網聯萬物出行 智能交通運輸
——記東南大學交通學院/物聯網交通應用研究中心副主任張健

王 輝

張健

在城市的公交站臺，不少人已經習慣站定后先劃開手機，通過手機APP輸入目的地，了解可乘線路公交車的實時到站信息、預計到達時間；智能停車場收費系統越來越普及，車輛出入記錄、停車位置、收費時長經過數據的反映變得一目了然，節省人力的同時還提升了效率。

這一切，都要歸功于智能交通的發展。

21世紀，現代電子信息技術步入大繁榮階段，使以其為基礎的交通運輸服務系統邁向一個新紀元。車與車之間、車與路之間有了包含速度、位置、能耗、效率等數據的溝通，網聯通信為智能化交通規劃、管理及交通安全帶來了前所未有的便利。不過在具備多年智能交通從業經驗的張健看來，無論交通如何變革，所反映的問題終歸是經濟民生問題。“它更像是一個人性化的服務行業，所有的技術、模型、算法及理論方法最后都應該滿足人們對美好交通出行的向往。這也是我們開展科研工作的出發點。”將交通智能化，不斷加強人、車、路、網四者的聯系也是未來發展的必然趨勢。

智能化提升讓道路變“聰明”

以信息的智能收集、交換、處理、分析、利用、發布為主線，為交通參與者提供多樣性的服務，這是智能交通最為顯著的特點。簡單來說，就是用少量的“科技”投入賦予傳統道路新的生命力，以實現高質量發展。不管是在道路建設初期加入芯片、光纖、物聯感知終端，還是給基礎建筑后期增添新型智能設備，都是為了盡最大可能給數據的搜集、傳輸創造空間，也前瞻性地契合“數字中國”和當前的新基建思想。

數據對于普通大眾而言并不陌生，尤其在大數據、云計算技術日益純熟的今天，它所承載的信息作為一項精準的“情報”被各行各業寄予厚望。數據利刃出鞘，對交通行業來講同樣是一次重要機會。張健說：“利用數據進行的群體行為分析是以往交通調查根本不可能達到的。數據，對城市的交通規劃、道路的基礎設施設計和運營管理等，都會是一個巨大的改善。”

作為人口大國，我國行人流、自行車流及龐大的機動車流占據錯綜復雜的交通道路。加之城市人口快速增長，機動車使用量與日俱增，而交通基礎建設卻實為有限，供需極不平衡。“堵”，于是成了北京、上海、深圳等大型城市的標配。以北京為例，即便軌道交通、快速公交等緊跟需求發展，上下班高峰期交通路況仍不容樂觀。

那么，如何在現有的基礎上確保人們的出行通暢，如何通過智能化設施和手段來提升城市道路通行效率，就成為智能交通研究的一大問題。張健作為“智能網聯環境下面向自動駕駛的專用道通行能力分析”“智能電動汽車的多交叉口節能通行控制研究”等智能交通項目的主持者，承擔了一系列城市運力規劃和相應的車輛控制調度研究工作。他指出，譬如采取平交立交、劃定單行線等傳統措施只能局部緩解交通壓力，并不能從根本上解決問題。“如何讓現有的路更好地發揮它的作用，怎樣通過比較先進的科學養護技術實現道路生命周期的延長，怎么能夠花更少的錢修更好的路，這都是我們應該考慮的。”

針對車流量數據分析結果，制定路口的智能化控制、路口和路面的交通監管措施等已成為常態。其中，路口的智能控制可以有效監控路口車輛的通行情況，并根據車流量的高低自動調整紅綠燈的變換頻率，以此來提高單位時間內的道路通行效率。這就相當于給道路裝了一雙“眼睛”，讓它自身擁有指揮的權利，在造成擁堵前“先下手為強”，盡可能避免連線式塞車。

此外，除了科學化調配紅綠燈時間，必要的交通監管也可以利用智能化技術。視頻探測器，媒體和老百姓口中的“電子眼”，在城區路面的全方位覆蓋讓交管局監控中心對上百條道路的狀況了如指掌，實現了智能測速、對違章行為的篩查及統計、人工智能群體識別、警力調配等多項功能。這些智能化技術的融入讓數據規整起來更為便利。

