新技术对“十四五”及2035年交通运输系统发展的影响——“交通7+1论坛”第五十七次会议

彭宏勤，张国伍

(1.北京交通大学，中国综合交通研究中心,北京100044；2.中国交通运输系统工程专业委员会,北京100044)

“交通7+1论坛”第五十七次会议于2021年7月17日下午在北京召开。参加会议的有论坛核心专家王庆云、石定寰、黄民、张国伍、关积珍、王江燕，主题发言人毛保华、贾利民、郭继孚，以及专家学者、政府部门决策者、企业界管理者共40余人。会议主题为“新技术对‘十四五’及2035年交通运输系统发展的影响”。会议由北京交通大学中国综合交通研究中心和首都高端智库北京交通大学北京综合交通发展研究院共同承办，石定寰、关积珍、王江燕主持。

毛保华：我报告的题目是科技革命对交通运输发展的影响。

第一次技术革命源自18世纪的英国，是以瓦特改良蒸汽机为标志的机械化革命。它显著提高了生产力水平，并改变了世界经济格局。其对交通的影响主要是推动水上运输业发展和促进铁路在全球范围内快速发展。

第二次技术革命是以电与石油为标志的电气化革命。在1840—1930年的近100年中，电力技术、内燃机技术及电磁通讯技术快速发展，促进了生产力水平进一步提高和重塑世界经济格局。其对交通的影响主要是促进海上贸易需求增长，促进货物运输服务水平提升，促使铁路成为陆上运输骨干。

第三次技术革命是以原子能、计算机、空间技术等信息智能技术发明和应用为主的信息化、智能化革命。它显著推动了社会生产力的发展，促进全球经济结构的重大变化，推动了全球经济格局的调整。其对交通的影响主要为运输结构发生变化(铁路货物运输占比下降、公路运输占比大幅上升)，综合运输体系形成。影响还包括：运输工具生产过程自动化，运输成本显著地下降；信息技术发展提升了交通运输服务水平，高速铁路、道路交通的信号系统技术有效规范了运输过程，改善了交通运输系统的安全性，提高了运输效能；运输过程集装化，提高了运输效率，货物安全性得到改善，装卸效率得到有效地提升，海上集装箱运输成为海上运输和国家之间运输主要的方式。

前三次技术革命的主要特点为：一是促进全球一体化发展，发达与欠发达经济体各取所需，形成互补的全球经济格局；二是促进全球经济规模的增长，在全球经济一体化的背景下，有效降低了货物成本和运输成本，运输资源取长补短，全球经济规模迅速扩大；三是促进城市化与城市交通的发展，人们出行活动频率增加，城乡交流更加容易，城市经济比重增加。

第四次技术革命是多种技术集成产生的变革，是对当代技术模式颠覆性的变革。它改变了感知、计算、组织、行为和交付方式，改变了产品与服务的生产和运输方式，也改变了沟通、协作、体验世界的方式。

第四次技术革命的技术体系由4个方面构成：一是拓展数字技术，包括新计算技术、区块链与分布式账本技术、物联网；二是改革物理世界方面的技术，包括人工智能与机器人、先进材料、增材制造与多维打印；三是改变人类自身的技术，包括生物技术、神经技术；四是整合环境方面的技术，包括能源获取存储和输送、地球工程、空间技术等。

第四次技术革命的基本特征为：一是颠覆性技术及创新出现频率加快，技术迭代和创新加速。源于数字技术的颠覆性新兴技术不断涌现，数据流量呈指数级增长，技术进步和创新呈指数式增长。二是数字技术发挥主导和催化作用，以交叉融合带动各领域技术突破。通过跨学科交叉融合，数字技术带动了新兴学科的发展，数字技术和制造、能源、交通、农业等各行业技术结合，带动了智能制造的发展。生物、新能源、新材料等技术，促进了全社会的技术进步。影响制造业的技术进步更加广泛，应用于制造业的技术大大增加。机器人、工业互联网、增材制造等先进制造技术推动了制造业向智能化、网络化和服务化演进。技术交叉融合的速度加快，融合领域快速拓展。科学革命、技术革命和产业革命在内容上和时间上不再严格区分，交叉融合学科快速拓展。根据国务院发展研究中心的统计，具有高融汇程度的世界热点研究领域数量逐步增加，2002—2007年期间有120 多个，现在已经达到230多个。此外，基本特征还包括数字技术深度融合加速，智能化技术将推动数字化走向更高水平，生物和新材料技术可能引领下一轮技术和产业变革。

