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中国交通工程进入2.0时代

发布时间:2019-07-12 09:55:56 浏览:作者:万立科技

   1979年,伴随着改革开放的春风,交通工程专业在北京工业大学首次单独招生,至今,已创办40周年。40年来,我国交通工程专业的研究领域在不断拓宽,研究内容也在不断更新,尤其是在当今信息科技飞速发展的时代背景下,交通工程与信息化的结合也愈加紧密,如今的交通工程已进入2.0时代。

2019年5月18日,在中国交通工程专业创办40周年研讨会暨中国公路学会交通工程与信息化分会学术年会上,东南大学教授王炜、同济大学教授杨晓光以及中国公路学会交通工程与信息化分会理事长、中国公路工程咨询集团有限公司党委书记兼董事长上官等行业内的专家领导做了精彩演讲,对交通工程40年的发展历程进行了回顾,对未来发展进行了展望。

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交叉融合,交通工程的2.0时代

 

杨晓光在《交通工程2.0及其人才培养》的报告中提出“交通工程2.0”的概念,以及对交通学科及专业的新认知;并结合工业4.0,分析了其对交通学科的深刻影响;对新一代交通运输系统(3.0)进行了探索;对未来交通工程的人才培养做了分析和展望。

交通运输究竟指的是什么?杨晓光在报告中对其概念做了解读,他认为,交通是人和物的移动以及各种运输和邮电通信的总称,侧重于人和物的移动本质;而运输是指通过交通工具将人和物从一处运送到另一处,侧重于移动本身。基于对交通运输概念的认识,杨晓光提出要对交通学科及专业进行再认知,并强调了对行业认知修正的重要性。他提出交通运输系统的构成要素主要包括人和物、交通工具、交通设施、交通环境、交通规则及信息等,而交通工程所做的工作就包括对交通系统要素的研究,让交通更安全、通畅、便捷和环保,提高运输效率,最终实现一个和谐、先进的交通系统。他进一步指出,城市与交通是交互影响的,而交通系统是城市系统的关键,交通运输支撑并引导着城市的经济与社会发展。

基于对交通学科及专业的重新认知,结合工业4.0对交通行业的影响,杨晓光进一步提出交通工程学科2.0的概念。工业4.0带来了人工智能的浪潮,其对交通运输最大影响便是智能化。杨晓光谈到,交通工程学科2.0最大的特征就是学科的交叉性,以智能交通系统工程为例,这种学科上的交叉表现为:交通+信息工程+控制,即交通(运输)+IT,该研究以需求为导向,以IT为工具,支撑交通运输系统的功能和性能实现。交通工程2.0是交通运输与信息技术的深度融合,尤其是人工智能在交通运输系统中的应用将越来越重要。杨晓光认为,交通系统的随机性、模糊性、不确定性和复杂性等特点决定了人工智能的应用,而ITS概念与现实化加快了人工智能的应用需求与可能性,在加上先进的软件工程(ASE),交通人工智能(TAI)由此诞生,这是交通运输工程2.0与先进的软件工程(ASE)融合产生的新业态。

面对交通工程2.0时代的到来,杨晓光指出,在未来交通工程人才的培养上,要注重强化学科的交叉性,要做到“跨界交叉、深度融合”,整合优势资源,强化跨学科联系,实现科技创新和人才优化。在研究生的培养上,要特别强化“热点-痛点-难点-要点”问题破解能力的培养,关注行业重大需求与趋势及国际研究热点,如智慧城市、人工智能、城市交通一体化发展、无人驾驶等等。

杨晓光总结道,发展交通工程2.0、培养新一代人才是我国变轨超车建设交通强国之须,交通工程学科研究及人才培养应更加关注信息化社会的资源、能源、环境与气候问题。值得注重的是,城市与交通的发展正从建设向管理、服务、公共政策和决策科技转变,基于IT(信息技术)和新IT(智能技术)科技发展起来的以BAT为代表的新兴科技与产业,以及车联网、物联网等行业正全面地拥抱城市(智慧城市)与交通(智能交通)科技,人才培养体系应适应这方面人才培养的需求和要求。

 

突破瓶颈,城市交通的发展之路

 

