盛顿大学(西雅图)访问学者,北京交通工程学会会员,中国公路学会会员。2020年于北京交通大学获工学博士学位,同年获北京航空航天大学“卓越百人博士后”人才计划支持,进站从事博士后研究工作(合作导师为王云鹏院士),并于次年入选北京市青年人才托举工程。近年来主要围绕道路交通安全、轨道交通节能减排、综合交通规划、ITS理论与技术等领域展开研究。迄今共主持纵向科研项目4项、横向课题2项,参与纵向或横向项目20余项;发表SCI/Ei检索论文40余篇,其中以第一/通讯作者发表论文22篇,并有2篇论文进入高被引、3篇论文被选为封面文章;此外,获发明专利1项、参编教材与著作各1部;成果分别获北京交通工程学会有奖征文1等奖、2等奖、优秀奖以及第十六届北京青年优秀科技论文(交通运输工程领域);担任国内外相关领域多个学术期刊编辑和审稿人。
交通强国有我
2021年,中共中央、国务院印发了《国家综合立体交通网规划纲要》(简称《规划纲要》)。《规划纲要》中明确提出了“加强交通运输安全风险预警、防控机制和能力建设”“构建综合交通大数据中心体系,完善综合交通运输信息平台”的工作思路,并将“创新智慧、安全绿色”列为工作原则之一。在2019年印发实施的《交通强国建设纲要》(简称《建设纲要》)中,也提出了“加强交通安全综合治理,切实提高交通安全水平”的发展任务。
高速公路是综合立体交通网的重要组成部分,我国高速公路由于风险预警和防控机制的相对落后,导致其现今的安全管理水平和智慧化程度与《规划纲要》和《建设纲要》提出的发展目标差距甚大,因此,提升我国高速公路事故风险预警和防控系统的信息化智能化水平,是当下依照《规划纲要》和《建设纲要》的指导思想,解决我国高速公路交通安全问题的关键所在。
基于上述背景,我目前的工作主要聚焦在高速公路交通安全领域,理论研究和工程实践都致力于降低道路交通事故(包括机动车/非机动车事故)的频率或严重程度,并提升道路交通运行安全水平。此外,近年来我围绕城市综合交通规划、轨道交通节能减排等领域也进行了较多研究。
受益于学科交叉
从初识交通工程,到理论与实践相结合,我一直在不断摸索。我本科期间学习的专业是土木工程(桥梁工程),硕士研究生阶段师从陈进杰教授,从事轨道交通经济与环境方面的研究。读博期间,在袁振洲教授门下,我主要进行综合交通规划的研究与实践,并开始对高速公路交通事故分析有所涉及,期间受国家留学基金委资助,作为公派联合培养博士生前往美国西雅图的华盛顿大学,加入王印海教授团队,进一步研究基于数据挖掘的交通事故分析和智能交通系统。现如今,我的博士后工作主要是在合作导师王云鹏院士的支持下,对车路协同系统安全以及网联汽车通信等方向展开研究。从本科到博士后,在不同阶段我所涉及研究方向各有不同,但不同方向间的跨度并未让我对科研望而却步,反而激发了我的工作兴趣,丰富了我的专业技能。学科交叉不仅没有影响我对科研的聚焦,反而能够让我在大交通运输学科内接触更多学派的观点,促进不同领域间知识的交叉互补。
交通运输工程作为一门交叉性很强的学科,其可以被看作是理论科学,也可以被认为是一门应用科学。人们常说,本科是学习知识的阶段,硕士研究生是应用知识的阶段,而博士研究生则是创造知识的阶段。我非常认同这样的观点,但我也认为每个人的成长轨迹存在差异,对其自身专业的认知也会各有不同,所以从我自身经历来讲,或者从我们这门学科特点和发展来看,更像是“活到老、学到老、用到老”的边理论边实践的学术历程。如今随着计算机技术的发展和交通设施智能化水平的提升,海量数据的获取和高效计算都成为可能,进而一些新兴技术诸如大数据挖掘、人工智能、深度学习等手段在交通运输领域开始被广泛应用,这些今天看来司空见惯的概念,在几年前刚被提及时并不被所有人熟知。而交通工程作为一门典型的交叉学科,我们必须要对新兴技术保持敏感,并时刻准备学习新的方法手段并将其付诸实践应用。在美访学期间,我就在当时“大数据时代”的到来之始,应用数据挖掘技术解决了诸多高速公路交通事故致因分析的难题,相关成果论文还入选了高被引论文。
心系交通安全,
聚焦我国高速公路“痛点”
其实当年我由硕士转入博士之初,对交通安全的了解并不深入,仅限于课本的学习层面。后来,有两件事触动了我,让我下决心做好这个研究方向。
一是因为一位博士同门师弟(王文成博士,现就职于北京市城市规划设计研究院)给我的启发。他读博期间的研究方向也是交通事故分析,当时王博士对我说过一句话:“我致力于交通安全的研究。如果在未来,全人类机动车交通事故的发生数量也好,严重程度也好,能够因为我这些年的研究成果,降低了哪怕0.001%,就会觉得自己的工作没有白做,作为一位科研工作者,我便心满意足了。”王博士虽然是我的师弟,但是他的这番话对我影响很大。科研工作者所做的研究,是为了服务社会,我们交通工程师进行交通安全分析,就是为了降低交通事故带来的影响,唯有这样的格局和心境,才能激励着我在交通安全领域继续前行。
