【中國安防展覽網(wǎng) 企業(yè)關(guān)注】當(dāng)前，中國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)劃城市交通未來的發(fā)展模式不僅僅是一個商業(yè)問題，更是一個社會問題。
交通領(lǐng)域的革命已經(jīng)到來！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？
在近一次發(fā)言中，中山大學(xué)教授余志以交通系統(tǒng)的革命為主題，分享了以即時通訊、互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)和人工智能三大技術(shù)帶來的交通行業(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，然后是個性化的系統(tǒng)服務(wù)，重要的是完備的數(shù)據(jù)采集和智慧的計算平臺。以下為余志發(fā)言全文(內(nèi)容有刪減，未經(jīng)本人核實)：
為什么會交通革命？
交通系統(tǒng)正在發(fā)生一場革命，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，它帶來了我們的交通革命。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)做一個比較：有人說通訊系統(tǒng)可以把*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。我提出幾個問題：我們打電話時知道電話在哪兒，打給誰馬上知道對方是誰，打電話的路徑、走什么光纖都由系統(tǒng)分配。如果全國的電話全部沒有號碼，不知道誰打給誰，人人都在打電話，這種混亂的情況就是交通。
數(shù)學(xué)上說交通系統(tǒng)是時變、強非線性、不連續(xù)、不可控、不可測。面對這樣五個特征的系統(tǒng)，其實現(xiàn)在的控制系統(tǒng)都沒有辦法求解。
由于互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能三個技術(shù)的出現(xiàn)，使一個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。如果我們在所有交叉口都對每一輛車輛進(jìn)行準(zhǔn)確的測量，那么這個系統(tǒng)就可以由一個復(fù)雜的道路網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)變成由若干個路段組成的子系統(tǒng)，然后就可以求解。
那么可以求解什么問題？一是道路到底能容多少次行駛，我們稱為承載力；二是出行者到底有什么樣的需求，我們過去稱為OD，其實還包括路徑。
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，每一個交叉口，每一個路段，這是這場革命發(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，我們稱之為知識路，是尋找知識間、數(shù)據(jù)間的知識關(guān)系和知識結(jié)構(gòu)；二是應(yīng)用驅(qū)動的數(shù)據(jù)關(guān)系模型，包括滴滴打車、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，由完備的數(shù)據(jù)去構(gòu)造可以被計算的交通系統(tǒng)模型和交通系統(tǒng)，我個人認(rèn)為這是未來有可能出現(xiàn)的。
出行、管理模式的變革
交通系統(tǒng)的復(fù)雜性以及未來在技術(shù)發(fā)展的情況下，使我們對交通系統(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變成物的流動。比如吃飯有外賣，購物有物流配送，甚至朋友們見面也是虛擬的，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*的公交線路，現(xiàn)在很多城市已經(jīng)開始嘗試預(yù)約巴士。我們近也在考慮做另外一個系統(tǒng)模型。如果把所有公交線路都去掉，所有公交像出租車一樣是動態(tài)的、被組織的，也許那樣一種組織方式會更加便捷、更加便宜。
三是輕資產(chǎn)重服務(wù)。過去都是個人擁有一部車，隨著自動駕駛和共享經(jīng)濟的到來，車已經(jīng)不再是一個身份的象征，也不再是資產(chǎn)，而是一個服務(wù)。
同樣， 管理模式也要發(fā)生變化。一是由過去的動態(tài)管理、靜態(tài)管理變成動靜產(chǎn)品一體化，意味著規(guī)劃、設(shè)計、施工和運行是一體化；
二是宏觀、微觀一體化；三是出行者、管理者和行業(yè)一體化。其實這個很大程度上已經(jīng)實現(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網(wǎng)絡(luò)。
智能交通系統(tǒng)的IDPS體系
在未來由技術(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)和實現(xiàn)這樣的過程？
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是智慧計算的平臺，計算承載力、交通狀態(tài)、交通需求等；S是個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、卡口和信號機等，我們認(rèn)為重要的幾樣交通數(shù)據(jù)包括IC卡、地理信息系統(tǒng)等，然后構(gòu)造三個可以計算的系統(tǒng)平臺，后支撐若干個個性化系統(tǒng)。