在交通工程2.0时代的大背景下,城市空间的快速扩大、城市人口的急剧膨胀,以及交通需求的快速上升,给我国城市交通的发展带来了巨大挑战。王炜在《新一轮技术革命背景下的城市交通工程学科方向发展动态》报告中指出,由于城市交通的综合性、社会性与开放性特点,当前九大城市病表征(即城市交通严重拥堵、大气污染雾霾严重、城市内涝积水成灾、城市能源消耗过度、城市生态严重破坏、安全保障系统不力、基础设施脆弱短命、城市运行效率低下、城市文化传承缺失)大部分与城市交通有关。如道路交通拥堵严重造成居民出行不便,给城市经济带来巨大损失;道路交通拥堵造成能源过度消耗,加剧了城市大气污染;交通安全形势严峻、道路交通伤亡人数居高不下等等。面对“交通强国”国家发展战略及重大需求,王炜强调,我们不仅需要建设一个世界一流的交通基础设施,更重要的是要让世界一流的交通基础设施产生世界一流的交通运输效率与世界一流的交通服务质量。因此,我国城市交通体系正面临着从“硬件建设”为主向“效能提升”为主的重大转型:发展模式由基建拉动转向运输能力挖潜;服务模式由满足运输量需求转向保障公共资源高效利用;运输模式由单一方式运输转向多式协同联运;信息模式由“孤岛”式封闭系统转向共享互联的开放系统等等。

要实现城市交通体系的重大转型,首要任务是突破城市交通发展模式转变过程中的技术瓶颈。王炜指出,当前我国正在实施的智能交通系统存在的重大技术瓶颈主要表现为城市交通大数据(包括城市公安交通管理控制中心、城市综合交通系统信息中心、RFID电子信息移动通信数据等)与城市交通解决方案(如城市交通系统的资源配置与规划设计、城市道路交通系统的交通管理与控制、城市公共交通系统的运行组织与控制等)之间由于缺乏科学手段而导致严重脱节,目前的城市交通大数据,只能解决交通状态检测问题,而城市交通的解决方案仍然是基于传统的交通分析模型,无法实现交通系统优化。为突破该技术瓶颈,王炜提出基于大数据的城市交通集成分析技术,通过重构城市交通理论体系、开发城市交通系统软件、搭建城市交通虚拟平台等手段,实现城市交通大数据(即IT)与城市交通解决方案(即TS)的有效衔接,实现真正意义上的智能交通系统(即ITS)。王炜还指出,在交通结构的转型期,城市交通问题无法根本解决,但是可以引导转型。他提出缓解大城市交通问题的总体思路,即建设公交主导型的城市交通系统,近期以城市综合交通系统的效能提升策略为主(末端);中期以城市综合交通体系的系统协同策略为主(过程);远期以实现城市综合交通系统的供需平衡为主(源头),而总体思路与基本策略的实施需通过精明的交通规划、精致的交通设计、精细的交通组织以及精准的交通管控来完成。

新一轮技术革命将引发大城市交通系统发展模式的重大变革,而科学的城市交通发展需要城市虚拟交通系统,王炜认为,城市虚拟交通系统平台是城市发展中必须建设的基础设施。在新一轮技术革命背景下,王炜指出城市交通建设要突破以下关键技术:一是交通大数据的快速获取与融合技术;二是大数据环境下的城市交通供需平衡模型体系;三是大规模超级交通网络交通仿真技术与软件实现;四是城市跨部门协同“一键式”交通仿真技术。

为更好地发展城市交通,王炜在报告中提出了三点建议:一是在体制层面,要打破“部门壁垒”“信息孤岛”,构建基于大数据共享平台的跨部门协同决策体制机制;二是在技术层面,组织开展城市虚拟交通系统关键技术研发,构建基于顶层设计优化的协同决策技术体系;三是在业务层面,依托智慧城市,因地制宜建设定制式城市虚拟交通系统,构建跨部门的协同决策支持平台。

 

科技为本,交通工程的新形势

 

在交通工程2.0的新形势下,交通工程的内涵和外延都被渗入了新的内容,因此,交通工程要以科技为本,以信息化为器,与时代互联。上官在《新形势下交通工程的行业发展与企业需求》报告中从当前交通工程的新发展、行业对交通工程的新需求、企业对交通工程的新期待等三个方面,论述了交通工程发展所面对的新形势。 

