當前，傳統交通運輸模式逐漸難以滿足人民日益增長的多樣化、個性化和品質化出行需求。新一輪基礎設施建設更加註重高效服務公眾出行。日前，我國時速200公裡級高速公路技術以及磁浮汽車技術研究，首次在江蘇高宣高速公路上進行現場測試，並取得階段性成果，為我國既有高速公路提速及數字交通發展提供技支撐。
時速200公裡級高速公路測試現場
“數字新基建”駛入快車道
數字交通是數字經濟發展的重要領域，新型基礎設施與新型載運工具是數字交通推動改變既有出行方式格局的重要體現。
今年年初，省交通運輸廳出臺《江蘇數字交通發展三年行動計劃》，擬定以數字“創新鏈”為驅動，以“產業鏈”為抓手，以構建涵蓋“基礎設施、運輸服務、行業治理”的數字交通應用域為重點，致力於形成江蘇數字交通“創新鏈+產業鏈+應用域+數字安全”發展體系。同時，省交通工程建設局聚焦省級投資高速公路建設主業，以建設“數字交建”為目標，全面深化提升高速公路局建設數字發展水平，以打造交通新型融合基礎設施為重點，不斷優化高速公路建設數字化轉型發展環境。
“基於數字交通技術發展與科技創新，搭建新基建與新型載運裝備協同開發與測試平臺，將有效激發數字交通發展新動能。”省交通運輸廳黨組成員、省交建局局長蔣振雄說，江蘇正以建設交通強省和交通運輸現代化示范區為重要任務，持續探索研究新型基礎設施與新型載運裝備協同發展，加強數字交通與汽車、信息通信、能源等產業的融合發展，構建滿足人民快速、安全、便捷出行的新模式。
時速200公裡級高速公路測試車輛
此次由省交通運輸廳開展的“高速公路新基建與新型載運裝備協同關鍵技術研究”，是江蘇邁向數字驅動交通發展的重要一步。新型基礎設施與新型載運裝備科研試驗段坐落於高宣高速公路江蘇段，全長7.9公裡。項目以時速200公裡級高速公路線形指標、新型磁浮載運交通工具、車路耦合系統、混行交通組織與協同控制技術等方面為主要內容，針對時速200公裡級實車測試，利用數字化手段來實現時速200公裡場景下高速公路的精準感知、精準管控與精準服務。規范對應速度條件下的高速公路平、縱、橫段面的設計標準，研發超高速行駛條件下的新型安全防護措施。
“這項研究為新時期高速公路技術發展提供技術場景的同時，為我國既有高速公路提速提供技術支撐，為多車道高速公路分車道、分線速設計提供基礎支撐，對於當前交通運輸行業技術發展及進步革新具有重要意義。”項目負責人、交通運輸部原總工程師周海濤表示，在既有常規高速公路時速120公裡行駛環境下，基於更加先進的數字交通、新基建技術，進一步挖掘高速公路通行效率的存量潛能，以滿足時速140-200公裡的個性化通行需求，需要優化基礎設施側與載運裝備側的數字化資源要素組織配置，以最終實現數字化人-車-路-環境在人民群眾駕駛出行多層次多場景下的新平衡。
“車路協同”構建安全保障
隨著高速公路需求激增，擁堵、事故頻發成為當下影響基礎設施效能充分發揮的重要因素。
車路協同主動管控服務擁有豐富的感知數據，實現對路段、車道的精準化管控與服務，規范並規劃社會公眾的駕駛行為，實現路段時間與空間上的通行效率的最大化與均衡化，從根本上緩解高速公路大通道的擁堵狀況，提升高速路網通行能力和服務水平。
車路協同主動管控技術發佈設施
通過車路協同主動管控利用數字化手段來實現時速200公裡、常規時速120公裡等多場景下高速公路的精準感知、精準管控與精準服務——本次高宣高速試驗路段，研發並搭載一整套高速公路精細化車道級主動管控體系，借助雲計算、物聯網、大數據等新一代信息技術，構建以智能化大數據采集、分析與控制為核心的高速公路協同管控體系，使得高速公路通行更加穩定有序，提升路段通行效率，降低交通事故率。
此次項目針對時速200公裡級實車進行測試，路段涵蓋時速140、160、200公裡等多級限速路段。測試車輛8臺，其中新能源車輛5臺、常規能源車輛3臺；從社會渠道招募不同年齡段及性別駕駛員8名。此外，規范出對應速度條件下的高速公路平、縱、橫段面的設計標準的同時，研發超高速行駛條件下的新型安全防護措施，為實現時速200公裡級高速公路的安全、高效運行提供重要保障。
車路協同主動管控技術路側單元
中路交科科技股份有限公司董事長張志祥介紹，首先，實現對於時速200公裡級高速公路測試場景的交通運行狀況控制。通過優化的控制模型算法輸出控制信息，並依托外場信息發佈設施及車載通信單元，實時對駕駛人員進行精準化的車道位置與速度引導，極大減少在復雜通行環境下的事故與事件發生概率。其次，對於普通時速120公裡場景下大流量交通流的時間與空間通行效率實現最大化與均衡化。針對節假日等大流量場景，精準識別路段交通運行狀況，能更精準預測交通影響及發展態勢。同時，基於可變限速、動態應急車道等主動管控手段，實現節假日大流量交通狀況下的有序通行，最大限度提升路段交通通行效率，並能實現路網級的大流量協同管控。
“磁浮載運汽車”初見雛形
磁浮汽車興起於日本、美國、德國等國傢，但尚處於基本概念階段。作為新型載運裝備，磁浮汽車創新技術體系被認為能夠豐富出行方式選擇的多樣性，進一步支撐汽車產業格局的發展。
為豐富時速200公裡級高速公路建造技術路徑，滿足“協同新型基礎設施建設”的重要需求，此次試驗項目提出直線型磁浮載運汽車及旋轉磁浮汽車技術，並研發懸浮、驅動及導向一體化控制系統，同時進行實車改造及測試實驗。此舉將為我國磁浮汽車的研發提供重要支撐。
直線型磁懸浮汽車原理
項目分項負責人、西南交通大學研究員鄧自剛教授介紹，直線型磁浮汽車是在傳統汽車的原有結構的基礎上進行改造升級，加裝懸浮導向用永磁體陣列，相應地在地面鋪設良導體軌道。車載永磁體陣列與地面導體板軌道形成車路耦合系統，進而建立磁-力耦合關系。經過三年多的理論、仿真和實驗經驗的積累，在完成1：1原型車的改造、加裝及軌道鋪設的基礎上，開展線路試驗研究，終於在國內首次成功實現懸浮重量2.8噸、懸浮間隙35毫米的試驗目標。
直線型磁懸浮汽車測試改裝車輛
旋轉型磁浮汽車技術是在直線型磁浮汽車的基礎上升級創新，將原有直線型的磁阻力“變廢為寶”轉化為驅動力，磁阻力驅動與傳統汽車依靠摩擦力加速的原理類似，這一巧妙轉化使得磁浮汽車懸浮驅動一體化。截至目前，已完成1：50比例原型樣車的設計研發並搭配控制和測試系統，正從實驗室走向線路測試。
旋轉型磁懸浮汽車原型圖
“下一步將聚焦於1：1的實車研發，助力實現第一輛磁浮汽車‘浮起來，跑起來’的美好願景。”鄧自剛說，“本次依托試驗段同步實施滿足兩個階段磁懸浮汽車行駛測試的專用車道，為後續載運工具技術進步提供高速公路場景下的長期測試環境。”