網(wǎng)聯(lián)萬物出行 智能交通運輸
——記東南大學(xué)交通學(xué)院/物聯(lián)網(wǎng)交通應(yīng)用研究中心副主任張健

王 輝

張健

在城市的公交站臺，不少人已經(jīng)習(xí)慣站定后先劃開手機，通過手機APP輸入目的地，了解可乘線路公交車的實時到站信息、預(yù)計到達時間；智能停車場收費系統(tǒng)越來越普及，車輛出入記錄、停車位置、收費時長經(jīng)過數(shù)據(jù)的反映變得一目了然，節(jié)省人力的同時還提升了效率。

這一切，都要歸功于智能交通的發(fā)展。

21世紀，現(xiàn)代電子信息技術(shù)步入大繁榮階段，使以其為基礎(chǔ)的交通運輸服務(wù)系統(tǒng)邁向一個新紀元。車與車之間、車與路之間有了包含速度、位置、能耗、效率等數(shù)據(jù)的溝通，網(wǎng)聯(lián)通信為智能化交通規(guī)劃、管理及交通安全帶來了前所未有的便利。不過在具備多年智能交通從業(yè)經(jīng)驗的張健看來，無論交通如何變革，所反映的問題終歸是經(jīng)濟民生問題?！八袷且粋€人性化的服務(wù)行業(yè)，所有的技術(shù)、模型、算法及理論方法最后都應(yīng)該滿足人們對美好交通出行的向往。這也是我們開展科研工作的出發(fā)點?！睂⒔煌ㄖ悄芑粩嗉訌娙?、車、路、網(wǎng)四者的聯(lián)系也是未來發(fā)展的必然趨勢。

智能化提升讓道路變“聰明”

以信息的智能收集、交換、處理、分析、利用、發(fā)布為主線，為交通參與者提供多樣性的服務(wù)，這是智能交通最為顯著的特點。簡單來說，就是用少量的“科技”投入賦予傳統(tǒng)道路新的生命力，以實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。不管是在道路建設(shè)初期加入芯片、光纖、物聯(lián)感知終端，還是給基礎(chǔ)建筑后期增添新型智能設(shè)備，都是為了盡最大可能給數(shù)據(jù)的搜集、傳輸創(chuàng)造空間，也前瞻性地契合“數(shù)字中國”和當前的新基建思想。

數(shù)據(jù)對于普通大眾而言并不陌生，尤其在大數(shù)據(jù)、云計算技術(shù)日益純熟的今天，它所承載的信息作為一項精準的“情報”被各行各業(yè)寄予厚望。數(shù)據(jù)利刃出鞘，對交通行業(yè)來講同樣是一次重要機會。張健說：“利用數(shù)據(jù)進行的群體行為分析是以往交通調(diào)查根本不可能達到的。數(shù)據(jù)，對城市的交通規(guī)劃、道路的基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計和運營管理等，都會是一個巨大的改善。”

作為人口大國，我國行人流、自行車流及龐大的機動車流占據(jù)錯綜復(fù)雜的交通道路。加之城市人口快速增長，機動車使用量與日俱增，而交通基礎(chǔ)建設(shè)卻實為有限，供需極不平衡。“堵”，于是成了北京、上海、深圳等大型城市的標配。以北京為例，即便軌道交通、快速公交等緊跟需求發(fā)展，上下班高峰期交通路況仍不容樂觀。

那么，如何在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上確保人們的出行通暢，如何通過智能化設(shè)施和手段來提升城市道路通行效率，就成為智能交通研究的一大問題。張健作為“智能網(wǎng)聯(lián)環(huán)境下面向自動駕駛的專用道通行能力分析”“智能電動汽車的多交叉口節(jié)能通行控制研究”等智能交通項目的主持者，承擔(dān)了一系列城市運力規(guī)劃和相應(yīng)的車輛控制調(diào)度研究工作。他指出，譬如采取平交立交、劃定單行線等傳統(tǒng)措施只能局部緩解交通壓力，并不能從根本上解決問題?！叭绾巫尙F(xiàn)有的路更好地發(fā)揮它的作用，怎樣通過比較先進的科學(xué)養(yǎng)護技術(shù)實現(xiàn)道路生命周期的延長，怎么能夠花更少的錢修更好的路，這都是我們應(yīng)該考慮的?！?/p>