新发展

上官指出,信息化与交通工程的深度融合是当今最主流的行业趋势之一。在市场发展方面,交通工程前景广阔,信息化需求旺盛;在学科发展方面,互联网、大数据、人工智能技术与交通运输正不断融合;在技术引领方面,只有创新,才能看到行业的格局;在人才需求方面,更需要宽广专业系统知识背景的复合型人才;在业内公司的转型升级方面,要随市场、需求发展的转变而变化。上官胜强调,在新的发展形势下,交通工程学科要回归本义,要以科技创新引领交通工程转型升级,加快建设市场导向、企业主体、产学研结合的行业技术创新体系,促进科技成果转化为交通运输生产力。

新需求

新形势下,行业对交通工程的需求正发生着巨大变化。上官认为,新需求主要表现在以下几个方面:一是实现基于大数据技术的交通量预测,通过大数据技术优化,实现基于多源连续数据的关系挖掘,利用实际数据标定BPR函数参数、修正道路实际通行能力,实现运行状态的持续跟踪,提供高时间频率的预测服务等等;二是实现基于高分遥感的交通基础设施国土空间控制规划,如建立基于高分遥感的项目空间资源GIS平台,开发交通基础设施国土空间控制规划评估辅助决策功能,实现项目的图上评估;基于高分辨率遥感卫星影像及数据套图进行分析,实现国土空间资源占用冲突的图上自动识别,对既有规划和待建项目进行评估等等;三是利用新技术实现交通安全评价,如利用BIM和仿真技术,提前模拟项目建设过程或建成后的运行状态,并利用大数据和人工智能技术全面分析可能存在的安全隐患,并提出解决方案;四是利用新技术实现交通管理与控制,未来智能交通系统的需求是交通出行智能化、运行管控全局化、信息服务泛在化,主要特点是由服务定义设施,实现自主感知、自主管控,在物联网、大数据、人工智能、自动驾驶技术的快速发展背景下,要加大交通管控装备智能化、交通基础设施智能化、交通服务智能化的研究;五是车路协同技术在交通工程中的应用,该技术将在交通规划、交通管理与控制、交通安全、交通设施等方面发挥重大作用,甚至带来革命性变化。

新期待

在物联网、人工智能等新技术兴起之际,未来的交通运输将逐步实现与各个领域的智能联网,而企业对于交通工程的新期待,上官总结了以下几方面:在业务方向上,全面感知的交通基础设施、协同运营的综合交通管控、综合交通智能化协同与服务、交通运输系统安全运行智能化保障、合作式智能交通与自动驾驶、开放共享的交通智能化服务等都是未来的发展趋势;在未来需求上,交通出行的智能化、运行管控的全局化以及信息服务的泛在化等是最大的焦点和期待;在人才需求上,交通运输规划、交通工程设计、交通控制系统开发及信息集成应用等领域,更加期待基础厚、专业宽、综合素质高、适应能力强、创新意识好的“高精尖缺”人才,尤其是在公路、铁路、航空领域,对专业人才的需求将与日俱增。


 

揭示交通系统机理、改善交通出行环境与状况,是交通工程永恒的追求。2.0时代的交通工程,挑战将更加严峻。一方面,要超越“消耗资源+牺牲环境”的增长极限,通过对信息和智能技术的开发,代替对大自然的攫取,寻求创新、绿色、包容、可持续的发展;另一方面,要超越在“自然物质+传统大机器”生产方式下形成的思维与发展定式,通过“智能力量”更多地支配甚至取代“金属力量”。人脑智慧的开发延展,知识信息的聚合处理,新创意的融汇运用,数字技术与大规模机器生产的深度结合,正在给传统生产方式带来颠覆性的变化,同时也给交通运输行业带来了巨大变革。上官在会上坦言,时代在变,互联网思维主导的经济社会发展新形态,将更加重视深度融合、创新驱动和资源配置,规模扩张正快速向质量提升转变。未来,我们相信,在“五大发展理念”引领下的交通工程2.0时代,将不断转型升级,向协同高效、全寿命周期理念深入化、标准化、可持续化和高端化等方向演进。

 

(原文刊载于2019年第6期《中国交通信息化》杂志上)

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