智能交通:城市拥堵治理的新路径

刘 宸

(同济大学政治与国际关系学院，上海 200092)

改革开放后，中国大城市迅猛发展，城市交通问题日益严重。以上海和北京为例:2003年至2012年，上海私家车拥有量增长了6倍，但公路里程仅增长了1倍;北京私家车在这十年间增长了3倍，公路里程仅增长了50%。①城市道路和私家车数量增长的不对称造成了交通资源的供需不平衡，形成了交通拥堵。

交通拥堵降低了城市的运转效率，影响了市民的出行质量，也造成了巨大的经济损失，仅北京每年拥堵所带来的损失就达到1 056亿元。［1］近年来，各地都出台了多种形式的治堵政策，如:上海通过私车牌照拍卖来抑制私家车数量的过快增长;北京从2013年起实行机动车单双号限行;杭州实施错峰限行以限制高峰时段的道路车流。上海、北京和杭州等地还建造地铁来改善公共交通网络。上述政策措施增加了交通供给或抑制了交通需求，但城市交通却陷入了“越治越堵”的困境。政府和学界都在寻找新的拥堵治理路径。随着信息技术的不断成熟，城市公共管理也开始借助技术。信息技术不仅嵌入了政府内部的管理，［2］也逐渐开始被运用于城市交通中，智能交通的概念浮出了水面。智能交通是将先进的信息技术、通讯技术、传感技术、控制技术以及计算机技术等有效地集成运用于整个交通运输管理体系，建立一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确高效的综合运输和管理系统。那么，智能交通能否为城市拥堵治理提供新的路径，与传统的治堵措施相比，智能交通在治理交通拥堵方面有哪些优势和功能?本文将关注这些问题。

一、智能交通研究成果述评

1．智能交通的技术

智能交通的实现依托于多种信息技术的运用，如何将通信、计算机、控制和地理信息技术运用于具体的交通管理始终是研究的焦点。赵剑锋认为，交通管理中信息技术表现在五个方面:道路交通管理信息系统、全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、交通路线诱导系统和先进型交通管理系统(ATMS)。［3］李庆印介绍了基于GIS的交通信息处理技术、交通信息采集技术、数据处理的方法和最终交通数据的融合，并且利用这些技术构造了一个交通仿真系统。［4］刘海华等以RFID与SIM卡技术为基础，结合射频技术、短时交通流预测方法、路网状态判别技术以及数据库技术，实时监控交通流量、车辆信息以及交通状况。［5］左忠义研究了公交到站时间实时预测信息发布技术，运用GPS、数据库等技术向乘客客户端发送目标路线上车辆到站时间的预测信息。［6］

2．智能交通的发展

技术的不断成熟让智能交通的产业逐渐繁荣，智能交通也成为了城市基础设施建设的重点。政府、企业和社会应该如何发展智能交通开始成为学界的焦点。岳建明认为，我国智能交通产业在关键技术创新、技术标准和产业链整合方面受到制约，未来的发展应该结合国情，在引进国外技术的同时根据各地的情况进行推广。［7］岳建明等在探讨美国、日本和欧洲智能交通产业发展的基础上，提出未来物联网技术的推广将推动中国智能交通的跨越式发展，但产业的发展需要总体规划的制定、信息孤岛的消除、技术标准的统一和产业同盟的构建。［8］高玉荣则通过SWOT分析研究了广州市智能交通的发展，认为智能交通发展需要跨国合作，大力培育龙头企业，也要基于价值链对于智能交通产业链进行整合，实现信息的共享和知识联盟。［9-10］

3．智能交通和拥堵治理

智能交通的出现为城市拥堵治理提供了新的工具。刘明然介绍了先进的交通信息服务、先进的交通管理系统、先进的公共交通系统、先进的车辆控制系统、电子收费系统、紧急救援系统在缓解城市交通拥堵中的作用。［11］赵蕾则将智能交通视作外延支撑性政策，不仅其本身能缓解拥堵，也为机动车限行和拥堵收费等政策的实施提供了基础。［12］龚勤等认为，智能信息平台、全球智能出行规划和智能交通网络将改善城市的出行结构，实现低碳交通的发展。［13］在实践中，智能交通也确实起到了缓解拥堵的作用。北京城市智能交通管理指挥控制系统自2005年投入使用后，机动车平均旅行时间下降了13．38%，快速路的平均车速从 21．69～22．15km/h 提高到了 24．29km/h。［14-15］因此，智能交通被视作缓解城市拥堵的重要对策。［16-18］

