文档编号：TBCVS-R-3“985 工程”科技创新平台
道路与交通工程科技创新平台建设项目
初步技术需求与建设方案征询
交通运输工程学院985 二期建设工作小组
二○○五年四月
一、项目简介
1、项目性质
同济大学道路与交通工程科技创新平台建设项目属于中国“985工程二期”（中国教育部实施“面向21 世纪教育振兴行动计划”中重点支持部
分高校创建世界一流大学和高水平大学部分）建设项目之一。
2、项目建设目标
争取将教育部道路与交通工程重点实验室建设成为国家重点实验室：在未来的3～5 年，通过对可持续的综合交通体系规划、大容量快速运输
设施建设与维护、国道干线与城市交通拥堵缓解、交通安全与交通环境等4 个主要突破方向的集中建设和科技创新，使实验室具备先进的仿真
分析能力、方案比选能力和技术验证能力；在2～3 个研究方向达到国际领先水平，整体上具有国际影响力；通过研究“大城市和两个重点区
域，一个系统”中的重大交通科学研究和工程问题，带动全国交通运输工程领域的科技创新。
3、主要建设内容
主要建设面向交通安全与环境的“交通行为与协同虚拟现实实验系统”，面向大容量快速运输设施建设与维护的“材料与结构加速加载试验系
统”，面向可持续的综合运输体系和交通拥堵缓解研究的“多模式交通信息采集与仿真系统”等三个实验系统。
二、两个主要建设实验系统简介
1、交通行为与协同虚拟现实实验系统
建立交通行为与协同虚拟现实实验平台的目的为：从人与交通运输系统各组成部分间相互作用的机理出发，寻求合理干预交通运输系统、提高
系统协同性与安全性的关键，为提高整个交通运输系统效率、改善交通运输系统安全提供基础理论与关键技术支持。交通行为与协同虚拟现实
实验平台（驾驶模拟器）的核心实验技术为：深入研究各类驾驶环境（特别是复杂驾驶环境、极限驾驶环境）下驾驶员——车辆——道路设施
之间相互作用的复杂机制，其核心是研究驾驶员在复杂驾驶环境下的心理与行为，以及人与交通环境、载运工具的适应性。在交通行为与协同
虚拟现实实验系统核心实验技术支撑下，该实验平台主要面向四个主要实验研究方向：（1）交通事故中人的因素和反应；（2）道路设施特性
与驾驶员的心理与行为；（3）交通环境（包括自然环境与信息环境）与驾驶员的心理与行为；（4）人机界面与驾驶员的心理与行为。
2、材料与结构加速加载试验系统
材料与结构加速加载试验系统（简称APT）规划功能如下：
（1）评价、验证和提高道路铺面和机场道面的结构设计方法，为提高和改进路面设计理论提供重要依据；
（2）道路材料性能测试和评估，提高路用材料的设计和应用水平；
（3）环境因素对路面和机场道面性能的影响，主要包括高温和水（路基湿度和路表渗入水）对铺面结构和材料影响的测试；
（4）验证和建立在路面结构中材料的力学模型，发展路面分析理论和方法；
（5）测试路面结构长期性能变迁过程，建立基于使用性能的路面设计方法(或体系)；
（6）路面和机场道面的修复、重建和养护技术的发展和验证；依托APT 试验场地及同济大学安亭校区内及周边部分道路，附带建设交通信息
试验系统，其主要试验功能规划如下：
（1）、交通信号控制算法现场试验；
（2）信号控制下的驾驶行为试验；
（3）驾驶员对交通信息标志（包括固定、可变）的现场反应试验。
3、建设项目技术要求
建设项目具体技术要求见附件Ⅰ和附件Ⅱ。
三、项目初步建设计划与建设方案征询
项目建设预算投资“交通行为与协同虚拟现实实验系统”为3050万元人民币，“材料与结构加速加载试验系统”为1850 万元人民币。
项目预定建设时间为三年（2005.1~2007.12），项目建设总体上划分为
