交通工程新內涵

文/同濟大學黨委書記、教授 方守恩

在當前都市圈建立發展、大數據等新興技術手段滲透、交通社會問題錯綜復雜等新的時代背景下，交通工程學科正不斷主動或者被動地滲入新的內容，交通工程研究在快速更新、持續發展的時代契機下也面臨著新的任務和新的挑戰。

于2017年底換屆并更名的中國公路學會交通工程與信息化分會，首要任務之一就是到國內開展交通工程學科的主要大學進行交通工程學科建設調研，充分學習了解目前學校交通工程學科教育與行業一線的發展相結合情況，推動交通工程的與時俱進。

都市圈發展背景下的交通工程

都市圈是我國隨著經濟發展必然出現的地域發展現象，表現為以大城市為核心的區域一體化發展，研究表明區域交通系統的連續變化在某些關鍵點處能誘發區域經濟的相變。都市圈系統發展背景對傳統的交通工程研究內容提出了新的需求。

一是都市圈背景下居民的出行方式變化為交通規劃理論注入了新的內容。伴隨著都市圈的形成，多式聯運必然成為城內和城際的主要交通運輸模式。多樣性的出行選擇使得人的出行方式產生相應的變化，傳統的四階段模型難以直接為道路交通規劃提供理論基礎。都市圈背景下出行方式的劃分與銜接、交通網絡結構和出行方式選擇的交互關系、多樣化出行方式對交通分布分配的影響等成為交通規劃研究的新內容。

二是都市圈的發展對道路交通管理模式提出了新的要求。在都市圈背景下，傳統的以行政區劃為單位的道路交通管理模式很難適應“一體化”“平衡化”“無縫化”的需求。以高速公路為骨干的都市圈道路網絡交通管理業務為例，現有的“片管”或者“條管”模式均存在一定的局限性。故而須從管理學、運籌學、經濟學等角度，研究探索新時代下的都市圈道路交通網絡管理模式，開發協作性的城市內和城市間交通調度指揮管理系統，實現都市圈“統籌”“協同”管理新模式，保障都市圈道路運輸網絡的安全和通暢。

三是都市圈的發展亟需綜合交通樞紐規劃、設計、建設的理論支持。綜合交通樞紐是都市圈交通系統的重要組成部分，也是綜合交通系統建設的核心內容。然而，傳統的交通工程理論和技術體系中缺乏綜合交通樞紐內的交通規劃、交通流特征、基礎設施網絡設計、交通管理等理論和技術內容。以虹橋樞紐為例，配套快速路網絡與停車設施容量不匹配導致的快速路無法發揮應有的快速集散功能已顯現端倪。

信息化和大數據發展背景下的交通工程

近年來，傳統交通行業在信息化和大數據浪潮中迎來了新的發展契機。全國每天使用道路交通設施、參與交通活動的人數以億計，其產生的交通信息更是以兆記。同時，以智能網聯為代表的道路基礎設施信息化進程也不斷加快。新時代下，交通工程研究面臨著前所未有的新機遇和新挑戰。

一是交通數據多元化和海量化成為精細化交通管理研究的基石。在傳統的交通感知網絡中，道路交通運行數據往往單一地來自于以線圈、卡口等為代表的“斷面式集計”數據，設備集中布設于干線道路出入口、立交間或重要路段。當前，以滴滴、百度等第三方應用平臺為代表的海量“浮動非集計”數據有效彌補了傳統的感知系統對交通運行狀態描述和研判支持的不足。同時，基于集計數據的二維流密速靜態模型也必將被多維的交通狀態描述模型所取代。隨著未來高精度定位技術、圖像技術、紅外和雷達遠程感知技術等的進一步發展，“實時獲取道路上每一車輛精確運動狀態和軌跡”必將在不遠的將來實現，通過研究多源、多維度海量數據的融合技術和精準的預測研判技術，交通管理必將向進一步精細化的方向邁進。

二是機器學習和人工智能技術發展的背景下交通控制理論正在發生改變。近年來，機器學習和人工智能技術的迅猛發展，以阿里巴巴公司為代表的“城市大腦”在我國部分城市的交通控制領域已取得了一定的成效。傳統的交通控制方法是以交通波、排隊論等為理論基礎，從機理解析角度解釋從而解決交通問題。隨著加強學習、非監督式學習技術的飛速突破，從現象識別、機器認知和數據角度直接、更好地解決交通問題已成為了可能。

三是亟需開展智能網聯汽車成為主流交通工具背景下的交通工程理論探索。近年來，智能網聯汽車技術和產業在我國得到了飛速發展。工信部于2017年12月14日頒布了《促進新一代人工智能產業發展三年行動計劃（2018-2020）》，其中明確了智能網聯汽車的發展方向。作為交通工具主體，智能網聯汽車必將對交通工程的發展產生深遠的影響。由此交通工程中的排隊論、車流波動論和跟車理論中的模型和參數都將產生根本性的改變。近期，智能汽車和人工駕駛汽車的混合運行環境下的交通流理論和相關風險控制應該成為研究重點。

交通工程致力于尋求道路通行能力最大、交通事故最少、運行速度最快、運輸費用最省、環境影響最小、能源消耗最低的交通系統規劃、建設與管理方案，從而達到安全、迅速、經濟、方便、舒適、節能及低公害的目的。

