早晨“进城”难，晚上“出城”难，你是否也曾经历过这样的“潮汐式”交通拥堵？作为名副其实的交通大国，中国高速公路里程、高速铁路里程、千米级大型桥梁数量等主要交通基础设施指标均列世界第一，但城市拥堵、污染排放等老问题仍然存在。
党的二十大报告提出，加快发展方式绿色转型。加快推动产业结构、能源结构、交通运输结构等调整优化。如何助力建设交通强国？怎样让城市“堵”点“拥而不堵”？11月9日-11日在四川成都召开的第十七届中国智能交通年会上，东南大学王炜教授团队独立自主研发的《多网融合与多任务协同的综合交通虚拟仿真技术及其应用》成果荣获技术发明一等奖，引发广泛关注。这也是王炜教授自2018年第5次荣获国家科技进步奖以来，牵头获得的又一项重磅科研奖励。
融——打破单一交通网络
汽车、高铁、飞机、轮渡……多元化的交通方式让我们生活更加便利，也不断拉长居民的出行距离。然而，综合交通体系涉及多个行业部门（如城市交通涉及城市规划、交通建设、交通管理、公共交通等职能部门；区域交通涉及公路、铁路、水运、航空、管道等行业部门），只有跨部门、跨行业、跨地区的协作才能实现综合交通体系的高质量发展。
“长期以来，我国综合交通系统的基础分析理论与关键技术都是面向单一交通方式开发的，不能满足综合交通体系的一体化融合与高质量发展。”王炜介绍，传统的分析方式独立、以交通小区为基本分析单元的交通网络分配技术与方法，已经无法适用于当下大规模、多方式一体化交通网络分析，城市组合出行与区域联程出行等新交通行为与特征的解析，需要交通分析方法实现点到点（门到门）的跨越式变革。
针对我国公路、铁路、水路、民航、城市道路、城市公共交通等多模式网络特性差异、结构复杂、交通需求变化快、供需平衡分析难等问题，王炜团队综合利用图论、复杂网络理论、大数据挖掘技术，创建了基于互联网+、大数据、完全自主的综合交通系统虚拟仿真技术体系，构建了基于“多网融合”的综合交通体系供需平衡分析模型体系，突破了多模式异质网络一体化融合以及时空供需协同分析的技术瓶颈，实现了综合交通系统“多网合一”交通供需的科学分析和精准预测。“仿真平台的建设目标是实现城市交通系统各相关部门之间跨部门协作。”
王炜告诉记者，由于目前只有公路可以做到“门到门”直达运输，因此在综合运输中，公路运输占比约为3/4，这也意味着其他运输方式的优势往往很难发挥。交通运输结构的不合理，导致各运输方式之间没有做到优势互补。“我们需要建立支撑综合运输多式联运与联程出行的‘门到门’运输体系。在城市交通系统中，需要形成公交为主体、慢行交通、小汽车等协同发展的城市交通结构。由基础数据库、分析模型库、系统软件库、策略预案库组成的城市虚拟交通系统及其仿真平台可以实现统一的数据、统一的方法和统一的软件，为城市跨部门联合与协作提供新契机。”
畅——绿波带疏通城市“毛细血管”
一般而言，新城区道路交通系统方案在规划建设初期会充分考虑交通系统的生长性，确保整个交通网络的通达性。但对于道路交通系统趋于成熟的老城来说，如何避免拥堵成为一大挑战。“过去我们主干道、快速路建设的比较多，次干道、支路建设的比较少，合理的城市交通网络需要确保主干道、快速路、次干道和支路相互匹配。换句话说，城市的‘毛细血管’不发达，那么‘主动脉’自然会堵塞。”在王炜看来，想要提升老城区的通行效率，需要对现有交通网络进行优化，对此，他建议合理增加次干道和支路，同时提升公共交通的使用率。
十多年前，随着小汽车大量进入家庭，机动化交通需求急剧上升，现有道路交通拥堵状况愈演愈烈。王炜提倡通过打造“公交畅通城市”来缓解机动化交通压力，并建立了“骨架网-主干网-支撑网”多层次公交网络布局优化模型，提出了“道路网-公交网-轨道网”等多模式网络协同设计方法，发明了“公交绿波”快速通行技术，成果在全国30多个城市推广应用，为国家公交都市建设计划的全面实施提供了关键技术支持。“公共交通是高效、集约、绿色的出行方式，每一种交通工具都是特定历史时期的产物，这也为不同场景的交通出行提供了多样化选择。网传说自行车是污染源要加以限制，那是以讹传讹。”
如今的《多网融合与多任务协同的综合交通虚拟仿真技术及其应用》成果，其实仅仅是王炜教授团队四十年来开展交通研究的成果缩影。王炜团队以项目技术开发的核心成果“交运之星—TranStar”虚拟仿真平台软件举例，该软件是目前中国市场上唯一能与TransCAD（美国）、EMME（加拿大）等国外交通分析软件相抗衡的国产软件。TranStar城市交通版具有城市土地开发、交通设施建设、交通管理控制、公交运营组织、交通政策制定等交通应用场景的方案设计与定量化、精细化、可视化虚拟仿真分析。此外，TranStar综合交通版还能实现综合交通网络及公路交通、铁路交通、水运交通、航空运输、管道运输等专项网络的“多网融合”协同仿真分析。该软件目前已拥有80多个国内外正式商用用户、200多个教育（研究）机构的免费用户。
智——让城市交通大脑学会“自我优化”
日常生活中，我们一次出行有时会用到多种交通方式（工具）。如何合理分配乘坐各类交通的时间节点，实现最优路径？“针对综合交通系统交通分配方法众多、模型繁杂，无法应对大规模网络异质化、一体化发展需要等问题，我们提出了综合交通网络交通分配的分类族谱，从根本上解决了分配方法体系繁杂的困境。”王炜介绍，团队创建了超大规模多模式异质交通网络一体化交通分配方法与快速求解算法，在完美应对一次出行过程用到多种交通方式（工具）场景的同时，将交通分配响应时间从传统单模式网络的数十分钟降低到多模式网络的一分钟以内，突破了国际国内无法进行超大规模多模式异质网络高效交通分配的技术瓶颈。
据悉，《多网融合与多任务协同的综合交通虚拟仿真技术及其应用》项目目前已在粤港澳大湾区、广西、河北等省（区），以及重庆、南京、宁波等城市推广应用，有效提升了成果应用区域和城市交通分析的精准性与科学性，为落实交通强国发展战略、国家综合立体交通网规划、交通领域新型基础设施规划建设提供了技术支撑。
以项目在重庆市的应用为例，在新冠肺炎疫情期间，项目在重庆集中应用，落地了多项交通管理创新方案。其中，主城区“16桥4隧道”错峰通行方案实施后，重庆市中心城区干路网平均机动车车速提升6.8%，地面公交车速提升5.2%，机动车出行时耗缩短7.5%，车辆尾气污染排放量减少3%，项目技术成果所带来的社会效益显著。
“如今很多城市、区域都在建设‘城市交通大脑’‘综合交通大脑’，而我们团队所搭建的交通系统虚拟仿真平台能赋予‘交通大脑’交通优化的思维能力。”王炜进一步解释，交通优化的思维能力来源于交通分析模型体系，我国目前在智能交通系统基础理论方面的研究还有待于深化。王炜教授团队正在集中精力开发面向交通系统规划、建设、运维、管理全过程数字化、网络化、智能化的交通分析理论，努力构建完全自主的综合交通系统信息模型（TIM-Transportation Information Modeling）技术体系，为综合交通体系高质量发展提供更有效的基础平台。
2022-11-12【江苏科教头条】