总之，智能交通的研究在技术、发展模式上已经取得了颇多成果。但多数文献侧重具体技术缓解拥堵的作用，或只是将智能交通视作缓解拥堵的对策，却没有深入分析智能交通怎样缓解城市拥堵。

二、传统交通拥堵治理路径的分析

通常，我们把传统的交通拥堵治理路径划分为增加供给、引导需求和交通管理三类，而调整的难易程度，实施周期和效果的差异决定了各自的优劣。

1．增加交通供给

发展公共交通和加大道路基础设施的建设增加了交通资源的供给。公共交通占用道路资源少，运输效率高。同时，公共交通和私家车具有相互替代和竞争的关系。发达的公共交通网络和相对低廉的出行成本吸引了不少有车族使用公共交通，减少了私家车的使用量，缓解了道路资源的供需不平衡。从一些国际大城市来看，公共交通占整体出行比例的80%以上。在日本东京，地铁出行甚至占据了出行总量的86%，而小轿车出行仅占11%。通过设置公交车辆的专用道，建设快速公交系统，优化公交网络，实施公共交通换乘优惠都将提升公共交通的便捷性和舒适性，降低公共交通的价格，从而改善公共交通的服务质量。道路基础设施的建设则伴随着城市的发展。在上海，多个路段拓宽了马路，由四车道变为六车道;中环高架也完成了建造;多条地下隧道连接了城市的繁华地带。基础设施的建设增加了道路的供给量，缓解了道路“供不应求”的局面，甚至在部分路段彻底解决了拥堵问题。

从上述分析来看，发展公共交通和加大道路基础设施建设将从供给方面缓解交通资源的供需失衡。但是，增加交通供给也有着自身的缺陷。无论是优化公交网络还是拓宽马路，一旦政策措施确定后调整极其困难，实施的周期也会很长。公交线路和地铁站点的规划需要政府、社会和企业的共同协商，既需要考虑市民出行的便捷性，又需要兼顾政府的财政压力和公交企业的运营状况。多维的博弈无疑将增加决策的周期和难度。而道路基础设施一旦建造完成，改变更是不可能，且道路拓宽和建造的过程较长，又加剧了拥堵。

2．引导交通需求

引导交通需求即通过行政手段和经济杠杆来影响交通参与者对交通方式、时间、地点、路线等的选择，使时间和空间供需趋于平衡。具体来说，引导交通需求包括车辆拥有控制政策和车辆使用控制政策，前者包括征收车辆税、车辆定额配给和车辆标准限制，以提高私家车的拥有成本，抑制私家车的拥有量;后者则包括拥堵收费、停车收费和车牌限制通行，尽可能减少私家车的使用。车辆拥有控制政策是当前中国城市缓解拥堵的重要手段，同时，中国的大城市也开始探索车辆使用控制政策。

引导交通需求在公共政策中的优势明显，调整容易、实施周期短是其最大的特点。政策措施有着一定的容错率，政府可以通过政策执行的具体情况，调整政策实施对象、范围和程度，渐进地优化政策。而且引导交通需求多以行政法规的形式出现，有强制力作为保证，政策一旦落地就会立刻执行，政策见效周期短。但是，引导需求的长期效果并不明显，政策“红利”会逐渐消逝。如北京奥运测试赛期间的单双限行政策将车速从低于20km/h提高至35km/h。［19］但随着时间推移，私家车数量的增加让北京重回拥堵。同时，引导需求需要行政强制力来保障，投入执法的人力物力加重了城市管理的负担。

3．改善交通管理

改善交通管理包括改进交通信号控制，建设自行车慢行系统，有序地进行道路施工，减少车辆和行人的交通违规。尽管改善交通管理调整容易且效果明显，但其一直都是相对边缘的治堵方式。究其原因，一方面是中国城市经历了长时间的发展，已经建立了较为成熟的交通管理体系，可拓展的空间相对有限;另一方面是其见效周期长，如改变行人乱穿马路需要几代人的宣传和教育。