交通工程學科是一門正在發展中的綜合性學科，它從交通運輸的角度把人、車、路、環境及能源作為一個統一體進行研究，兼有社會科學與自然科學雙重特點。

帶有社會問題思維的交通工程

雖然，新時代下測繪技術、信息技術、工業制造技術等的飛速發展對交通運輸科技的發展帶來了深遠的影響，但同時也帶來了非技術領域的社會問題。一是新的交通工具不斷應運而生，社會公眾在享受便捷的同時，諸多社會問題隨之出現。以共享自行車近年在我國的快速發展為例，在金融資本推動作用下，交通工具無序無度的發展，交通管理陷入極其被動的地步。主要表現為：

一是現有道路設施容量尤其是停車設施容量無法滿足共享自行車的通行和停放，引起人行道空間資源進一步緊張等問題，甚至帶來安全隱患。

二是共享單車井噴式的發展速度，城市居民出行方式驟變，使道路交通規劃、設施設計與建設的技術理論和手段措手不及。

三是企業“重前期投放，輕后續管理”致使違法停車移位、車輛轉運、壞車回收、環境破壞等管理成本不得不由政府部門或社會公眾被動買單。

四是共享單車資本斷鏈風險長期存在，企業虧損、押金擠兌的發生會嚴重影響社會穩定。

五是共享單車的換乘需求很大，政府是否應該集中投入停車設施以鼓勵停車換乘？新時代下，諸如共享單車、共享電動車、老人代步車等“倒逼”式的交通發展需求會成為常態，交通工程本身已不是純粹的技術問題。還有，運營車營運模式的不斷創新帶來新的社會問題。網約車改變了出租車被客戶選擇的運營模式，改變為選擇客戶，產生了高峰時間、短途、老年人打不到車等社會現象，一些道德問題也隨之產生。再有，無人駕駛汽車技術研發所帶來的無人車環境下交通事故的責任認定問題，交通配套設施的經濟成本、管理成本、社會成本是否完全由政府部門負責？

交通工程專業技術人員不僅需要掌握交通工程技術理論知識、管理學知識，了解信息技術、工業技術等相關領域的最新進展，而且必須植入社會學思維模式。同時，新時代下交通工程學科也必須納入社會、經濟學、金融學等理念與知識點。

1930年美國成立交通工程師協會，標志著交通工程學科的誕生。

海南省鋪前跨海大橋

注入風險管理意識的交通工程

十九大報告中明確提出：防范化解重大風險，健全風險防控機制是我國全面實現小康社會的主要手段。交通安全風險管理理論研究對于實施“交通強國”戰略具有重大意義。

我國全面開展道路交通安全研究已近二十年。通過近年來國家科技支撐計劃、全國道路交通安全科技行動計劃等國家重點研發計劃的實施，在事故統計分析、交通安全評估、駕駛人安全教育、道路安全設施、交通安全調度指揮平臺、交通安全執法等方面取得了巨大的成就，但傳統的安全研究方法也存在某些局限性：一是大多以道路交通事故為基礎，以事后分析和治理為主，對于事前多因素安全隱患難以及時發現和入手。二是在交通事故中駕駛人犯錯是主要因素，然而，我國缺乏駕駛人行為的基礎理論研究，對駕駛人犯錯因素的識別和控制捉襟見肘。三是力圖從機理上解釋事故致因，忽視交通事故的隨機性和非線性性。四是由于數據獲取、信息采集手段的限制，多數以定性分析為主，定量分析不足。五是交通安全改善部分項目的投入較為盲目，缺乏針對性或者導致投資資源分布不均，交通安全改善難以起到良好效果。

據統計，紐約布魯克林和曼哈頓的公交線路沿途，每新增1000輛共享單車的停泊點，都會導致乘坐公交車的人數減少2.4%。

針對我國道路交通安全研究瓶頸，突破交通安全風險管理關鍵技術，提升道路交通安全研究水平，一是開展交通事故風險源識別關鍵技術研究，辨識可能誘發事故的各類隱患，并量化其可能性。建立識別典型道路交通事故風險源的“故障樹”和“事件樹”，形成“故障樹林”和“事件樹林”。二是開展交通參與者行為譜構建技術研究。建立各種交通方式中各類人群的行為特征描述模型，全面辨識各種行為過程中的出錯環節及其與車路系統交互的機理。三是突破道路交通系統運行風險的評價關鍵技術，改傳統的機理分析評價為隨機性函數和可靠度等評價。四是構建道路交通系統失效和風險源失效大數據庫。定量確定各類風險源的可能性及道路交通事故風險的級別，形成風險源失效數據庫，作為交通事故風險管理和控制的核心基礎。五是開展道路交通安全風險管理決策優化技術研究。通過確定風險管理目標和規劃確定以及安全改善投資效益的評估，有計劃有目標的按風險級別消除事故隱患，逐步降低交通事故風險等級。

另一方面，開展風險管理技術應用示范，構建城市交通安全運行風險管控平臺。近年來，道路交通運輸行業在信息化建設方法已取得巨大成就，各地公安部門和交通部門建成了如駕駛人管理信息平臺、車管信息平臺、道路基礎設施管理信息平臺、交通控制中心指揮調度平臺等。這些平臺為構建城市交通安全運行風險管控平臺提供了良好的數據和平臺基礎。通過集成和拓展這些平臺，很多城市已經具備了初步構建城市交通安全運行風險管控平臺的條件。

交通運輸是興國利器、利國基石、強國先導。無論從回顧歷史或者展望未來的角度看，我國交通發展之路無鑒可借。新時代下，我國交通工程研究必須結合中國特色，要有新作為，走出一條自主的交通工程發展之路；要有新貢獻，實現由交通大國向交通強國的轉變。