系统思维求解城市交通难题

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  • 发表时间:2011年4月6日
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  □郝俊
  “北京城不会得感冒,但总有一天它的交通会得心脏病”。
  在社会舆论对“堵城”北京的热议中,著名学者梁思成60多年前在日记中写下的这段话被广泛引用。
  而在从事交通运输研究60余年的北京交通大学教授张国伍看来,大城市的交通拥堵作为世界性的问题,已成普遍规律,“这种困扰在短时间内很难解决”。
  与此同时,张国伍向记者强调,从交通运输理论角度来看,有效疏堵需要经过一些基本理念的变化。

  现象背后有科学机理
  张国伍在接受媒体采访时曾指出,交通运输是一个与社会生产、生活紧密结合并有人参与的动态、复杂大系统。
  上世纪70年代,张国伍受钱学森系统科学的启发,由此提出将系统分析的理论和方法应用于交通运输的学术研究,进而创立了交通运输系统工程学。1991年,张国伍编写的《交通运输系统分析》一书出版,成为国内第一本关于运输系统分析的教科书。
  经过几十年的发展,运用系统思想和系统工程的方法综合分析、研究交通运输已成为重要的科研方向。
  2006年,科技部“973”项目“大城市交通拥堵瓶颈的基础科学问题研究”正式立项。该项目汇集了北京交通大学、北京航空航天大学等10家单位的相关力量。
  值得一提的是,该项目成为我国交通领域内的第一个“973”,同时,也是我国第一次由管理科学家主持的“973”。
  该“973”项目目标之一是,寻找交通拥堵的内在根源并揭示其演化规律,认识未来城市交通需求和交通网络的演化趋势,为制定科学的城市交通规划、建立先进的智能化城市交通系统和发展有效的交通管理控制策略和技术奠定坚实的理论基础。
  参与了该“973”项目两个子课题研究的北京交通大学交通运输学院副教授张秀媛向记者表示,拥堵作为一种交通现象,在学术上可看作是交通流的阻抑或死锁,在其背后则是交通需求、路网结构、交通流、交通信息、组织优化与控制、交通系统的时空复杂性等一系列的科学问题。

  交通模型遭遇复杂现实
  对于交通问题的分析和解决,需要科学理论基础作为支撑。据张秀媛介绍,传统上对交通运输的研究,是通过对交通现象的观察,抽取出一些参量来生成交通模型,然后用模型进行描述、解释和分析。
  “模型不等于现实。”张秀媛向记者强调交通模型与生俱来的局限性。
  正因如此,张秀媛认为“大城市交通拥堵瓶颈的基础科学问题研究”这一“973”项目是一次有益的探索,“就是要研究怎么样结合实际问题,去形成既有理论基础,又有可应用性的理论体系。”
  对此,张国伍坦陈理论研究与解决实际问题尚有差距。他认为交通研究不能是纯粹的理论模型研究,一定要将系统理论和实践问题相结合,首要前提是对整个交通系统的清晰认识。
  交通运输是“有人参与的复杂系统”。张秀媛解释说,交通毕竟是人工世界,而具有智商、智力和智能的人,是有自主行为的。交通建模中,只能设定并赋予计算机一些行为流参数,而无法让计算机具有自主智慧。
  科学家可以用流体力学或其他社会力模型探索行为流,张秀媛认为“模拟出的交通系统可能很漂亮”,但并不见得现实。
  相形之下很现实的一个问题便是,交通模型中的“行为者”都会严格按照规矩行事,而实际生活中却有很多引发拥堵的违章行为,源于驾驶者的“一念之差”。
  自我优先原则常常破坏交通流的顺畅。“如果大家都守秩序,可能问题就不会这么严重。”张秀媛认为良好的驾驶行为会在很大程度上缓解拥堵。

  敢问路在何方?
  在张国伍看来,既然交通运输是一个复杂系统,那么交通拥堵就不能“头痛医头,脚痛医脚”,而是要作好整个系统的协调。
  交通工程建设和管理、政策实施和交通参与者行为,这三者的互动与协调是张秀媛给出的治堵原则。她认为,北京市的道路交通拥堵,有管理力度问题、有交通工程问题,也有出行行为问题,因此治堵也要从多方面开展。
  张秀媛特别强调了对出行者交通行为的引导。她介绍说,据调查发现,小汽车在五公里以内出行的比重很大,因此应当引导大家在短距离出行时的方式选择,以使得生活在城市中心区或经常堵车区域的人出行方式更合理。
  北京市的公交低票价,并未能从根本上改变有车族短距离开车的习惯。对此,张秀媛认为价格已经不再是决定性因素,她认为吸引人的公共交通,不仅要能够到达出行目的地,还要有出行过程的便捷、舒适和休闲。
  张秀媛最近在研究“公共交通的多模式接运”,她认为一定要从细节和理念上做到人性化,使得地铁、公交、自行车等多种出行方式能够舒适换乘。
  不谋而合,张国伍同样认为“出行链”的协调完善至关重要。他同时提出,干线交通靠地铁、支线交通靠公交车、末梢交通靠自行车。当前,主要靠步行的“最后一公里”尾部交通是张国伍带领学生研究的重点。
  “配套设施要跟上,之后整个交通系统的信息也要做到协调平衡。可以通过科技手段加强管理能力,比如智能交通。”张国伍说。
  对于智能交通,张秀媛认为现在的情况是“监”的能力很强,“控”的能力不足。
  然而据介绍,目前交管局、交通管理委员会、公交公司等各交通管理与运营部门之间的数据各自独立,并不能共享。信息是现代交通的关键要素,张国伍给出了解决未来交通信息问题的一个可能方向,是利用出行者的手机资源采集信息。
  在采访中,作为国内交通运输系统研究的开拓者,张国伍解释,传统上将人的出行需求放在第一位,由此需要更多的机动车予以满足,车多了之后,继而需要修建更多的道路;而现在看来,道路应当被放在整个城市交通系统的首位。
  “路要靠土地,而土地是有限资源,因此道路也是不可再生资源。”张国伍说,“疏堵,就要按照这个理念重新梳理交通运输整个系统。”

来源:科学时报

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