前方拥堵问路科技,科学窑社会编者按:

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北京“治堵”新政已走过三个月历程。
在对北京“治堵”百日观察中,已有“推行摇号购车治标但 不治本”的说法。
显然,在动用行政力“运动式”治堵之外,人们更应在多个层面反思,如何用系统思维看待交通,用先进的技术手段支撑交通系统高效运营,用简约的手段治理交通。
前方拥堵问路科技 流式交,动与道通系中有路交统的,静静通资复中源杂有约性动束众所,人们、系统周知出最优。
静行的之态的自由,间无交意时通志无设施、驾驶刻不,动员在博态的各异。
弈人的行、流为车模 阴本报记者潘希 北京的交通到底是怎么了?“按照北京市政府对交通投入的资金与目前北京的车辆总数和平均行驶里程数,的确不应该堵得那么厉害。
”对此,智能交通领域专家、中科院自动化所研究员王飞跃在接受《科学时报》采访时表示,北京的交通问题难以单从某一方面来梳理清楚。
2010年12月23日,北京宣布实施小客车数量调控措施,将以摇号方式分配车辆指标;早晚高峰时段禁止外地车进入五环内,并从2011年起实施。
在新政实施三个月以来,汽车数量增长明显放缓,但北京市民买车的积极性仍然高涨。
最近公布的第三轮购车摇号,近40万个参与摇号者中,仅有17600人中签,中签率近23∶
1。
限制汽车消费是一个强制性缓解堵车的措施,在今后势必会有所变化。
但可以肯定的是“,交通拥堵问题,城市交通的属性特征及其自身发展规律,已经成了全世界公认的科学之谜。
”中国工程院院士、中国人工智能学会理事长李德毅曾表示。
政策杠杆撬动交通“神经” 为了缓解堵车,北京相继实行了奥运期间单双号限行、牌照管理、错峰上下班、差别化停车收费等措施,并确立公共交通的主体地位,如低票价、专用道等。
“北京近些年陆续采取了一些不同形式、不同程度的交通需求政策调整,有的政策比较成功,有的不见效或者搁浅。
”北京工业大学交通工程实验室教授陈艳艳对《科学时报》记者说。
但是,北京快速增长的汽车保有量使得很多交通政策仅在实施不久之后,便不能再起到预期的效果。
“最根本的问题是车多路少。
错峰上下班本来应该很好地起到削峰填谷的作用,发布交通信息是在空间上把车均衡地分流。
当没有‘谷’可填的时候,错时上下班的作用就不大,如果每条路都堵,那分流措施也就没用了。
”陈艳艳认为,之前的各种措施均没有对汽车数量进行强有力的限制,因而导致新措施出台。
另外一方面,北京的道路比较稀疏,可供分流的道路不多。
所以,即使知道前方路段堵塞也只能前行“。
没有不太远的绕行路。
诱导措施能起到作用,但有限。
”陈艳艳表示。
但是,交通的矛盾是供需两方面的,一方面路网难以承载需求,靠修路、扩路则永远满足不了这种快速增长的需求。
陈艳艳认为,要通过智能技术手段来挖掘现有路线的潜力,比如,信号灯线控或面控,通过实时监测路面状况,来协调、联络和控制,可以有效提高和保障主干道的流量。
“在现有路网下,到底能承载多少辆车?当然,这个课题会比较难,但正是现在需要做的,到目前为止这些数据仍是一笔糊涂账。
”王飞跃表示。
除了对汽车数量上有所限制,改造现有交通辅助设施在新措施中也有所涉及。
治堵新方案提出,2011年底前,完成中心城 5240套交通标志、600公里交通标线、924公里交通隔离护栏增设任务;建设1700处信号灯,并全部配建违法监测设备。
智能交通系统能有多大作为? 对于科学家来说,判断一件事物科学与否,一是要可以做实验,二是别人可以重复你的实验结果。
“要判断交通措施是否科学,也需要这样的步骤。
”王飞跃说,目前交通措施的科学性以及合理性,还只能通过实践来验证,代价很大。
交通管理中会涉及到很多不可控因素。
要使政策更具前瞻性,没有科学论证则难以保证其实施效果。
“有必要建立一套大型智能交通系统,它可以实现将各种未出台的政策在其中模拟和测试。
