中國綜合交通工程科技2035發展戰略研究

張軍，王云鵬,，魯光泉,，陳鵬,

（1. 北京航空航天大學，北京 100191；2. 中華人民共和國交通運輸部智慧綜合交通協同創新平臺，北京 100191）

中國綜合交通工程科技2035發展戰略研究

張軍1，王云鵬1,2，魯光泉1,2，陳鵬1,2

（1. 北京航空航天大學，北京 100191；2. 中華人民共和國交通運輸部智慧綜合交通協同創新平臺，北京 100191）

在社會經濟快速發展以及新一代信息技術深度應用與跨界融合的新形勢下，綜合交通工程科技發展依然面臨著安全、高效和環保等方面的重大挑戰。本文針對我國經濟社會和交通運輸發展的重大需求，從全面剖析國內外綜合交通工程科技領域發展的狀況出發，凝練面向我國綜合交通工程科技2035發展戰略，樹立以網聯化、協同化、智慧化為核心的發展思路，確定戰略目標、重點任務、發展路徑、重大工程及重大工程科技專項等。研究成果對科學謀劃我國綜合交通工程科技的跨越式發展具有重要的參考價值。

綜合交通；2035年；工程科技；戰略規劃

一、前言

交通運輸是國民經濟重要的基礎性、先導性、服務性行業，是社會生產、生活組織體系中不可缺少及不可替代的重要環節。在社會經濟快速發展以及新一代信息技術深度應用與跨界融合的新形勢下，綜合交通工程科技發展依然面臨著安全、高效和環保等方面的重大挑戰。為此，美國、歐盟等世界發達國家和地區均對綜合交通工程科技的發展做出了戰略性規劃。在此背景下，提出面向我國綜合交通工程科技2035的發展戰略與演進路徑顯得尤為必要。

二、2035年世界綜合交通工程科技發展展望

（一）綜合交通工程科技國際前沿

為了統籌協調各種運輸方式，合理配置和利用交通運輸資源，發揮綜合交通的整體優勢，美國以《2050年遠景：國家綜合運輸系統》為導向，提出建設具有一體化、國際化、聯合化、包容化、智能化、創新化的“6I”型交通運輸系統[1]；歐盟以《交通白皮書》為核心，注重道路網、公交網、鐵路網、水運網的合理配置，相互銜接及綜合交通樞紐建設，構建高效協同、綠色環保的綜合交通運輸系統[2]；德國實施《聯邦交通網發展規劃》的國家戰略，綜合考慮自然環境、區域發展與城市建設的整體利益，建設低排放、低成本、高效率、高協同的環境友好型交通運輸網絡[3]；日本以《綜合交通政策體系》為戰略導向，注重交通總體規劃和交通方式的集約化，通過構建層次分明的內陸、海岸、航空等綜合交通立體架構，實現高效有序的綜合交通運輸管理[4]。綜上可見，國外發達國家綜合交通工程科技領域的前沿是：以安全、高效、綠色為核心，推進綜合交通運輸系統向網聯化、協同化和智慧化方向發展。我國也以《綜合交通網中長期發展規劃》為核心，明確提出了綜合交通基礎設施網絡中長期的發展目標和任務，促進各種運輸方式從局部最優上升到整體最優，提高交通運輸系統的整體效率和綜合效益[5]。

（二）2035年世界綜合交通工程科技發展圖景

展望2035年，綜合交通工程科技領域孕育著一批具有重大產業變革前景的顛覆性技術。北斗衛星導航系統、5G通信、可信計算、移動互聯、云計算、大數據、物聯網、天臨空地交通通信網等新一代信息技術的深度應用與跨界融合，將推動綜合交通運輸生產方式和發展模式的革命性變化。綜合交通基礎設施、運輸工具、運行管理與服務都將在新一代信息技術的深入滲透下催生出新業態、新格局。陸海空交通資源將在信息技術的支持下全面整合，形成信息共享、資源協調、優勢互補的網聯化、協同化、智慧化立體綜合交通系統；運載工具快速向智能化方向轉型，無人駕駛、遙駕駛、空地一體化立體交通等新型交通系統不斷涌現，并逐漸進入公眾日常生活；移動互聯網和大數據技術有效支撐綜合交通信息的獲取、交互、融合與決策，同一交通方式的系統要素之間協調組織，不同交通方式之間互聯互通、綜合協同，交通運輸行業的服務品質和科學治理能力全面提升。

