【中國(guó)安防展覽網(wǎng) 企業(yè)關(guān)注】當(dāng)前，中國(guó)城市交通日均出行需求總量已達(dá)到10億人次，隨著城市人口的增加，預(yù)計(jì)到2025年城市居民日均出行需求總量將接近12億人次。因此，如何規(guī)劃城市交通未來(lái)的發(fā)展模式不僅僅是一個(gè)商業(yè)問(wèn)題，更是一個(gè)社會(huì)問(wèn)題。
 

　　交通領(lǐng)域的革命已經(jīng)到來(lái)！隨著交通革命的進(jìn)展，行業(yè)也發(fā)生著巨大變化，“城市交通大腦”成了炙手可熱的產(chǎn)物，到底是忽悠？還是新趨勢(shì)？
 

　　在最近一次發(fā)言中，中山大學(xué)教授余志以交通系統(tǒng)的革命為主題，分享了以即時(shí)通訊、互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)和人工智能三大技術(shù)帶來(lái)的交通行業(yè)變化，由此衍生了IDPS智慧交通體系下的城市交通大腦。他認(rèn)為IDPS交通大腦，首先是完善的基礎(chǔ)設(shè)施，然后是個(gè)性化的系統(tǒng)服務(wù)，最重要的是完備的數(shù)據(jù)采集和智慧的計(jì)算平臺(tái)。以下為余志發(fā)言全文(內(nèi)容有刪減，未經(jīng)本人核實(shí))：
 

　　為什么會(huì)交通革命？
 

　　交通系統(tǒng)正在發(fā)生一場(chǎng)革命，近三百年我們發(fā)生了兩次科學(xué)革命、三次技術(shù)革命和兩次工業(yè)革命。我們正在發(fā)生第三次工業(yè)革命，這次革命是以信息技術(shù)為驅(qū)動(dòng)，它帶來(lái)了我們的交通革命。這一次的交通革命主要是三大技術(shù)：即時(shí)通訊、互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)和人工智能。
 

　　把通訊系統(tǒng)和交通系統(tǒng)做一個(gè)比較：有人說(shuō)通訊系統(tǒng)可以把全世界的通訊網(wǎng)絡(luò)管理得井井有條，如果用管理通訊系統(tǒng)的方法管理交通系統(tǒng)一定管理得好。我提出幾個(gè)問(wèn)題：我們打電話時(shí)知道電話在哪兒，打給誰(shuí)馬上知道對(duì)方是誰(shuí)，打電話的路徑、走什么光纖都由系統(tǒng)分配。如果全國(guó)的電話全部沒(méi)有號(hào)碼，不知道誰(shuí)打給誰(shuí)，人人都在打電話，這種混亂的情況就是交通。
 

　　數(shù)學(xué)上說(shuō)交通系統(tǒng)是時(shí)變、強(qiáng)非線性、不連續(xù)、不可控、不可測(cè)。面對(duì)這樣五個(gè)特征的系統(tǒng)，其實(shí)現(xiàn)在的控制系統(tǒng)都沒(méi)有辦法求解。
 

　　由于互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能三個(gè)技術(shù)的出現(xiàn)，使一個(gè)不可以描述不可以求解的系統(tǒng)逐步變得可以描述和求解了。如果我們?cè)谒薪徊婵诙紝?duì)每一輛車(chē)輛進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，那么這個(gè)系統(tǒng)就可以由一個(gè)復(fù)雜的道路網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)變成由若干個(gè)路段組成的子系統(tǒng)，然后就可以求解。
 

　　那么可以求解什么問(wèn)題？一是道路到底能容多少次行駛，我們稱(chēng)為承載力；二是出行者到底有什么樣的需求，我們過(guò)去稱(chēng)為OD，其實(shí)還包括路徑。
 

　　在準(zhǔn)確知道承載力和OD信息的情況下，我們可以知道交通狀態(tài)，知道到每一輛車(chē)，每一個(gè)交叉口，每一個(gè)路段，這是這場(chǎng)革命發(fā)生的深刻變化。
 