過去的智能交通系統(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。未來基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)置不是為了某一個業(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)分整體和個體，比如GPS的出租車或者樣本車輛對于了解道路是否擁堵這一個小的鏈條是的，但是如果用GPS數(shù)據(jù)，1%左右的車輛樣本的數(shù)據(jù)控制紅綠燈是不可能的。如果10%的車裝了GPS用來做信號控制，排隊長度的保證率不超過10%，如果是50%的保證率不超過30%，所以理論上用這樣的樣本車輛數(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)在來講至少有三種完備性。一是所有車輛帶有GPS或北斗定位，掌握全部車輛移動定位數(shù)據(jù)；二是所有信號控制路口安裝卡口式電警；三是所有車輛配備電子車牌，所有路段安裝通訊設(shè)備。
在這樣三個條件的任何一個都滿足的情況下，整個交通系統(tǒng)可以計算和分析。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，從而可以實現(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，然后是個性化的系統(tǒng)服務(wù)，重要的是完備的數(shù)據(jù)采集和智慧的計算平臺。我們做了一個“1+3+1”結(jié)構(gòu)，“1”是一個數(shù)據(jù)云，通過數(shù)據(jù)云匯聚數(shù)據(jù)資源；“3”是三大計算平臺，首先構(gòu)建的是可計算道路網(wǎng)絡(luò)平臺，其次是大數(shù)據(jù)分析平臺，在這個基礎(chǔ)之上才可以結(jié)構(gòu)需求狀態(tài)和能力，后是在線仿真平臺，用計算機可以推演各種不同的情況，還可以找到優(yōu)情況；還有一個“1”是智能化業(yè)務(wù)驅(qū)動組件，通過這個組件鏈接其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)。
交通大腦的主要功能模塊是巡(自動巡檢)、算(智能計算)、管(精細(xì)管理)、決(科學(xué)決策)，主要有三大關(guān)鍵技術(shù)：可計算的GIS-T交通地理信息平臺、數(shù)據(jù)驅(qū)動的交通模型和具備實戰(zhàn)能力的大數(shù)據(jù)分析平臺。
我們在宣城大概100多公里的路程、80多個交叉口的地方做了一個實驗。首先將它所有的道路搬到計算機上，就是每一個標(biāo)志標(biāo)線、標(biāo)牌都放到計算機里，并且是帶有交通規(guī)則的理解元素，我們稱之為交通地理信息系統(tǒng)，是一個基礎(chǔ)性平臺。其次將部分監(jiān)控設(shè)備做了補充。
我們做的個工作是“巡”，巡查外場設(shè)備運行狀態(tài)、巡檢數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)、數(shù)據(jù)互校驗。
第二是“算”，智能計算路段檔案、車輛檔案。在11月16號早上7點半到8點這一段時間，我們可以準(zhǔn)確地算出來毛峰中路通過的車輛半小時之內(nèi)是421輛，然后知道這421輛車的來源及去向及高頻處出行車輛名單。
第三是“管”，精細(xì)管理信控方案、出行規(guī)律。計算出每一條路交叉口現(xiàn)在有多少輛車在排隊，這些車有多少是經(jīng)常出行，分常發(fā)和偶發(fā)。也可以了解整個城市道路上，哪些是正在出行的車，哪些是在停車場停的車。我們要構(gòu)造兩個基本的函數(shù)，一是車輛狀態(tài)函數(shù)，另一個是道路狀態(tài)函數(shù)。通過這兩個函數(shù)，可以求解交通任何的細(xì)節(jié)、整體和規(guī)律。同樣要去管控信號燈，我們對信號燈的每一個周期有多少個綠燈被使用了、有多少車輛被耽誤，耽誤了多少分鐘等都了解的情況下，然后可以對整個城市的交通、通行、決策進(jìn)行把控。后是“決”，多維度、多角度交通運行狀況評價，輔助科學(xué)決策。
總結(jié)
，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，教育和意識是肌肉，管理是后一道防線。但現(xiàn)在經(jīng)常把后一道防線放在前面。
第二，要正確的認(rèn)識擁堵。其實擁堵很簡單，擁和堵兩個字四個狀態(tài)。一是因擁至堵，車多了就會堵，多是指通行能力；二是擁而不堵或者叫擁而不堵死是一個城市交通管理可以達(dá)到的高境界；三是不擁而堵，特別是在中小城市，很多的擁堵不是因為擁導(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，每個人的出行都被智能化的參與，那么可以做到不擁不堵。
回到后的革命主題。近300年來，我們發(fā)生了多次的革命性變化，但2000年以來我們的哲學(xué)宗教文化沒有發(fā)生變化，那么新的這場革命會帶來巨大的變化。在交通系統(tǒng)里，由于三大技術(shù)的出現(xiàn)，使我們會產(chǎn)生新的交通科學(xué)理論和方法，會導(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
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