探究“车水马龙”背后的“秘密”

鲁长国

繁华都市，车水马龙，川流不息。在加速发展的城市化的进程中，我国面临的交通问题也日益严重，交通拥堵已经成为经济发展过程中不可避免的世界性难题。交通系统是一个由多个自驱动粒子构成的复杂系统，蕴含丰富的非线性现象。为了探究这些复杂多体系统的演变规律，有那么一个人，在他的交通流研究领域已默默耕耘十余年，更创下了多项“首例”成果。他，就是本文主人公——姜锐。

何为交通流？姜锐介绍道，交通流理论旨在研究交通系统中人、车、路、环境诸要素之间的相互作用，以揭示交通系统运行的基本规律，它是交通科学技术的核心问题，是交通工程的基石，其发展在一定程度上决定了一个国家交通运输系统现代化的速度。交通流研究可以加深人们对复杂多体系统的演变规律的认识，具有重要的科学意义。这也正是姜锐研究的初衷。

1994年，姜锐考入中国科学技术大学热科学和能源工程系，1998年保送硕博连读研究生，师从吴清松教授，从这时起开始了交通流研究的工作。老师忘我的科研精神深深影响着姜锐，这也促使他全心全意投入到后来的科研中。在导师的指导下，姜锐已在交通流的微观和宏观建模方面取得了一些成果，他所提出的全速度差跟驰模型和速度梯度宏观模型分别发表在国际专业期刊上，并被SCI高度引用。博士毕业时，姜锐已发表SCI论文10余篇，其博士论文获2005年全国优秀博士学位论文，更难得的这是交通方向第一篇百篇优博论文。

博士毕业后，姜锐获得德国洪堡基金和日本学术振兴会资助，先后赴德国和日本开展科研合作。2006年，姜锐入选教育部新世纪优秀人才支持计划；2014年，获国家优秀青年科学基金资助，并入选北京交通大学卓越百人计划；2015年，从中国科技大学调入北京交通大学，加入高自友教授团队。

十余年来，姜锐在交通流领域一如既往地开展研究，在道路、行人和网络交通行为的运行规律方面取得了多项研究成果，建立了新的道路、行人和网络交通流模型，揭示了交通流形成和演化的一些非线性动力学特性，加深了人们对自驱动多粒子复杂巨系统演化规律的认识。

他首次在国际上开展了开放道路上大规模的车辆跟驰实验；通过高精度GPS获取车辆的速度和位置信息，分析了车辆的跟驰行为特性，发现了交通扰动的凹增长特性。此外，还围绕交叉行人流、对冲行人流、自行车道路通行能力和自行车流基本图等非机动车交通问题展开了实验研究，其中关于自行车流的实验，在国内尚属首次。

“车流中个体车辆运动行为不但与本车速度和车间距有关，还与本车和前车之间速度差相关。”姜锐根据自己的观测认识，建立了能够完整考虑这三种效应的车辆跟驰全速度差模型，并在此基础上提出了速度梯度宏观连续模型，克服了传统交通流高阶连续模型出现“车辆倒退现象”的固有缺陷。此外，姜锐还构建了新的三相交通流元胞自动机模型，可以成功模拟自由流相、同步流相、堵塞相以及交通相变特性。此外，姜锐还提出了一系列新的网络路由策略，大大提高了网络的整体通行能力。

近年来，姜锐先后主持了国家优秀青年科学基金、国家自然科学基金青年/面上项目、教育部新世纪优秀人才支持计划、教育部高等学校优秀博士学位论文专项基金等多项国家和省部级项目。作为研究核心骨干成员，参加了2项交通领域国家“973”计划，以及1项国家自然科学基金重点项目。研究成果获安徽省科学技术二等奖1项，出版专著1部。

十年如一，默默坚守，只为揭示交通系统这一复杂体系的演变规律，相信姜锐教授的研究将为我国解决交通拥堵问题发挥积极的作用。endprint