　　目前，在科學(xué)界里有三條道路在逼近一個(gè)由不可解的系統(tǒng)向可解的系統(tǒng)變化。一條是以信息科學(xué)為主，我們稱(chēng)之為知識(shí)路，是尋找知識(shí)間、數(shù)據(jù)間的知識(shí)關(guān)系和知識(shí)結(jié)構(gòu)；二是應(yīng)用驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)關(guān)系模型，包括滴滴打車(chē)、公交IC卡數(shù)據(jù)分析等；
 

　　三是從數(shù)據(jù)到物理模型的升級(jí)，由完備的數(shù)據(jù)去構(gòu)造可以被精確計(jì)算的交通系統(tǒng)模型和交通系統(tǒng)，我個(gè)人認(rèn)為這是未來(lái)最有可能出現(xiàn)的。
 

　　出行、管理模式的變革
 

　　交通系統(tǒng)的復(fù)雜性以及未來(lái)在技術(shù)發(fā)展的情況下，使我們對(duì)交通系統(tǒng)的管理有革命性的變化，那么由于技術(shù)上的變化必然導(dǎo)致出行行為的變化和管理模式的變化。
 

　　那么出行行為發(fā)生哪些變化？一是很多由人的流動(dòng)變成物的流動(dòng)。比如吃飯有外賣(mài)，購(gòu)物有物流配送，甚至朋友們見(jiàn)面也是虛擬的，由于這些變化極大地改變了交通需求。
 

　　二是交通組織模式的變化。過(guò)去交通都是網(wǎng)絡(luò)式調(diào)度和線路式調(diào)度，特別是公共交通城市里都是指定的公交線路，現(xiàn)在很多城市已經(jīng)開(kāi)始嘗試預(yù)約巴士。我們最近也在考慮做另外一個(gè)系統(tǒng)模型。如果把所有公交線路都去掉，所有公交像出租車(chē)一樣是動(dòng)態(tài)的、被組織的，也許那樣一種組織方式會(huì)更加便捷、更加便宜。
 

　　三是輕資產(chǎn)重服務(wù)。過(guò)去都是個(gè)人擁有一部車(chē)，隨著自動(dòng)駕駛和共享經(jīng)濟(jì)的到來(lái)，車(chē)已經(jīng)不再是一個(gè)身份的象征，也不再是資產(chǎn)，而是一個(gè)服務(wù)。
 

　　同樣， 管理模式也要發(fā)生變化。一是由過(guò)去的動(dòng)態(tài)管理、靜態(tài)管理變成動(dòng)靜產(chǎn)品一體化，意味著規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行是一體化；
 

　　二是宏觀、微觀一體化；三是出行者、管理者和行業(yè)一體化。其實(shí)這個(gè)很大程度上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，包括滴滴的出現(xiàn)在某種程度上就把行業(yè)的從業(yè)者和出行者以及管理者連成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。
 

　　智能交通系統(tǒng)的IDPS體系
 

　　在未來(lái)由技術(shù)變化到科學(xué)理論的變化、出行模式變化、管理模式變化的情況下，到底應(yīng)該怎樣去構(gòu)造這樣的系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)這樣的過(guò)程？
 

　　我們提出了新一代智能交通系統(tǒng)的IDPS體系框架。I是基礎(chǔ)設(shè)施(Infrastructure)；D是完備的數(shù)據(jù)采集；P是智慧計(jì)算的平臺(tái)，計(jì)算承載力、交通狀態(tài)、交通需求等；S是個(gè)性化或者柔性化的應(yīng)用系統(tǒng)。
 

　　基礎(chǔ)設(shè)施包含認(rèn)為標(biāo)志標(biāo)線、視頻監(jiān)控、卡口和信號(hào)機(jī)等，我們認(rèn)為最重要的幾樣交通數(shù)據(jù)包括IC卡、地理信息系統(tǒng)等，然后構(gòu)造三個(gè)可以計(jì)算的系統(tǒng)平臺(tái)，最后支撐若干個(gè)個(gè)性化系統(tǒng)。
 