讓科學研究緊跟城市建設

20世紀90年代開始，智能化交通在世界范圍內大行其道，我國也緊緊跟進，從大局著眼，根據道路運輸的實際需求匹配智能交通系統來提高運輸效率、豐富道路功能、保障安全和環境效益。

“依照我國的發展特色，城鎮化是必然趨勢。但是土地、環境等公共資源是有限的，不可能做到人人開汽車，所以發展公共交通理應是我國的長遠傾向。”張健道出投身交通規劃與管理相關研究的考量，同時還表示自己從最初的理科“轉行”工科，并投入城市公共交通的規劃和智能調度等研究有些波折。

2002年，張健參加完高考，一頭扎進東南大學數學系應用數學專業。但隨著深入學習，他了解到學科內涵并出于對日后從業的考慮，決定換專業。這個想法最終在兩位女性的支持下得償所愿。“一個是我大學期間的班主任朱老師，當時她對我比較關照，她認為純數學比較看天賦，建議我轉到工科。另一個是我當時的女朋友，也就是現在的愛人。她也比較支持我。”幾番考量后，張健選擇了東南大學全國排名靠前的強勢學科——交通規劃與管理專業。為了彌補自己的專業不足，他一有時間就跑去交通學院找老師請教，最后如愿以147分（滿分150分）的專業課成績完成碩士研究生考試。

之后在導師的建議下，張健提前攻讀博士學位，迎來一次難得的機會。2009年，他獲得國家留學基金委資助，作為國家第3批聯合培養人才赴外訪問學習。“無論是生活環境、學校氛圍及硬件和軟件設施，還是學校管理、不同的文化等方面，這次訪學對我都有很大的沖擊。”在“公立常春藤”名校美國威斯康星大學麥迪遜分校深造期間，張健坦言自己不僅獲得了專業知識的提升，還對日后開展科研工作產生了深刻的影響。

“首先是視野開闊了，我以后做研究的定位和立意要求更高，要能站在全球的角度看問題；其次就是體現在研究方式上，以前我喜歡單獨作戰，到了美國卻看到更多的分工協同和傳幫帶；第三個就是對于東西方的文化認識，當時利用假期到東、西海岸的城市學習，這讓我對西方文化有了更深層的認知。”

后來，在國內外導師聯合指導下，張健開始了城市公交智能調度研究，結合中國城市公交的獨特性和國外先進的車路協同、車聯網等技術，思考著如何彈性優化、提升現有城市公交運行體系的效率。得益于國家自然科學基金委項目、科技部、交通部的資助，他先后主持了“車聯網環境下公交車輛行車計劃智能化編制及優化方法研究”“車聯網環境下常規公交車輛調度模型研究”等項目，在智能化編制及優化理論與方法、網聯調度建模與分析等方面取得了重要的研究進展。其中，相關成果獲得了教育部高等學校科學研究優秀成果獎（技術發明獎）一等獎、中國公路學會科學技術獎（科技進步獎）一等獎等，聯合合作單位在全國數十個城市中發揮了顯著作用。

車、路聯合保障交通服務水平

科技發展日新月異。從顛簸的土路到水泥瀝青路、光伏路面乃至智能網聯路，路面不斷更新換代；車輛由有輪子就能跑的時代迎來電動汽車、混合動力車、智能汽車的誕生。道路的本質是服務運輸，早期交通工程建設沒有考慮到通信、數據傳輸、監控等需求，如今道路的功能多樣化，路究竟要重建還是說能夠通過智能化改造實現優化？

“國家有戰略需求、社會有行業需要，科研工作者就要想辦法把問題抽象化，通過一些技術和手段去解決。”張健說。因此，在高速公路信息化和智能化研究相對匱乏的時期，他迅速投身相關研究，基于國內智能交通系統奠定者（兩位交通學院老院長）黃衛院士、王煒教授的研究基礎，協助東南大學物聯網交通應用研究中心冉斌主任完善了智慧高速公路相關研究，填補了領域空白。除此之外，他還積極投身部委和江蘇、浙江、安徽等地方政府的30多項高速公路智能化、信息化改造建設項目，為減少交通出行成本、提升服務質量、減少道路基礎建設、節省路網交通采集投資成本等做出了重要貢獻。

