這套交通分配方法與快速求解算法，可以將交通分配響應時(shí)間從傳統單模式網(wǎng)絡(luò )的數十分鐘，降低到多模式網(wǎng)絡(luò )的1分鐘以?xún)?，突破了超大規模多模式異質(zhì)網(wǎng)絡(luò )高效交通分配的技術(shù)瓶頸，為交通管理提供了決策依據。

 

  在如今的重慶街頭，大數據和智能算法加持的智慧交通“大腦”正助力城市打通交通“腸梗阻”。在重慶市新型數字交通物聯(lián)網(wǎng)大數據服務(wù)平臺上，重慶每天產(chǎn)生的6000多萬(wàn)條機動(dòng)車(chē)行駛信息，都會(huì )被收集匯總到這里。

 

  平臺會(huì )根據實(shí)際工作需要，實(shí)時(shí)將部分采集到的數據傳遞給基于“交運之星-TranStar”（以下簡(jiǎn)稱(chēng)交運之星）研發(fā)的重慶城市數字交通仿真平臺。后者會(huì )根據道路基礎設施、車(chē)流量、駕駛人出行習慣、時(shí)間等不同的參數，預測道路擁堵情況。5分鐘、10分鐘、30分鐘后哪里“水泄不通”，哪里“一馬平川”一目了然。有了這些數據，城市交通管理便能運籌帷幄，決勝千里之外。

 

  交運之星是東南大學(xué)首席教授、土建交通學(xué)部主任王煒帶領(lǐng)團隊歷經(jīng)多年研發(fā)的一款虛擬交通仿真軟件。近日，在第十七屆中國智能交通年會(huì )上，以交運之星為核心的研究成果“多網(wǎng)融合與多任務(wù)協(xié)同的綜合交通虛擬仿真技術(shù)及其應用”，榮獲中國智能交通協(xié)會(huì )技術(shù)發(fā)明一等獎。

 

  打破數據孤島，多網(wǎng)融合構建交通“大腦”

 

  “當下，我們正處于從交通大國邁向交通強國的過(guò)程中，城市及區域綜合交通體系的運輸效率、服務(wù)質(zhì)量、系統韌性還有待提升；交通系統產(chǎn)生的運輸成本、污染排放還有待降低；綜合交通體系高質(zhì)量發(fā)展的科技創(chuàng )新能力還有待提高。”王煒認為，這種階段性特征，也表現為交通運輸結構不合理，各運輸方式之間缺乏優(yōu)勢互補；居民出行結構不合理，道路利用效率高的公交出行比例偏小，道路交通擁堵嚴重。

 

  綜合交通體系的建設，需要開(kāi)放協(xié)作的行業(yè)生態(tài)。王煒認為，我國綜合交通體系包括城市交通與區域交通，城市交通涉及城市規劃、交通建設、交通管理、公共交通等行業(yè)和部門(mén)，區域交通涉及公路、鐵路、水運、航空、管道等行業(yè)和部門(mén)，需要跨部門(mén)、跨行業(yè)、跨地區的協(xié)作才能實(shí)現綜合交通體系的高質(zhì)量發(fā)展。

 

  “這首先要打破數據孤島，建立多網(wǎng)合一的交通網(wǎng)絡(luò )，把公路、鐵路、水路、航空等網(wǎng)絡(luò )相互結合，用數學(xué)模型建立一張數字化網(wǎng)絡(luò )，分析交通系統運行狀態(tài)，進(jìn)一步優(yōu)化交通網(wǎng)絡(luò )結構，建立支撐綜合運輸多式聯(lián)運與聯(lián)程出行的‘門(mén)到門(mén)’運輸體系。”王煒介紹，團隊綜合利用圖論、復雜網(wǎng)絡(luò )理論、大數據挖掘技術(shù)，建立綜合交通系統基礎數據庫、交通解決方案場(chǎng)景預案庫、交通需求分析模型庫，構建了基于多網(wǎng)融合的綜合交通系統供需平衡分析模型體系，實(shí)現了綜合交通系統多網(wǎng)合一交通供需的科學(xué)分析和精準預測。

 

  剖析出行方式，描繪大城市“出行畫(huà)像”

 

  有了多網(wǎng)融合的交通網(wǎng)絡(luò )，下一步就是如何激活，使數據釋放活力。

 

  隨著(zhù)交通基礎設施的建設愈發(fā)完善，人們的出行需求更加多樣化，居民可以選擇的出行方式越來(lái)越多元化，這讓每一次出行都兼具規律性與隨機性，對城市交通管理提出挑戰。

 

  “傳統的交通方式單一、以交通小區為基本分析單元的交通網(wǎng)絡(luò )分配技術(shù)與方法，已經(jīng)無(wú)法適用于當下大規模、多方式一體化交通網(wǎng)絡(luò )分析，城市組合出行與區域聯(lián)程出行等交通行為與特征的解析，需要交通分析方法實(shí)現點(diǎn)到點(diǎn)（門(mén)到門(mén)）的跨越式變革。”王煒介紹。

 

  王煒帶領(lǐng)團隊提出“超大規模多模式異質(zhì)交通網(wǎng)絡(luò )一體化交通分配方法”，將大城市道路、公交、慢行交通、軌道交通網(wǎng)絡(luò )，以及區域公路、鐵路、水路、航空網(wǎng)絡(luò )等進(jìn)行多網(wǎng)融合，并根據不同交通行為的特點(diǎn)，進(jìn)行一體化的交通網(wǎng)絡(luò )分析。通過(guò)出行者的出發(fā)地、目的地的信息，推演獲取出行者的具體出行路徑，進(jìn)而得到各交通方式、各網(wǎng)絡(luò )路段的交通流量。