四个阶段。
建设任务时间
阶段Ⅰ 初步技术需求分析2005.1~2005.4
阶段Ⅱ 详细建设方案全球征询2005.4~2005.10
阶段Ⅲ 设备采购招投标与采购合同签定2005.11~2005.12
阶段Ⅳ 设备安装、集成与试运行2006.1~2007.12
本项目建设采用公开招标方式采购，但是本技术文件不是招标文件。发布本项目建设内容的目的是初步征集有能力供应或设计本项目设备及相
关附属设备的企业为招标做准备。
根据项目计划建设，现项目建设进入全球征询详细建设方案阶段。
项目建设拟采用世界最新技术与设备，在资金预算框架内面向全球采购最好并且具备可持续发展的软硬件系统。方案征询主要面向海外“交通
行为与协同虚拟现实实验平台实验系统”以及“铺面材料与结构加速加灾试验系统”设备供应商（包括系统整体供应商、主要试验设备供应商
、以及技术支持咨询公司等）。详细建设方案咨询费用采用各潜在设备供应商自愿赞助或与同济大学一起申请各类基金或组织赞助的方式提供
。
有意参与本项目详细建设方案设计与设备采购招标的企业请提供：
（1） 企业介绍；
（2） 可供应设备清单及相应性能；
（3） 设计生产本项目设备的能力介绍。
四、联系方式
中华人民共和国上海市四平路1239 号，200092
同济大学交通运输工程学院
“交通行为与协同虚拟现实实验系统”相关事务联系方式为：
李晔博士
Email: JamesLI@mail.tongji.edu.cn
电话: (0086)21-6598-2443 传真: (0086)21-6598-2274
移动电话: (0086) 13816819396
“APT 系统”相关事务联系方式为：
丛林博士
Email: conglin@mail.tongji.edu.cn
电话：（0086）21-6598- 4230 传真: (0086)21-6598-5891
移动电话: (0086) 13040623652
同济大学交通运输工程学院
附件Ⅰ 交通行为与协同虚拟现实实验系统初步技术需求
1、模拟要素技术需求
（1）交通参与者模型技术需求
大类子类模拟对象指标值单位指标上限指标下限备注
性别男、女
年龄年龄岁18
职业职业、非职业
驾驶员类型
性格胆怯、激进、中性
睡眠充足状况时长小时/天2 12 驾驶员疲劳状况连续驾车状况时长小时0.5 4
是否酒后驾车
百毫升血液酒精含量
毫克0 150 酒精与药物影响是否服用其它麻醉类药物
感冒药、毒品、其它麻醉或兴奋药品服用没有服用
脉搏每分钟次数次/分钟30 200
血压收缩压/舒张压mmHg 120/50 250/100
荷尔蒙含量HGH 100 800
呼吸每分钟呼吸次数20 50
眼球运动
肌肉运动
面部表情
交通参与者模
型技术需求
生理心理反应
反应时间
（2）汽车动力学模型技术需求
大类子类模拟对象指标值单位指标上限指标下限备注
最高车速速度km/h 200 160
加速时间0~100km/h 换档加速时间秒8 15 汽车动力性能
爬坡能力I档最大动力因素0.5
制动减速度减速度m/s2 5.8
制动距离S=0.1v+v2/150
制动热稳定性温度℃ 700
制动水稳定性
汽车制动性能
制动方向稳定性
稳态时域响应
瞬间时域响应操纵稳定性
横摆角速度频率
响应
人对振动的反应振动加速度允许值
汽车振动系统的
传递特性汽车的平顺性
路面不平度的功
率谱
分析出现驾驶疲劳时，不同路面不平度对汽车平顺性的影响所导致的人对振动
的反应暴露界限；疲劳－工效降低界限；舒适降低界限