針對車流量數(shù)據(jù)分析結(jié)果，制定路口的智能化控制、路口和路面的交通監(jiān)管措施等已成為常態(tài)。其中，路口的智能控制可以有效監(jiān)控路口車輛的通行情況，并根據(jù)車流量的高低自動調(diào)整紅綠燈的變換頻率，以此來提高單位時間內(nèi)的道路通行效率。這就相當于給道路裝了一雙“眼睛”，讓它自身擁有指揮的權(quán)利，在造成擁堵前“先下手為強”，盡可能避免連線式塞車。

此外，除了科學(xué)化調(diào)配紅綠燈時間，必要的交通監(jiān)管也可以利用智能化技術(shù)。視頻探測器，媒體和老百姓口中的“電子眼”，在城區(qū)路面的全方位覆蓋讓交管局監(jiān)控中心對上百條道路的狀況了如指掌，實現(xiàn)了智能測速、對違章行為的篩查及統(tǒng)計、人工智能群體識別、警力調(diào)配等多項功能。這些智能化技術(shù)的融入讓數(shù)據(jù)規(guī)整起來更為便利。

讓科學(xué)研究緊跟城市建設(shè)

20世紀90年代開始，智能化交通在世界范圍內(nèi)大行其道，我國也緊緊跟進，從大局著眼，根據(jù)道路運輸?shù)膶嶋H需求匹配智能交通系統(tǒng)來提高運輸效率、豐富道路功能、保障安全和環(huán)境效益。

“依照我國的發(fā)展特色，城鎮(zhèn)化是必然趨勢。但是土地、環(huán)境等公共資源是有限的，不可能做到人人開汽車，所以發(fā)展公共交通理應(yīng)是我國的長遠傾向。”張健道出投身交通規(guī)劃與管理相關(guān)研究的考量，同時還表示自己從最初的理科“轉(zhuǎn)行”工科，并投入城市公共交通的規(guī)劃和智能調(diào)度等研究有些波折。

2002年，張健參加完高考，一頭扎進東南大學(xué)數(shù)學(xué)系應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)。但隨著深入學(xué)習(xí)，他了解到學(xué)科內(nèi)涵并出于對日后從業(yè)的考慮，決定換專業(yè)。這個想法最終在兩位女性的支持下得償所愿?！耙粋€是我大學(xué)期間的班主任朱老師，當時她對我比較關(guān)照，她認為純數(shù)學(xué)比較看天賦，建議我轉(zhuǎn)到工科。另一個是我當時的女朋友，也就是現(xiàn)在的愛人。她也比較支持我?！睅追剂亢?，張健選擇了東南大學(xué)全國排名靠前的強勢學(xué)科——交通規(guī)劃與管理專業(yè)。為了彌補自己的專業(yè)不足，他一有時間就跑去交通學(xué)院找老師請教，最后如愿以147分（滿分150分）的專業(yè)課成績完成碩士研究生考試。

之后在導(dǎo)師的建議下，張健提前攻讀博士學(xué)位，迎來一次難得的機會。2009年，他獲得國家留學(xué)基金委資助，作為國家第3批聯(lián)合培養(yǎng)人才赴外訪問學(xué)習(xí)?！盁o論是生活環(huán)境、學(xué)校氛圍及硬件和軟件設(shè)施，還是學(xué)校管理、不同的文化等方面，這次訪學(xué)對我都有很大的沖擊?！痹凇肮⒊４禾佟泵Ｃ绹箍敌谴髮W(xué)麥迪遜分校深造期間，張健坦言自己不僅獲得了專業(yè)知識的提升，還對日后開展科研工作產(chǎn)生了深刻的影響。

“首先是視野開闊了，我以后做研究的定位和立意要求更高，要能站在全球的角度看問題；其次就是體現(xiàn)在研究方式上，以前我喜歡單獨作戰(zhàn)，到了美國卻看到更多的分工協(xié)同和傳幫帶；第三個就是對于東西方的文化認識，當時利用假期到東、西海岸的城市學(xué)習(xí)，這讓我對西方文化有了更深層的認知?！?/p>

