千人学者——交通拥堵的最优解
2014/11/1 千人智库
文/冉斌
我国大多数城市和主要交通走廊出现了交通拥堵、环境污染、能源紧张等一系列社会与环境问题，同时民众交通需求更趋多样性，民众出行行为更具复杂性。新的交通需求和行为模式的出现，导致现有交通供给和不断发展的城市及城际交通供需失衡，是造成城市和交通走廊交通拥堵的根本原因。城镇化、信息化、全球化的快速演变使得解决中国城市及城际交通问题面临前所未有的机遇和挑战。
交通思维的革新是交通决策者和交通参与者共同应对21世纪交通问题的关键。传统交通规划和管理理念以人和物的高效率移动为引导，追求以机动车为交通流动载体的快速移动、高服务水平和低费用。在科技革新和能源环境问题的推动下，新的交通规划理念须转为以居民便利获取资源和服务且高效进行日常活动为导向，将行人、自行车、公共交通、小汽车、远程工作和送货服务等多交通模式融合为有机城市及城际交通整体综合系统进行规划决策和管理。在智慧城市的大框架下，城市交通问题治理的内涵延生为减少城市交通拥堵，降低城市道路和停车设施建设费用，减轻交通出行者出行负担和费用，增强交通安全和保障，削减能源消耗和尾气废气排放，保障居民身心健康，交通发展服务于城市整体规划和土地利用并减缓城市扩张速度。
美国、日本以及欧洲部分国家先于我国开展以智能交通为核心技术的交通拥堵缓解之路。以美国为例，20世纪末交通拥堵一度成为美国的一大难题。在城市交通高峰期，全美范围内27%的州际高速公路被堵塞，同时54%的车辆处于经受交通拥挤的状态。为此，从1991年起美国加大道路交通系统的信息化、智能化方面的开发力度和实际运用。现在美国已成为智能交通系统大国，智能交通在美国的应用已达80%以上，智能交通系统的相关技术已经产生了显著的效益，节约了基础投资成本，大大提高了运输效益，减少了交通事故与人员伤亡，同时降低了政府的交通运营成本。
中国进入经济跨越式成长期，交通拥堵将会是较长一段时间内困扰城市建设管理的核心问题。借鉴交通拥堵治理领跑国家的经验和教训，分析我国城市及城际交通的可持续发展和统筹协调推进的可行性，继而得出缓解我国城市和城市群交通拥堵的最优思路：智慧交通、绿色交通和人文交通。该思路从科技、政策和人文精神多方面保障交通建设和管理顺利转型升级，同我国智慧城市的建设规划深度融合，实现物质资源、信息资源和智力资源的高效合理利用，推动形成节约资源和保护环境的城市和城际空间格局、交通方式结构和居民生活方式。
智慧交通：智能交通内涵的扩展
智慧交通延续智能交通的内涵并进一步将交通的定义扩大。智慧交通首先强调交通系统的信息传感和交互能力，目标将日新月异的信息技术与城市及城际交通系统深度融合，城市中各种交通要素交互连接形成物联网并与互联网结合，最终实现城市居住者与物理世界的智能统一和交互。相较智能交通而言，智慧交通更强调信息的高精度流动与传递，也更强调人(交通参与者以及交通管理者)与交通系统的全面相连。建立智慧交通顶层平台，以物联网和综合交通数据枢纽为核心，推崇大数据思路和云计算应用，借助交通领域革新技术发展交通系统各子系统 ，如道路流量采集、事件检测、交通诱导、信号控制、公共交通等的集成与管理，实现应急预案自动生成和快速处理、系统之间的信息联动、部门之间的应急联动，以及管理者与出行者之间的交通互动，促进城市与交通协调发展。
