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央廣【中國之聲】中國智庫報(bào)告丨城市智慧交通如何讓公眾出行盡在掌握？
文章來源：央廣中國之聲 | 發(fā)布時(shí)間：2023-06-12 | 【打印】 【關(guān)閉】
你是否曾在上下班時(shí)，對(duì)城市交通擁堵問題而苦惱？是否曾經(jīng)歷過地圖導(dǎo)航路線不盡如人意的情景？據(jù)公安部最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截至2023年3月底，全國機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)4.2億輛，其中汽車達(dá)到3.2億輛，駕駛?cè)诉_(dá)5.1億人；同時(shí)，城市交通具有很強(qiáng)的非線性和時(shí)空分布不均衡特征，導(dǎo)致公眾日益增長(zhǎng)的出行可掌控需求與交通系統(tǒng)之間存在“永恒的矛盾”。
在傳統(tǒng)交通管理模式無法應(yīng)對(duì)日益增長(zhǎng)城市交通出行需求的當(dāng)下，城市智慧交通系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所研究員陸鋒近日發(fā)表題為《城市智慧交通建設(shè)的關(guān)鍵問題》的報(bào)告，對(duì)打造“聰明的車、智能的路、智慧的圖”提出對(duì)策建議。《中國智庫報(bào)告》今天為您解答：《城市智慧交通如何讓公眾出行盡在掌握？》。
智庫報(bào)告：《城市智慧交通建設(shè)的關(guān)鍵問題》
智庫機(jī)構(gòu)：中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所
報(bào)告作者：中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所研究員 陸鋒
城市交通系統(tǒng)“永恒的矛盾”
解析一座城市的交通系統(tǒng)，我們不難發(fā)現(xiàn)，它既不是純粹的道路系統(tǒng)，也不是單純的管理系統(tǒng)，而是動(dòng)靜結(jié)合，自然的道路系統(tǒng)與社會(huì)的運(yùn)輸系統(tǒng)、慢行系統(tǒng)、管理系統(tǒng)的綜合體，每個(gè)人都是交通系統(tǒng)的參與者與貢獻(xiàn)者。如何把握在微觀層面瞬息萬變的城市交通系統(tǒng)內(nèi)部的關(guān)聯(lián)？如何對(duì)交通系統(tǒng)做出高效預(yù)判和管理？
記者：陸教授，您如何理解城市交通系統(tǒng)的“永恒的矛盾”？
陸鋒：目前，我國的汽車保有量已達(dá)3.2億輛，占世界首位。從交通管理者的角度看，希望完全掌控城市交通系統(tǒng)的運(yùn)行過程，控制交通有序運(yùn)轉(zhuǎn)；從出行者的角度看，希望精確了解不同出行方案對(duì)應(yīng)的路線和耗時(shí)，合理安排出行計(jì)劃。但這些樸素需求，在現(xiàn)實(shí)世界中卻很難滿足。這是因?yàn)榻煌ㄏ到y(tǒng)與土地利用密切相關(guān)，而土地是稀缺資源，城市尤其如此。在有限的交通用地條件下，如何使經(jīng)常滿負(fù)荷的交通系統(tǒng)運(yùn)行最優(yōu)化，是非常困難的。
由于人口分布的空間不均衡和職住分離等現(xiàn)象的存在，交通系統(tǒng)具有很強(qiáng)的非線性和時(shí)空分布不均衡特征，比如上下班通勤需求大幅增加，形成交通潮汐現(xiàn)象，使得出行距離與出行時(shí)間的關(guān)系不確定。交通系統(tǒng)還具有隨機(jī)性特征，一起普通的交通事故，卻可能造成嚴(yán)重的交通擁堵并形成擴(kuò)散效應(yīng)。另外，交通系統(tǒng)中的行為主體是駕駛?cè)撕统鲂姓撸说男袨槭艿胶芏嘁蛩氐挠绊懀贿@使得交通系統(tǒng)，尤其是城市交通系統(tǒng)的格局與變化很難精確刻畫和預(yù)測(cè)。