汽车动力学模型技术需求
汽车的燃油经济性
百公里燃油消耗100 公里的燃油消耗升3 30
（3）精细道路模型技术需求
大类子类模拟对象指标值单位指标上限指标下限备注
土
砂石
沥青
路面材质
水泥
直线
圆曲线半径m 15 平面线形
缓和曲线
rl=A2
水平线
斜坡线坡度% 9
凸型圆曲线半径m 100
竖曲线
凹型圆曲线半径m 20
路肩宽度m 0.5
行车道宽度m 3
路缘带宽度m 0.25
中央分隔带宽度m 12
机非分隔带宽度m
应急停车带宽度m 3.5
路拱横坡坡度% 4.0 1.0
横断面
路拱超高坡度% 10.0 2.0
平整度IRI m/km 20
抗滑能力SFC 100
精细的道路模型
表面特性
路面损坏
（4）自然及景观模型技术需求
大类子类模拟对象指标值单位指标上限指标下限备注
雨雨量mm/h 2.5 16
雪厚度mm/24h 2.5 5.0
霰密度g/cm2 雨雪霰雹
雹密度g/cm2 0.8 0.9
大风风速m/s 10.8 24.4
狂风风速m/s 24.5 41.4 风
飓风风速m/s 41.5 61.2
薄雾能见度米200 250
大雾能见度米150 200 雾
浓雾能见度米60 100
太阳光
环境光
照明光
光
眩目光
环境噪声分贝dB(A)
噪声
车内噪声分贝dB(A)
闪电
打雷
温度度oC -25 40
季节
自然环境模型
杂项
云层
湿度相对湿度% 50 90
乔木株0 若干
灌木丛0 若干
花草面积0 若干
树木
草地面积0 若干
根据具体景观
设计描述
民房
收费站建筑
服务区
天空
山脉远景
河流
土质边坡
框架防护边坡
档墙边坡
边坡
石质边坡
坡度1:1 1:5
标志
门架
广告
广告架
高压电杆
河流
平原地形
山区地形
主要景观模型
杂项
城市景观
（5）交通环境模型技术需求
大类子类模拟对象指标值单位指标上限指标下限备注
指路标志
警告标志
指示标志
交通标志
其他标志
尺寸
颜色
字体大小
材质
厘米
颜色
高度
等级
兰底白字、黄底黑字、绿底白字
材质有不同的
反光要求，按
国标执行
白色车道线
黄色车道线交通标线
白色符号标线
宽度、虚线的
间隔、字的大
小
按国标执行
红黄绿信号灯
人行信号灯交通信号灯
车道信号灯
相位秒1 60
机动车交通流流量pcu/小时?车道0 2000
机动车交通流速度公里/小时0 200
非机动车交通
流
流量辆/小时?车道0 1000
非机动车交通
流
速度公里/小时0 20
行人交通流流量人次/小时?米0 4000
行人交通流步行速度m/s 0.6 1.8
蓄力车
交通状况
牲畜
根据有关发生
模型生成
隔离栏位置坐标
渠化方法类型
单双向交通方向
交通环境模型
交通组织
人行横道线位置
2、模拟效果技术需求
大类子类效果指标效果描述
用户分辨真假程度用户难以分辨
沉浸感
视觉随用户视点变化程度视觉完全随视点真实变化
对环境的可操作程度可对车辆进行真实操纵
交互性
环境反馈自然程度驾驶员感觉不到环境反馈延迟
驾驶危险感知程度驾驶员对危险感知与现实接近
驾驶疲劳感知程度驾驶员对疲劳感知与现实接近
整体模拟效果
感知性
驾驶干扰感知程度驾驶员对干扰感知程度与现实接近
前后视效果提供与实际驾驶相近的完全前后视效果
水平视野具有360 弧度水平视野视野效果
垂直视野具有40 弧度垂直视野
三维感彩色、具有材质纹理效果的真三维
交互感视觉上能体现高密度、多车道交通流与驾驶车辆相互作用
视觉模拟效果
视觉效果
实时感图像传输延迟小于50ms