”王飞跃说,但就目前来看,世界上尚未有某个城市拥有类似的系统。
目前在北京的环路上,安装着157个高清摄像头,它们可以自动记数,统计交通流量;当道路上发生事故、拥堵等9种意外事件时,系统便会自动对意外事件全程录像、自动报警。
现在美国一些城市,信号灯控制做得很棒,通过大屏幕发布交通诱导信息。
而北京现有228块信息板,每2分钟刷新一次,每天显示196万条实时路况信息。
但对于建立大型智能交通系统来说,这些仍然远远不够。
“现在交通部门所持有的数据都是在交通行为发生之后测得的数据,是治标不治本。
”这样的数据只能代表当时的交通状况,但要如何从政策上调整和改善,拿这些数据是算不出来的。
王飞跃说“:交通行为已经发生再采集数据,就如同一个中箭的人把露在外的箭杆剪断,但伤情依旧。
” 根据统计资料,北京的小客车平均行驶里程为每天45公里左右。
“这个数据是统计到五环之内还是多远,实在不清楚。
”王飞跃认为,智能交通系统的建立,一方面需要硬件支撑,另一方面更需要准确的数据采集。
实际上,建立智能交通系统的硬件设备技术已经比较成熟,但难点在于,设想中的这样一套完整智能交通系统可以用来做各种各样的实验,对各种交通状况进行科学的评估,所需要的数据也相当复杂。
包括社会因素、人的因素、基础设施因素等在内,而不是简单的仿真。
智能交通控制系统也可以叫做计算机里的交通世界。
“一项政策的好坏,完全可以通过这套系统体现出来。
模拟系统中的城市叫标准城市,可以根据需要设定各种参数。
”王飞跃说, 例如,可把北京的人口规模、道路规模、交通规模全部输入进去,把政策作为一个变量,比如单双号限行,来观察其在这个标准城市中实施的效果。
“把计算机变成一个交通实验室,这就是我们的思想。
然后,根据其运行情况进行分析并指导现实的交通。
”王飞跃说,这需要高性能计算机的海量计算。
当然,如此庞大的智能交通系统不可能在较短时间之内就建设完成,按照王飞跃的想法,从小到 大,由简入繁是未来该领域的走势,并且,要在现实中选出一个区域来做信息采集和验证。
“在这个区域中,要严格执法,我们采集数据,得到一个清晰的交通流状况,包括它是如何产生的。
随后,可以计算出该区域到底能承载多少辆汽车,路口的信号灯如何协调等量化信息。
”王飞跃认为,应该选择在50万人口的区域开展此项工作。
对于建立大型智能交通系统来说,管理部门的配合必不可少。
以数据采集为例,就存在管理上的瓶颈。
一位相关专家表示“:在与交通体系相关的部门中,数据被视为机密,并不能共享。
”部门协调正是被学者视为疏堵最高境界的管理能力范畴,数据作为一种可贵的资源,没有哪个部门愿意主动出让。
其实,2000年和2004年北京两次对交通普查以获取交通数据。
但是,不同部门的数据不能共享,参与到北京交通研究的至少有清华大学、北方交大、中国科学院、北京工业大学等七八个科研院所和大学,也无一能获取全面、系统的资料。
王飞跃也承认“:设想毕竟还是设想,我们终究不是交通部门,在现有资源下开展这项研究十分困难。
只能一步一步来。
” 管理应与技术共同发展 实际上,管理水平的高低在很大程度上影响着路面交通状况。
“每次坐出租车,我都会问司机为什么堵车。
他们心里其实很明白,堵车的一个因素是因为司机不按交通规则行驶。
”王飞跃说,在之前一项实验中,对路口的监测能明显发现,车辆越多,违规驾驶给交通带来的影响会越大。
可见,对驾驶者的管理也是整个交通管理体系中的重要一环。
同样是大型城市的美国洛杉矶,其车辆总数至少为北京的两倍,约为1000万辆,交通形势却不及北京紧张。
在王飞跃的印象中,路况良好源于洛杉矶的司机更守“规矩”。
30年前,日本东京也曾被堵车难题困扰。
然而现在,拥有1300多万人口,500万汽车保有量的东京,即便是在上下班高峰期也很难再看到堵车现象。
“就干线路网来说,北京不比东京少。
但走在东京的街头会发现,发达的公共交通设施,使人们有条件选择更科学更合理的出行方式;东京的司机严格遵守交通规则,也成为道路畅通的必要条件。