另一件事是我对我国高速公路交通安全状态感知方面的一些感想,我国交通运输事业近些年发展迅猛,交通智能化水平也上升到了新台阶。但是,在个别层面,距离发达国家仍具有一定差距。依然以高速公路为例,当进行动态交通流状态与交通事故关系的研究时,国内高速公路的交通流信息采集手段多是通过“龙门架”或“微波雷达”等设备,得到的断面交通流数据在空间精度往往较为稀疏,通常在5千米以上,难以捕捉准确的动态交通风险因子。而美国州际高速公路的断面交通流收集设备则是以地磁线圈为主,这样不仅在空间上精度可达200~300米,时间粒度上也是以20s进行集计,可以作为高精度交通流数据输入建模(这非技术差距,而是不同采集手段导致的信息精度差异)。
我国高速公路除了交通流数据存有精度不够的问题,还存在着各地高速公路管理部门对数据开源程度不足的问题,这些都会严重制约科研工作者在相关领域的产出效率和成果质量。作为中国学者,我们的所学所用,都要力图解决我国高速公路的交通安全问题,因此研究工作不能停滞。如果直接应用国内的低精度数据,可能难以得到满意结果,而如果将基于美国高速公路数据构建的高精度安全模型直接应用于中国高速公路的话,其模型参数又未必符合我国高速公路的运行特性。因此,我决定直面我国高速公路在这个层面的短板,并将基于在美国访学期间得到的经验和成果,应用于我国高速公路,开发出一套多尺度数据集条件下,面向国内有限数据的高速公路实时事故风险模型空间移植方法,探究能够切实提升我国高速公路交通安全水平的途径。
参与新区交通规划,
助力祖国“千年大计”
设立雄安新区,是以习近平同志为核心的党中央作出一项重大的历史性战略选择,是千年大计、国家大事。习近平总书记高度关注雄安新区的规划建设,并在不同场合发表重要讲话,为建设未来之城、绿色之城、创新之城明确方向、绘就蓝图。
我在综合交通规划领域深耕多年,有幸的是,今年我们团队承担了“雄安城际站、金融岛站枢纽及周边地区交通详细设计方案仿真评价研究”和“雄安新区需求响应新型公交运营特性分析研究”等新区的规划类课题,这给了我学以致用的平台和机会。针对新区,习近平总书记亲自决策、亲自部署、亲自推动,为雄安新区规划建设领航指路、把脉定向,要求在新区建设中全面贯彻新发展理念,坚持高质量发展要求,努力创造新时代高质量发展的标杆。新区现在就是一张白纸,交通网络骨架规划的好不好,将直接影响新区建成后的整体运行效率。我们作为交通规划人员,接到课题任务后,丝毫不敢怠慢。在项目工作中,对于雄安城际站进出口匝道行车流线、枢纽内停车场接客落客行为以及周边路网全模式交通方式交通组织等的模拟仿真问题,我们通过输入大量的仿真实验进行参数校准,发掘现有设计方案存在的问题,并提出优化实施建议。针对新区正在运行的弹性公交(又称需求响应型公交),我们开发了一套改进的数据挖掘算法,以此精确识别弹性公交的运营特性,通过团队成员们共同加班加点地赶工,反复推敲每一个评价指标,构建出了适用于新区的多维度合乘共享出行评价体系,并基于此给出了雄安新区弹性公交运营的优化改善建议。
习近平总书记“高起点规划,高标准建设雄安新区”的指示,让我在眼前仿佛看到了未来雄安这座令人耳目一新的城市、这座更加宜居宜业的城市、这座集萃当代智慧的城市!
青年人才托举工程助我成长
能够被北京交通工程学会推荐并入选北京市科学技术协会青年人才托举工程,是我莫大的荣幸,这给了我提升自我的平台,也给了我进一步反哺国家社会以及学科领域的机会。在这期间,我参加了“北京市科协青年学术演讲经验体验交流活动”“北京市科协青年人才托举工程跨学科交流活动议程”“北京交通工程学会青年托举人才系列讲座”等社团科技交流会。这些交流活动,令我不仅能把握本领域的前沿动态,还能在跨学科交流中获得诸多启发,并结识更多的优秀科技工作者,和大家建立起良好的合作。
与此同时,我还积极参加了北京交通工程学会举办的2020年和2021年的有奖征文活动,并获得了一等奖、二等奖和优秀奖,成果还入选了“第十六届北京青年优秀科技论文”;这样的学术活动,可以大大提升我们青年科技工作者的学术视野,也是扩大我们学术影响力得很好途径。此外,我还响应北京市科协号召并加入了“首都科普专家服务团”,作为被托举人,我也希望能够有更多这样的机会,让我们在成长过程中,参与到首都方方面面的建设中来。积极进行人才成长培养和建设,成长起来的青年人才也积极报效祖国服务社会,这样让我们看到“青年人才托举工程”未来的希望,并时刻告诉自己在科研路上要“不忘初心、方得始终”。
大力发展智慧交通,
积极落实“双碳”战略
借助国家提出“碳达峰碳中和”目标的背景,去年我们团队成功获批并承担了“京津冀基础研究合作专项”中“双碳约束机制下城市轨道交通减碳数字协同技术研究”的项目。要实现京津冀的一体化,首先要实现其交通一体化。在接下来的几年里,我们团队将面向京津冀轨道交通一体化的发展目标,抓住国家大力发展智慧交通的契机,积极落实国家的双碳战略,力争能在我国交通运输领域迅猛发展的时代背景下,为本行业增砖添瓦。
与此同时,如今科学技术发展迅猛,新的理论方法层出不穷,我还要继续保持敏锐,不断学习进取,不仅要去探索交通运输领域新的科学问题和技术问题,更要积极应用新技术新方法来解决好传统的交通问题。在成果方面,要加强与实干型企业的合作,积极促进成果落地应用。作为中国学者,我们还应将更多高质量的论文成果发表在祖国大地上,积极投稿中文学术期刊,为我国的科技事业和学术出版事业做出自己的贡献。