网联万物出行 智能交通运输——记东南大学交通学院/物联网交通应用研究中心副主任张健

王 辉

张健

在城市的公交站台，不少人已经习惯站定后先划开手机，通过手机APP输入目的地，了解可乘线路公交车的实时到站信息、预计到达时间；智能停车场收费系统越来越普及，车辆出入记录、停车位置、收费时长经过数据的反映变得一目了然，节省人力的同时还提升了效率。

这一切，都要归功于智能交通的发展。

21世纪，现代电子信息技术步入大繁荣阶段，使以其为基础的交通运输服务系统迈向一个新纪元。车与车之间、车与路之间有了包含速度、位置、能耗、效率等数据的沟通，网联通信为智能化交通规划、管理及交通安全带来了前所未有的便利。不过在具备多年智能交通从业经验的张健看来，无论交通如何变革，所反映的问题终归是经济民生问题。“它更像是一个人性化的服务行业，所有的技术、模型、算法及理论方法最后都应该满足人们对美好交通出行的向往。这也是我们开展科研工作的出发点。”将交通智能化，不断加强人、车、路、网四者的联系也是未来发展的必然趋势。

智能化提升让道路变“聪明”

以信息的智能收集、交换、处理、分析、利用、发布为主线，为交通参与者提供多样性的服务，这是智能交通最为显著的特点。简单来说，就是用少量的“科技”投入赋予传统道路新的生命力，以实现高质量发展。不管是在道路建设初期加入芯片、光纤、物联感知终端，还是给基础建筑后期增添新型智能设备，都是为了尽最大可能给数据的搜集、传输创造空间，也前瞻性地契合“数字中国”和当前的新基建思想。

数据对于普通大众而言并不陌生，尤其在大数据、云计算技术日益纯熟的今天，它所承载的信息作为一项精准的“情报”被各行各业寄予厚望。数据利刃出鞘，对交通行业来讲同样是一次重要机会。张健说：“利用数据进行的群体行为分析是以往交通调查根本不可能达到的。数据，对城市的交通规划、道路的基础设施设计和运营管理等，都会是一个巨大的改善。”

作为人口大国，我国行人流、自行车流及庞大的机动车流占据错综复杂的交通道路。加之城市人口快速增长，机动车使用量与日俱增，而交通基础建设却实为有限，供需极不平衡。“堵”，于是成了北京、上海、深圳等大型城市的标配。以北京为例，即便轨道交通、快速公交等紧跟需求发展，上下班高峰期交通路况仍不容乐观。

那么，如何在现有的基础上确保人们的出行通畅，如何通过智能化设施和手段来提升城市道路通行效率，就成为智能交通研究的一大问题。张健作为“智能网联环境下面向自动驾驶的专用道通行能力分析”“智能电动汽车的多交叉口节能通行控制研究”等智能交通项目的主持者，承担了一系列城市运力规划和相应的车辆控制调度研究工作。他指出，譬如采取平交立交、划定单行线等传统措施只能局部缓解交通压力，并不能从根本上解决问题。“如何让现有的路更好地发挥它的作用，怎样通过比较先进的科学养护技术实现道路生命周期的延长，怎么能够花更少的钱修更好的路，这都是我们应该考虑的。”

针对车流量数据分析结果，制定路口的智能化控制、路口和路面的交通监管措施等已成为常态。其中，路口的智能控制可以有效监控路口车辆的通行情况，并根据车流量的高低自动调整红绿灯的变换频率，以此来提高单位时间内的道路通行效率。这就相当于给道路装了一双“眼睛”，让它自身拥有指挥的权利，在造成拥堵前“先下手为强”，尽可能避免连线式塞车。

此外，除了科学化调配红绿灯时间，必要的交通监管也可以利用智能化技术。视频探测器，媒体和老百姓口中的“电子眼”，在城区路面的全方位覆盖让交管局监控中心对上百条道路的状况了如指掌，实现了智能测速、对违章行为的筛查及统计、人工智能群体识别、警力调配等多项功能。这些智能化技术的融入让数据规整起来更为便利。

