根植灾害应急救援 共筑城市韧性交通——记北京航空航天大学交通科学与工程学院副教授张钊

杜月娇

张钊和学生研讨韧性交通

2008年5月12日，发生在我国四川省汶川县里氏8.0级的大地震震惊世界。灾难的发生造成了数以万计的人员伤亡，灾区的救援情况牵动着全中国人民的心。彼时，张钊正在位于成都的西南交通大学交通运输学院读研。通过新闻报道，他了解到：地震造成了大量公路桥梁的损毁，给震后灾区人民的营救与撤离造成了极大阻碍。而当时我国在重大灾害下的应急交通管控研究几乎才刚刚开始，因此迫切需要在这一领域开展大量科研探索。在这一事件的驱使下，张钊内心“为国而研”的科研使命感越发强烈，并下定决心今后立足于突发事件的应急交通管控领域进行深耕。

志之所趋，无远弗届，穷山距海，不能限也。为了将研究更好地面向国家与社会所需，张钊十几年来辗转国内外求学，在这一领域打下了深厚的科研根基。随着时代的变革，重大灾害问题与城市化问题，成为阻碍交通领域发展的关键问题。现如今，立足于北京航空航天大学交通科学与工程学院这一平台，张钊仍旧步履不停，用科学为我国重大灾害应急救援与城市交通疏导提供“锦囊”，共同筑造我国交通可持续发展的“生命线”。

在交通工程中践行科研理想

俗话说：“要致富，先修路。”自古以来，交通对我国经济的发展起到了至关重要的作用。其中公路交通更加灵活、便利，是我国是经济发展的助推器。出生于20世纪80年代的张钊，在成长历程中见证了我国交通运输行业的变革与发展，并深刻地感受到了交通工程领域的伟大魅力。因此，在2000年9月考入西南交通大学交通运输学院后，张钊决心投身于交通工程领域进行深耕。

大学4年的学习，坚定了张钊的科研理想。为了在相关领域积累更加深厚的科研经验，他选择硕博连读，继续自己的科研梦想。2008年在张钊攻读研究生期间，汶川地震的发生成为他学术生涯的转折点。通过查阅相关文献，张钊发现：我国对于应急交通领域的研究大约从2007年开始，但其研究背景也仅仅是针对北京奥运会的应急预案的制订。而对于地震等重大灾害需求，如何开展科学性的救援工作，却鲜少有研究涉及。在此之后，他正式将研究转向应急交通领域，开始面向国家需求开展一系列科研探索。

随着研究工作的日渐深入，张钊意识到：由于我国在相关领域的研究发展较晚，因此他在解决相关科研问题时遭遇了极大瓶颈。在这一现状下，张钊内心萌生了前往国外留学的想法。幸运的是，博士攻读期间，他顺利获得了国家公派的留学名额，并于2010年8月前往美国路易斯安那州立大学土木工程系进行联合培养。在美国从事科研工作的这段时间里，张钊认识了许多在应急交通领域的科研工作者，在与他们的交流中，他的研究视野得到了极大的拓宽。在导师的引领下，张钊开展了针对美国城市群的应急交通研究，并在这一过程中将整个应急交通管控领域的建模仿真、行为分析、交通信号灯的控制优化、后端的政策评估都进行了系统性的整合研究，使自己的研究深度和研究水平有了大幅度提升。

博士毕业后，张钊又来到了清华大学工业工程系开展研究工作。这段时期，他将研究立足于人的行为，开展应急疏散行为建模方向的深入探究，从另一个维度开展应急交通领域的科研探索，为其今后科研工作的开展奠定了坚实基础。

应急交通与韧性交通探索

近些年来，随着城市功能的逐渐完善和城市规模的扩大，城市道路网的规模随之壮大。迄今为止，我国现有的691个建制城市因自然条件、城市运输需要和城市总体布局的要求，形成了七大类城市路网布局结构。长期以来，城市与城市道路交通网络的关系犹如人体与血液循环系统的关系，因此加强对大规模城际路网的快速应急交通，成了现如今研究领域的大势所趋。

在美国进行联合培养期间，张钊曾成功构建了基于城市群的应急交通仿真模型。但因为模型系统十分复杂，因此需要7～10天的超长运行时间。除此之外，庞大的规模还会导致其在运行过程中极易崩溃，一旦发生问题所面临的便是艰难而又漫长的优化过程。在之前的研究经验启发下，张钊一直在尝试建立一个更为完善的研究模型，使其运行速度及运行效率得到大幅度提升。

