由深圳市交通運輸委員會主辦，深圳市智能交通行業協會承辦，深圳市智慧交通產業促進會協辦的第十四屆中國()城市智能交通論壇，于2017年6月24日在深圳會展中心六層桂花廳隆重舉行，論壇的主題為“跨進城市智能交通質量新時代”。東南大學土木建筑交通學部主任王煒教授發表《城市智能交通系統建設的技術瓶頸與解決方案》的主題演講。本文為演講速記，未經演講者本人允許。
王瑋教授：非常高興有機會來論壇介紹一下我們zui近開展的工作。我們國家正在開展的智能交通系統建設技術瓶頸在哪兒，我們認為要突破這個瓶頸，關鍵要搭建城市虛擬交通系統，所以我想介紹下虛擬系統的框架設計。zui后舉幾個城市交通系統的案例分析。
城市智能交通系統建設的技術瓶頸。
進入新世紀以來，中國交通有兩大特點，一是城際交通越來越快，不管是高鐵、高速公路還是飛機，把兩個城市之間的距離縮得很短，我早上在南京，下午在深圳，晚上回南京明天給學生做報告。二是城市交通越來越堵，把城際交通效率提升帶來效益在城際交通擁堵中造成的時間損失，相互抵消了。
什么原因造成城市交通的嚴重擁堵？我們認為zui核心的問題是快速城鎮化，快速城鎮化使城鎮規模迅速擴大，對于大城市來說，平均出行距離從以前不到 2 公里，可以用自行車出行，現在增長到 6 公里以上，需要機動化出行，所以機動化需求突發性增長。
比如北京市 2000 年的機動車容量是 130 萬輛，現在 600 多萬輛。2000 年開始就已經擁堵了，現在交通量翻幾番肯定更堵。南京市 17 年私家車量增長 85 倍，道路里程只增加 2倍左右，造成供需矛盾的激化。我們稱之為"交通結構轉型升級"，自行車主導交通向機動化主導的交通轉變，供需矛盾非常尖銳，交通問題很難解決。交通擁堵同時引發了其他一些問題，比如說能源的過渡消耗，一些環境的嚴重污染。
這些問題怎么解決？
怎么解決？行業基本有一個定論，要建設公交主導型城市交通系統供需平衡體系。城鎮化、機動化雙重壓力下，這樣的平衡很難達到，因為城市交通缺口越來越大，怎么解決這個問題？我們課題組有這樣的思路。首先要提高交通供給的有效性，提高運輸能力。我們經過 30 多年的建設，建了一個龐大的交通基礎設施系統，但是它的運輸能力很有限，有效性不足，需要提升。主要是提高交通需求的合理性減少交通需求。城鎮化的大規模發展，產生了很多非有效性的交通需求，需要一定的遏制。提高交通系統的可靠性保障通行效率，中國的交通系統很脆弱，一些交通事故會引起大面積交通擁堵。北京前幾年一場暴雨使整個城市癱瘓，這種情況我們要避免。
我們要在城市交通發展過程當中，從原則上、過程當中以及到末端，在三個方面著力來緩解交通擁堵。
原則上通過交通引導城市的開發，在城市形態、土地開發的相關政策以及交通模式來減少交通需求。在建設過程當中，要通過交通系統提高整個城市的功能來緩解交通擁堵，到末端，交通擁堵已經產生了，通過智能化的交通管理來緩解交通擁堵，使交通適應當今城市的狀態。這就是我們經常說的建設公交主導型交通體系來緩解交通擁堵，避免交通擁堵。
中國城市正在進行轉型升級，從以前建設為主向效率提升為主轉變，zui近國家在制定互聯網+便捷交通總體框架方案的時候指出，交通系統要解決三個系統，其中智能服務運輸系統、智能運輸管理系統、智能決策支撐系統等等。要通過互聯網+交通來實現城市交通系統的功能的整體提升。智能交通是智慧城市非常重要的核心之一，我們國家有 600 多個建制市，都在建智能交通系統，有一兩千個縣城在建 ITS 相關的功能設施的建設。但是我們發現，在我國大規模的各個城市 ITS 建設過程中，有嚴重的瓶頸，現在建的 ITS 實際上是 IT+TS，并不是真正的 ITS。交通系統，特別是城市交通系統的大數據，很多城市都建立一個或者多個交通信息平臺，但是這些平臺只解決了我們在實驗室、控制中心可以看到的交通狀況，用這個數據平臺無法控制、優化一個城市的競爭的解決方案。