三、2035年我國綜合交通工程科技發展需求分析

（一）2035年我國經濟社會發展情景

綜合交通運輸作為經濟社會發展的先導性、服務性行業，是社會經濟活動的基礎支柱和重要紐帶。2035年，我國龐大的經濟規模和人口數量，需要與之相適應的交通運輸供給能力；交通運輸的服務品質和安全需求也需要隨著生活質量的提高而提升到新的水平；嚴酷的節能環保需求將驅動綜合交通系統的運行效能不斷提升。

綜合交通工程科技的不斷進步，不僅將交通運輸系統的效率、安全、節能、環保水平提升至一個新的高度，還將推動交通基礎設施、載運工具、運營管理、運輸與出行服務等產業的轉型、升級和持續發展。

（二）面臨的重大問題及其對綜合交通工程科技的需求

展望2035年，我國綜合國力持續提升，新型工業化、信息化、城鎮化、農業現代化的加速推進將帶來旺盛的運輸服務需求。綜合交通工程科技發展面臨的重大問題包括：協調組織多種運輸方式，提升運行效率和服務品質；使交通系統要素協同運行，提升交通系統的安全水平，實現交通事故零死亡目標；降低交通運輸的能耗與排放，降低交通系統對環境的影響。這些重大問題對綜合交通工程領域的科技創新提出了新的重大需求。

（1）完善道路交通、軌道交通、水上交通及航空交通基礎設施及綜合樞紐，整合各交通系統優勢資源，構建不同運輸方式的最優組合，實現綜合交通運輸系統的協調組織和競合發展，滿足城市群、城市帶、城鎮化發展的交通運輸需求。

（2）構建交通物聯網技術體系，為客貨運輸提供更完善的出行信息服務，滿足旅客出行和物流運輸的多樣化、個性化和動態化需求，提升綜合交通運營服務的協同能力。

（3）提升載運工具的自動化、智能化和協同化運行水平，促進以無人駕駛、遙駕駛等為主要工具的空地一體化新型智能交通系統的建設與發展，增強交通事故的主動防控能力。

（4）充分利用移動互聯網、大數據技術、云計算平臺對綜合交通多元感知數據進行有效管理、分析、共享與應用，推進多種交通信息服務平臺的對接和交通共享出行模式的建立，為公眾提供精準、人性化的綜合交通信息服務。

（5）分析人口遷徙規律、公眾出行需求、樞紐客流規模、運輸工具行駛特征等，為優化綜合交通運輸設施規劃與建設、安全運行控制、綜合交通運輸管理決策提供支撐，并采用一系列的技術與管理手段，持續降低交通系統能耗及對環境的不利影響。

四、我國綜合交通工程科技技術預見與發展能力分析

“綜合交通工程科技2035發展戰略研究”項目組以院士專家研討及德爾菲法為主線，以文獻計量、專利分析等手段為技術支撐，在對綜合交通工程科技發展趨勢、領域重大科技需求、未來5～20年領域發展重點等進行系統研究的基礎上，圍繞綜合運輸組織與優化、綜合運輸協同服務、新一代綜合交通系統三項重點任務梳理備選技術清單，組建具有廣泛代表性的調查專家網絡并進行了兩輪德爾菲調查，凝練出顯著影響綜合交通工程科技發展的8項關鍵技術（見表1）。

表1 綜合交通工程科技關鍵技術清單

根據調查統計分析結果，我國綜合交通工程科技領域技術發展方向的總體特征包括以下三個方面。

（1）在技術核心性方面，如表2所示，協同式無人駕駛與運行優化技術排序較高，是衡量國家科研實力和工業化水平的重要標志，但技術本身與現有交通系統存在一定的非連續性。在技術通用性和帶動性方面，綜合交通大數據多元感知與實時協同處理技術、移動互聯環境下的綜合交通信息服務技術排序較高，表明該方向技術應用范圍相對較廣泛、交叉性較強，是綜合交通工程科技各領域的共性技術，具有廣泛的行業帶動性。在經濟和社會發展重要性方面，綜合交通樞紐協同組織與運行優化技術排序較高，反映了綜合運輸服務體系與國計民生的緊密聯系。此外，空地一體化無人智能交通系統技術直接關系到交通運載工具、基礎設施、管理服務的發展，具有較高的保障國家與國防安全重要性的作用。