物联网技术是通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，根据约定的协议，将所有物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。智慧交通系统作为物联网技术的有效应用，将公路、桥梁、隧道、航道、港口、车站、载运工具等各种交通设施设为感应对象，扩展交通信息的采集手段，催生多种全方位的交通信息服务和车辆安全保障手段，从而对交通运输系统的各个方面产生革命性的影响。车联网是物联网应用的一个亮点，实现以车为节点、以网络为基础，人、车、路、道路网交互并协调控制的车联网格局。车联网通过车内网、车际网和车载移动互联网间的互联互通实现信息共享，收集车辆、道路和环境的动静态信息，并在信息网络平台上对多源信息进行智能识别、挖掘、融合和发布，并根据不同需求对所有车辆和道路的运行状态进行有效监管、引导和提供综合服务。车联网的兴起与成长将助力于智慧交通、智慧城市的发展，通过建设一个通信全程覆盖、信息交流充分、服务内容全面、系统功能强大的车联网，从而锐减交通事故、保障居民出行安全、缓解交通拥堵、保障交通命脉畅通是未来交通发展的必然趋势。
大数据时代下的交通规划与管理需要大数据思维。大数据思维，是指一种意识，它不仅是需要信息在数量上庞大，更是强调海量数据的多层次分析挖掘和多元融合运用，这与智慧城市下的交通系统管理的需求特征完全吻合。基于物联网的交通信息感知，结合大数据的四个“V”特性：数据体量巨大(Volume)，数据类型繁多(Variety)，价值密度低(Value)，处理速度快(Velocity)，城市将获得数量巨大、种类众多、真实无偏和超线性增长的城市交通海量高价值数据。大数据思维的战略意义不在于掌握多少庞大的数据，而在于如何有意义地利用它们实现智慧交通。凭借城市交通数据库和云计算处理，侧重于群体交通行为数据的挖掘和利用，掌握城市交通流时空分布规律，为城市交通规划管理和实时控制等提供决策支持。大数据思维将终结过去在拥堵区域进行限制或控制治堵的思路，基于大数据思维的交通管理着眼于整个城市和城市群范围内实现交通资源的合理分配和调节。
主动交通管理是一种区别于传统被动交通管理的理念和方法。主动交通管理理念是基于实时交通状况预测和分析的基础上采取的一系列完整连贯的交通干预和控制措施。基于物联网和大数据平台可获取城市交通连续测量数据并实现深度挖掘分析，借助主动交通管理理念和技术，对常发和偶发的交通事件进行针对性的应对和管理，从而可解决平滑时空维度的交通供需矛盾，发挥现有交通设施的最大效益，提高人和物在交通系统的流通效率和安全性。欧洲国家在车道主动管理技术方面已经取得了阶段性成功。我国城市需在主动交通管理理念框架下，协调运用车道主动管理技术、道路资源动态分配技术、车速协调管理技术、实时系统排队预警、动态道路信息发布等实现主动调控交通流在城市和城市群网络中的流量、流速和流向，实现交通运输组织与调度的协同管理和应急指挥。
以Google无人驾驶车为代表的交通技术革命将激发新的交通模式。美国的预测是2040年能够实现无人驾驶汽车的广泛使用。这一技术变革，会带来城市和城际交通的巨变，也为缓解交通拥堵带来了契机。一方面该无人驾驶车通过人工智能可增加车辆获得的信息、防止交通意外、减少碳排放量并将人类从驾驶操作中解放出来，另一方面通过信息资源整合和服务水平提升公共交通、出租车、租赁车和拼车等交通模式的吸引力。通过提升交通资源的使用效率并减少私人汽车的保有和使用将削减城市的道路和停车设施的建设和维护费用。
绿色交通：现代城市交通系统规划的指导思想
绿色交通强调的是城市及城际交通的“绿色性”，目标是减轻交通拥挤，减少环境污染，促进社会公平，合理利用资源。Chris Bradshaw于1994年提出绿色交通体系，认为绿色交通工具的优先级依次为步行、自行车、公共运输工具、合乘车，最后才为单人驾驶的小汽车。绿色交通理念应该成为现代城市交通系统规划的指导思想，由政府作为主要推动力，将绿色交通理念注入到城市交通发展的所有决策中，使城市、信息科技和城市交通协调发展。