解決城市交通問題的規劃設計與一些運行組織，用的仍然是上世紀 70、80 年代建立起來的理論體系，這個理論體系是在沒有數據支撐的背景下建起來的。我們有交通方案，但 IT 和 TS 是嚴重分離的。或者說我們正在實施的互聯網+交通，有互聯網、有交通，但是沒有+ ，這個+是用基于大數據城市交通集成分析技術體系，包括模型、軟件平臺我們都沒有，只有突破瓶頸，才能把 IT 和 TS 形成有機的 ITS。要突破這樣的瓶頸，我們認為需要解決三個方面的問題。重構城市交通理論體系，開發城市交通體系軟件，搭建城市交通數據平臺。
很多城市正在建設的 ITS 系統新框架，看上去很復雜，但是直接分析有三塊內容，是互聯網+交通，下面是互聯網，互聯網是+交通，對于互聯網這部分內容，IT 企業非常感興趣，因為這是企業創造效益zui有效的領域。交通是我們行業部門、交管、規劃、建設管理部門的日常業務，沒有 ITS、沒有互聯網+交通，這些業務還是要開展的，所以這些內容很正常，都有。缺乏理論體系、缺乏系統軟件、缺乏城市虛擬交通系統測試平臺，使得 ITS 和互聯網+交通是兩張皮，沒有產生很好的運輸效率。
要突破這樣的技術瓶頸，關鍵搭建城市虛擬系統，解決中間這部分的瓶頸。要把規劃、交通、交管理、發改委的職能集成在一起，用統一的數據、統一的方法來對一個城市的交通規劃建成管理與支持，來實現系統的優化。
什么是城市的虛擬交通系統？
我想談自己的想法。虛擬交通系統是把獨立的互聯網+交通、獨立的、分割的互聯網和交通方之間形成有機整體，主要包括理論體系重構、系統軟件的開發和虛擬平臺的搭建。
城市虛擬交通系統的系統框架
交通系統很復雜，一個城市往往要幾百萬人、幾十萬輛車在*型網絡中出行，非常復雜。要模擬、分析這樣大系統當中人的交通行為，沒有辦法對一個真實的系統進行試驗，我們會建立與真實系統*一致的虛擬交通系統，在虛擬交通系統中進行方案分析，效果好再實施。這和以前的交通仿真類似，但不*一樣。以前的交通仿真，是對某個交通現象，建立這個現象的交通數據以及數據模型進行分析。真實的交通系統里面，各種交通現象之間是相互相關聯的，人口、土地利用、居民出行、車輛出行和交通的分布，他們之間都是關聯的。這個交通仿真不能反應一個交通系統當中各種交通現象之間的關聯關系，他們要建立各種交通現象之間的關聯關系，通過各種交通分析數據庫加上各種交通現象之間的交通分析模型以及關聯關系，選擇一個更新的系統，幾乎*一致的虛擬交通系統。我們虛擬系統當中進行各種交通方案的分析，效果和現實也是一樣，這是兩個平行的系統，一個是真實的交通系統，一個是虛擬的交通系統。
虛擬交通系統有四部分組成，一是數據，二是模型，三是軟件，四是平臺。
基礎數據庫。虛擬系統當中，城市社會經濟數據庫，居民數據庫，包括靜態數據、動態數據以及實時數據，這些數據在交通系統的外圍，移動終端數據和衛星影象數據，我們行內部門內很難有一個單位掌握所有數據，我們建議應該建立跨部門第三方的共享數據平臺，搭建起一個城市的數據交通系統。
基礎模型的建立。數據交通系統與交通仿真的平臺，要建立各種交通之間的關鍵模型，上和國內各個大學都做這種工作，我們得到國家基金委員會和科技部的支持，已經做了將近 20 年的技術積累，積累了一百多個交通分析模型，交通機構的優化模型，路徑選擇模型、車輛模型等等。