汽车行驶噪音能模拟车辆喇叭、车辆轮胎与地面、车辆与空气(隧道)、车辆与障碍物碰撞的声音
真实性效果
背景噪音能加载各类背景声音
强度范围强度范围在0~100 分贝之间
带宽范围15Hz~20KHZ
失真<=1.0%
音响模拟效果
声响效果
动态同步效果延迟<28ms
汽车行驶运动能模拟汽车上下坡、转弯等行驶运动效果
真实性
汽车震动效果能模拟路表与轮胎间相互作用振动效果运动模拟效果
运动模拟范围自由度6个自由度
3、数据采集与分析技术需求
大类子类数据采集分析要求技术需求
新建交通设施模拟环境交通场景模拟三维建摸软件、电子、纸质设计成果导入
数据来源与途径
既有交通设施模拟环境交通场景模拟三维建模软件、数字摄像模拟环境室内重现
简单驾驶环境建模时间一个大型立交/2 小时人或10 公里高速公路/2 小时人或5 个平面交叉口/2 小时人建模作业速度
复杂驾驶环境建模时间交通中等复杂城市1 平方公里范围不超过1 工作日人
数据容量支持大容量数据库
数据格式支持MAX、DWG、FLT 等文件格式
模拟环境建立要求
数据支持能力
中文环境支持中文环境
交通流量数据能采集记录驾驶环境中的交通流基本参数
道路设施数据能记录采集道路设施几何线形、表面特性等数据驾驶环境数据采集
车辆性能数据能记录车辆动力、装载等数据
驾驶员驾驶负荷数据采集能记录采集驾驶员的刹车、换档、转向等驾驶负荷数据
实验结果数据采集要求
驾驶员心理与生理数
据采集驾驶员心理与生理数据采集能记录采集驾驶员的脉搏、血压、荷尔蒙含量、眼球运动、肌肉
运动等数据
参数、数据字典提供所采集数据的定义、单位、采集条件等完整数据字典
实验数据解释要求
实验数据解释
提供实验数据的实际解释参照，如驾驶员心理生理测量指标与驾驶熟练程度、驾驶疲劳程度、驾驶紧张程度、驾驶反应灵敏度之间的解释关系
提供常规分析工具提供在交通安全实验研究中相关因素分析的常规分析工具
数据精度控制提供实验数据的精度、可靠性程度
实验数据解释与分析要求
实验数据分析要求
基础参照数据提供提供基础条件下分析结论的参考值
附件Ⅱ APT 及附属交通信号试验系统初步技术需求
1、加载系统参数要求
拟建APT 系统为可移动式加载系统或环道式系统，具体参数和规格如下表：
技术参数道路路面机场道面
最大轮载(kN) 45～225 225～445
最大轮胎压力(MPa) 0.4～2.0 0.4～2.0
轮组数2 4～6
轮胎可侧向偏移量(mm) ±500 ±500
工作温度(℃) -10～70 -10～70
加载次数>700/h 单向
环境因素降水、湿度对路基和路面结构的影响
1. 加载系统要求可以横向移动以利施工，若环道式系统则不需考虑。
若要求在-30℃工作，设备要如何改进？费用如何？
其他事项
系统可以在60℃工作环境下连续工作三个月，并且可以自动安全运行，不需人工连续监管；可程控自动采集和记录试验数据。
注：设备提供商要详细提供上表中各种参数，并提出需要配套的设备如液压系统、电力系统、网络系统、温度控制系统等等
2、APT 附属系统设备采购目录
编号名称备注
1 激光横断面仪
2 应变传感器
3 应力传感器
4 多深度挠度仪
5 动态应力采集板
6 土壤含水量分析仪
适合道路及机
场铺面使用。
3、交通信号控制系统主要硬件性能指标
（1）车辆检测器
检测器的每一个通道应能检测出二轮以上所有类型的机动车并提供以以下交通参数：
——每一车道分车型的车辆数；
——每一车道在规定采样周期内平均速度（分车型的和总体的）；
——每一车道在采样周期内的时间占有率。
