【微课堂回顾】湖南大学李洁:交通工程视角下的大数据驱动:新能源汽车研究的新机遇与实践探索

新能源汽车国家大数据联盟微课堂自2022年底推出安全系列化课程,围绕网络安全、数据安全、车辆安全邀请专家大咖分享课程和观点,旨在服务国家数据安全治理体系的构建,促进数字经济的健康持续发展。
2024年3月21日晚联盟微课堂安全系列化课程第十七讲的课程上,来自湖南大学的李洁副教授,分享了题为《交通工程视角下的大数据驱动:新能源汽车研究的新机遇与实践探索》的课程。课程深入探讨了如何运用大数据分析、机器学习及人工智能技术对新能源汽车进行准确的数据诊断与性能评估。李老师着重强调要把握比赛机遇,培养学生的创新思维,为他们未来的职业道路奠定坚实基础。以下为课程回顾。

从2019年《交通强国建设纲要》到2021年《绿色交通“十四五”发展规划》,我国顶层政策设计已为新能源汽车提供了最大程度的政策支持。据公安部数据显示,截至2023年,我国新能源汽车保有量达2041万辆,占汽车总量的6.07%;其中纯电动汽车保有量1552万辆,占新能源汽车保有量的76.04%。新能源汽车以其节能环保、数据可采集分析等优势进一步重构现代交通运行体系。
李老师从交通工程专业视角展开,全面分析了如何在新能源汽车高速发展的背景下,寻找新的研究契机。首先,在充电设施的建设规划方面,利用出行OD矩阵得到充电需求的时空分布特征,合理规划充电设施的布局;结合实时的路况信息、车辆充电时间、排队时间,为车辆进行最优充电路径导航,从而提高能源利用效率,缓解交通拥堵。
研究交通网络韧性时,综合考虑交通网络拓扑结构特征和交通流特性,从结构韧性和功能韧性两方面选择韧性评价指标。其中,结构韧性指标包括平均最短路径、网络效率、平均节点度、最大连通子图等;功能韧性指标包括出行时间、平均速度、交通量、延误率等。采用层次分析法、德尔菲法等方法对指标进行筛选或赋值,构建全面、系统的韧性评价体系,分析交通网络在扰动前后的系统韧性。在新能源汽车的加持下,研究交通系统的韧性提升策略可以以充电设施建设周期为约束,将路网韧性增长率和路网性能恢复速度作为路网韧性提升效果评价指标,建立优化模型,确定系统最佳修复方案。
在交通安全方面,通过分析新能源汽车的事故类型、严重程度、事故发生地的道路空间特征等,结合车辆电池的荷电状态(state of Charge, SOC)、踏板行程值等参数,综合考虑人-车-路-环境,对新能源汽车的宏观交通安全特性展开全面探究。高频率(不低于10Hz)的自然驾驶数据能够高度还原车辆的运行状态,尤其是还原事故场景中驾驶人的驾驶行为,以便于识别风险驾驶行为,如分心驾驶、疲劳驾驶等。该研究成果有助于规范驾驶行为,明确交通事故的责任划分。此外,将新能源汽车三电系统特征和充电特征,与传统的驾驶行为特征和地理特征结合在一起,可以对车辆的健康状态进行评估和预测,有助于提升车辆健康监测水平,保障交通安全。
最后,李洁老师以团队的获奖作品为例,强调了“以赛促学”可以有效提升学生科研能力和就业竞争力。她进一步指出,鉴于赛题往往源自行业实际问题,积极参赛不仅有助于高校科研精准地对接国家战略发展的需求,也确保了研究成果能更直接地回馈社会。

问题1:新能源汽车大数据是典型的新质生产力,2024年数字汽车大赛即将开启,从您专业的角度以及去年学生反馈的情况,赛题或者是赛事本身有哪些值得借鉴或改善的地方?
从我个人来说,假如能拓展数据的维度,将更多相关信息融入到预测模型中,会有助于提升模型的准确性。再一个就是数据的采集时间,如果有可能,希望能够有更长时间跨度的数据用于新能源汽车长周期的性能分析。另外,在驾驶路径选择、充电行为等方面,我也希望能够有更多的题目。现在城市里电动汽车的充电设施已建设得比较完善,大家比较关注新能源汽车的长途续航能力和用车高峰期的充电问题。假如未来能够针对节假日电动汽车的充电问题出一些赛题,我觉得将很有实践意义。

问题2:刚刚报告中提到新能源汽车的健康诊断和交通系统韧性研究,请问目前这些研究的产业应用现状和行业痛点有哪些?
目前我们的韧性研究分成两大块,一个是省域模型的,另外一个是城市里面的。那么省域模型的话,我们的重点是研究省域货运系统的韧性,就是物流系统的一个韧性,同时考虑地质灾害的影响,这个研究结果直接服务于后续交通系统的规划。另外在城市中,我们研究的是城市多模式交通系统的韧性,需要同时考虑地铁系统、公交系统、小客车系统以及电动车辆,研究结果主要服务于政府交通系统的规划和管理,以及应急管理策略的制定。

问题3:目前有越来越多的学生进入到车企,对于大学生就业而言,您认为需要补充哪些能力对他们未来就业更有帮助?
首先我自己是在土木学院,好像现在大家对土木都比较看衰,但我看来,我们国家有巨量的基础设施需要维护,这一块永远需要技术人员,只是说我们的工作方式可能发生改变,不再大规模的扩建,而是开展后期的运营和管理。所以从这方面来说,专业之间的边界越来越小了,作为学生来说,要有好奇心,及时关注前沿的科技问题,尤其是现在的时代,涌现出的工具越来越多,同学们有机会应该多学习。以赛促学也是很好的方式,可以高效地提升能力,在这个的过程中,你也还可以有幸可以认识到不同专业,不同年级的同学,比赛得不得奖是其次的,但是整个过程中个人能力会得到全面的提升。