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智能交通三十年——服务城市交通规划的实践与未来数字化发展的思考

 guoxiongxin 2022-03-25

来源:第十六届中国智能交通年会(ITSAC 2021)暨2021中国智能交通大会

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陈小鸿 教授、博导

同济大学铁道与城市轨道交通研究院院长

城市交通交叉学科委员会主任

我国城市智能交通(ITS)的发展具有非常特殊的阶段特征,已形成了具有中国特色的成功发展模式。我国智能交通发展有特殊背景、特殊环境、特殊需求,因此形成了不同于国外发达国家的发展路径,也取得了举世瞩目的成果。

ITS在上世纪九十年代引入到中国时,我国城市交通系统正处在建设与管理并重,解决和预防交通问题的阶段。而国外已经处于较为成熟的,以提高效率为主,聚焦于车路智能化协同的阶段。在中国,智能交通系统的应用需求更加广泛,远远超出最初聚焦于道路车辆智能化管理的范畴,被寄予更多期望。因此,我国城市智能交通的发展,一直以应用需求推动持续创新。与国外不同,我国智能交通的定位就是面向政府各部门管理提效、面向规划管理能力提升、面向公众出行服务。这“三个面向”是深圳做第一轮城市级智能交通仿真时提出来的,该系统框架一直延续至今。以动态数据为基础,以交通仿真为手段,对交通系统的规划、建设、管理、运行全过程介入和支持这是对城市交通ITS的要求。为交通规划的决策者、交通行业和企业的管理者、出行者提供全方位的信息服务,这是城市交通ITS的功用。ITS在解决交通效率和系统运行效率的同时,改善系统安全性,也培育了ITS的整个行业。

1990-2000s:理论准备、构建框架

1994年在法国巴黎举办的首届ITS世界大会上确定了全球ITS的整体理解和技术要求。

1990s起,一批国内学者开展了交通诱导系统、信息条件下车流分布及“聪明车”跟车模型、混合交通流仿真、车牌图像识别、交通流视觉检测等ITS基础理论和技术研究。但是当时技术滞后于理论,虽有理论建构,但检测手段跟不上,有很多想法没有办法实施。

1990s至21世纪初,国家通过“九五”、“十五”科技攻关项目联续资助智能交通领域,奠定了中国ITS发展的路线图和体系框架。并确定了愿景明确的战略目标:利用大约50年时间,在逐步建设和完善全国交通基础设施的同时,应用现代化的科技手段,建成以提高国家综合国力和人民生活水平为基本目的的,高效、安全、保护环境和资源的最具有竞争力的综合地面运输系统。现在用了不到30年,目标已基本实现,并且当年的展望在《交通强国建设纲要》和《国家综合立体交通网规划纲要》里得到了更加具体的体现。

中国智能运输系统体系框架第二版提出了运用面向过程的方法,建立起适应中国交通发展进程和使用需求的ITS框架体系,并最早提出了交通规划与管理是9个服务领域之一。而在美国、欧盟、日本的ITS框架里,并没有支持规划这个要求。结合我国的阶段特征和发展路径,ITS最需要支持的首先是规划的决策和科学化。

2000-2010s:信息系统、示范应用

在21世纪初的十年里,我国大力建设了信息采集及监测、诱导服务、联网控制、信号优先、综合交通信息平台等基础系统,保障了2008年北京奥运会、2010年上海世博会、2010年广州亚运会等重大活动的举办,成效显著。

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2004年上海建设了覆盖全市的道路交通状态监测系统,该系统支撑了2010年上海世博会的交通研判;2006年深圳建设了第一个全市级的道路交通流监测系统,基于5000辆出租车每30秒~2分钟更新的位置信息,分析得到深圳市的路网交通流状况,并发布拥挤地图、支撑道路交通运行诊断。2009年,同济大学与千方科技一同研发了杭州市智能交通系信息平台,并提出了GIS-T的概念,即交通地理信息系统,从技术角度上改变了GIS的基本内涵。在空间和时间两个维度上的持续地进行交通信息积累、研判、数据管理和使用,实现了规划与协同管理的贯通。