能在10～60 秒之间按采集周期要求实时传输交通参数，在通信中断情况下按1 分钟、5 分钟、或15 分钟（预先设置）时间间隔提供每一车
道的分车型的车辆数累计、平均速度和时间占有率等交通参数记录，并能集中采集；
在通信系统故障及外部电源故障时，检测器应具有存储功能，至少能存储5000 个采集时间点的按车道记录的涵盖所有交通参数的采样数据
，并能通过串口方便输出到便携式计算机并集中采集；采集间隔可方便地通过通信端口进行本地设置或由中心进行远程设置或本地开关预置；
在同一车辆作用在相邻两个车道上时，检测器经处理后将只作为一个车道的信息进行处理；
车辆检测器的各种设备参数（如标准时间、检测器编号等）、在车辆检测器本地预处理需要的各种系统参数（采集周期、变换表格、处理用
参数等）的设置，除了能在本地设置以外，能通过通信端口进行本地设置或由中心进行远程设置；
检测器具有数据传输功能，通过通信接口传送到监控中心和本地连接的便携机；
检测器能连续24 小时不间断工作，检测器所有设备均要求能够长期承受恶劣环境条件；
检测器应设有控制和显示面板，具有简单的人机交互功能，能按车道动态实时显示各交通检测数据，能显示和修改设备工作参数，能对检测
器的上传数据进行监视，能读取车辆检测器记录的历史数据，所有采集数据都能记录并导出供计算机使用，还具有车辆检测器工作参数导入导
出功能；
具有实时故障诊断和检测功能，并能实时报告监控中心设备管理计算机。
电感量变化范围：50～2000μH；
灵敏度：0.02%～1.28%，至少6 级可调；
具有2 路RS-232 接口，要求数据通信速率可按常规分级设置，
最高通信速率不小于33.6kbps，支持同步和异步通信；
馈线长度：≥400m；
MTBF：≥20000h；
车辆误检率<±2％；（分车道、车型的一小时统计值）
测速范围0～250km，车速检测误差≤5％(20～120km/h)；（分车道、车型的一小时统计值）
占有率检测精度：≥95％；（分车道的一小时统计值）
分车型检测精度：≥80％；
具有不少于24 个通道的检测线圈输入口。
（2）、视频检测器：
同时具备车辆跟踪算法和虚拟线圈算法
提供断面流量、点速度、行程速度、时间占有率和空间占有率指标
可变的数据周期
良好的外场工况适应性
（3）、信号控制机
检测器输入数：32 路;
控制信号组数：16 组;
通讯接口：RS232;
工作电压：AC 50 HZ 220V;
工作环境温度：-30℃~＋60℃;
（4）、信号标志：
LED基准波长：红色625±5nm；黄色590±5nm；绿色505±2nm；
水平（垂直）视角应符合GB14887-2002《道路交通信号灯》的有关要求;
工作电压：AC 50 HZ 220V;
LED 平均寿命:10 万小时；
（5）、光端机
中控与外场数据设备之间采用光环方式连接，一对光纤构成的光环路至少能接入100 个终端，数据传输采用数字编码方式，支持2 路独立信
道，可以传输1 路或2 路数据；
支持中控与外场设备之间的不同通信模式：
光环系统环路最大传输速率不小于100kbps，终端接入速率可按等级设置，主要等级为：1200、2400、9600、12800、19200、33600bps，光
环系统允许将光环总线传输能力按终端接入数据速率要求进行分割为若干（至少两路）环形数据电路，对外场接入设备按数据电路进行环路结
构的组织，不同数据电路将独立工作，可设置为不同的工作模式；
自愈功能要求：物理光环具有自愈功能，环路中任意一个外场光通信节点设备或物理光路故障，将不影响系统运行和环形数据电路的工作，