（2）在實現時間方面，如圖1所示（關鍵技術項序號對應表1），我國綜合交通工程科技領域關鍵技術的預期實現年份集中在2025—2030年，技術實現到社會實現的時間跨度平均約2年，整體技術實現時間晚于世界技術實現時間3～5年。

（3）在技術發展水平與約束條件方面，美國在綜合交通工程科技領域擁有領先的技術優勢，其次為歐盟與日本。整體而言，研發投入、人才隊伍及科技資源、工業基礎能力、協調與合作是綜合交通工程科技領域技術發展的主要制約因素（見圖2）。

五、我國綜合交通工程科技發展的總體戰略

（一）發展思路

以引領新型城鎮化的創新發展、適應區域協同發展模式的重大變革、落實生態綠色發展的重大責任、支撐國民經濟可持續發展為戰略定位，堅持“供需平衡、快捷舒適、協同服務、安全可靠、智能高效”的發展思路，以移動互聯、交通大數據、云計算等技術為主要手段，以網聯化、協同化、智慧化為主要特征，以提升綜合交通運輸的協同運行水平、服務品質和主動安全保障能力為主要目標，實現我國綜合交通工程科技的創新發展。

表2 綜合交通工程科技關鍵技術重要性指數排序統計結果

圖1 綜合交通工程科技關鍵技術預期實現時間的比較分析

圖2 綜合交通工程科技發展制約因素分析

（二）戰略目標

1. 2025年目標

綜合交通運輸實現較高程度的網聯化、協同化和智慧化，基本建成空間布局合理、結構層次清晰、功能銜接順暢的現代綜合交通網絡；各種交通方式分擔比例合理，技術裝備與國際先進水平同步；利用移動互聯網、大數據、云計算、物聯網等技術實現各種運輸方式信息系統的互聯互通，極大改善運輸服務與信息服務。

2. 2035年目標

網聯化、協同化、智慧化的綜合交通工程科技取得重大進展，交通基礎設施和技術裝備全面達到國際領先水平，多種運輸方式協同組織與運行優化趨于完善，形成一體化的綜合交通服務體系，有力地支撐我國經濟的增長和社會的進步；綜合交通需求與供給基本平衡，交通擁堵得到有效緩解；各種交通運輸方式實現信息共享，提供無縫銜接、高品質、差異化、智能化的綜合信息服務。

六、我國綜合交通工程科技重點任務與發展路徑

（一）發展目標

“協同運行”與“智慧服務”為綜合交通工程科技2035發展戰略的目標，“綜合運輸組織與優化”“綜合運輸協同服務”“新一代綜合交通系統”為綜合交通工程科技2035的重點任務。

（二）重點任務及發展路線

綜合交通工程科技2035的重點任務包括以下三個方面。

1. 綜合運輸組織與優化

未來20年仍是我國城鎮化、機動化的快速發展期，交通運輸需求仍會持續增長。為解決供需矛盾問題，需要重點研究綜合交通樞紐協同組織與運行優化、貨物多式聯運智能化、旅客出行一體化等技術，提高綜合交通運輸的效能。

2. 綜合運輸協同服務

不斷提升服務品質，是綜合交通運輸發展的主要目標之一。應以大數據和移動互聯技術為支撐，提高數據和信息的輔助決策能力，提升綜合運輸服務品質。重點研究綜合交通大數據的多元感知與實時協同處理、移動互聯環境下的綜合交通信息服務等技術，提升綜合運輸的服務品質。

3. 新一代綜合交通系統

隨著科技的進步和智能交通的快速發展，網聯技術、無人駕駛技術將成為未來交通的支撐，并將建立起空地一體化的新型立體交通系統。重點研究協同式無人駕駛與運行優化、移動互聯環境下遙駕駛與智慧運行、空地一體化無人智能交通系統等技術，提升綜合運輸的智能化與安全水平。

綜合交通工程科技2035總體技術發展路線如圖3所示。

圖3 綜合交通工程科技2035總體技術發展路線

七、需要優先部署的基礎研究方向

面向綜合交通工程科技2035的發展趨勢及重點任務，需要加強對支撐工程科技未來發展的基礎研究方向的研究。基于技術突破和共性技術研發的需求，經過廣泛征集意見并組織專家研討，綜合交通工程科技發展需要優先部署的基礎研究包括以下三個方向。

