如今的重慶街頭，大數(shù)據(jù)和智能算法加持的智慧交通“大腦”，助力著城市打通交通堵點。在重慶市新型數(shù)字交通物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)服務平臺上，重慶每天產生的6000多萬條機動車行駛信息，都會被收集匯總到這里。
平臺會根據(jù)實際工作需要，實時將部分采集到的數(shù)據(jù)傳遞給基于“交運之星-TranStar”（以下簡稱交運之星）研發(fā)的重慶城市數(shù)字交通仿真平臺。后者會根據(jù)道路基礎設施、車流量、駕駛人出行習慣、時間等不同的參數(shù)，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(shù)據(jù)，城市交通管理便能運籌帷幄之中，決勝千里之外。
“交運之星”是東南大學首席教授、土建交通學部主任王煒帶領團隊歷經(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上，以交運之星為核心的研究成果“多網(wǎng)融合與多任務協(xié)同的綜合交通虛擬仿真技術及其應用”，榮獲中國智能交通協(xié)會技術發(fā)明一等獎。
打破交通數(shù)據(jù)孤島，“多網(wǎng)融合”構建交通大腦
“當下，我們在從交通大國向交通強國邁進的過程中，城市及區(qū)域綜合交通體系的運輸效率、服務質量、系統(tǒng)韌性還有待提升；交通系統(tǒng)產生的運輸成本、污染排放還有待降低；綜合交通體系高質量發(fā)展的科技創(chuàng)新能力還有待提高?！蓖鯚樥J為，這種階段性特征，也表現(xiàn)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(qū)域交通，城市交通涉及城市規(guī)劃、交通建設、交通管理、公共交通等行業(yè)/部門，區(qū)域交通涉及公路、鐵路、水運、航空、管道等行業(yè)/部門，需要跨部門、跨行業(yè)、跨地區(qū)的協(xié)作才能實現(xiàn)綜合交通體系的高質量發(fā)展。
“這首先要打破數(shù)據(jù)孤島，建立‘多網(wǎng)合一’的交通網(wǎng)絡，把公路、鐵路、水路、航空等網(wǎng)絡相互結合，用數(shù)學模型建立一張數(shù)字化網(wǎng)絡，分析交通系統(tǒng)運行狀態(tài)，進一步優(yōu)化交通網(wǎng)絡結構，建立支撐綜合運輸多式聯(lián)運與聯(lián)程出行的‘門到門’運輸體系。”王煒介紹，團隊綜合利用圖論、復雜網(wǎng)絡理論、大數(shù)據(jù)挖掘技術，建立綜合交通系統(tǒng)基礎數(shù)據(jù)庫、交通解決方案場景預案庫、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(tǒng)供需平衡分析模型體系，實現(xiàn)了綜合交通系統(tǒng)“多網(wǎng)合一”交通供需的科學分析和精準預測。
剖析居民出行方式，描繪大城市“出行畫像”
有了多網(wǎng)融合的交通網(wǎng)絡，下一步就是如何激活，使數(shù)據(jù)釋放活力。
隨著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越多元化，這讓每一次出行都兼具規(guī)律性與隨機性，對城市交通管理提出挑戰(zhàn)。
“傳統(tǒng)的交通方式單一、以交通小區(qū)為基本分析單元的交通網(wǎng)絡分配技術與方法，已經(jīng)無法適用于當下大規(guī)模、多方式一體化交通網(wǎng)絡分析，城市組合出行與區(qū)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現(xiàn)點到點（門到門）的跨越式變革?！蓖鯚樈榻B。
王煒帶領團隊提出“超大規(guī)模多模式異質交通網(wǎng)絡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，以及區(qū)域公路、鐵路、水路、航空網(wǎng)絡等進行多網(wǎng)融合，并根據(jù)不同交通行為的特點，進行一體化的交通網(wǎng)絡分析。通過出行者的出發(fā)地、目的地的信息，推演獲取出行者的具體出行路徑，進而得到各交通方式、各網(wǎng)絡路段的交通流量。