让科学研究紧跟城市建设

20世纪90年代开始，智能化交通在世界范围内大行其道，我国也紧紧跟进，从大局着眼，根据道路运输的实际需求匹配智能交通系统来提高运输效率、丰富道路功能、保障安全和环境效益。

“依照我国的发展特色，城镇化是必然趋势。但是土地、环境等公共资源是有限的，不可能做到人人开汽车，所以发展公共交通理应是我国的长远倾向。”张健道出投身交通规划与管理相关研究的考量，同时还表示自己从最初的理科“转行”工科，并投入城市公共交通的规划和智能调度等研究有些波折。

2002年，张健参加完高考，一头扎进东南大学数学系应用数学专业。但随着深入学习，他了解到学科内涵并出于对日后从业的考虑，决定换专业。这个想法最终在两位女性的支持下得偿所愿。“一个是我大学期间的班主任朱老师，当时她对我比较关照，她认为纯数学比较看天赋，建议我转到工科。另一个是我当时的女朋友，也就是现在的爱人。她也比较支持我。”几番考量后，张健选择了东南大学全国排名靠前的强势学科——交通规划与管理专业。为了弥补自己的专业不足，他一有时间就跑去交通学院找老师请教，最后如愿以147分（满分150分）的专业课成绩完成硕士研究生考试。

之后在导师的建议下，张健提前攻读博士学位，迎来一次难得的机会。2009年，他获得国家留学基金委资助，作为国家第3批联合培养人才赴外访问学习。“无论是生活环境、学校氛围及硬件和软件设施，还是学校管理、不同的文化等方面，这次访学对我都有很大的冲击。”在“公立常春藤”名校美国威斯康星大学麦迪逊分校深造期间，张健坦言自己不仅获得了专业知识的提升，还对日后开展科研工作产生了深刻的影响。

“首先是视野开阔了，我以后做研究的定位和立意要求更高，要能站在全球的角度看问题；其次就是体现在研究方式上，以前我喜欢单独作战，到了美国却看到更多的分工协同和传帮带；第三个就是对于东西方的文化认识，当时利用假期到东、西海岸的城市学习，这让我对西方文化有了更深层的认知。”

后来，在国内外导师联合指导下，张健开始了城市公交智能调度研究，结合中国城市公交的独特性和国外先进的车路协同、车联网等技术，思考着如何弹性优化、提升现有城市公交运行体系的效率。得益于国家自然科学基金委项目、科技部、交通部的资助，他先后主持了“车联网环境下公交车辆行车计划智能化编制及优化方法研究”“车联网环境下常规公交车辆调度模型研究”等项目，在智能化编制及优化理论与方法、网联调度建模与分析等方面取得了重要的研究进展。其中，相关成果获得了教育部高等学校科学研究优秀成果奖（技术发明奖）一等奖、中国公路学会科学技术奖（科技进步奖）一等奖等，联合合作单位在全国数十个城市中发挥了显著作用。

车、路联合保障交通服务水平

科技发展日新月异。从颠簸的土路到水泥沥青路、光伏路面乃至智能网联路，路面不断更新换代；车辆由有轮子就能跑的时代迎来电动汽车、混合动力车、智能汽车的诞生。道路的本质是服务运输，早期交通工程建设没有考虑到通信、数据传输、监控等需求，如今道路的功能多样化，路究竟要重建还是说能够通过智能化改造实现优化？

“国家有战略需求、社会有行业需要，科研工作者就要想办法把问题抽象化，通过一些技术和手段去解决。”张健说。因此，在高速公路信息化和智能化研究相对匮乏的时期，他迅速投身相关研究，基于国内智能交通系统奠定者（两位交通学院老院长）黄卫院士、王炜教授的研究基础，协助东南大学物联网交通应用研究中心冉斌主任完善了智慧高速公路相关研究，填补了领域空白。除此之外，他还积极投身部委和江苏、浙江、安徽等地方政府的30多项高速公路智能化、信息化改造建设项目，为减少交通出行成本、提升服务质量、减少道路基础建设、节省路网交通采集投资成本等做出了重要贡献。

在系列研究过程中，出于对综合性学习理念的尊崇，张健指出，“交通问题不仅仅是解决路的问题，还需要解决车的问题，国内很多交通事故的发生及交通的效率低下其实还跟车有关”。