　　過(guò)去的智能交通系統(tǒng)和我們的IDPS系統(tǒng)有什么區(qū)別？
 

　　傳統(tǒng)智能交通系統(tǒng)是依據(jù)業(yè)務(wù)分別建基礎(chǔ)設(shè)施，互相之間都不能夠完全支持。未來(lái)基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)置不是為了某一個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，而是為了將交通完全按照物理模型結(jié)構(gòu)化。結(jié)構(gòu)分整體和個(gè)體，比如GPS的出租車(chē)或者樣本車(chē)輛對(duì)于了解道路是否擁堵這一個(gè)小的鏈條是完美的，但是如果用GPS數(shù)據(jù)，1%左右的車(chē)輛樣本的數(shù)據(jù)控制紅綠燈是不可能的。如果10%的車(chē)裝了GPS用來(lái)做信號(hào)控制，排隊(duì)長(zhǎng)度的保證率不超過(guò)10%，如果是50%的保證率不超過(guò)30%，所以理論上用這樣的樣本車(chē)輛數(shù)據(jù)控制紅綠燈是不行的。
 

　　怎么樣能夠構(gòu)造較完備的交通系統(tǒng)？現(xiàn)在來(lái)講至少有三種完備性。一是所有車(chē)輛帶有GPS或北斗定位，掌握全部車(chē)輛移動(dòng)定位數(shù)據(jù)；二是所有信號(hào)控制路口安裝卡口式電警；三是所有車(chē)輛配備電子車(chē)牌，所有路段安裝通訊設(shè)備。
 

　　在這樣三個(gè)條件的任何一個(gè)都滿(mǎn)足的情況下，整個(gè)交通系統(tǒng)可以精確計(jì)算和分析。如果是這樣，我們就可以在現(xiàn)有的交通系統(tǒng)上進(jìn)行改造或者重新設(shè)計(jì)，從而可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互用、節(jié)約成本、信息完備，然后交通系統(tǒng)完全求解。
 

　　城市交通大腦
 

　　在IDPS智能交通系統(tǒng)體系基礎(chǔ)上，我們就可以建設(shè)“城市交通大腦”，其實(shí)現(xiàn)在某些BAT公司的交通大腦就是傳統(tǒng)信息數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)化應(yīng)用。
 

　　我們提出的IDPS大腦，首先是完善的基礎(chǔ)設(shè)施，然后是個(gè)性化的系統(tǒng)服務(wù)，最重要的是完備的數(shù)據(jù)采集和智慧的計(jì)算平臺(tái)。我們做了一個(gè)“1+3+1”結(jié)構(gòu)，“1”是一個(gè)數(shù)據(jù)云，通過(guò)數(shù)據(jù)云匯聚數(shù)據(jù)資源；“3”是三大計(jì)算平臺(tái)，首先構(gòu)建的是可計(jì)算道路網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，其次是大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，在這個(gè)基礎(chǔ)之上才可以結(jié)構(gòu)需求狀態(tài)和能力，最后是在線仿真平臺(tái)，用計(jì)算機(jī)可以推演各種不同的情況，還可以找到最優(yōu)情況；還有一個(gè)“1”是智能化業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)組件，通過(guò)這個(gè)組件鏈接其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)。
 

　　交通大腦的主要功能模塊是巡(自動(dòng)巡檢)、算(智能計(jì)算)、管(精細(xì)管理)、決(科學(xué)決策)，主要有三大關(guān)鍵技術(shù)：可計(jì)算的GIS-T交通地理信息平臺(tái)、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的交通模型和具備實(shí)戰(zhàn)能力的大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)。
 

