长安大学公路学院“制造基础技术与关键部件”重点专项2021年度项目申报指南建议征求意见稿.pdf

附件 1 “综合交通运输与智能交通”重点专项 2021 年度项目申报指南建议 （征求意见稿） 为落实《国家中长期科学和技术发展规划纲要 （2006—2020 年）》《“十三五”国家科技创新规划》以及 《“十三五”交通领域科技创新专项规划》等提出的任务， 国家重点研发计划启动实施“综合交通运输与智能交通”重 点专项。总体目标是：解决我国综合交通运输系统存在的 运行监管能力弱、多方式协同运行效率低、运输安全主动 防控能力差、集成服务不足等突出问题，重点突破综合交 通运输基础科学难题和重大共性关键技术，开展典型应用 示范。大幅增强综合交通运输协同运行和智能监管能力， 全面提升我国综合交通运输综合化、智能化水平和服务品 质。 根据本专项总体部署，进一步聚焦科技支撑交通强国 建设和国家重大战略需求，落实科技部与交通运输部、科 技部与国家民航总局的科技战略合作协议，加快推进交通 与信息、交通与能源的技术融合，引领综合交通运输智能 绿色发展，现提出 2021 年度项目申报指南建议。 -1- 本专项遵循“基础研究、重大共性关键技术、典型应用 示范”全链条创新设计、一体化组织实施原则，按照交通基 础设施智能化、载运工具智能协同、交通运行监管与协调、 大型交通枢纽协同运行、多方式综合运输一体化、综合运 输安全风险防控与应急救援等 6 个技术方向，共部署 15 个 重点研究任务。专项实施周期为 5 年（2018—2022 年）。 1．交通基础设施智能化 1.1 高速公路基础设施绿色能源自洽供给与高效利用系 统关键技术研究（共性关键技术类） 研究内容：研究与我国高速公路运维需求和太阳能等 可再生能源自然禀赋相适应的交通基础设施资产能源化和 交通自洽能源系统的技术架构；研究我国高速公路网高弹 性、高能效自洽能源系统的技术方案和模式；研发基于高 速公路基础设施用能特性和综合能源微网的交通自洽能源 技术；研究与绿色能源自洽和环境低影响相适应的高速公 路运维技术；研发具备多源多态利用功能的交通基础设施 服役状态“监-运-维”综合能源自洽高效利用技术与系统。 考核指标：针对典型高速公路需求场景，形成普适于 主要高速公路运行环境的太阳能、风能等绿色自洽能源系 统技术解决方案集，并通过试验验证；完成不少于里程总 规模 300 公里的示范工程建设，覆盖我国东部、西部地域 的三种以上典型绿色能源自洽场景，具备完善的交通基础 -2- 设施运维用电负荷，以及电动化驱动载运装备和维修运转 装备在途能源补给能力，交通基础设施运行用能自洽率 ≥30%，交通运行安全相关设施绿色能源自洽保障率达到 100%。 1.2 超大跨径缆索承重桥梁智能化设计软件与核心技术 标准研发（共性关键技术类） 研究内容：研究超大跨径缆索承重桥梁新型结构体系， 研究强风、地震与极端环境下的智能结构分析核心基础理 论；研究基于荷载非线性特征及复杂环境多荷载场耦合影 响的结构智能化离散、分布式计算、结果自检验、人本化 后处理应用等关键技术，研发高复杂度超大桥梁全过程设 计智能化软件系统；研究超大型桥梁设计、新型材料、智 能建造及验收的国家标准体系框架，编制超大跨径桥梁设 计核心技术标准。 考核指标：提出超大跨径缆索承重桥梁（斜拉桥主跨 ≥1200m，悬索桥主跨≥2000m）等新型结构体系和智能结构 分析关键基础理论；研制具有完全自主知识产权、融合结 构多重非线性及多荷载场耦合作用的超大跨径桥梁全过程 智能化设计分析软件系统 1 套，在实际桥梁工程设计中通 过测试验证，计算精度≥95%；建立超大跨径缆索承重桥梁 国家技术标准体系框架，编制超大跨径缆索承重桥梁设计 国家标准（送审稿）不少于 5 项。 -3- 2．载运工具智能协同 2.1 大型集装箱港口智能绿色交通系统关键技术研究与 示范（共性关键技术类） 研究内容：研究我国大型集装箱港口交通系统智能运 行与绿色能源交互的系统构型及适用性；研究基于 5G 技术 的港口运行车-路-船-港-云一体化系统架构，设计港区及疏 运集装箱运输车辆网联数据架构和信息流，研发高可靠的 云控基础软硬件关键技术，研发面向港口动态环境的数字 孪生系统和数字化基础设施；研发集装箱运输车辆港区作 业自动驾驶系统和疏运自动编队驾驶系统、港区拖轮靠离 泊作业智能感知和安全辅助驾驶系统；构建融合 5G 技术的 港区作业车辆、港区作业船舶、疏运集装箱运输车辆一体 化智能管控平台，研究港口智能绿色运行状态监控与安全 预警技术。 考核指标：提出我国大型集装箱港口交通系统智能运 行与绿色能源交互的技术模式及架构；数字化基础设施和 数字孪生系统满足港口交通系统运行需求和动态环境重构 要求，具备目标定位与管理功能；集装箱运输车辆港区作 业自动驾驶、疏运编队（不少于 5 辆）自动驾驶系统支持 车距不高于 5m，车速不低于 40km/h 的密集行驶，在港区 道路、疏运道路等复杂场景中得到应用验证，运输效率提 升 10%以上；实现港区前沿 500 米范围内拖轮靠离泊作业 -4- 智能感知和安全辅助驾驶，对障碍物有效跟踪率≥98%，速 度、航向、迹向等状态识别误差<10%，延时≤200 毫秒，提 供运动预测、预警与决策辅助，靠离泊作业时间减少 10% 以上；形成大型集装箱港口交通系统智能运行、数字化基 础设施等行业技术规范标准（送审稿）不少于 3 项；在大 型集装箱港口进行综合示范验证。 