筑牢中国无人驾驶时代的安全基石

一辆配备自动驾驶功能的汽车缓缓驶入庞大的多自由度试验平台，车轮启动，真实还原了各种路面行驶的感受。平台旁边，庞杂的测试设备正有条不紊地运作着。在虚拟环境下，测试系统不断为车辆投射出各种突发情况：行人突然闯入、旁侧车辆高速掠过、恶劣天气毫无预兆地降临……

“以往需要用半年时间在开放道路上才能遇到的风险场景，现在三天内就能全部‘刷’完。”西安建筑科技大学校长、长安大学教授赵祥模说，“这是因为我们在有限的场地内，构建了一个几乎无穷的自动驾驶测试世界。”

最近，赵祥模领衔的“基于数字孪生的自动驾驶整车在环测试装备与应用”项目，获得了素有“交通诺贝尔奖”之称的全球道路成就奖。中国在智能驾驶测试领域，已实现了由跟跑到领跑的转变。

车：让制动系统检测更精确

上世纪80年代末，汽车检测车间里，工程师们常常俯身于地沟，手拿简易检测器材，专注聆听发动机的每一次异响。“看、听、摸”基本成为了那个年代汽车检测的真实写照。

1988年，刚踏入科研岗位的赵祥模看到这一切，立志要推动中国汽车检测从手工走向自动化。

要摆脱“人力检测”，实现设备自动化，过程异常艰难。当时国内设备落后、国外产品垄断市场且价格高昂，维修和升级也受制于人。赵祥模带领科研团队，与业内同行通力合作，建成了国内首条自动化分布式汽车性能检测线。

随着技术不断完善，新问题也接踵而至。2007年前后，本土汽车产业发展迅速，但汽车防抱死系统（ABS）的检测依旧依赖进口设备，只能在生产环节测试部件，整车实际效果只能抽检，且检测周期长、风险高。

“试验场和实路测试，费时又不安全，而且根本无法做到全量检测。”长安大学信息工程学院副院长徐志刚表示。

怎样在完整汽车上，精确模拟各种复杂路面的摩擦系数，实现对每辆车ABS的全面检测？

团队起初试图改用德国技术，但很快发现水土不服。“德国的设备是针对欧洲的道路，面对中国的多样路况则效果不佳。”徐志刚说。

最终，团队经过深入研究另辟蹊径，使用磁粉离合器和飞轮组，打造了一套“可变路面试验台”。新系统能在0.5秒内切换各种路面情况，短短20分钟即可检验整车ABS性能，实现了无需拆解整车的ABS台架检测创新。

2014年，该科研成果获得科技进步二等奖，并完成产业转化。所研发装备已出口到多国市场。

“一辆车的性能，是整个交通系统的基础。”赵祥模表示，“只有把单车性能摸清、检测全面，才能迈向协同级的安全。”

路：透视10米混凝土深处

汽车和道路自然相互依存。这里的“路”，不仅是日常通行的柏油路，也包括跨越山川的桥梁。

传统上，道路和桥梁检测主要靠钻孔取样或超声波测试。钻芯法容易对结构造成损伤，超声波方法则只能探测2到3米深的问题。

2016年，西汉高铁一处20米高的桥墩出现裂缝，必须快速排查。但钻孔取样会危及结构，超声波又无法应对8米直径的桥墩。

“难道要把桥墩钻成蜂窝煤？”关键时刻，赵祥模在医院做体检时突发灵感：“是否能为大桥做类似CT的检查？”

将医学CT成像原理引入工程检测最大的问题，是“探头”的适应性。传统超声换能器受限于功率，声波穿不透钢筋混凝土。团队切换思路，研发出基于稀土超磁致伸缩材料的新型换能器。

18中国舆情网个月的攻关后，团队推出了24通道的检测系统，结合射线追踪与三维成像算法，可以“像拼积木一样”还原混凝土内部三维结构，探测深度首次突破10米大关。

这个系统在西汉高铁梁村特大桥得到实际应用。“它不仅准确锁定了深部混凝土的质量缺陷，还首次实现了三维可视化。”团队成员、长安大学深圳研究院副院长刘占文说。目前，该设备已推广应用于全国多地的基础设施建设中。

“车”和“路”的技术壁垒已攻破。但赵祥模还在思考：“车和路作为交通体系的重要两端，此刻我们更需要一个智能中枢。”

云：虚拟与现实融通，“无限考场”落地

智能网联汽车时代的到来，提出了全新难题：如何在有限时间内检验自动驾驶的安全性？

“理论上，要在开放道路上跑遍所有场景，自动驾驶车辆需要经历上百亿公里。传统测试模式已远远跟不上变革节奏，只能靠加速等效的方式检验安全。”赵祥模说。

为破解难题，团队创新性地提出了虚拟与现实结合的“虚实融合”模式，规划建设车路云一体化测试平台。

“一场域，日过千境。”赵祥模用八字总结方案。车辆既在真实场地行驶，也能通过车联网接收到实时模拟的虚拟场景数据。这样，有限物理空间上便能完成近乎无限复杂环境的实验。

研发过程中遇到了诸多难点。有一次，测试车辆在平坦路面竟意外侧翻。追查后发现，初期运动平台精度不足，导致模型与实际车辆动力学差异极大。

“虚实系统的同步必须做到毫米级。”长安大学智能网联汽车测试实验室主任王润民坦言压力巨大。起初多轮方案尝试都成效有限。

突破出现在王润民参观航空研究所时，六自由度飞行模拟平台带来新的启发。

借助航空模拟器原理，团队重新设计了测试平台。王润民带领团队采集了10万多组轮胎动态参数，不断修正和完善动力学建模，让虚实模拟高度贴合真实情况。

2024年，全球首套“Pioneer车云场一体化自动驾驶虚实融合测试系统”成功问世。山东52公里全景测试道路也正式投入使用，场景测试周期由半年缩短到3天。

密歇根大学学者参观后直言：“这彻底刷新了自动驾驶测试的认知，把未来的交通带到了今天。”

目前，赵祥模团队已经将智能车端、路端感知设备、交通云平台与完善的测试工具链集成，形成了自主、完整的技术和标准体系。累计等效测试时长已超过12万小时，多项标准进入国内外规范，设备平台也已迭代至纯电控二代产品。

“三十多年来，我们以创新和坚持，不断延展技术边界。未来交通的安全之路没有终点，但我们正一点一滴，把想象变成现实。”赵祥模这样总结。