三、智能交通拥堵治理路径的分析

在交通管理中，尽管可以将上述不同类型的政策组合成“政策包”来取长补短，但交通政策仍然具有静态性和滞后性，而这正是因为政府和社会难以及时掌握城市交通信息。智能交通改变了信息采集和传输的方式，弥补了传统拥堵治理方式的缺陷，为交通政策的制定和城市规划提供了支持。

1．智能交通的实施过程

智能交通的实现包含信息的采集、处理和发布三个过程。

智能交通的第一个过程是信息的采集。智能交通是将人—车—路—环境这四个部分通过传感器联系起来，也就是说物理世界可以被信息感知，而后将其连接起来，实现智能化，使得人—车—路—环境之间可以实现对话。物理世界的信息采集是智能交通中最为基础的部分没有信息的采集，后续的信息处理和决策支持将无从谈起。信息的采集依赖传感器技术，将物理世界的状况转化为计算机可以处理的信息。智能交通的信息采集使用固定型交通信息监测、GPS和蜂窝无线三种技术:(1)固定型交通信息监测包括线圈检测器、视频检测器和微波检测器，能够实时判断路网状况，对于发生异常的路段实行管控，但安装维护不方便，覆盖范围有限，设备安装维护成本大。(2)GPS可以实现动态的追踪，精确度高，具有连续性，但数据传输成本高，覆盖范围有限。(3)蜂窝无线定位因其低成本、高覆盖率和低精度的特性弥补了前两者的缺陷。三种技术的互补、共同作用才完成了城市交通数据的采集，避免了监测的盲点。

智能交通的第二个过程是信息的处理，也是智能交通的核心。传感器所采集的物理世界信息通过通信技术整合，利用计算机对于数据进行处理，即运用先进的数据处理技术，建立模型、预测和分析所获取的数据，提供决策支持和行动解决方案，对于交通实施动态管理。采集的数据通过数据仓库实现交通数据的融合，而道路交通管理信息系统能够实现各个区域间的信息联网和共享。先进型交通管理系统通过所收集的实时信息，预测和判断交通拥挤和交通事故的发生地，并通过人工智能的专家系统，分析研究出一系列科学应对的方案。而长时间生成的历史数据可以辅助交通管理和城市规划的决策。

智能交通的第三个过程是信息的发布，是将信息采集—处理过程产生的决策用于实际的交通管理中。信息发布面向整个城市的居民但发布的形式存在针对性和多样性。交通信号控制可以通过强制的方式来减少拥堵路段的车流，实现道路的实时管控。而实时诱导和出行建议信息则可以帮助出行者优化线路，分流拥堵路段的交通需求，减少车辆在道路中的逗留时间，实现道路交通流的合理分配。

2．智能交通的特点

(1)精确性。智能交通，通过固定型交通信息监测、GPS和蜂窝无线技术，来采集人流密度、车流等城市交通信息。多种技术的混合实现了信息采集的互补，既能监测固定道路和路口的车流情况，通过GPS追踪车辆，也能通过蜂窝无线来了解区域人流，不仅实现了数据的静态采集，也能对车流、人流的状况动态采集，更加符合城市交通的运行特点。同时，智能交通中高精度和低精度的数据采集兼具，能准确监控道路车流的行驶速度，也能了解人流的粗略情况。静—动态和高—低精度信息采集相结合有助于管理者从立体的视角去观测城市交通状况，多元的采集过程提高了数据的精确性，避免了城市交通的监测盲点。［20］

(2)高速率。城市交通状况瞬息万变，传统的交通管理模式受困于信息的滞后，而无力解决应急状况下的交通拥堵。智能交通通过3G移动通信和光纤通信等技术，将道路状态信息及时传送给城市管理者，而决策的信息也能传递到道路车辆，以引导车辆分流。可见，智能交通系统实现了城市个体和管理者双向的信息互动，实现了交通的动态管理。

(3)大数据。城市交通状况数据通过通讯技术汇总到数据库中，交通管理中的“大数据”由此产生。跨越行政区域限制、信息集成优势和组合效率、配置交通资源和提升交通预测能力被视作“大数据”治理交通拥堵的优势所在。［21］实时监测的道路数据可以建立数学模型来辅助决策，提高道路的运行效率和应急管理能力。而长期沉淀的大数据将为城市规划和交通政策的制定提供支持。通过分析历史数据，城市管理者将了解市民的出行需求，使交通供给的增加最大程度满足城市需求。