在系列研究過程中，出于對綜合性學習理念的尊崇，張健指出，“交通問題不僅僅是解決路的問題，還需要解決車的問題，國內很多交通事故的發生及交通的效率低下其實還跟車有關”。

現如今，智能電動車以其環保、節能的特性越發受到關注，相關速度協調、能耗優化也成為科學研究的一大關注點。智能電動車的多交叉口節能通行控制研究，就是為了解決“車速控制與信號優化配時如何協調”而存在的。身為負責人，張健帶領項目團隊以純電動汽車為研究對象、智能網聯環境下交叉口群為研究環境，建立面向純電動汽車車輛隊列的信號交叉口節能通行控制模型、捕食逃逸模型和多智能體優化模型，致力于通過多方面的研究回答“電動汽車在通過交叉口的時候，如何進行節能的優化控制”、“在不得不剎車的狀況下，車輛怎么樣實現損耗最小”等問題。

談及工程研究的重重阻礙，張健表示，理論轉化和成果落地還需要更多的包容性。“開展工作，我們還需要有更廣闊的胸懷，需要系統思維，積極主動去擁抱其他行業，千萬不能封閉起來。”他強調，整個社會的運行需要多個部分的協同配合，各行業之間理應產生相互帶動的效果。“哪怕個人利益有損失，但只要利國利民，這個付出就是值得的。”

做事要從純粹的角度出發

同事眼中的張健不是一個聰明人，甚至從某些方面來講有點兒執拗。

他對創新有著嚴格定義，要么是從無到有的創造，要么是發現前人未發現的規律并用數學這樣普世的語言凝練出來。他說，世上最難的就是對本源或規律的認知，作為一名科研工作者、一名教師，自己應該思考怎樣做好分內工作，怎樣教育好學生。“某種意義上，事情都有規律，能夠通過請教別人的經驗或者靠時間自己摸索出來。”

2019年在車路協同自動駕駛國際論壇上主持法律與法規平行論壇

回憶起人生中的重要經歷，張健講述了因勘察高速公路與死神擦肩而過的事情。只不過如今談起來，他不渲染當時的情形反倒和記者聊起老本行，“如果車輛能夠預判故障，行駛過程中有安全預警提醒系統，或者說路上有個檢測報警設施，很多事故問題就可以避免了。這說明，我們在智能交通研究方面要走的路還很長呢。”將生死一線的兇險草草帶過，張健更樂意講一講他在機緣巧合下得到的一份迎接新生命的儀式感。

那是為了完成涉及江蘇省4000多公里的高速公路信息化頂層設計相關課題，他臨危受命，和同事們埋頭工作到年臘月二十七，犧牲掉連續兩個晚上的休息時間換來成果匯報的圓滿成功。匯報結束那一天，張健印象格外深刻。“平時穿得都比較隨意，那天因為要匯報，就穿上了結婚時的西裝”，匯報完，南京正下著大雪，他搭乘同事的車到地鐵站，然后趕到市婦幼保健院陪伴待產的妻子，“差不多晚上10點多我的第一個孩子出生了”。

對張健而言，他還有一群沒有血緣關系的孩子，多年來同樣傾注了他格外多的心血。作為指導老師，張健指導研究生榮獲省部級競賽獎、省級科研項目、優秀畢業生、優秀學術學位論文等榮譽，還指導學生榮獲東南大學暑期社會實踐優秀團隊特等獎1項、2016年江蘇省大中專學生志愿者暑假文化科技衛生“三下鄉”社會實踐活動等榮譽稱號。

作為東南大學交通學院優秀班主任，張健重視本科生的知識教育、科學研究、社會服務、品格提升等多方面發展，表示想要讓學生通過參與工程研究、社會實踐得到鍛煉。“學生在不同的階段有不同的側重點，我們要盡可能根據學生的特點和訴求去培養對社會有用的人才。比如說，適合從事科學研究，那么就盡可能按照博士生的路線培養；有一定的管理素質，就給學校的團委和院辦推薦去做選調生……”

對未來的發展，張健有著明確的想法。他表示，希望做一名好老師，讓培養的學生得到社會、行業的認可；也希望當一名好學生，在東南大學交通運輸工程專業眾多老師專家的帶領下有所貢獻；更希望做好一名科技工作者，以強國為指引，肩擔社會發展重任，成為科研和產業發展的獻策人、推動者。