当下,我们正处于从交通大国迈向交通强国的过程中,城市及区域综合交通体系的运输效率、服务质量、系统韧性还有待提升;交通系统产生的运输成本、污染排放还有待降低;综合交通体系高质量发展的科技创新能力还有待提高。那么如何实现综合交通体系的整体优化呢,东南王炜教授说出了他的想法。
王炜教授将我国综合交通系统中存在的问题总结为以下七个方面:
1、综合交通网络衔接不畅、运输结构不合理。
2、综合交通系统运输效率低、运输成本高、服务水平差。
3、城市交通道路拥堵严重。
4、交通系统能耗大、环境污染严重。
5、交通安全形势严峻、道路交通伤亡人数居高不下。
6、区域发展不平衡,城乡差距较大。
7、交通科技创新能力不够强。
经过这么多年的努力这些情况有所改变但还没彻底改变,那么这些问题如何解决?党的十九大提出了交通强国国家发展战略,交通强国发展战略核心就是要推动三个转型:速度和规模向效率和质量转型、单一交通方向向一体化发展转型、传统要素驱动向创新要素转型,通过一流设施、一流技术、一流管理、一流服务,打造现代交通体系。
交通强国的实施实际上是我国整个交通行业发展的重大转型,交通行业的重点、核心是大规模的交通系统基础设施建设。通过四十年的建设,我国已经建成了世界第一的交通基础设施,但还没有创造出世界一流的服务质量。当前要做的是怎么把已经建成世界第一的交通设施产生出世界第一的服务质量,这需要现代化的交通系统运行服务,关键技术就是用新一轮的革命性技术,互联网、5G、人工智能、虚拟仿真,用这些技术改造已经建成的交通基础设施,通过新基建建设,使现代化的交通系统产生世界一流的交通服务。通过对《交通强国建设纲要》基本内容的解读也会发现,强国建设的重点任务之一是依托新一轮的革命性技术,打造一体化融合、高质量发展的综合交通体系。
打造一体化融合发展的综合交通体系,实施起来有一些具体的困难。五大运输方式需要物理网、信息网、服务网的协同,通过五大运输方式和城市交通的系统协同,打造旅客出行一站式联程服务运输体系。体制机制层面,各交通方式是各自为政独立发展的,自2008年成立交通运输部以来已在逐步改善,但仍需通过技术的措施来减少体制机制产生的决策影响;基础设施方面,互通能力不足,多式联运效率较低,需要通过综合交通枢纽实现各种交通方式之间的转换,尤其需要重视中小型综合枢纽对提高整个交通系统的互联互通能力的关键作用;基础理论方面,公路、铁路、水路、航空、管道五大运输方式和城市交通的基础理论体系完全不一样,融合研究也相对空白;精准感知方面,已取得较大突破,通过精准的感知服务于精细管理和精心服务,精准感知的是表面数据,必须经过精确的分析,上升到对交通出行行为的认知,缺乏精确分析使得综合交通系统协同决策存在能力不足问题。
如何解决协同决策能力提升问题?王炜教授提出了“综合交通大脑”,“综合交通大脑”是基于互联网+大数据、人工智能的新一轮革命性技术的综合交通系统的决策支持平台,是综合交通体系高质量发展、一体化融合发展的顶层设计,是交通运输工程,交通新基建落地需要聪明的大脑,智慧的大脑。聪明的大脑和科学的决策才可能做到综合交通体系的一体化、高质量发展。通过建立虚拟的交通分析平台,这个平台里有统一的数据、统一的模型、统一的软件、统一的网络,在共享的平台上可以把不同的部门整合到一起,来实现公路、铁路、水路、航空、城市交通各交通方式的跨行业一体化,这个实际上就是综合交通大脑的基本概念。这样的综合交通大脑,实际上就是要建一个和现实的综合交通系统完全一致的虚拟交通系统。有一个词大家都比较熟悉–数字孪生,数字孪生光有数字不够,最核心的是里面的模型,一个是现实的系统,一个是虚拟的系统,现实系统中无法实现的东西,到虚拟系统里实现,根据系统效率再考虑实施。
在王炜教授看来,综合交通大脑的核心是交通分析模型,以前是单一的交通网络,现在五大运输方式都合在一起,以前的交通分析模型已经无法解决多网一体化的问题,而要解决这个问题,首先需要建立多网合一的交通网络,把公路、铁路、水路、航空等网络相互结合。于是王炜教授团队利用图论、复杂网络理论、大数据挖掘技术,建立综合交通系统基础数据库、交通解决方案场景预案库、交通需求分析模型库,构建了基于多网融合的综合交通系统供需平衡分析模型体系。
有了多网融合的交通网络,接着就要想办法让数据释放活力。于是王炜教授团队提出了“超大规模多模式异质交通网络一体化交通分配方法”。据王炜教授介绍,这套交通分配方法与快速求解算法,可以将交通分配响应时间从传统单模式网络的数十分钟,降低到多模式网络的一分钟以内,突破了超大规模多模式异质网络高效交通分配的技术瓶颈。
王炜教授接受记者采访时表示,在综合交通集成化仿真方面,美欧等国的商业仿真软件长期主导我国交通仿真市场,这类软件一方面不适合一体化交通分析,同时由于国内外交通系统差异导致分析效果欠佳,且存在卡脖子断供风险。
王炜教授团队深耕交通系统交通分析与仿真领域数十年,面向我国快速演变中的城市与区域交通系统优化建设与高效运行重大需求,在交通系统集成仿真的基础数据、关键模型、系统软件、虚拟仿真等核心技术领域取得突破,形成了一整套面向城市与区域综合交通系统虚拟仿真的理论方法、核心模型、实用技术与系统软件,为实现我国“交通强国”战略提出的“综合交通体系高质量发展”提供了基础理论与关键技术。
王炜教授团队独立自主研发的《多网融合与多任务协同的综合交通虚拟仿真技术及其应用》成果,获得中国智能交通协会技术发明一等奖。据悉,中国智能交通协会科学技术奖是我国智能交通行业最有影响力的权威奖项,对推动我国智能交通行业科技进步、融合创新,促进行业发展、人才培养、技术普及等方面发挥重要作用。