”王飞跃表示。
在荷兰一个很小的城市中,王飞跃曾经看到,一个并不繁忙的路口有20多个红绿灯,可见支线路丰富,各个方向都安装了信号灯“,这样的交通灯设置让你高低远近看都看得清清楚楚。
我们有些路口,还要费劲去找,只放几个红绿灯,在找的这个过程中,就降低行驶速度,也许就会出交通事故。
”王飞跃说。
“交通不是一个纯工程问题,也不是一个纯技术问题,是一个社会和工程技术参半的问题。
”在王飞跃看来,除了科技进步能让道路更畅通以外,科学且高水平的交通管理不可或缺。
“这一技术高峰期间可使道路通行能力同比提高两倍以上,它可以使每部汽车有序入网、行驶。
在路网中像地铁列车那样被控制。
” “车联网”或可破解交通拥堵? 阴吴昊 北京市民张赋兴最近给爱车装了一部车载卫星定位导航系统(GPS)。
这台“宝贝”能通过调频广播(FM)接收到交管局的实时路况信息,告诉主人如何避开道路拥堵,实现行车的最佳路线。
不过,这台导航仪也并非万能灵药。
每到上下班高峰时段,张赋兴感到无所适从“:几乎每条路都显示为拥堵,根本无法躲避。
” 造成GPS导航仪无法“导航”的原因,是高速增长的机动车数量及其使用频率严重超越了城市路网的建设水平,并且这对矛盾不可调和。
对此,国际智能交通系统理事会委员、清华大学交通研究所原所长史其信深以为然“:以北京为例,城市路网容量已经严重饱和,并且‘路车’之间矛盾短期内很难解决。
” “在这种情况下,我们一定要发展智能交通系统。
例如汽车移动物联网技术(车联网)的应用,可以最大限度地缓和汽车数量和路网不足之间的矛盾。
”2009年就提出“车联网”概念的史其信告诉我们。
车联网初露曙光 据了解,在目前道路建设跟不上汽车增长的情况下,国际上主流的技术解决方案是对车辆和交通进行有效管理和调度。
“‘汽车移动物联网技术’恰恰是基于这一理念。
”史其信强调。
记者了解到,未来的“车联网”,可能是对现有交通模式的颠覆:车不再是独立的个体,而是庞大的城市智能车路系统有机体中的一员,将不 会再有堵车和交通事故。
这听上去似乎很完美。
其实“,车联网”技术 的核心,是交通信息网络控制平台通过装在每辆汽车上的传感终端,实现对所有车辆的有效监管并提供综合服务。
史其信给记者如此设想未来“物联网”时代的智能交通:当你要驾车上路行驶,首先需要通过车载终端向交通网络控制平台发出请求,该平台通过云计算规划出你的出行路径。
但如果路网此时正处于饱和状态、或整体时速小于30公里,那么你的上路请求将被拒绝,需排队等候,否则会收取高额的“惩罚性”费用。
“这一技术高峰期间可使道路通行能力同比提高两倍以上,它可以使每部汽车有序入网、行驶。
在路网中像地铁列车那样被控制。
”史其信告诉《科学时报》记者“,并挖掘路网最大潜力,实现不限行、不限购、不限使用,确保交通零拥堵。
” 同时,美国威斯康星大学冉斌也表示,汽车移动物联网时代,智能交通不是事后管理,而是提前介入与预警,实现人、车、路一体化发展。
更重要的是,汽车移动物联网并不是一项纯粹的投入,它还将带动如汽车零部件、芯片、软件、方案提供、网络供应等多个相关产业的发展。
同时,作为全球最大的汽车生产和消费国,中国完全可以在全球率先应用汽车移动物联网———新一代智能交通系统。
厦门,是中国第一个“吃螃蟹”的城市。
在嘉禾路的6座天桥上,交警安装了一套车联网的雏形———道路交通信息射频采集与处理系统。
天桥上的这些设备能够识别过往车辆的电 子车牌,然后把车辆信息发送到交通指挥中心,从而得出诸如这条路上车辆行进速度有多少、是否堵车等各种信息,并可以实现手机、网络实时查询。
“未来的应用可以达到上百种。
如稽查套牌车辆、监管黄标车、红绿灯智能化、查缉被盗车辆、追踪肇事逃逸车辆等。
”厦门市交警支队科技处长林祥兴表示。
据了解,汽车移动物联网建议方案已由刘经南、谢光选等八位院士上报国务院,并获温家宝总理高度重视和重要批示。
国家工信部业已决定将无锡市设为试点,开展国家汽车移动物联网的建设。