因此，可以說公眾日益增長(zhǎng)的出行可掌控需求與交通系統(tǒng)隨機(jī)性、非線性、時(shí)空異質(zhì)性和資源局限性之間存在“永恒的矛盾”。
記者：那這組“永恒的矛盾”，有破解的辦法嗎？
陸鋒：城市交通系統(tǒng)是由道路交通、軌道與公共交通、貨運(yùn)物流、慢行交通等子系統(tǒng)構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)，經(jīng)常牽一發(fā)而動(dòng)全身。例如，對(duì)一個(gè)交叉路口的信號(hào)燈配時(shí)進(jìn)行微調(diào)，就可能使所在區(qū)域道路交通效率得到顯著提升。看似不經(jīng)意的路側(cè)停車位設(shè)計(jì)方案，有可能產(chǎn)生顯著的慢行交通與機(jī)動(dòng)車沖突，降低道路交通出行效率。
城市智慧交通是借助現(xiàn)代信息與通信技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、移動(dòng)定位與導(dǎo)航、云計(jì)算與普適計(jì)算、人工智能等新興技術(shù)，實(shí)現(xiàn)城市交通系統(tǒng)感知、分析、預(yù)測(cè)、智能控制與智慧化出行服務(wù)的技術(shù)體系。城市智慧交通建設(shè)，是在深入理解交通系統(tǒng)格局與演化規(guī)律的基礎(chǔ)上，通過人工智能支持下的算法和模型，使交通系統(tǒng)管理過程具有高度的智能，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸管理與公眾出行服務(wù)過程的自動(dòng)化和最優(yōu)化，最大限度發(fā)揮交通基礎(chǔ)設(shè)施能力，使交通運(yùn)輸與出行更加快捷，提高交通出行者對(duì)交通狀態(tài)的了解，并最大程度減少對(duì)環(huán)境的不良影響。這些在傳統(tǒng)的以長(zhǎng)時(shí)序統(tǒng)計(jì)和經(jīng)驗(yàn)支持的交通管理模式下，是很難實(shí)現(xiàn)的。
記者：那么，當(dāng)下我國的城市智慧交通發(fā)展到什么水平？
陸鋒：從全球來看，目前我國的智慧交通發(fā)展水平是比較先進(jìn)的，畢竟我們?cè)诂F(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)、人工智能技術(shù)等支撐技術(shù)上，屬于世界先進(jìn)水平。而且得益于我國十幾年在智慧城市建設(shè)方面的不斷投入，及以北斗為核心的導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，我國各大城市紛紛建設(shè)了城市交通大腦、城市交通大數(shù)據(jù)平臺(tái)等業(yè)務(wù)平臺(tái)，在城市內(nèi)智能手機(jī)和導(dǎo)航地圖應(yīng)用已完全普及。目前，我國導(dǎo)航地圖應(yīng)用日均活躍用戶數(shù)已超過8億，導(dǎo)航地圖數(shù)據(jù)采集模式早已從區(qū)域性、定時(shí)性的計(jì)劃采集模式轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài)的智能更新模式，導(dǎo)航地圖80%以上的數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了人工智能支持，各大互聯(lián)網(wǎng)地圖提供商覆蓋的路網(wǎng)達(dá)千萬公里以上。在城市交通分析、交通誘導(dǎo)、智能輔助駕駛與自動(dòng)駕駛方面，我國也走在世界前列。
城市智慧交通建設(shè)的關(guān)鍵問題