第四次技术革命对交通运输业的影响是多方面的。从客运行业角度看,其影响为：一是随着高速铁路和铁路运输技术的改善，中长距离客运市场铁路竞争力显著提高。二是高速公路、城际铁路改善了城市中短距离的出行效率，加快了城市群经济的发展。三是城市群和城际交通体系重塑。城市间信息交流、资源共享、技术流动会改变城市群布局，推动城市群均质化，降低城市间的出行需求。城市群和都市圈轨道交通网络化，使城市群间互联互通，使得城市群通道运营效率提高，刺激和推动城市间的交流。

从货运行业看，运距会大幅度缩短，制造业产品运输需求会萎缩，原材料、能源类大宗散货的运输需求减弱。数字化、智能化、自动化发展趋势会有效降低物流成本。

3D打印将导致规模经济效应减弱和本地化生产趋势加强，使得部分产业产品运距大幅缩短和运量规模进一步降低。3D使得传统大机器生产逐步没落，导致部分装备制造业衰落，直接影响钢铁需求，会使铁矿石和煤炭的需求下降。数字制造替代部分传统制造，网络传输替代部分实际货运，削弱货运需求，将进一步减小对石油的需求。新一代储能技术和可再生能源技术，会降低石化能源的需求。

干线运输、货物分类储存、装卸搬运、流通加工、配送至城市仓储中心，向智能化方向发展。据估计未来物流成本会下降近50%，其中80%来自劳动力的削减。未来使用机器人配送，可降低对人力的依赖，降低物流成本。

相关调研结果表明，随着我国劳动力成本提高和美国制造业回流鼓励政策，制造业离岸和回流不可避免，未来我国港口吞吐量将趋于平稳。

从城市交通领域看，未来客运出行总量将会下降。在发展中国家进入去工业化和转向服务业阶段，会有更多的人从事自由职业，导致通勤出行需求下降。移动互联网重构人的行为，传统“门到门”实体出行可能被替代，很多因素将使出行率降低，进而导致客运总量下降。运营及管理模式加快了创新，大城市人口集聚及科技进步推动了共享出行。

基于信息技术的出行精细化刻画使得供给更加个性化。大数据技术可服务于交通供给，用于产品的设计。在数字时代，利用综合出行平台对各种交通和相关的要素进行整合，可提供“一站式”出行服务，这种场景将会越来越多。

当前尤其需要关注以下4方面的影响：一是共享理念、增材制造推动供需模式变革，降低运输系统发展规模。“共享单车”揭开了现代社会资源配置优化的盖子，并带来深远的影响。“共享”改变了供给的理念，使得未来运输系统发展规模扩大的必要性或下降。二是大数据与信息技术应用挑战人类伦理，激发隐私保护冲突。信息技术为提高运输服务水平提供了契机，也可能会触发个人和社会隐私保护问题。在这个领域里面相关的法律还没有跟上，立法、约束信息采集和使用，对保护人民群众的合法权益具有重要而深远的意义。三是智能化技术改善交通安全与效率，或触发人类生存(发展)危机。自动驾驶、智慧交通系统技术将从根本上改变运输成本结构，使客货运输环境发生革命性变化，同时可能会埋下人类自身“低能化”隐患。四是运输需求更加个性化，为定制交通提供发展空间。未来客货运输需求将向更加个性化的方向发展，对运输效率与服务水平提出更高要求。运输商需要更多关注运输产品细节设计及运输过程衔接效率，提高效率变得更加重要。

当前总体处于第四次工业革命起点，在碳达峰碳中和战略下，“十四五”应重点关注6个方面研究工作：

①顶层设计，应根据不同区域社会与经济发展对运输的需求特点，研究运输资源的科学配置问题。

②科技发展带来变革效果亟需纳入各级发展战略与发展规划，从战略层面研究发展规划。

③通过切实可行的措施促进客货运输服务水平提升。

④研究新形势下部分既有交通运输设施延伸服务策略。

⑤从政府层面研究部分新交通服务方式的发展引导与规范管理政策。

⑥研究制定推进城市群(跨城市)公共交通发展的政策与措施。

贾利民：我今天汇报的题目是能源交通融合发展的潜力与前景。

我国是油气进口大国，能源的70%消耗于交通系统。能源与交通作为社会经济体系最重要的基础产业和具有集大成特征的科技领域，亟需重大变革以引领和塑造经济发展模式。

构建绿色、弹性、自洽和可持续发展的交通能源一体化系统是新时代建设美丽中国的必然路径。在《交通强国建设纲要》《国家综合立体交通网规划纲要》中指明，能源交通融合是建成真正意义上绿色化交通的唯一之路。