现如今，智能电动车以其环保、节能的特性越发受到关注，相关速度协调、能耗优化也成为科学研究的一大关注点。智能电动车的多交叉口节能通行控制研究，就是为了解决“车速控制与信号优化配时如何协调”而存在的。身为负责人，张健带领项目团队以纯电动汽车为研究对象、智能网联环境下交叉口群为研究环境，建立面向纯电动汽车车辆队列的信号交叉口节能通行控制模型、捕食逃逸模型和多智能体优化模型，致力于通过多方面的研究回答“电动汽车在通过交叉口的时候，如何进行节能的优化控制”、“在不得不刹车的状况下，车辆怎么样实现损耗最小”等问题。

谈及工程研究的重重阻碍，张健表示，理论转化和成果落地还需要更多的包容性。“开展工作，我们还需要有更广阔的胸怀，需要系统思维，积极主动去拥抱其他行业，千万不能封闭起来。”他强调，整个社会的运行需要多个部分的协同配合，各行业之间理应产生相互带动的效果。“哪怕个人利益有损失，但只要利国利民，这个付出就是值得的。”

做事要从纯粹的角度出发

同事眼中的张健不是一个聪明人，甚至从某些方面来讲有点儿执拗。

他对创新有着严格定义，要么是从无到有的创造，要么是发现前人未发现的规律并用数学这样普世的语言凝练出来。他说，世上最难的就是对本源或规律的认知，作为一名科研工作者、一名教师，自己应该思考怎样做好分内工作，怎样教育好学生。“某种意义上，事情都有规律，能够通过请教别人的经验或者靠时间自己摸索出来。”

2019年在车路协同自动驾驶国际论坛上主持法律与法规平行论坛

回忆起人生中的重要经历，张健讲述了因勘察高速公路与死神擦肩而过的事情。只不过如今谈起来，他不渲染当时的情形反倒和记者聊起老本行，“如果车辆能够预判故障，行驶过程中有安全预警提醒系统，或者说路上有个检测报警设施，很多事故问题就可以避免了。这说明，我们在智能交通研究方面要走的路还很长呢。”将生死一线的凶险草草带过，张健更乐意讲一讲他在机缘巧合下得到的一份迎接新生命的仪式感。

那是为了完成涉及江苏省4000多公里的高速公路信息化顶层设计相关课题，他临危受命，和同事们埋头工作到年腊月二十七，牺牲掉连续两个晚上的休息时间换来成果汇报的圆满成功。汇报结束那一天，张健印象格外深刻。“平时穿得都比较随意，那天因为要汇报，就穿上了结婚时的西装”，汇报完，南京正下着大雪，他搭乘同事的车到地铁站，然后赶到市妇幼保健院陪伴待产的妻子，“差不多晚上10点多我的第一个孩子出生了”。

对张健而言，他还有一群没有血缘关系的孩子，多年来同样倾注了他格外多的心血。作为指导老师，张健指导研究生荣获省部级竞赛奖、省级科研项目、优秀毕业生、优秀学术学位论文等荣誉，还指导学生荣获东南大学暑期社会实践优秀团队特等奖1项、2016年江苏省大中专学生志愿者暑假文化科技卫生“三下乡”社会实践活动等荣誉称号。

作为东南大学交通学院优秀班主任，张健重视本科生的知识教育、科学研究、社会服务、品格提升等多方面发展，表示想要让学生通过参与工程研究、社会实践得到锻炼。“学生在不同的阶段有不同的侧重点，我们要尽可能根据学生的特点和诉求去培养对社会有用的人才。比如说，适合从事科学研究，那么就尽可能按照博士生的路线培养；有一定的管理素质，就给学校的团委和院办推荐去做选调生……”

对未来的发展，张健有着明确的想法。他表示，希望做一名好老师，让培养的学生得到社会、行业的认可；也希望当一名好学生，在东南大学交通运输工程专业众多老师专家的带领下有所贡献；更希望做好一名科技工作者，以强国为指引，肩担社会发展重任，成为科研和产业发展的献策人、推动者。