弗吉尼亚理工大学交通研究所创造交通安全的未来

在 1990 年代初期，汤姆·丁格斯 （Tom Dingus） 提出了一个弥合研究和现实世界驾驶之间差距的想法。

当时，大多数运输安全研究都是在模拟器、严格控制的测试轨道环境中进行的，或者通过对碰撞数据库的分析进行。丁格斯努力走出受控环境的框框，进入一个自然的交通环境——开阔的道路。

Dingus 在弗吉尼亚理工大学交通研究所 （VTTI） 担任主任已有 20 多年，他率先将摄像头和传感器放置在志愿者的车辆内，以评估驾驶员行为、碰撞和险些碰撞事件。众所周知，自然主义驾驶研究利用 VTTI 的数据采集系统创建从开钥匙到开钥匙的连续数据流，这些数据流在弗吉尼亚理工大学进行时间同步、捕获、传输和存储。

“该项目的最终目标是填补知识空白，”丁格斯说。“差距在于碰撞数据库和测试轨道研究之间的差距，在碰撞数据库之前，你无法真正了解驾驶员在碰撞前几秒钟甚至碰撞期间的行为，这确实非常有价值，但做作。

在过去的 35 年里，已经从近 7,000 辆汽车中收集了自然驾驶研究数据，包括汽车、拖拉机拖车、自行车和电动滑板车。观看所有视频大约需要 1,030 年。这些数据最终被用于改善每个使用道路的人的交通系统，同时也帮助获得 100 多个赞助商的资金，并推动 VTTI 成为目前作为顶级交通研究机构的地位。

创建数据采集系统

自然主义驾驶研究的概念只是一个开始。Dingus 希望对 100 辆汽车进行检测，该项目最终在 2000 年由美国国家公路交通安全管理局资助时取得了成果。

“刚开始的时候，我花了三个月的时间才用必要的设备对车辆进行检测，”该研究所的总工程师安迪·彼得森（Andy Petersen）说。“当汤姆想到他想为100辆汽车提供仪器时，我认为他疯了。

在联邦资金以及弗吉尼亚州交通部的资助下，彼得森和丁格斯帮助创建了第一代数据采集系统，用于“100辆车研究”，这是有史以来第一次大规模的自然驾驶研究。

第一代系统大约有公文包那么大，两个人安装花了八个小时。最初的原型是在 1990 年代初期创建的，这些镜头最初是在 VHS 磁带上录制的，但当 13 个月的 100 辆车研究完成时，录音以数字方式存储。

自那以后，该系统已经创建了多代，每一代都减小了设备尺寸，提高了计算能力，缩短了安装时间，从而允许使用更多的汽车进行数据收集。

“VTTI的硬件工程实验室在这些系统的发展中发挥了不可或缺的作用，”VTTI电子系统和技术创新总监Carl Cospel说。“我们设计这些是为了能够收集最准确的视频和数据，同时能够承受我们在车辆中发现的恶劣环境，包括电气和环境环境。”

最新的数据采集系统于2016年和2019年推出。这些第 3 代系统提供来自数码相机的高清和 4K 视频流、更高的传感器采样率以及更多扩展总线，以便与最新一代车辆网络集成。增强的记录分辨率允许进一步的数据审查，因为研究人员可以更清楚地了解碰撞和接近碰撞事件以及驾驶员分心的情况。

“100 辆车研究”获得了超过 15,000 次引用，并影响了国内和国际范围内的安全法规、驾驶员分心和损伤政策以及交通的更多方面。从那时起，VTTI 的研究人员将自然驾驶研究扩展到包括拖拉机拖车、摩托车、自行车，甚至电动滑板车。

从研究到实践

2021 年 1 月，弗吉尼亚州成为第 22 个禁止在开车时使用手持电话的州。为了支持这项立法，VTTI制作了统计数据，显示了汽车和卡车分心驾驶的危险。

“这项工作不断挽救生命，”VTTI 货运、运输和重型车辆安全部主任 Rich Hanowski 说。“我们的工作有助于评估卡车司机的服务时间规定，通过减轻卡车司机的疲劳，为所有道路使用者创造一个更安全的交通系统。”

收集的大量视频和先进的传感器数据使研究人员能够对交通产生积极影响，例如改变车辆安全系统设计以及向政府和行业合作伙伴提供政策建议。通过将数据收集从受控环境中大规模地带入现实世界，它使该研究所的研究人员能够创建一个更公平的交通系统。

数据获取系统“不仅使我们能够研究当前的交通问题，还可以努力为未来开发解决方案，”VTTI的研究科学家Miguel Perez说。

运输安全的未来

随着VTTI庆祝其通过创新推动交通运输的35周年，继续研究的需求变得越来越重要。

为了协助这一工作流程，该研究所的研究人员正在采用一种新策略，以减少来自私营企业和政府合作伙伴的研究资金的起伏。

“我们的下一步是采用永久自然驾驶系统，”VTTI高级交通研究员乔恩·汉基（Jon Hankey）说。“通过瞄准正在现场部署的最先进的系统并收集其自然驾驶数据，我们将能够不断收集数据并对其进行分析，以用于未来的安全应用。”

随着研究工作量的增加，需要越来越多的参与者来帮助塑造交通的未来。

自然驾驶研究与数据采集系统相结合已被证明是最具影响力的交通研究方法之一。怀着永不停歇的倾向，VTTI的研究人员已准备好应对下一个运输安全挑战，以挽救生命、时间、金钱和保护环境。