“在大城市或者城市群，居民出行方式多元，公交+地鐵、自行車+地鐵、汽車+飛機等組合方式很普遍。”團隊成員、東南大學副教授華雪東介紹，將多模式交通網(wǎng)絡做成一張網(wǎng)絡后，起終點間的交通出行量能直接在融合后的一張網(wǎng)絡上進行分析，這就能模擬出居民整體的出行分布情況及其規(guī)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，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、是否有自駕車等因素，都會影響出行方式，“綜合這些因素，再平衡個體的偏差，最終就可以體現(xiàn)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間從傳統(tǒng)單模式網(wǎng)絡的數(shù)十分鐘，降低到多模式網(wǎng)絡的一分鐘以內，突破了超大規(guī)模多模式異質網(wǎng)絡高效交通分配的技術瓶頸，為交通管理提供了決策依據(jù)。
模擬道路通行“萬般姿態(tài)”，緩解擁堵、評估風險
城市化進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，也加速了居民出行從自行車主導向機動車主導的轉型變遷。“在轉型期，交通供給能力的建設跟不上機動化交通需求的增長，容易造成交通擁堵?！蓖鯚槺硎尽?
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發(fā)、交通設施建設、交通管理控制、公交運營組織、交通政策制定等交通應用場景的方案設計與定量化、精細化、可視化虛擬仿真分析。
支撐這個智慧大腦運行的，有3類關鍵數(shù)據(jù)。華雪東介紹，一類是公交、地鐵、機場等交通基礎設施布局、土地利用和人口分布等靜態(tài)數(shù)據(jù)，一類是人們的出行分布動態(tài)數(shù)據(jù)；還有一類是實時的流量數(shù)據(jù)，即不同路段、交叉口、樞紐點在不同時間的車流或人流通行情況。他打了個比方：“例如，如果想緩解學校周邊的擁堵，可以在平臺上輸入擬實施的相關緩堵策略，如新增的停車位、沿校園設置單行線、調整
信號燈配時方案等，平臺就能模擬出方案實施后的擁堵疏解效果，城市交通管理者可以根據(jù)平臺提供的解決方案及其效果采取措施，應對現(xiàn)實擁堵?！?
在重慶，城市數(shù)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、東南大學副研究員趙德介紹，團隊利用“交運之星”與重慶獨有的機動車電子標識數(shù)據(jù)，通過平臺仿真分析發(fā)現(xiàn)，重慶的交通堵點主要是長江和嘉陵江的過江通道，于是結合有關部門建議論證得出：對長江和嘉陵江上的15座橋和1條隧道，在周一到周五的高峰時段，每天限行兩個機動車車牌尾號，可有效緩解擁堵。
后來，這一方案擴展到重慶主城區(qū)的“16橋4隧道”，錯峰通行方案實施后，重慶市中心城區(qū)干路網(wǎng)平均機動車車速提升6.8%，地面公交車速提升5.2%，機動車出行時耗縮短7.5%，車輛尾氣污染排放量減少3%。
虛擬交通仿真不僅可以防堵，也能指導道路規(guī)劃設計。重慶應用仿真平臺的相關單位技術部門負責人介紹，有的斷頭路要打通，就可以在平臺上輸入打通道路后的車道、車流等信息，判斷對周圍道路的交通情況是否有影響；有的匝道如果需要封閉施工，在平臺輸入現(xiàn)在和封閉后的道路通行數(shù)據(jù)，就能模擬、評估施工后對交通影響的程度，指導后續(xù)建設。
“我們希望通過構建綜合交通信息共享平臺，用統(tǒng)一的交通網(wǎng)絡、統(tǒng)一的基礎數(shù)據(jù)、統(tǒng)一的分析模型、統(tǒng)一的系統(tǒng)軟件，解決目前我國交通系統(tǒng)存在的問題，推動綜合交通體系的高質量發(fā)展?！蓖鯚樥f。