　　我們?cè)谛谴蟾?00多公里的路程、80多個(gè)交叉口的地方做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)。首先將它所有的道路搬到計(jì)算機(jī)上，就是每一個(gè)標(biāo)志標(biāo)線、標(biāo)牌都放到計(jì)算機(jī)里，并且是帶有交通規(guī)則的理解元素，我們稱(chēng)之為交通地理信息系統(tǒng)，是一個(gè)基礎(chǔ)性平臺(tái)。其次將部分監(jiān)控設(shè)備做了補(bǔ)充。
 

　　我們做的第一個(gè)工作是“巡”，巡查外場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、巡檢數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)、數(shù)據(jù)互校驗(yàn)。
 

　　第二是“算”，智能計(jì)算路段檔案、車(chē)輛檔案。在11月16號(hào)早上7點(diǎn)半到8點(diǎn)這一段時(shí)間，我們可以準(zhǔn)確地算出來(lái)毛峰中路通過(guò)的車(chē)輛半小時(shí)之內(nèi)是421輛，然后知道這421輛車(chē)的來(lái)源及去向及高頻處出行車(chē)輛名單。
 

　　第三是“管”，精細(xì)管理信控方案、出行規(guī)律。計(jì)算出每一條路交叉口現(xiàn)在有多少輛車(chē)在排隊(duì)，這些車(chē)有多少是經(jīng)常出行，分常發(fā)和偶發(fā)。也可以了解整個(gè)城市道路上，哪些是正在出行的車(chē)，哪些是在停車(chē)場(chǎng)停的車(chē)。我們要構(gòu)造兩個(gè)最基本的函數(shù)，一是車(chē)輛狀態(tài)函數(shù)，另一個(gè)是道路狀態(tài)函數(shù)。通過(guò)這兩個(gè)函數(shù)，可以求解交通任何的細(xì)節(jié)、整體和規(guī)律。同樣要去管控信號(hào)燈，我們對(duì)信號(hào)燈的每一個(gè)周期有多少個(gè)綠燈被使用了、有多少車(chē)輛被耽誤，耽誤了多少分鐘等都了解的情況下，然后可以對(duì)整個(gè)城市的交通、通行、決策進(jìn)行把控。最后是“決”，多維度、多角度交通運(yùn)行狀況評(píng)價(jià)，輔助科學(xué)決策。
 

　　總結(jié)
 

　　第一，要正確處理好規(guī)劃建設(shè)和管理的關(guān)系。城市里的交通源頭是規(guī)劃，我們認(rèn)為規(guī)劃是DNA，基礎(chǔ)設(shè)施是骨架，教育和意識(shí)是肌肉，管理是最后一道防線。但現(xiàn)在經(jīng)常把最后一道防線放在最前面。
 

　　第二，要正確的認(rèn)識(shí)擁堵。其實(shí)擁堵很簡(jiǎn)單，擁和堵兩個(gè)字四個(gè)狀態(tài)。一是因擁至堵，車(chē)多了就會(huì)堵，多是指通行能力；二是擁而不堵或者叫擁而不堵死是一個(gè)城市交通管理可以達(dá)到的最高境界；三是不擁而堵，特別是在中小城市，很多的擁堵不是因?yàn)閾韺?dǎo)致的，如果道路的能力已經(jīng)被用到極限了，堵是很正常的；四是不擁不堵。如果我們能夠做到結(jié)構(gòu)交通、規(guī)劃交通，每個(gè)人的出行都被智能化的參與，那么可以做到不擁不堵。
 

　　回到最后的革命主題。最近300年來(lái)，我們發(fā)生了多次的革命性變化，但2000年以來(lái)我們的哲學(xué)宗教文化沒(méi)有發(fā)生變化，那么新的這場(chǎng)革命會(huì)帶來(lái)巨大的變化。在交通系統(tǒng)里，由于三大技術(shù)的出現(xiàn)，使我們會(huì)產(chǎn)生新的交通科學(xué)理論和方法，會(huì)導(dǎo)致新的出行行為，也必然導(dǎo)致新的管理方式。
 

　　原標(biāo)題  余志：交通系統(tǒng)革命下的城市交通大腦