“智能交通发展要依据国情而定。
我们必须发展自主知识产权的车联网技术,不能坐等国外企业来占领我们的市场。
”史其信对此深有感触,“汽车移动物联网技术不但能极大解决城市交通问题,而且在其他方面也大有作为。
” 需要体制保驾护航 记者获悉,我国在智能公交定位管理和信号优先、智能停车场管理、车辆类型及流量信息采集、路桥电子不停车收费、高速公路车辆速度计算分析等方面取得了一定的应用成效。
然而,这些技术手段并没有达到百分之百的预期效果。
对此史其信解释说“:交通系统包括规划、建设和管理。
规划不合理,管理上就很难解决拥堵问题。
” 本文开头提到北京早晚高峰期“无路可走”的情况,印证了史其信的说法“:这很大程度上是由于北京规划的微循环系统太少,导致路网协调 性差、交通比较脆弱。
”除了缺乏科学规划外,体制上的壁垒也会制 约智能交通技术的发展。
一位不愿透露姓名的专家称,我国智能交通 系统中需要的高新技术及其集成技术并不比国外落后多少,但目前的体制令人挠头。
以路网信息整合为例,目前交通管理部门掌握了很多快速路、主干道的交通流实时信息。
但出于资金的原因,其很难获得非主干道的交通流实时数据。
而行驶在各条道路上的出租车,恰恰构成了一个浮动的数据系统,完全可以弥补交管部门这一不足。
然而令人遗憾的是,相关部门至今还不能真正实现数据的整合与信息共享。
此外,将来汽车移动物联网技术得以顺畅运行,似乎也要首先保证车车平等。
史其信告诉记者,即使是先进的移动物联网技术,最终也是靠惩罚性的经济手段增加高峰时期用车成本,从而限制汽车出行的总量。
然而,一旦经济杠杆遭遇特权,再先进的技术也无能为力。
例如,价格手段对公务用车就很难起到作用。
公车由单位埋单,并不会在乎高额的停车费和使用费。
而在日本工作多年的袁志宝则表示:“东京的很多高级公务员与普通百姓一样挤地铁上下班,这给我们很大的借鉴作用。
” 因此,想要移动物联网技术不只停留在纸面上,想要我们的交通顺畅、环保、智慧,就需要政府相关规划、技术、管理等部门一起制定立体化、多层面、系统性的方案。
“某种程度上讲,或许体制创新可能比技术创新还要难。
”史其信一语中的。
编辑尧版式院王卉A3校对院么辰圆园11年3月30日星期
栽藻造押渊园员园冤8261458382614597耘原皂葬蚤造押news岳泽贼蚤皂藻泽援糟灶 系统思维求解城市交通难题 阴郝俊 “北京城不会得感冒,但总有一天它的交通会得心脏病”。
在社会舆论对“堵城”北京的热议中,著名学者梁思成60多年前在日记中写下的这段话被广泛引用。
而在从事交通运输研究60余年的北京交通大学教授张国伍看来,大城市的交通拥堵作为世界性的问题,已成普遍规律“,这种困扰在短时间内很难解决”。
与此同时,张国伍向记者强调,从交通运输理论角度来看,有效疏堵需要经过一些基本理念的变化。
现象背后有科学机理 张国伍在接受媒体采访时曾指出,交通运输是一个与社会生产、生活紧密结合并有人参与的动态、复杂大系统。
上世纪70年代,张国伍受钱学森系统科学的启发,由此提出将系统分析的理论和方法应用于交通运输的学术研究,进而创立了交通运输系统工程学。
1991年,张国伍编写的《交通运输系统分析》一书出版,成为国内第一本关于运输系统分析的教科书。
经过几十年的发展,运用系统思想和系统工程的方法综合分析、研究交通运输已成为重要的科研方向。
2006年,科技部“973”项目“大城市交通拥堵瓶颈的基础科学问题研究”正式立项。
该项目汇集了北京交通大学、北京航空航天大学等10家单位的相关力量。
值得一提的是,该项目成为我国交通领域内的第一个“973”,同时,也是我国第一次由管理科学家主持的“973”。
该“973”项目目标之一是,寻找交通拥堵的内在根源并揭示其演化规律,认识未来城市交通需求和交通网络的演化趋势,为制定科学的城市交通规划、建立先进的智能化城市交通系统和发展有效的交通管理控制策略和技术奠定坚实的理论基础。
