交通工程新内涵

文/同济大学党委书记、教授 方守恩

在当前都市圈建立发展、大数据等新兴技术手段渗透、交通社会问题错综复杂等新的时代背景下，交通工程学科正不断主动或者被动地渗入新的内容，交通工程研究在快速更新、持续发展的时代契机下也面临着新的任务和新的挑战。

于2017年底换届并更名的中国公路学会交通工程与信息化分会，首要任务之一就是到国内开展交通工程学科的主要大学进行交通工程学科建设调研，充分学习了解目前学校交通工程学科教育与行业一线的发展相结合情况，推动交通工程的与时俱进。

都市圈发展背景下的交通工程

都市圈是我国随着经济发展必然出现的地域发展现象，表现为以大城市为核心的区域一体化发展，研究表明区域交通系统的连续变化在某些关键点处能诱发区域经济的相变。都市圈系统发展背景对传统的交通工程研究内容提出了新的需求。

一是都市圈背景下居民的出行方式变化为交通规划理论注入了新的内容。伴随着都市圈的形成，多式联运必然成为城内和城际的主要交通运输模式。多样性的出行选择使得人的出行方式产生相应的变化，传统的四阶段模型难以直接为道路交通规划提供理论基础。都市圈背景下出行方式的划分与衔接、交通网络结构和出行方式选择的交互关系、多样化出行方式对交通分布分配的影响等成为交通规划研究的新内容。

二是都市圈的发展对道路交通管理模式提出了新的要求。在都市圈背景下，传统的以行政区划为单位的道路交通管理模式很难适应“一体化”“平衡化”“无缝化”的需求。以高速公路为骨干的都市圈道路网络交通管理业务为例，现有的“片管”或者“条管”模式均存在一定的局限性。故而须从管理学、运筹学、经济学等角度，研究探索新时代下的都市圈道路交通网络管理模式，开发协作性的城市内和城市间交通调度指挥管理系统，实现都市圈“统筹”“协同”管理新模式，保障都市圈道路运输网络的安全和通畅。

三是都市圈的发展亟需综合交通枢纽规划、设计、建设的理论支持。综合交通枢纽是都市圈交通系统的重要组成部分，也是综合交通系统建设的核心内容。然而，传统的交通工程理论和技术体系中缺乏综合交通枢纽内的交通规划、交通流特征、基础设施网络设计、交通管理等理论和技术内容。以虹桥枢纽为例，配套快速路网络与停车设施容量不匹配导致的快速路无法发挥应有的快速集散功能已显现端倪。

信息化和大数据发展背景下的交通工程

近年来，传统交通行业在信息化和大数据浪潮中迎来了新的发展契机。全国每天使用道路交通设施、参与交通活动的人数以亿计，其产生的交通信息更是以兆记。同时，以智能网联为代表的道路基础设施信息化进程也不断加快。新时代下，交通工程研究面临着前所未有的新机遇和新挑战。

一是交通数据多元化和海量化成为精细化交通管理研究的基石。在传统的交通感知网络中，道路交通运行数据往往单一地来自于以线圈、卡口等为代表的“断面式集计”数据，设备集中布设于干线道路出入口、立交间或重要路段。当前，以滴滴、百度等第三方应用平台为代表的海量“浮动非集计”数据有效弥补了传统的感知系统对交通运行状态描述和研判支持的不足。同时，基于集计数据的二维流密速静态模型也必将被多维的交通状态描述模型所取代。随着未来高精度定位技术、图像技术、红外和雷达远程感知技术等的进一步发展，“实时获取道路上每一车辆精确运动状态和轨迹”必将在不远的将来实现，通过研究多源、多维度海量数据的融合技术和精准的预测研判技术，交通管理必将向进一步精细化的方向迈进。

二是机器学习和人工智能技术发展的背景下交通控制理论正在发生改变。近年来，机器学习和人工智能技术的迅猛发展，以阿里巴巴公司为代表的“城市大脑”在我国部分城市的交通控制领域已取得了一定的成效。传统的交通控制方法是以交通波、排队论等为理论基础，从机理解析角度解释从而解决交通问题。随着加强学习、非监督式学习技术的飞速突破，从现象识别、机器认知和数据角度直接、更好地解决交通问题已成为了可能。

三是亟需开展智能网联汽车成为主流交通工具背景下的交通工程理论探索。近年来，智能网联汽车技术和产业在我国得到了飞速发展。工信部于2017年12月14日颁布了《促进新一代人工智能产业发展三年行动计划（2018-2020）》，其中明确了智能网联汽车的发展方向。作为交通工具主体，智能网联汽车必将对交通工程的发展产生深远的影响。由此交通工程中的排队论、车流波动论和跟车理论中的模型和参数都将产生根本性的改变。近期，智能汽车和人工驾驶汽车的混合运行环境下的交通流理论和相关风险控制应该成为研究重点。

交通工程致力于寻求道路通行能力最大、交通事故最少、运行速度最快、运输费用最省、环境影响最小、能源消耗最低的交通系统规划、建设与管理方案，从而达到安全、迅速、经济、方便、舒适、节能及低公害的目的。