从历史发展过程看，能源与交通的互动发展一直是人类社会经济过程合理、有效运转和持续进步的基本条件和保障。两者的融合发展对人类社会经济发展新模式和新文明的持续形成发挥了不可替代的作用。

能源交通融合发展会产生一系列新模式、新技术、新业态和新产业。能源交通的融合，一是可以促进能源系统的变革，二是将过去未被发掘或者利用的潜力充分利用起来，使交通运输业成为所有行业中唯一能做到能源自洽的行业。

世界各国尤其是发达国家对未来交通和能源变化趋势的看法是非常一致的。电力在交通用能终端占比快速提升，石油在交通用能终端占比显著下降，交通运输行业能源消耗总量和电能消耗总量逐年递增，未来客运铁路和2/3 的货运铁路将依赖电力，燃油汽车将逐渐退出历史舞台。

从2017年开始，各主要发达国家和地区陆续成立国家能源交通融合发展研究机构，部署能源交通融合相关研究项目。

中国人口体量大、经济体量大以及自然资源丰富，能源交通融合发展对中国尤其具有特殊意义。按照“3060”目标的要求，中国必须走出一条新的交通绿色化道路，既有必要性又有紧迫性。

将我国陆路交通路网和国土所承载的自然资源联合调制叠加之后可以看出，交通网络所承载的自然资源是极其丰富的。

从我国骨干输电网布局看，还是存在很大隐患的。一旦重要节点出问题，会导致局部瘫痪。未来所有的交通网络电气化程度会越来越高，智能化程度也越来越高，电网稳定性不足会给交通网络带来巨大的隐患，进而影响社会经济的稳定发展。这也进一步说明了新能源补强和交通网络绿色化的重要性。

太阳能具有与风电类似的特点，具有一定的波动性和周期性。通常交通负荷具有非常大的动态性和时空周期，其动态性和自然禀赋可利用动态性完全不匹配，需要通过空间移动和时间转移，从而实现波动化可再生能源与动态化交通负荷的总体匹配。

我国非电气化铁路太阳能发电也具有极大潜力。经过分析，仅青藏线格-拉段铁路自洽承载自然禀赋达到12.9亿kWh，远远超过青藏线自身的能源需求。

从总的评估看，铁路不仅可以满足自身的能源需求，还可以作为电源向其他负荷提供能源，总自洽率积极场景可以达到300%，谨慎场景可以达到200%。公路系统更是潜力巨大。这意味着可以真正实现能源和交通融合，完全可以实现自洽绿色能源。

从资源、技术、成本、环保等因素综合考虑，太阳能发电是解决我国交通能源问题的有效方案，将会从目前的补充和替代能源，逐步过渡成为主要能源和主导能源。

公路交通匝道、服务区、边坡、隔离带、承载式路面以及光伏顶棚等空间资源广阔，为光伏发电建设提供了巨大的资源空间。公路交通桥隧照明、服务设施、充电设施等作为公路交通主要的电力负荷，为光伏发电提供了充足的消纳空间。

结合公路交通用能的网属性、荷属性，提炼了4种公路交通能源系统的差异化应用场景，分别为强电网小负荷、强电网大负荷、弱电网小负荷、无电网小负荷。针对4种场景构建了4类具体的解决方案及典型运行模式。有些支撑技术是现有的，有些需要根据交通需求进行定义和研发。

铁路牵引能耗是铁路能耗的主要部分。随着铁路进一步发展，其他附加负荷也在不断地增加。在这些场景下，电气化铁路和非电气化铁路的布局应考虑所承载的自然禀赋分布情况，应该在充分利用自然禀赋情况下，从能源自洽理念出发选择实现铁路电气化的技术。

我国陆路交通依自然禀赋、电网和负荷特性形成8 种典型场景，8 种场景下分别定义了不同的技术。这些技术已经逐步在国家“十四五”不同的科技计划中布局。

未来通过能源交通的融合，终将形成一体化的能源交通融合网，其中包含所有的交通方式，所有的绿色能源形式和能源利用模式。能源交通融合网是未来交通系统的主要形态和能源系统的主要形态之一。

能源交通融合是大趋势和历史的必然。

郭继孚：我报告的题目是预约出行-未来科技引领下的交通模式

大家对预约的概念并不陌生。现在人们去医院看病已采用预约模式了。去年疫情期间，人们去公园需要预约，去餐馆吃饭需要预约，尽管不太可靠，却使人们对预约模式有了一定程度的了解。