后來，在國內(nèi)外導(dǎo)師聯(lián)合指導(dǎo)下，張健開始了城市公交智能調(diào)度研究，結(jié)合中國城市公交的獨特性和國外先進的車路協(xié)同、車聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，思考著如何彈性優(yōu)化、提升現(xiàn)有城市公交運行體系的效率。得益于國家自然科學(xué)基金委項目、科技部、交通部的資助，他先后主持了“車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下公交車輛行車計劃智能化編制及優(yōu)化方法研究”“車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下常規(guī)公交車輛調(diào)度模型研究”等項目，在智能化編制及優(yōu)化理論與方法、網(wǎng)聯(lián)調(diào)度建模與分析等方面取得了重要的研究進展。其中，相關(guān)成果獲得了教育部高等學(xué)?？茖W(xué)研究優(yōu)秀成果獎（技術(shù)發(fā)明獎）一等獎、中國公路學(xué)會科學(xué)技術(shù)獎（科技進步獎）一等獎等，聯(lián)合合作單位在全國數(shù)十個城市中發(fā)揮了顯著作用。

車、路聯(lián)合保障交通服務(wù)水平

科技發(fā)展日新月異。從顛簸的土路到水泥瀝青路、光伏路面乃至智能網(wǎng)聯(lián)路，路面不斷更新?lián)Q代；車輛由有輪子就能跑的時代迎來電動汽車、混合動力車、智能汽車的誕生。道路的本質(zhì)是服務(wù)運輸，早期交通工程建設(shè)沒有考慮到通信、數(shù)據(jù)傳輸、監(jiān)控等需求，如今道路的功能多樣化，路究竟要重建還是說能夠通過智能化改造實現(xiàn)優(yōu)化？

“國家有戰(zhàn)略需求、社會有行業(yè)需要，科研工作者就要想辦法把問題抽象化，通過一些技術(shù)和手段去解決?！睆埥≌f。因此，在高速公路信息化和智能化研究相對匱乏的時期，他迅速投身相關(guān)研究，基于國內(nèi)智能交通系統(tǒng)奠定者（兩位交通學(xué)院老院長）黃衛(wèi)院士、王煒教授的研究基礎(chǔ)，協(xié)助東南大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)交通應(yīng)用研究中心冉斌主任完善了智慧高速公路相關(guān)研究，填補了領(lǐng)域空白。除此之外，他還積極投身部委和江蘇、浙江、安徽等地方政府的30多項高速公路智能化、信息化改造建設(shè)項目，為減少交通出行成本、提升服務(wù)質(zhì)量、減少道路基礎(chǔ)建設(shè)、節(jié)省路網(wǎng)交通采集投資成本等做出了重要貢獻。

在系列研究過程中，出于對綜合性學(xué)習(xí)理念的尊崇，張健指出，“交通問題不僅僅是解決路的問題，還需要解決車的問題，國內(nèi)很多交通事故的發(fā)生及交通的效率低下其實還跟車有關(guān)”。

現(xiàn)如今，智能電動車以其環(huán)保、節(jié)能的特性越發(fā)受到關(guān)注，相關(guān)速度協(xié)調(diào)、能耗優(yōu)化也成為科學(xué)研究的一大關(guān)注點。智能電動車的多交叉口節(jié)能通行控制研究，就是為了解決“車速控制與信號優(yōu)化配時如何協(xié)調(diào)”而存在的。身為負責(zé)人，張健帶領(lǐng)項目團隊以純電動汽車為研究對象、智能網(wǎng)聯(lián)環(huán)境下交叉口群為研究環(huán)境，建立面向純電動汽車車輛隊列的信號交叉口節(jié)能通行控制模型、捕食逃逸模型和多智能體優(yōu)化模型，致力于通過多方面的研究回答“電動汽車在通過交叉口的時候，如何進行節(jié)能的優(yōu)化控制”、“在不得不剎車的狀況下，車輛怎么樣實現(xiàn)損耗最小”等問題。