交通工程学科是一门正在发展中的综合性学科，它从交通运输的角度把人、车、路、环境及能源作为一个统一体进行研究，兼有社会科学与自然科学双重特点。

带有社会问题思维的交通工程

虽然，新时代下测绘技术、信息技术、工业制造技术等的飞速发展对交通运输科技的发展带来了深远的影响，但同时也带来了非技术领域的社会问题。一是新的交通工具不断应运而生，社会公众在享受便捷的同时，诸多社会问题随之出现。以共享自行车近年在我国的快速发展为例，在金融资本推动作用下，交通工具无序无度的发展，交通管理陷入极其被动的地步。主要表现为：

一是现有道路设施容量尤其是停车设施容量无法满足共享自行车的通行和停放，引起人行道空间资源进一步紧张等问题，甚至带来安全隐患。

二是共享单车井喷式的发展速度，城市居民出行方式骤变，使道路交通规划、设施设计与建设的技术理论和手段措手不及。

三是企业“重前期投放，轻后续管理”致使违法停车移位、车辆转运、坏车回收、环境破坏等管理成本不得不由政府部门或社会公众被动买单。

四是共享单车资本断链风险长期存在，企业亏损、押金挤兑的发生会严重影响社会稳定。

五是共享单车的换乘需求很大，政府是否应该集中投入停车设施以鼓励停车换乘？新时代下，诸如共享单车、共享电动车、老人代步车等“倒逼”式的交通发展需求会成为常态，交通工程本身已不是纯粹的技术问题。还有，运营车营运模式的不断创新带来新的社会问题。网约车改变了出租车被客户选择的运营模式，改变为选择客户，产生了高峰时间、短途、老年人打不到车等社会现象，一些道德问题也随之产生。再有，无人驾驶汽车技术研发所带来的无人车环境下交通事故的责任认定问题，交通配套设施的经济成本、管理成本、社会成本是否完全由政府部门负责？

交通工程专业技术人员不仅需要掌握交通工程技术理论知识、管理学知识，了解信息技术、工业技术等相关领域的最新进展，而且必须植入社会学思维模式。同时，新时代下交通工程学科也必须纳入社会、经济学、金融学等理念与知识点。

1930年美国成立交通工程师协会，标志着交通工程学科的诞生。

海南省铺前跨海大桥

注入风险管理意识的交通工程

十九大报告中明确提出：防范化解重大风险，健全风险防控机制是我国全面实现小康社会的主要手段。交通安全风险管理理论研究对于实施“交通强国”战略具有重大意义。

我国全面开展道路交通安全研究已近二十年。通过近年来国家科技支撑计划、全国道路交通安全科技行动计划等国家重点研发计划的实施，在事故统计分析、交通安全评估、驾驶人安全教育、道路安全设施、交通安全调度指挥平台、交通安全执法等方面取得了巨大的成就，但传统的安全研究方法也存在某些局限性：一是大多以道路交通事故为基础，以事后分析和治理为主，对于事前多因素安全隐患难以及时发现和入手。二是在交通事故中驾驶人犯错是主要因素，然而，我国缺乏驾驶人行为的基础理论研究，对驾驶人犯错因素的识别和控制捉襟见肘。三是力图从机理上解释事故致因，忽视交通事故的随机性和非线性性。四是由于数据获取、信息采集手段的限制，多数以定性分析为主，定量分析不足。五是交通安全改善部分项目的投入较为盲目，缺乏针对性或者导致投资资源分布不均，交通安全改善难以起到良好效果。

据统计，纽约布鲁克林和曼哈顿的公交线路沿途，每新增1000辆共享单车的停泊点，都会导致乘坐公交车的人数减少2.4%。

针对我国道路交通安全研究瓶颈，突破交通安全风险管理关键技术，提升道路交通安全研究水平，一是开展交通事故风险源识别关键技术研究，辨识可能诱发事故的各类隐患，并量化其可能性。建立识别典型道路交通事故风险源的“故障树”和“事件树”，形成“故障树林”和“事件树林”。二是开展交通参与者行为谱构建技术研究。建立各种交通方式中各类人群的行为特征描述模型，全面辨识各种行为过程中的出错环节及其与车路系统交互的机理。三是突破道路交通系统运行风险的评价关键技术，改传统的机理分析评价为随机性函数和可靠度等评价。四是构建道路交通系统失效和风险源失效大数据库。定量确定各类风险源的可能性及道路交通事故风险的级别，形成风险源失效数据库，作为交通事故风险管理和控制的核心基础。五是开展道路交通安全风险管理决策优化技术研究。通过确定风险管理目标和规划确定以及安全改善投资效益的评估，有计划有目标的按风险级别消除事故隐患，逐步降低交通事故风险等级。

另一方面，开展风险管理技术应用示范，构建城市交通安全运行风险管控平台。近年来，道路交通运输行业在信息化建设方法已取得巨大成就，各地公安部门和交通部门建成了如驾驶人管理信息平台、车管信息平台、道路基础设施管理信息平台、交通控制中心指挥调度平台等。这些平台为构建城市交通安全运行风险管控平台提供了良好的数据和平台基础。通过集成和拓展这些平台，很多城市已经具备了初步构建城市交通安全运行风险管控平台的条件。

交通运输是兴国利器、利国基石、强国先导。无论从回顾历史或者展望未来的角度看，我国交通发展之路无鉴可借。新时代下，我国交通工程研究必须结合中国特色，要有新作为，走出一条自主的交通工程发展之路；要有新贡献，实现由交通大国向交通强国的转变。