预约出行的灵感来自于去医院看病。过去到医院看病都是需要排队挂号的。有可能排了很长时间队却没有看成病。现在有了预约挂号系统，大家就可以约好号在家里等着，到点再去医院看病。这需要两个关键要素来支撑，一是要有预约系统给大家预约挂号，二是系统必须要有一个保证机制，成功挂号的患者能顺利按时就医。

城市交通拥堵的形成和缓解也是这样的。车辆堵在路上，其实就是为了排队。选择什么时间点出发，然后按照期望的时间到达目的地，这就是排队的过程。应该可以采用一些技术手段，像预约医院看病一样，将排队过程安排在家里而不是路上。

飞机和火车实质上采用的是不超员预约模式，不预约难成行。城市道路拥堵的根源其实是既缺预约习惯，又缺预约系统，还缺保证大家按顺序开车上路的机制。

预约到底有没有用呢？做了一个仿真进行验证。

西三环每天早高峰期间拥堵非常严重，拥堵排队非常长，最低速度可以到10 km·h-1。7:00之前，六里桥1 h可以通过3000多辆车，不拥堵。到了高峰期，只能通过2000 多辆车。高峰期后又恢复正常。高峰期间大量车辆堵在路上，就是为了要通过瓶颈地段。

预约仿真结果表明，路径不变，到达时间不变，只需要改变出发时间，道路系统效率没有变化，但服务水平大幅度提高。预约完全可以让这条道路畅通，从理论上、从仿真上验证预约是成功的。

在去年疫情防控期间，北京地铁出于安全的考虑，高峰期在90 多个车站实施限流。大量候车乘客在站外聚集，同样存在风险。为此，与地铁公司商量，尝试运用预约技术减少站外排队。地铁公司利用过去老弱病残孕通道，开辟了预约通道。车站根据能力放预约号，乘客凭预约号扫码进站。

到目前为止，预约系统已经运行一年，已经为超100万人次提供了预约进站服务，好评如潮。预约的好处是让无序的需求、焦虑的需求变得有序起来，使得系统服务水平大大提高。

北京有约1000 km的公交专用道，高峰时部分专用道利用率不高，道路资源闲置。通过预约，准许高承载车、大巴车、新能源车进入公交专用道，将公交专用道改成公交优先道。公交优先道完全可以保证公交优先，同时让部分其他车辆使用，使专用道利用率提高。预期效果是预约车辆的速度可以提高27%，社会车道车速提高11%。在节能减排大背景下，这项全方位受益的事情，实施有难度。一是要改法规，能够允许高承载车、大巴车、新能源车进入公交专用道。二是未预约而进入公交优先道的车辆要处罚，地方政府没有处罚相关事权，必须要中央一级出规定。

在信息化大背景下，交通会发生一种变革。这种变革会使得供需能够在某种意义上达到一种新的平衡，其效果是城市交通系统不再拥堵。

现在采用各种办法来提高设施能力，引导出行需求，其最终目的是要提高城市交通系统的效率。预约出行完全可以创造这样的场景，让城市交通系统处在不拥堵状态。

城市交通系统应该进行流量控制，将流量控制在畅通状态下，以实现城市交通系统达到最优状态，实现服务水平的提高。

设想将预约出行与碳交易相结合，通过碳积分兑换方式，来获得预约公交优先道行驶权限。未来将会为每个用户设置一个碳账户，绿色出行能将碳积分省下来，开车出行会消耗积分。通过碳交易市场，绿色出行可以获得收益，同时将出行权力进行量化，兑换预约出行权限。

对出行时间、空间、交通工具实现精细化管理的核心是信息化。信息化会使精细化交通管理深入到交通系统每一个环节。

尽管公交专用道向社会开放通行预约目前尚有难度，但仍有很多场景可以开展预约出行实践，如高速公路、环球影城等。

城市交通系统的预约出行需要一步一步实现。在公交专用道的基础上增加一条预约车道并保证预约车道的畅通，给出行者更多选择，而不损害未预约用户的出行权。随着超级时刻表编制技术、城市交通大脑技术、无人驾驶技术及超级计算技术的发展，基于预约出行的超级计算机系统一定能为城市上千万出行者编制出行时刻表，让他们在路上不发生冲突。

随着相关技术和理念的发展，“预约出行”将成为必然趋势。