（一）綜合交通系統供需平衡機理

主要研究方向包括綜合交通網絡拓撲機制與動力學問題，移動互聯環境下綜合交通系統供需平衡的理論與方法，大數據背景下多模式時空動態交通行為分析與需求引導。

（二）交通行為與駕駛行為機理

主要研究方向包括車路協同環境下的駕駛心理與駕駛行為，人機共駕環境下的交通流理論重構與多分辨率建模仿真，人車路耦合機理與車輛協同控制，無人駕駛汽車出行共享的組織與優化。

（三）綜合交通運輸系統協調運行與決策優化

主要研究方向包括多尺度綜合交通樞紐協同運行與組織優化方法，空天地一體化網絡構建與高可靠綜合交通信息交互，智能網聯汽車信息安全防護理論與方法，網聯條件下的新一代交通信號優化理論與方法。

八、移動互聯綜合交通系統重大工程

（一）需求與必要性

國家提出的“一帶一路”“京津冀協同發展”“長江經濟帶”等重大發展戰略均將交通運輸作為先行領域。國務院在關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見中更是明確提出了“互聯網+”高效物流、“互聯網+”便捷交通兩大重點行動。上述戰略的實施對綜合交通系統提出了更高的要求，在移動互聯新形勢下，亟須借助“互聯網+”的理念，開展移動互聯綜合交通系統工程建設，盡快實現我國綜合交通工程科技向網聯化、協同化、智慧化方向發展的重大目標。

（二）工程任務

依托移動互聯環境，構建綜合交通大數據系統、出行與物流運輸綜合服務系統、綜合交通管控系統，重塑綜合交通協同服務與管控體系。

突破跨域全時綜合交通大數據高效獲取與安全管理、綜合交通大數據關聯與挖掘等關鍵技術，建設涵蓋公路、鐵路、航空、水路四種交通運輸方式，覆蓋主要交通基礎設施、所有載運工具的交通物聯感知體系，建立綜合交通大數據系統。

突破綜合交通系統運行狀態辨識與出行智慧決策、多交通方式協同服務等關鍵技術，建設跨交通方式、跨區域、跨國界的出行與物流運輸協同服務體系，構建出行與物流運輸的綜合服務系統。

突破跨區域交通系統協同優化與高效組織、綜合交通系統運行安全與應急保障等關鍵技術，建設跨交通方式、跨區域的綜合交通協同管控設施，構建多層級的綜合交通管控系統。

（三）工程目標與效果

到2025年，形成綜合交通大數據系統、出行與物流運輸綜合服務系統，移動互聯終端實時獲取精準交通動態信息，交通基礎設施、載運工具、運行信息等實現互聯網化，有效支撐高效物流與便捷出行協同服務。綜合運輸費用占社會物流總費用比重降低至51 %，客運換乘效率提升8 %，貨運換裝效率提升50 %，綜合運輸能耗占比不超過20 %，大城市高峰期出行時間縮短5 %，重特大交通事故起數下降20 %。

到2035年，形成跨交通方式、跨區域的綜合交通管控系統，多交通方式之間實現互聯互通、協同管控，綜合交通運輸管控智能化水平全面提升。綜合運輸費用占社會物流總費用比重降低至50 %，客運換乘效率提升10 %，貨運換裝效率提升60 %，綜合運輸能耗占比不超過18 %，大城市高峰期出行時間縮短10 %，重特大交通事故起數下降30 %。

九、無人駕駛交通系統重大工程科技專項

（一）需求與必要性

信息技術、人工智能、無線通信技術與交通運輸的深度融合，帶來了交通系統的革命性變化。無人駕駛載運工具正成為新興技術集中應用和測試的載體，對新技術革命產生了重大推動力，也將成為新一代交通系統最顯著的代際特征。開展無人駕駛交通系統研究，既是推動新一代交通系統革新的需要，也是推動技術進步和培育戰略高科技產業的需要。