协调发展多模式交通系统一直并将长期作为绿色交通发展的指导思想，其任务包含绿色交通设施规划和发展政策规划。在智慧交通大前提下，政府职能对于协调发展多模式交通系统这一目标有了新的要求。在城市智慧交通信息平台的辅助下，根据绿色交通的优先级，提倡绿色交通方式和健康生活方式。鼓励甚至强制汽车厂商生产应用新技术、新能源的产品，在源头上实现节能减排。在规划阶段需要更多倾听步行、自行车和公共交通出行者的需求并在决策阶段给予供给满足需求的优先权。大幅提升公共交通资源的配置能力，对公共交通系统的信息智能化发展提供政策倾斜，使城市公交系统先于私人机动车交通方式获得更智能、便捷和舒适的服务水平，从而在信息化发展进程中主动提高公交系统的市场竞争力。
引导交通参与者树立城市交通主人翁精神，转变出行方式和参与智慧交通的发展和建设。城市居民出行方式的选择，不仅由个人生活品质和需求决定，也由社会群体的生活价值和认同而引导。政府需要建设绿色交通配套设施的同时，引导交通参与者重新审视个人价值和生活方式，推动居民进而能选择绿色交通工具出行。
加强交通规划和管理的前期介入，变机动车增长导向型为规划导向型。尽管在以往治理交通拥堵问题时常强调科学规划和管控的重要性，但在实际操作中，由于缺乏对交通信息数据的横纵全面掌握，交通治理办法还停留在 “头痛医头，脚痛医脚”的阶段。发挥大数据高效集成的优势，整合居民出行需求数据、道路交通流量数据、机动车保有量数据等，预测城市和城市群交通出行结构和供需分布态势，摒弃过去出现问题再解决的模式，完成资源配置的优化先于拥堵矛盾的激化，实现以前瞻性规划为导向的交通合理调控。
人文交通：充分调动交通参与者的积极性
人文交通的内涵是建立与智慧交通相适应的规划、建设、运营、管理体制机制，加强交通文明建设，提高智慧交通意识，为城市交通系统的绿色高效运转和居民的安全健康出行提供保障。人文交通发展以为居民提供安全、便捷、公平、和谐的交通服务为根本出发点，力求与交通信息科技发展水平相匹配，与城市绿色交通发展政策和导向相协调。
人文交通，规范、教育、宣传先行。在信息科技和绿色交通发展大环境下，城市交通健康发展也需要交通参与者增强法律意识、文明意识和安全意识，告别交通陋习，倡导文明交通。交通参与者作为交通系统的最小有机单元，其文明出行、遵守交通秩序是发挥现有交通设施既定效益、实现交通管控策略价值的基础保障。
交通参与者接受现代交通观念、参与现代交通是保障和推进智慧交通发展的巨大动力。转变价值观，推崇绿色生活理念，选择绿色出行方式，购买低能耗、低排放的汽车，努力减少环境污染，是社会一员对于社会整体应尽的职责和义务。在智慧交通环境下，交通参与者不仅是信息接受者同时也是信息源，成为物联网和车联网中重要的一环。尽管交通参与者进行交通信息分享、需求传递和信息反馈是基于自愿的原则，但越多的个体单元参与到智慧交通体系网中就能产生“集群智能”效应，实现实时交通信息和动态交通调控策略在物理网络上快速流动和传递。在智慧交通大环境下，交通需求群体、交通设施系统和交通管控主体彼此连接互通、快速交互响应，追寻大维度的交通供需平衡、获取实时交通资源配置的最优解、从而缓解城市及主要交通走廊的交通拥堵。(文/冉斌)
冉斌，国家“千人计划”专家，东南大学物联网交通应用研究中心教授
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