 

  “在大城市或者城市群，居民出行方式多元，公交+地鐵、自行車(chē)+地鐵、汽車(chē)+飛機等組合方式很普遍。”團隊成員、東南大學(xué)副教授華雪東介紹，將多模式交通網(wǎng)絡(luò )做成一張網(wǎng)絡(luò )后，起終點(diǎn)間的交通出行量能直接在融合后的一張網(wǎng)絡(luò )上進(jìn)行分析，這就能模擬出居民整體的出行分布情況及其規律。

 

  然而，居民交通出行有很大的差異性和隨機性，即使是同一條路線(xiàn)，也難以確保每天采用的交通方式是完全相同的，如何確保出行路徑模擬準確可靠？華雪東表示，出行者的職業(yè)、經(jīng)濟情況、是否有自駕車(chē)等因素，都會(huì )影響出行方式，“綜合這些因素，再平衡個(gè)體的偏差，最終就可以體現出整體性的出行趨勢”。

 

  王煒介紹，這套交通分配方法與快速求解算法，可以將交通分配響應時(shí)間從傳統單模式網(wǎng)絡(luò )的數十分鐘，降低到多模式網(wǎng)絡(luò )的一分鐘以?xún)?，突破了超大規模多模式異質(zhì)網(wǎng)絡(luò )高效交通分配的技術(shù)瓶頸，為交通管理提供了決策依據。

 

  模擬通行狀況，緩解擁堵、評估風(fēng)險

 

  城市化進(jìn)程的加快和人們生活水平的提高，在豐富人們出行方式的同時(shí)，也加速了居民出行從自行車(chē)主導向機動(dòng)車(chē)主導的轉型變遷。“在轉型期，交通供給能力的建設跟不上機動(dòng)化交通需求的增長(cháng)，容易造成交通擁堵。”王煒表示。

 

  于是，交運之星應運而生。王煒介紹，該軟件的城市交通版具有城市土地開(kāi)發(fā)、交通設施建設、交通管理控制、公交運營(yíng)組織、交通政策制定等交通應用場(chǎng)景的方案設計與定量化、精細化、可視化虛擬仿真分析。

 

  支撐這個(gè)智慧“大腦”運行的有三類(lèi)關(guān)鍵數據。華雪東介紹，一類(lèi)是公交、地鐵、機場(chǎng)等交通基礎設施布局、土地利用和人口分布等靜態(tài)數據，一類(lèi)是人們的出行分布動(dòng)態(tài)數據；還有一類(lèi)是實(shí)時(shí)的流量數據，即不同路段、交叉口、樞紐點(diǎn)在不同時(shí)間的車(chē)流或人流通行情況。他打了個(gè)比方：“例如，如果想緩解學(xué)校周邊的擁堵，可以在平臺上輸入擬實(shí)施的相關(guān)緩堵策略，如新增的停車(chē)位、沿校園設置單行線(xiàn)、調整信號燈配時(shí)方案等，平臺就能模擬出方案實(shí)施后的擁堵疏解效果，城市交通管理者可以根據平臺提供的解決方案及其效果采取措施，應對現實(shí)擁堵。”

 

  在重慶，基于交運之星研發(fā)的城市數字交通仿真平臺讓市民享受到智慧交通提供的便利。團隊成員、東南大學(xué)副研究員趙德介紹，團隊利用交運之星與重慶獨有的機動(dòng)車(chē)電子標識數據，通過(guò)平臺仿真分析發(fā)現，重慶的交通堵點(diǎn)主要是長(cháng)江和嘉陵江的過(guò)江通道，于是結合有關(guān)部門(mén)建議論證得出：對長(cháng)江和嘉陵江上的15座橋和1條隧道，在周一到周五的高峰時(shí)段，每天限行兩個(gè)機動(dòng)車(chē)車(chē)牌尾號，可有效緩解擁堵。

 

  后來(lái)，這一方案擴展到重慶主城區的“16橋4隧道”，錯峰通行方案實(shí)施后，重慶市中心城區干路網(wǎng)平均機動(dòng)車(chē)車(chē)速提升6.8%，地面公交車(chē)速提升5.2%，機動(dòng)車(chē)出行時(shí)耗縮短7.5%，車(chē)輛尾氣污染排放量減少3%。

 

  虛擬交通仿真技術(shù)不僅可以防堵，也能指導道路規劃設計。重慶應用城市數字交通仿真平臺的相關(guān)單位技術(shù)部門(mén)負責人介紹，有的斷頭路要打通，就可以在平臺上輸入打通道路后的車(chē)道、車(chē)流等信息，判斷對周?chē)缆返慕煌ㄇ闆r是否有影響；有的匝道如果需要封閉施工，在平臺輸入現在和封閉后的道路通行數據，就能模擬、評估施工后對交通影響的程度，指導后續建設。

 

  “我們希望通過(guò)構建綜合交通信息共享平臺，用統一的交通網(wǎng)絡(luò )、統一的基礎數據、統一的分析模型、統一的系統軟件，解決目前我國交通系統存在的問(wèn)題，推動(dòng)綜合交通體系的高質(zhì)量發(fā)展。”王煒說(shuō)。（記者金鳳）