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如杭州、深圳所建成的开放的城市级交通仿真系统,能实现多方式实时交通信息服务,为城市建设和交通规划决策流程改善、流程再造奠定技术基础。从而实现了从初期的“单项发展”走向了“系统整合-整体效益提升”。

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2010-2020s:平台支撑、循证决策

进入21世纪的第二个十年后,数据的时间-空间-对象的细度和广度不断提升,分析对象从车辆、系统运行扩展至个体活动。实现了人、地、车、网、货等多源数据的融合,分析对象也从OD流转向活动流。

以上海为例,这十年通过交通大数据平台的迭代演化,实现了多源数据的融合,并以这一平台来支撑双碳分析、环境综合分析,进而上升为交通治理平台。上海的交通大数据平台由政府主导,与市场化的出行信息服务错位发展,更加强化决策功能和综合业务应用。目前,上海正在积极建设“一网统管、一网通办”集成应用的城运系统,这正说明了未来任何独立功能的系统都是没有出路的,信息的集成和应用,即是信息带来的好处,也是信息对我们提出的必然要求。

在大数据平台的支撑下,政策措施干预、个体行为反馈、多模式网络评估的溯源有了定量化依据。从上海、深圳等地的实践来看,智能交通技术已在交通-土地-活动行为与快速跟踪建模、能源政策与需求管理政策、牌照及收费管理、网约车的交通影响、交通环境治理等政策措施的循证分析中得以应用,在全面提升精准施策、反馈评估能力方面发挥了重要作用。在这个阶段,大数据、云计算、人工智能等技术的蓬勃发展,使得出现了应用滞后于技术的局面。如何充分利用好快速发展的先进技术,在政府决策中发挥更大的作用,实现从技术工具向政策工具的转变,是城市智能交通发展所面临的新问题。

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2020s - 未来:服务导向、范式转型

展望未来,能源及工具变革、感知与计算融合、服务模式创新等新系统的出现将带来技术革命。物联网、云计算、移动互联网为代表的新一代信息技术,支撑了对人和物移动过程的全方位主动服务。数据成为最重要的资源,数据流动与汇聚特征决定了综合功能的系统具有竞争优势。ITS的未来将会是AIS,人工智能的系统会覆盖现有各类信息化系统。

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技术变革的同时,城市发展也进入了新阶段、有了新目标,城市价值回归到其本源——服务于人的需求,城市交通要满足人们对设施供给的需求、对出行服务的需求、对公平配置的需求,城市交通规划的目标也从为车辆通行转变到为人的移动并将最终升级成为人的生活而规划。

在这样的背景下,上世纪90年代所构建的ITS框架体系需要开始进行理论重构,以指导下一阶段的发展。新的理论需要的是学科交叉,要从单纯技术性的工程型学科思维转变到技术科学、管理科学和社会学科等融合的学科思维。要基于活动仿真、社会实验等技术手段创新,实现服务规划、从管制型治理向合作性治理转变的模式创新。人人共享的城市愿景,推动交通学科从机动性转向高效可达、公平包容、绿色可持续,智慧交通技术将为理论重构提供基础性作用。

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结束语

中国的智能交通自ITS概念引入起就形成了独特的发展路径,现在已进入以精细治理、精准服务、数字化转型为特征的新发展阶段。

基于数字化转型,国土空间规划体系下城市综合交通规划要实现三个“贯通”,即城市治理与交通治理贯通;交通规划、设计、建设、运行贯通;交通管理与交通服务贯通。

未来的智能交通发展将强调从系统到平台,从自己用到大家用,限于交通内部的专业功能型系统缺乏生存空间。智能交通的重要性还将持续提升,未来智能交通系统的嵌入性还将增强,将会作为整个城市治理的核心版块而不是封闭的独立系统。智能交通要服务于交通规划的编制、要满足交通规划与国土空间规划的协同、要支撑交通规划实施管理的流程再造。

智能交通30年一路走来,从前期的数据汇聚,到技术支撑的问题已经基本得到解决,但服务城市还有很多的空间可以发挥。所以城市智能交通的生命力在于持续不断地挖掘它的应用,实现它的价值。

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