（二）關鍵技術攻關任務與路線

無人駕駛交通系統的關鍵技術攻關任務包括：載運工具無人化駕駛技術、基礎設施結構化與數字化技術、天臨空地一體化交通信息網技術、網絡化無人駕駛交通協同運行技術。

2016—2025年：開展載運工具無人化駕駛、基礎設施結構化與數字化、天臨空地一體化交通信息網等技術的研發，為無人駕駛交通系統的構建提供基礎。

2020—2030年：推進同一交通方式協同運行技術的研發，實現同一交通方式內的網絡化協同運行。

2025—2035年：推進跨交通方式的交通協同運行技術的研發，構建空地協同的無人立體化物流集成示范應用系統。

（三）目標與標志性成果

到2025年，無人駕駛汽車、無人駕駛列車、無人駕駛船舶、無人機等載運工具大量應用，具有高度或完全自動輔助駕駛系統的無人駕駛載運工具的市場滲透率超過25 %；適應無人駕駛的交通基礎設施結構化和數字化基本實現；建成跨層、跨區、跨方式交互，高可靠、低延時的天臨空地一體化交通信息網絡；一體化的綜合交通信息智能化服務平臺得到廣泛應用。

到2035年，建成具備同一交通方式網絡化協同運行功能的無人駕駛交通系統，其中具有高度或完全自動輔助駕駛系統的無人駕駛載運工具的市場滲透率超過50 %；車路協同、船岸協同等技術廣泛應用；建成以無人機和無人車為載體的無人立體化物流系統，實現跨交通方式的網絡化協同運行技術的示范應用。

[1] 美國聯邦交通咨詢委員會. 2050年遠景：美國綜合運輸系統[R]. 華盛頓: 美國聯邦交通咨詢委員會, 2001. Federal Transportation Advisory Group (FTAG) of United States. Vision 2050: an integrated national transportation system [R]. Washington DC: FTAG, 2001.

[2] 歐盟移動與運輸總署. 交通白皮書 [R]. 布魯塞爾: 歐盟移動與運輸總署, 2011. European Commission, Directorate-General for Mobility and Transport. White paper on transport [R]. Brussels: European Commission, Directorate-General for Mobility and Transport, 2011.

[3] 德國聯邦交通、建設與住房部. 聯邦交通網發展規劃 [R]. 柏林:德國聯邦交通、建設與住房部, 2003. Federal Ministry of Transport, Building and Hosing. Federal transport infrastructure plan [R]. Berlin: Federal Ministry of Transport, Building and Housing, 2003.

[4] 日本國土交通省. 綜合交通政策體系 [R]. 東京: 日本國土交通省, 2012. Ministry of Land, Infrastructure and Transport (MLIT). Integrated transport policy system [R]. Tokyo: MLIT, 2012.

[5] 中華人民共和國國家發展和改革委員會. 綜合交通網中長期發展規劃 [R]. 北京: 中華人民共和國國家發展和改革委員會, 2007. National Development and Reform Commission of the People’s Republic of China. Comprehensive transportation network medium and long-term development plan [R]. Beijing: National Development and Reform Commission of the People’s Republic of China, 2007.

Development Strategy for China’s Integrated Transportation Engineering Science and Technology to 2035

Zhang Jun1, Wang Yunpeng1,2, Lu Guangquan1,2, Chen Peng1,2
(1. Beihang University, Beijing 100191, China; 2. Collaborative Innovation Platform of Intelligent Integrated Transportation, Ministry of Transport of the People’s Republic of China, Beijing 100191, China)

With the rapid development of the social economy and the deep application and integration of new-generation information technology, integrated transportation faces serious challenges regarding safety, high effciency, and environmental protection. To address the major demands of socioeconomic and transportation development, based on analyses of the development situation, this study conducted strategic research on the development trends and path for integrated transportation engineering science and technology to 2035. This research focused on network connections, collaboration, and intelligence. Furthermore, this paper proposes strategic plans, key directions, development paths, and major projects for integrated transportation engineering science and technology to 2035, all of which may help to provide valuable insight into the realization of a leap forward in the development of China’s integrated transportation engineering science and technology.

integrated transportation; 2035; engineering science and technology; strategic plan

U1

A

2016-12-09；

2016-12-26

王云鵬，北京航空航天大學，副校長，教授，主要研究方向為智能交通系統；E-mail: ypwang@buaa.edu.cn

中國工程院咨詢項目“中國工程科技2035發展戰略研究”(2015-ZD-14)

本刊網址：www.enginsci.cn

DOI 10.15302/J-SSCAE-2017.01.007