能将故障节点或故障光路隔离并进行报警，报警信息中能对故障地点进行定位，故障自愈切换时间应小于100ms；另外，任意一个外场光通信
节点设备在故障或掉电时能自动将输入输出的光路沟通，避免由于节点设备的原因使得光环断开。
节点设备应具备显示功能（如LCD 显示屏），无需任何外围设备可以对设备的工作状态进行监视；
采用单模光缆传输，允许最大光路损耗：18dB，接收端最大动态范围：41dB；
数据环路和环形数据电路的误码率不大于10-9；
接口要求：光环路节点通信设备能向接入数据终端提供RS-232-C、RS-442、RS-485 接口，能向报警终端提供4～20mA环路电流接口和TTL 电
平的电压接口；
系统支持半双工和全双工通信，支持异步和同步通信方式；
设在外场的光环路通信节点设备可采用独立式，安装在接入终端的机箱内，该机箱提供交流电源、接地和安装位置；设在监控中心的通信节
点设备采用插卡式，能将多个通信光环的监控中心的通信节点设备安装在同一个机框内，由机框统一进行供电、接地，并提供统一的管理接口
，要求机框能安装在19’机架内；
（6）、大（中）型彩色全屏可变情报板
可变信息板与监控中心之间采用有线通信方式；
可变信息板的显示内容由中控系统控制，有固定和可编程两种显示模式；在固定模式下，显示内容固化在可变信息板内，监控中心和本地调
试终端能通过指令调用生成和显示；在可编程模式下，可在中控计算机终端和本地维护终端通过编辑后，发送编辑文件控制可变信息板生成和
显示特定交通信息；
显示单元的前面不准使用任何玻璃防护面板以防止反射和眩光，故要求显示正面具有抵抗诸如下雪、暴风雨等恶劣气候的能力；
具有2 路RS-232 接口；要求数据通信速率可按常规分级设置，最高通信速率不小于33.6kbps，支持同步和异步通信；
可变信息板具有根据环境对LED 管的发光亮度进行自动调节的功能；
可变信息板的各种设备参数（如标准时间、设备编号、标准显示信息组等）和系统参数（握手时间间隔、系统初始化数据等）的设置，除了
能在本地设置以外，能通过通信端口由中心进行远程设置。
显示应昼夜清楚可见，包括在太阳直射条件下；
可变信息板的点阵显示部分可显示GB2312 指定的汉字、西文、数字和特殊符号、图形；
可变信息板的整机平均无故障时间MTBF：≥10000hours；
电源输入与信号输入端均应有良好的防雷措施。
大、中板的尺寸和象素点数根据场地的最后设计情况确定
（7）、通信、应用服务器
处理器：采用服务器专用芯片，当前配置2 颗CPU，主频≧2.8G，片上Cache≧512KB；
内存：当前配置1GB，最大内存6GB，内存支持ECC；
硬盘：当前配置36GB 内置硬盘，硬盘转速≧15k rpm；
配置冗余风扇和冗余电源；
网卡：1 块千兆网卡（RJ45）；
显示器：15"液晶显示器；
机内至少一个PCI 插槽，内插8 口智能多串口卡，其支持232、485、422 接口；
CDROM 48 倍速；
机架式；
预装Windows 2000 Server 操作系统。
（8）、数据服务器：
处理器：采用服务器专用芯片，当前配置2 颗CPU，主频≧2.8G，片上Cache≧512KB；
内存：当前配置1GB，最大内存6GB，内存支持ECC；
SCSI 硬盘容量≥240ＧＢ；
配置冗余风扇和冗余电源；
网卡：1 块千兆网卡（RJ45）；
显示器：15"液晶显示器；
机内至少一个PCI 插槽，内插8 口智能多串口卡，其支持232、485、422 接口；
CDROM 48 倍速；
机架式；
预装Windows 2000 Server 操作系统。