目前，傳感器技術(shù)和測(cè)繪地理信息技術(shù)外延不斷擴(kuò)大，推動(dòng)城市智能交通應(yīng)用場(chǎng)景不斷泛化，為打造智慧城市信息服務(wù)平臺(tái)提供了不可替代的技術(shù)底座。在此基礎(chǔ)上，各大城市均建立了城市交通大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，輔助城市交通基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃和公共交通線路優(yōu)化、擁堵特征分析、信號(hào)燈配時(shí)優(yōu)化，并通過所衍生的信息服務(wù)，進(jìn)行交通誘導(dǎo)和出行導(dǎo)航。但在具體應(yīng)用過程中，用戶不免還會(huì)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)航不夠精準(zhǔn)、服務(wù)不夠完善等問題。當(dāng)下，城市智慧交通建設(shè)的關(guān)鍵問題是什么？
記者：城市智慧交通建設(shè)有賴高新技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施的加持，目前的不足和短板是什么？
陸鋒：目前的城市交通系統(tǒng)感知手段非常豐富，包括高分辨率衛(wèi)星遙感技術(shù)、衛(wèi)星導(dǎo)航定位與地面電磁波/聲波定位技術(shù)、4G/5G移動(dòng)通信技術(shù)、車聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、視頻信號(hào)處理技術(shù)、軌跡處理技術(shù)等，都在廣泛應(yīng)用于城市智慧交通建設(shè)中。
可以說目前城市交通系統(tǒng)狀態(tài)感知技術(shù)已經(jīng)基本成熟，傳統(tǒng)的專業(yè)探測(cè)技術(shù)向基于海量用戶產(chǎn)生內(nèi)容的非專業(yè)感知技術(shù)的過渡基本完成，每個(gè)交通出行者都在無意中成為交通信息采集的志愿者。
目前的不足和短板在于如何精確地刻畫城市交通系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化機(jī)制，明確系統(tǒng)要素狀態(tài)和行為的相互影響關(guān)系，并在博弈條件下達(dá)到系統(tǒng)總體、局部區(qū)域和個(gè)體最優(yōu)的均衡，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的城市短時(shí)交通預(yù)測(cè)、區(qū)域級(jí)信號(hào)燈自動(dòng)智能配時(shí)優(yōu)化、交通系統(tǒng)總體優(yōu)化控制、高可靠的多標(biāo)準(zhǔn)實(shí)時(shí)出行路徑規(guī)劃等。
記者：有些駕駛員反映，一些時(shí)候地圖導(dǎo)航會(huì)出現(xiàn)位置識(shí)別誤差，比如明明在橋上，它顯示我在橋下，這反映出什么問題？
陸鋒：用戶在導(dǎo)航地圖中看到的交通路況，主要源于營(yíng)運(yùn)車輛的軌跡數(shù)據(jù)，包括安裝了衛(wèi)星導(dǎo)航定位裝置的出租車、公交車和重點(diǎn)營(yíng)運(yùn)車輛等，及用戶手機(jī)上多種發(fā)送高頻定位請(qǐng)求的軟件系統(tǒng)，通過實(shí)時(shí)捕獲定位終端所在機(jī)動(dòng)車的位置、移動(dòng)速度和方位，輔之以道路視頻信息、互聯(lián)網(wǎng)文本信息等，通過實(shí)時(shí)的地圖匹配，獲取定位終端所在道路當(dāng)前的平均行車速度，并根據(jù)道路設(shè)計(jì)行駛速度，分類為暢通、緩行、擁堵等交通狀態(tài)，通過紅橙黃綠等顏色在導(dǎo)航地圖或布告板上展示出來。
由于連續(xù)快速定位精度的限制，造成車道級(jí)交通地圖采集精度還不夠，特別是在部分復(fù)雜城市道路環(huán)境下，比如多層立交或復(fù)雜主輔路等，難以精確識(shí)別所在道路甚至車道，影響了交通地圖及交通環(huán)境信息采集精度，這些有賴于各種導(dǎo)航定位增強(qiáng)技術(shù)的不斷普及。另外，與城市交通相關(guān)的多種來源視頻信號(hào)、衛(wèi)星遙感影像、互聯(lián)網(wǎng)文本等多媒體數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理技術(shù)，還需要提高魯棒性，這些有賴于人工智能技術(shù)的繼續(xù)深化與普及應(yīng)用。