为了攻克这一问题，张钊独辟蹊径将宏观交通基本图和中观的元胞传输模型这两个交通流领域的基本模型相结合，共同作用于突发事件的应急交通快速建模仿真。在这一基础上，他创新性地提出了一种兼具中观仿真模型和宏观交通模型优点的动态交通流模型，可以在有限的计算资源下，对大规模城际路网进行快速应急交通仿真建模。“现如今我们对超大城市或者城市群进行路网交通仿真建模时，不仅速度很快，对模型的调整和修改也十分及时，大大提升了应急交通管控和建模的实时性和精确性。”张钊说。

近些年来，随着气候问题与城市化问题越发严重，建设一个可持续发展、具有适应力和恢复力的交通运输系统已逐渐成为交通运输行业研究的重点之一。在这一背景下，韧性交通成为近十年来交通工程领域研究的大势所趋。“韧性交通与应急交通相比，涵盖范围更加广泛，其不仅仅针对比较重大的突发事件进行应急响应，还具备对小型道路交通事件的反应和恢复能力，以及风险抵抗的冗余能力。”张钊说。而这也是当前社会所面临的关键问题。来到北京航空航天大学交通科学与工程学院后，张钊就和研究团队成员们将研究的重点聚焦在韧性交通领域中，开展了诸多研究实践。

城市是人流的聚集地。灾害发生时，其应急疏散时间分配与交通流量需求必须具备科学性与合理性。在这一背景下，张钊研究了城市应急疏散系统的韧性，提出了交通韧性的平衡曲线模型，解释了路网交通流量异质性对韧性的影响，经过研究实践，大大提升了城市的交通应急效率，以及交通恢复能力。

为了将科学研究更好地扎根于祖国大地，多年来基于应急交通建模和管控的成果，张钊成功申请了一系列应急交通疏散、管控、优化方法的专利和软件著作权，并和行业里的主要企业合作将应急交通疏散模型和控制算法应用于柳州、天津等城市的早晚高峰信号控制中，在降低延误和停车次数上，取得了良好成效。

教学相长育英才

博学而不穷，笃行而不倦。科研之外，张钊还十分注重人才的培养工作。在他看来，一名好老师要广泛了解自己领域的最新进展，还要坚持教学相长、相辅相成。

回顾自己之前的求学历程，张钊从本科期间就开始投身科研项目实践中，而这些经历也在无形中影响着他的科研创新生涯。如今作为大学本科生导师和班主任，张钊也十分鼓励自己的学生从本科阶段就积极参与科研创新活动，以此来培养他们的自主创新能力。在他的带领下，学院各年级学生形成了良好的科研创新梯队，并先后获得了2020年、2021年和2022年全国交通科技大赛优秀奖、二等奖和一等奖等奖项。

应急交通管控与韧性交通领域在海外的发源更早。为了将研究与国际接轨，张钊还十分注重对学生国际化视野的培养。2018年，张钊邀请了国际应急交通顶级学者、美国应急交通委员会创始主席作为主讲教师，在北京航空航天大学开设了“交通韧性安全”这门课程。作为国内为数不多的交通韧性课程，他从整个交通韧性系统出发，讲解交通韧性发展建模、理论基础方法的相关课程，其通过全英文教学的方式，面向北京航空航天大学的全体学生，并在疫情期间实现了全球化的线上云授课，为我国的韧性交通领域学生的培养提供了新的方式。

行稳致远，积厚成器。不管是过去还是未来，张钊的科研理想始终坚定。在他看来，韧性交通不仅是一块亟待开发的处女地，也是我们国家交通研究的重大需求：2021年中共中央、国务院颁布《国家综合立体交通规划纲要》，强调“综合交通网络布局仍需完善，结构有待优化，互联互通和网络韧性还需增强”。2022年中国科协发布未来十大前沿科学问题，“如何全方位精准评价城市综合交通系统韧性”成为问题之一。立足前景，今后张钊表示还将扎根在韧性交通这一领域，为国家突发事件的应急交通管控以及城市交通系统事故的预防，奠定更加坚实的理论基础，并尽全力将科研成果推向应用，为我国韧性交通的发展贡献力量，以此来践行青年科研工作者的创新使命！