2.2 机场场面智能运行管控关键技术研究与示范（共性 关键技术） 研究内容：研究基于精确位姿信息的航空器、车辆、 人员运动状态分析及地面保障作业进程数字化解析技术， 构建场面运行数字孪生系统；研究 5G 与航空电信网融合的 机场场面空地一体化互联关键技术，研发符合民航地空安 全通信要求的航空宽带数据链机载及地面装备，构建基于 业务驱动的多运行主体数据共享网络；研究机场场面航空 器、车辆、作业人员混合场景下车-机、车-车协同运行模式， 研究基于空地一体化共享网络的车-机-场道通行与避撞的融 合控制技术，研发空地融合的场面数字滑行引导系统与车 载安全辅助驾驶系统；研究机场场面复杂场景下的全局态 势评估、风险预警和资源调度优化技术，构建场面多主体 运行管控技术架构，研制机场场面智能管控平台。 考核指标：实现场面作业保障关键节点数字化解析， 数字孪生系统时间精度偏差小于 5 秒，每秒支持不少于 -5- 5000 个孪生对象的数据处理更新计算；航空宽带数据链系 统符合国际民航组织标准 DOC 9718 的规定，传输速率不 低于 40Mbps@5MHz；机场场面空地一体化通信网络应兼 容国际民航组织标准 DOC 9880、DOC 9896 的要求，支持 地空数字化协同管制服务功能；车辆对航空器主动感知距 离≥300 米，安全辅助驾驶下车-机冲突消解率达到 99%以上； 机场场面智能管控平台具备航空器、车辆、作业人员等活 动目标协同运行管控功能，完成真实业务场景下技术验证， 场面航空器平均滑行等待时间下降 30%以上；编制机场场 面通信与运行管控的国家/行业技术标准（送审稿）不少于 1 项；在年吞吐量大于 3000 万人次以上大型机场进行综合 示范验证。 3. 交通运行监管与协调 3.1 民用飞机典型航电设备适航安全性设计及测试验证 关键技术研究（共性关键技术） 研究内容：研究融合架构冗余、级联失效隔离、软错 误识别与防护及系统工程等要素的国产飞机典型航电系统 高安全性设计技术；研究国产飞机典型航电系统可组构的 形式化安全性验证方法，研发自主的系统安全性评估与适 航审定工具平台；研发符合适航要求的新型自主航路气象 探测机载设备样机，完成设备安全性分析、评估方法应用 与适航模拟审定；研究不完备源数据下机载设备集成完好 -6- 性分析测试等关键改装技术，研究基于虚拟仿真技术的全 机复杂电磁环境防护符合性验证方法，设计新型自主航路 气象探测设备在国产运输类飞机上的加改装方案；在国产 运输类飞机上对气象探测设备样机进行验证试飞，研究航 电设备试飞程序设计方法，研究复杂飞行环境和临界条件 的设备的安全性能验证试飞技术。 考核指标：国产飞机典型航电设备高安全性设计与验 证方法满足 SAE ARP4761 标准与 SAE4754A 标准；航电设 备系统安全性评估与适航审定工具平台支持 FHA、PASA、 PSSA、CCA、SSA、SEE、EWIS 等功能，支撑 7 层以上安 全性部件/模块集成运算，提供案例和知识导引功能，具备 运行数据的适航监测预警功能；设备样机符合 RTCA DO178C 和 DO-254 标准，达到 C 级 DAL，设备 MTBF 高于 15000 小时，功能异常概率小于 1×10-6/飞行小时；改装技 术安全性符合 CCAR25.1309 要求，系统功能丧失概率不高 于 1×10-5/飞行小时，完成覆盖 10KHz-18GHz 全频段通用电 磁干扰信号分析，满足 RTCA DO-160G 标准；完成新型自 主航路气象探测机载设备加改装并进行不少于 5 个架次的 验证试飞；编制航电设备安全性评估咨询通告（送审稿）、 审定指南（送审稿）不少于 2 项。 4. 综合运输安全风险防控与应急救援 4.1 弹性交通系统建模评估理论方法研究（基础研究类） -7- 研究内容：研究能力可伸缩、网络可重构的弹性交通 系统的构成要素、结构、功能及技术特征，揭示系统构件 的基本属性、主体要素分类及时空协同机制；研究弹性交 通系统的逻辑功能与物理实体间的映射关系和物理分层方 法，建立逻辑功能架构和物理架构；研究弹性交通系统在 外界变化及风险因素干扰下的多态演化机理和迁移特征， 系统多态迁移的序参量等准则性指标；研究面向交通需求 的动态功能域分层重构及融合理论，构建面向系统性能保 持和安全运行的多尺度、多目标隐患防止、容许、预警、 调控与恢复技术及策略方法；研究可部署的典型弹性交通 应用系统参考设计方法，系统弹性可伸缩、可重构、敏捷 调控等关键特性评估验证方法；研发弹性交通系统复杂体 系架构设计仿真软件系统。 考核指标：建立弹性交通系统体系架构设计方法及理 论体系，形成弹性交通系统架构体系和动态建模描述方法； 提出弹性交通系统隐患预防、保持、调控与恢复策略方法 集；开发具有系统体系架构设计、弹性性能评估、结构功 能优化等功能的设计仿真原型系统，系统覆盖 4 类不同交 通方式典型应用场景、10 类不同风险隐患、组分构成不少 于 100 个，可输出 5 种以上不同应对策略方法。 -8-