談及工程研究的重重阻礙，張健表示，理論轉(zhuǎn)化和成果落地還需要更多的包容性?！伴_展工作，我們還需要有更廣闊的胸懷，需要系統(tǒng)思維，積極主動去擁抱其他行業(yè)，千萬不能封閉起來。”他強調(diào)，整個社會的運行需要多個部分的協(xié)同配合，各行業(yè)之間理應(yīng)產(chǎn)生相互帶動的效果。“哪怕個人利益有損失，但只要利國利民，這個付出就是值得的。”

做事要從純粹的角度出發(fā)

同事眼中的張健不是一個聰明人，甚至從某些方面來講有點兒執(zhí)拗。

他對創(chuàng)新有著嚴格定義，要么是從無到有的創(chuàng)造，要么是發(fā)現(xiàn)前人未發(fā)現(xiàn)的規(guī)律并用數(shù)學(xué)這樣普世的語言凝練出來。他說，世上最難的就是對本源或規(guī)律的認知，作為一名科研工作者、一名教師，自己應(yīng)該思考怎樣做好分內(nèi)工作，怎樣教育好學(xué)生。“某種意義上，事情都有規(guī)律，能夠通過請教別人的經(jīng)驗或者靠時間自己摸索出來?！?/p>

2019年在車路協(xié)同自動駕駛國際論壇上主持法律與法規(guī)平行論壇

回憶起人生中的重要經(jīng)歷，張健講述了因勘察高速公路與死神擦肩而過的事情。只不過如今談起來，他不渲染當時的情形反倒和記者聊起老本行，“如果車輛能夠預(yù)判故障，行駛過程中有安全預(yù)警提醒系統(tǒng)，或者說路上有個檢測報警設(shè)施，很多事故問題就可以避免了。這說明，我們在智能交通研究方面要走的路還很長呢?！睂⑸酪痪€的兇險草草帶過，張健更樂意講一講他在機緣巧合下得到的一份迎接新生命的儀式感。

那是為了完成涉及江蘇省4000多公里的高速公路信息化頂層設(shè)計相關(guān)課題，他臨危受命，和同事們埋頭工作到年臘月二十七，犧牲掉連續(xù)兩個晚上的休息時間換來成果匯報的圓滿成功。匯報結(jié)束那一天，張健印象格外深刻?！捌綍r穿得都比較隨意，那天因為要匯報，就穿上了結(jié)婚時的西裝”，匯報完，南京正下著大雪，他搭乘同事的車到地鐵站，然后趕到市婦幼保健院陪伴待產(chǎn)的妻子，“差不多晚上10點多我的第一個孩子出生了”。

對張健而言，他還有一群沒有血緣關(guān)系的孩子，多年來同樣傾注了他格外多的心血。作為指導(dǎo)老師，張健指導(dǎo)研究生榮獲省部級競賽獎、省級科研項目、優(yōu)秀畢業(yè)生、優(yōu)秀學(xué)術(shù)學(xué)位論文等榮譽，還指導(dǎo)學(xué)生榮獲東南大學(xué)暑期社會實踐優(yōu)秀團隊特等獎1項、2016年江蘇省大中專學(xué)生志愿者暑假文化科技衛(wèi)生“三下鄉(xiāng)”社會實踐活動等榮譽稱號。

作為東南大學(xué)交通學(xué)院優(yōu)秀班主任，張健重視本科生的知識教育、科學(xué)研究、社會服務(wù)、品格提升等多方面發(fā)展，表示想要讓學(xué)生通過參與工程研究、社會實踐得到鍛煉?！皩W(xué)生在不同的階段有不同的側(cè)重點，我們要盡可能根據(jù)學(xué)生的特點和訴求去培養(yǎng)對社會有用的人才。比如說，適合從事科學(xué)研究，那么就盡可能按照博士生的路線培養(yǎng)；有一定的管理素質(zhì)，就給學(xué)校的團委和院辦推薦去做選調(diào)生……”

對未來的發(fā)展，張健有著明確的想法。他表示，希望做一名好老師，讓培養(yǎng)的學(xué)生得到社會、行業(yè)的認可；也希望當一名好學(xué)生，在東南大學(xué)交通運輸工程專業(yè)眾多老師專家的帶領(lǐng)下有所貢獻；更希望做好一名科技工作者，以強國為指引，肩擔(dān)社會發(fā)展重任，成為科研和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的獻策人、推動者。