大數據的應用會引起整個城市交通理論體系根本性的變化，甚至是顛覆性的，我們國家在"十三五"期間要開始試點電子車牌信息的應用、推廣，電子車牌信息是一個大數據，一個城市幾十萬上百萬輛車運行，產生的數據就是大數據。這些數據的應用對整個交通管理、交通的規劃，會有非常大的沖擊，甚至是顛覆性的。在交通規劃和交通管理當中，我們花了很多精力去獲取或者預測居民出行和機動車的 OD，電子車牌信息應用以后，這些 OD 數據不需要預測了，可以通過實時獲得，并且非常高的精度，對整個交通規劃、交通管理的理論體系要重建，同樣對很多交通分析模型進行重建，大數據的應用對城市交通體系將會有很大的沖擊，我們要重建這個模型。
平臺軟件的開發。虛擬交通系統里面我們沒有辦法對真實交通系統進行現場試驗，我們要在虛擬交通系統中進行方案分析，這個方案分析是評估優化的過程。效果好的進行方案實施，效果不好進行優化。對系統分析必須借助于大型平臺軟件，但是到現在為止，我們國家沒有一個大型平臺軟件，我們一直用美國、加拿大或者英國的軟件，這些軟件在他們國家非常好，但是到了中國水土不服，根本不可能得到很好的結論。所以我認為我們必須建立起適合中國國情的平臺軟件，我的團隊經過將近 30 年的開發，已經形成了交運之星 TranStar 的軟件，和美國的軟件沒有多大區別，但是這個軟件是依托中國的數據建立起來。目前普通 PC 機上對 1 萬個以上的交通節點、4 萬個以上的連接路段、10 萬個以上的 OD 點對的超級網絡交通分析，我們又進行了一次速度提升。對于這樣的超級網絡做道路交通分配只需要 17 秒時間，這個速度已經非?？炝?。
方案設計評估。解決中國城市交通問題是三條技術主線，首先是把設計的方案質量化，包括城市形態、統計開發、交通設施的建設、交通管理控制，包括很大的交通政策的制訂，然后進行方案評估。剛才談到的交通之星的軟件，這個系統的要求是人機對話很方便，評估的速度要很快，要 1-2 分鐘之內得到結果，并且分析結果要可視化的。
仿真體系
案例數據分析。(圖)一個城市形態和土地開發的人機對話的畫面，道路建設或者道路改擴建的人機對話的畫面。這是交通樞紐改建的畫面。公交線路改線或者地鐵線路新建的人機對話，對**更方便，更重要是線路上的交通管制措施的人機對話以及某個區域的限行、各種交通軌道措施的人機對話等等。比如一個區域土地開發性質的改變對城市的影響，交通設施建設對整個城市交通的影響，對交通管理當中某個區域管理措施的改變對整個城市交通的影響，以及某個城市交通的影響，可以做快速的、可視化的仿真分析。規劃、交通、交管、發改委，在統一的平臺上用統一的數據、統一的方法以及共享的平臺來進行支持。這是虛擬交通系統的基本內容。這是虛擬交通系統的基本內容。
案例
我們做了幾個城市的案例分析，今天給大家做匯報。剛才談到我們建立的交通網絡是 1萬多個節點的虛擬平臺，虛擬平臺里面，技術網絡，交通管制措施以及交通連廊分布以及速度的分布，在這樣的交通條件下的交通分布，以及一氧化碳排放的分布，以及 PM2.5 排放的分布等等?；旧峡梢蕴峁┱块T規劃政策的決策數據，進行快速評估。
我們對無錫市的主要交通道路網絡網絡進行了測試，它的交通管制的措施，以及在這個措施下交通量的分布，以及交通復合的分布，以及公交客流的分布，以及它一氧化碳的排放以及 PM2.5 排放分布等等。其他城市也做了分析，重慶、蘇州、沈陽、瀘州。
簡單做個總結，現在的智能系統是 IT+TS，我們去了中間核心的平臺，使 ITS 變成兩張皮，只要把一個城市虛擬交通平臺建立起來，才能把 IT 和 TS 變成大 ITS，把規劃、建設、管理與控制等，形成統一的平臺，統一的數據，統一的軟件在平臺上，哪個部門先建立這樣的虛擬交通系統設施平臺，哪個部門就有話語權。
謝謝大家！