(4)个性化。市场经济的出现让市民的需求开始出现多样化，尤其是交通领域。私家车、地铁、公交车、自行车均可供市民选择;城市的多中心增加了长途出行的比例;时间、费用和舒适性则需要市民在日常出行中取舍。市民的交通需求在交通工具、出行距离和出行目标上都呈现出多样性。需求的多样性让传统静态的交通政策无所适从，智能交通则满足了这一需求。智能交通可以利用大数据来预测交通流量和出行需求，将个性化的诱导信息发送至手机或者GPS客户端，针对不同需求提供差异化的交通信息服务，提高信息的利用率，引导绿色出行结构。

3．智能交通的功能

(1)减少信息的不对称。拥堵是道路的供需失衡，这种失衡一定程度上来源于信息的不对称，部分路段拥堵而部分路段却车流稀疏智能交通可以采集道路信息，监控实时路况，将诱导信息发送至车辆，合理疏导和调度车流，缓解供需失衡。以美国为例，在现代化智能交通管理系统投入运营后，交通拥堵率降低了20% 。［12］

(2)规划和政策制定的科学化。智能交通中的“大数据”为城市规划和交通政策的制定提供了依据。城市管理者分析历史数据，发现规律，准确判断交通需求，避免不合理的规划例如，乱停车的历史数据可以辅助停车场的规划。道路规划和交通政策的制定还可以通过历史数据进行计算机仿真，优化政策组合，使规划和政策的制定更为科学化。

(3)提升交通管理水平。通过智能交通进行有效的规划，应急救援时可以通过信号控制和诱导系统改变车流走向，为救援车辆让出通道;道路施工则可以根据历史数据选择合适的施工时间，减少施工的负面效应。

(4)减少交通事故。城市道路的大车流增加了交通事故的发生概率，交通事故的减少将缓解城市拥堵。车载电子雷达和道路电子雷达都有助于弥补驾车者的错误，降低交通事故发生的可能性。在巴西，电子设施安装在事故多发路段减少了30%交通事故。［22］

(5)提升公共交通服务。智能交通为市民提供了公共交通精确的到站时间和出行线路减少等候时间，提高公共交通的舒适性。因而智能交通在现有公共交通供给状况下提升了服务质量，吸引更多有车族使用公共交通，优化城市出行结构。

四、结论

事实上，城市交通是一个动态和复杂的系统，道路状况瞬息万变，天气、交通事故等都会影响城市的交通状况。传统的拥堵治理路径难以解决复杂的拥堵问题，智能交通为拥堵治理开辟了新的路径。信息采集—处理—发布的过程将信息技术和交通管理结合起来，优化了传统治堵路径中的政策工具，实现了精确性、高速率、大数据和个性化的特点，形成了动态化的拥堵治理路径，减少了交通资源的信息不对称，提升了城市管理水平和公共交通服务，降低了交通事故的发生率，提高了城市规划和交通政策的科学性。同时，智能交通的用户群体是城市个体，信息的提供优化了市民的出行方式，改善了出行质量。可见，智能交通兼具公共服务和消费市场的双重属性。那么，智能交通的建设和发展应该由政府还是由企业来主导?智能交通应该是免费还是收费服务?公共利益和企业的利益应该如何实现平衡?上述问题有待深入研究。

注释:①上述数据来源于国家统计局官方网站。

［1］李禾．交通拥堵造成损失有多大?北京年损失超千亿［EB/OL］．http://zt-hzrb．hangzhou．com．cn/system/2013/01/10/012277200．shtml．

［2］吴新文．官僚制对电子治理发展的影响分析［J］．哈尔滨学院学报，2013，(1)．

［3］赵剑锋．论信息技术在交通管理中的应用［J］．黑龙江交通科技，2013，(3)．

［4］李庆印．基于信息技术的交通管理创新机制研究［D］．中国矿业大学，2011．

［5］刘海华，等．基于RFSIM的智能交通系统研究［J］．自动化技术与应用，2013，(1)．

［6］左忠义，汪磊．公交到站时间实时预测信息发布技术研究［J］．交通运输系统工程与信息，2013，(1)．

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［8］岳建明，林玳玳．我国智能交通产业与物联网技术的融合与发展分析［J］．生产力研究，2012，(5)．

［9］高玉荣，谢振东．广州市智能交通产业发展的SWOT 分析［J］．中国科技论坛，2008，(5)．

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