記者：一些駕駛員經(jīng)常會(huì)覺得，明明有一個(gè)更好的路徑，但是地圖沒有推薦給我，反而一直讓我走當(dāng)前道路，以后這種情況會(huì)不會(huì)少一些？
陸鋒：在出行導(dǎo)航應(yīng)用中，實(shí)時(shí)最優(yōu)路徑規(guī)劃一直是廣泛關(guān)注的技術(shù)瓶頸。很多時(shí)候，出行者并不完全相信導(dǎo)航系統(tǒng)推薦的出行路徑是最優(yōu)的，這和出行經(jīng)驗(yàn)有關(guān)。畢竟，導(dǎo)航系統(tǒng)的路徑規(guī)劃算法需要考慮很多不確定因素，及出行者對(duì)推薦道路的接受程度。因此，路徑規(guī)劃算法主要是基于當(dāng)前路況和短時(shí)預(yù)測(cè)結(jié)果，基于千萬級(jí)甚至億級(jí)的歷史同期路徑耗時(shí)和其他出行者的出行路徑習(xí)慣，給用戶推薦出行路徑。有時(shí)確實(shí)不一定是最優(yōu)的，因?yàn)榻煌ù嬖陔S機(jī)性，交通擁堵效應(yīng)可大可小，短時(shí)預(yù)測(cè)結(jié)果不一定準(zhǔn)確。但在統(tǒng)計(jì)意義上，導(dǎo)航系統(tǒng)推薦的出行路徑，相對(duì)而言是合理的，否則算法就有問題了。
當(dāng)然，即使智慧交通發(fā)展到更高階段，這個(gè)問題可能依然存在，這是因?yàn)閷?dǎo)航系統(tǒng)推薦出行路徑時(shí)，需要考慮交通系統(tǒng)總體最優(yōu)與個(gè)體最優(yōu)之間的博弈。畢竟，交通系統(tǒng)是由無數(shù)個(gè)個(gè)體構(gòu)成的，對(duì)于具有自主行為和經(jīng)驗(yàn)的個(gè)體出行者而言，是不考慮個(gè)體行為聚集可能對(duì)交通系統(tǒng)總體產(chǎn)生的影響的。然而，在信息完全對(duì)等的時(shí)候，就必須要考慮個(gè)體受眾接納系統(tǒng)推薦路徑后的行為，可能對(duì)交通系統(tǒng)總體的影響了。
城市智慧交通發(fā)展的未來展望
報(bào)告指出，由于交通出行供需不匹配、城市公共交通服務(wù)水平不高、交通管理設(shè)施不完善等問題，當(dāng)前，城市交通擁堵很難完全消除。通過增大道路交通密度來解決交通擁堵，需要消耗大量土地資源；交通供給的增大也會(huì)刺激產(chǎn)生新的交通出行需求，甚至可能加劇交通擁堵。在此背景下，發(fā)達(dá)國家有哪些可供借鑒的經(jīng)驗(yàn)？緩解我國城市交通擁堵，還有哪些對(duì)策？
記者：國外的一些超大城市是如何應(yīng)對(duì)城市交通擁堵問題的？有哪些更好的解決方案？
陸鋒：發(fā)達(dá)國家的超大城市同樣存在交通擁堵問題。但它們的交通模式相對(duì)簡(jiǎn)單一些，主要是自駕出行，自行車出行人數(shù)少、公交線路也較少，解決交通擁堵問題的難度相對(duì)國內(nèi)小一些。此外，很多發(fā)達(dá)國家超大城市，街區(qū)比較密集，道路毛細(xì)血管多，路側(cè)停車管理比較規(guī)范，對(duì)緩解交通擁堵有利。并且，發(fā)達(dá)國家超大城市，城區(qū)停車費(fèi)很高，且軌道交通發(fā)展完善，因此Parking-Ride模式比較普及，也就是在城區(qū)外圍軌道交通站點(diǎn)停車場(chǎng)停車，換乘公共交通，減少自駕車出行比例，可以有效緩解交通潮汐現(xiàn)象。另外，在部分發(fā)達(dá)國家超大城市，HOV專用車道（High-Occupancy Vehicle Lane，共乘車道）已經(jīng)實(shí)施多年，該車道只允許多人共乘車輛通行，有效提高了道路使用效率，緩解了交通擁堵，促進(jìn)了交通減排。2016年起，中國部分城市開始陸續(xù)啟用HOV車道，但目前尚未普及。
記者：關(guān)于緩解我國城市交通擁堵，您還有哪些對(duì)策建議？
