用“復雜性理論”優化城市交通系統

魯長國

交通問題是一直是關系群眾切身利益的重大民生問題，也是各國大城市普遍遇到的難題。隨著城鎮化進程的加快，城市交通擁堵問題日益突出，已經成為制約大城市經濟發展的一個重要方面。持續的交通需求增長對交通系統性能的影響難以正確估計，而城市交通系統是一個開放的復雜巨系統，與外界環境相互依賴，相互影響，需要跨學科的綜合研究。

有沒有這樣的專門研究呢？北京交通大學軌道交通控制與安全國家重點實驗室教授吳建軍告訴記者：“復雜性科學可以為我們研究這些復雜問題提供強有力的工具。”而吳建軍從事的正是這一復雜性研究，他從交通系統的科學問題入手，圍繞城市交通管理的復雜性展開了一系列深入研究。

2004年，吳建軍碩士直博，師從高自友教授。吳建軍說，自己的成長離不開導師及其團隊的影響。從論文選題到前沿文獻的獲取，導師都給予了吳建軍詳細的指導。為了汲取科學研究素養，培養自己獨立開展研究的能力，吳建軍總是抓住每一個機會，積極參與國家級高水平項目的研究。同時，他也常和導師交流討論專業熱點問題。正是這些無形中的點滴積累，吳建軍得到了快速成長。

博士期間，他便主持了北京交通大學第一批優秀博士論文創新基金和北京交通大學專項研究員基金，并獲“北京交通大學五四獎章”“北京交通大學優秀研究生”等多項榮譽稱號。其畢業論文獲2010年全國優秀博士學位論文。博士畢業以后，吳建軍按需要加入到了軌道交通控制與安全國家重點實驗室基礎理論研究團隊工作。為了彌補自己在軌道交通知識上的缺陷，他決定從最基礎的課本知識開始學習，積極參加討論班，并通過各種學習、研討及現場鍛煉等途徑不斷補充自己。

有心人，天不負。十多年的深入研究，吳建軍在城市交通系統管理與優化、城市交通網絡結構復雜性研究等方面取得了多項重要前期科研成果，在國際上最早將交通出行行為科學與復雜性科學理論相結合，從理論建模、新算法設計和數值模擬等方面對交通系統管理中的基礎理論問題進行了系統深入的研究，部分解決了一些國際公認的難題，豐富了交通系統科學理論的研究范疇。

基于城市交通出行者行為科學及復雜網絡相關理論，吳建軍構建了一系列出行行為影響下的城市交通系統管理與優化模型，從新角度研究了網絡拓撲與流量承載力的關系難題。結合宏觀路網與微觀個體出行行為復雜性以及車流在路網上的運行特征，吳建軍首次基于網絡復雜性科學，構建了復雜交通網絡上的交通流傳播與級聯效應模型。以城市公共交通系統為研究對象，他還研究了城市軌道交通線網間首末班車換乘銜接問題，為城市交通系統的信息化與智能化提供理論模型與方法上的支撐，部分解決了如何處理交通樞紐均衡利用這一現實問題。

近年來，吳建軍先后主持包括國家自然科學基金杰出青年科學基金、國家自然科學基金項目等10余項重要科研課題。在國內外著名學術刊物上發表和接收SCI論文60余篇。作為研究核心骨干成員，參加國家重要項目多項。研究成果獲教育部自然科學一等獎及北京市科學技術獎三等獎各1項，出版專著1部，并申請發明專利1項。2015年，吳建軍獲得國家杰出青年科學基金，相信他將開啟一片新的征程……endprint