参与了该“973”项目两个子课题研究的北京交通大学交通运输学院副教授张秀媛向记者表示,拥堵作为一种交通现象,在学术上可看作是交通流的阻抑或死锁,在其背后则是交通需求、路网结构、交通流、交通信息、组织优化与控制、交通系统的时空复杂性等一系列的科学问题。
交通模型遭遇复杂现实 对于交通问题的分析和解决,需要科学理论基础作为支撑。
据张秀媛介绍,传统上对交通运输的研究,是通过对交通现象的观察,抽取出一些参量来生成交通模型,然后用模型进行描述、解释和分析。
“模型不等于现实。
”张秀媛向记者强调交通模型与生俱来的局限性。
正因如此,张秀媛认为“大城市交通拥堵瓶颈的基础科学问题研究”这一“973”项目是一次有益的探索“,就是要研究怎么样结合实际问题,去形成既有理论基础,又有可应用性的理论体系。
” 对此,张国伍坦陈理论研究与解决实际问题尚有差距。
他认为交通研究不能是纯粹的理论模型研究,一定要将系统理论和实践问题相结合,首要前提是对整个交通系统的清晰认识。
交通运输是“有人参与的复杂系统”。
张秀媛解释说,交通毕竟是人工世界,而具有智商、智力和智能的人,是有自主行为的。
交通建模中,只能设定并赋予计算机一些行为流参数,而无法让计算机具有自主智慧。
科学家可以用流体力学或其他社会力模型探索行为流,张秀媛认为“模拟出的交通系统可能很漂亮”,但并不见得现实。
相形之下很现实的一个问题便是,交通模型中的“行为者”都会严格按照规矩行事,而实际生活中却有很多引发拥堵的违章行为,源于驾驶者的“一念之差”。
自我优先原则常常破坏交通流的顺畅。
“如果大家都守秩序,可能问题就不会这么严重。
”张秀媛认为良好的驾驶行为会在很大程度上缓解拥堵。
敢问路在何方? 在张国伍看来,既然交通运输是一个复杂系统,那么交通拥堵就不能“头痛医头,脚痛医脚”,而是要作好整个系统的协调。
交通工程建设和管理、政策实施和交通参与者行为,这三者的互动与协调是张秀媛给出的治堵原则。
她认为,北京市的道路交通拥堵,有管理力度问题、有交通工程问题,也有出行行为问题,因此治堵也要从多方面开展。
张秀媛特别强调了对出行者交通行为的引导。
她介绍说,据调查发现,小汽车在五公里以内出行的比重很大,因此应当引导大家在短距离出行时的方式选择,以使得生活在城市中心区或经常堵车区域的人出行方式更合理。
北京市的公交低票价,并未能从根本上改变有车族短距离开车的习惯。
对此,张秀媛认为价格已经不再是决定性因素,她认为吸引人的公共交通,不仅要能够到达出行目的地,还要有出行过程的便捷、舒适和休闲。
张秀媛最近在研究“公共交通的多模式接运”,她认为一定要从细节和理念上做到人性化,使得地铁、公交、自行车等多种出行方式能够舒适换乘。
不谋而合,张国伍同样认为“出行链”的协调完善至关重要。
他同时提出,干线交通靠地铁、支线交通靠公交车、末梢交通靠自行车。
当前,主要靠步行的“最后一公里”尾部交通是张国伍带领学生研究的重点。
“配套设施要跟上,之后整个交通系统的信息也要做到协调平衡。
可以通过科技手段加强管理能力,比如智能交通。
”张国伍说。
对于智能交通,张秀媛认为现在的情况是“监”的能力很强“,控”的能力不足。
然而据介绍,目前交管局、交通管理委员会、公交公司等各交通管理与运营部门之间的数据各自独立,并不能共享。
信息是现代交通的关键要素,张国伍给出了解决未来交通信息问题的一个可能方向,是利用出行者的手机资源采集信息。
在采访中,作为国内交通运输系统研究的开拓者,张国伍解释,传统上将人的出行需求放在第一位,由此需要更多的机动车予以满足,车多了之后,继而需要修建更多的道路;而现在看来,道路应当被放在整个城市交通系统的首位。
“路要靠土地,而土地是有限资源,因此道路也是不可再生资源。
”张国伍说,“疏堵,就要按照这个理念重新梳理交通运输整个系统。

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