陸鋒：提高城市交通規(guī)劃的預(yù)見性和前瞻性。充分利用交通大數(shù)據(jù)及對(duì)應(yīng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，研發(fā)基于公眾出行活動(dòng)鏈的交通預(yù)測(cè)模型，協(xié)調(diào)好交通設(shè)施、服務(wù)系統(tǒng)與土地資源的關(guān)系，充分考慮到機(jī)動(dòng)車、自行車、步行等多模式構(gòu)成的交通流特征，科學(xué)開展城市交通規(guī)劃。
深化城市道路交通智慧管理。通過大數(shù)據(jù)分析，實(shí)施錯(cuò)峰上下班、差異化停車收費(fèi)、擁堵收費(fèi)、擁堵路段與交叉口信號(hào)燈優(yōu)化、路側(cè)停車位規(guī)劃與動(dòng)態(tài)管理、潮汐車道、共乘車道、公交信號(hào)優(yōu)先等，緩解道路擁堵，提高早晚高峰出行效率，激勵(lì)公交出行等。
打造車路協(xié)同系統(tǒng)。通過車輛環(huán)境感知傳感器、車輛通信技術(shù)，研發(fā)智能網(wǎng)聯(lián)汽車，也就是聰明的車；通過路側(cè)傳感器、路側(cè)短距離通信技術(shù)，建設(shè)智能網(wǎng)聯(lián)道路設(shè)施，也就是智能的路；通過高精度導(dǎo)航地圖、道路狀態(tài)眾包感知，生產(chǎn)智能網(wǎng)聯(lián)出行地圖，也就是智慧的圖。最終實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)車－道路－地圖的協(xié)同，這也是自動(dòng)駕駛的重要技術(shù)支撐。
盡可能提高城市公交出行比例。通過分析城市出行者的出發(fā)地－目的地的時(shí)空分布特征，優(yōu)化公交線路/站點(diǎn)和運(yùn)營(yíng)時(shí)間、發(fā)車間隔，完善公交到站提醒服務(wù)，提供快捷、舒適、可靠、具有競(jìng)爭(zhēng)力的公共交通服務(wù)等措施，提高城市出行公交模式占比，繼續(xù)培養(yǎng)Parking-Ride模式習(xí)慣，提高道路資源、交通設(shè)施與交通工具利用效率。
記者：未來我國的城市交通要達(dá)到怎樣的目標(biāo)？會(huì)呈現(xiàn)怎樣的圖景？
陸鋒：在現(xiàn)代高新技術(shù)的支持下，一方面，基于駕駛者/路段畫像的交通流動(dòng)力學(xué)模型與統(tǒng)計(jì)機(jī)器學(xué)習(xí)方法的集成將會(huì)是未來城市交通大腦的研究重點(diǎn)。城市交通大腦需要在海量的歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中，發(fā)現(xiàn)隱含的規(guī)律與模式，不斷深化對(duì)城市道路和出行者的理解，基于知識(shí)發(fā)現(xiàn)的結(jié)果，實(shí)現(xiàn)智慧決策。另一方面，自動(dòng)駕駛將是未來的道路交通發(fā)展趨勢(shì)。自動(dòng)駕駛可以最大程度地實(shí)現(xiàn)車與車、車與道路、車與環(huán)境、車與駕駛者之間的協(xié)同，規(guī)避駕駛行為的不規(guī)范和差異性，從而大幅度提高道路通行能力并減少事故、降低能耗與排放。
總的來說，我國的城市交通發(fā)展已經(jīng)從數(shù)字交通發(fā)展到智能交通，正在向智慧交通不斷邁進(jìn)。智慧交通的實(shí)現(xiàn)有賴于我們對(duì)城市交通系統(tǒng)的深刻洞察。此外，智慧交通還需要我們不斷完善交通治理與管理體系，提高出行者的出行素質(zhì)。畢竟，對(duì)交通出行而言，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步只是輔助，最終做出具體決策的是每個(gè)個(gè)體出行者；而每個(gè)出行者，都將是城市智慧交通系統(tǒng)不可或缺的組成部分。
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