湖南省交通运输厅科技信息中心乔川龙博士专访实录

习近平总书记在刚刚召开的联合国第二届全球可持续交通大会开幕式上的主旨讲话中指出，当今世界正在经历新一轮科技革命和产业变革，数字经济、人工智能等新技术、新业态已成为实现经济社会发展的强大技术支撑。

要大力发展智慧交通和智慧物流，推动大数据、互联网、人工智能、区块链等新技术与交通行业深度融合，使人享其行、物畅其流。习总书记的重要论述，为智慧交通今后的发展指明了方向，提供了根本遵循。

为了贯彻落实习近平总书记这一重要讲话精神，湖南省智能交通行业协会特别邀请到湖南省交通运输厅科技信息中心乔川龙博士围绕智慧交通的本质等相关问题进行专访。以下为专访实录。

乔博士，今天人们对智慧交通好像是既熟悉又陌生，熟悉是因为好像只要交通领域跟信息化沾边的地方就能叫智慧交通，陌生是因为智慧交通的本质到底是什么，好像又众说纷纭，莫衷一是，对于智慧交通的本质的问题，您是怎么认识的？

乔川龙：首先声明一点，今天这里我本人对于智慧交通的认识都是个人的观点，不一定完全正确，我们在这里提出的观点和认识，是完全可以供大家一起讨论的。

谈智慧交通的本质，离不开交通运输的本质，交通运输的本质我认为就是把人或物从起始地通过运输工具运送到目的地的过程中，在综合考虑时间、成本、环保等约束性条件下，通过规划、管理、调度、运营等手段保证运输过程的安全、畅通、便捷和高效，这种手段是通过多方管理共同施加的一种综合的手段。

因此，从管理方来看，交通就是通过有效资源供给，通过特定的管理方法和调度策略，通过分配资源满足需求方（承运方、出行方）的时间、价格成本要求等，本质上来说是提高既有交通资源效率的问题。

回到智慧交通本质来看，智慧交通就是交通管理者在交通运输管理中通过综合运用云计算、大数据、人工智能、北斗、物联网、区块链等现代通信信息技术的综合应用使交通运输过程更安全、更畅通、更便捷和更高效，通过通信信息技术手段提升总体路网运行效率、运输资源使用率，同时辐射到需求方的个体出行、货物运输效率的高效，是技术与行业深度融合、相互渗透的持续迭代的过程。

智慧交通的承载体是数字孪生交通，就是把物理世界的交通状态通过物联网感知技术在数字空间实时展现、把物理世界交通运行的管理、调度、规划的方法策略通过算法设计、深度学习人工智能的方法等通过软件编程实现，并反作用到物理世界交通资源的调控、分配中，从而提升交通资源的利用效率，既然有算法设计、有编程实现、有人工智能方法的运用。

因此，本质上说，智慧交通就是软件定义的交通（Software Defined Transportation，SDT）、人工智能（AI）定义的交通，软件定义交通的概念就是由我提出来的。

智慧交通在思路设计、技术实现上都要借鉴计算机、通信信息领域的思想理念、原理定律、技术方法，体现了非常强的对交通行业的渗透融合特征。

如果把物理世界的交通比作硬交通的话，就是我们通常说的钢筋水泥、汽车轮船这些有形的，那么智慧交通就可以比作软交通，其实质是信息的获取、处理、交互。

硬交通的特点我称之为“铁板一块”，缺乏灵活性，效率性差；相应的软交通我称之为弹性交通、柔性交通，具有很强的灵活性，对交通资源管理管控的效率会有大幅提升。

您这么说，我似乎听懂了您的观点，能不能举一个智慧交通的具体例子？

乔川龙：就比如说我们经常用的高德、百度的导航地图，我认为是智慧交通目前的一种比较理想的表现形式，当然，除了这种比较理想的表现形式外，还有其他的表现形式，我后面可能会提到一些。

高德、百度等商业导航地图通过采集路上过车的轨迹信息和管理部门的管控信息以及合作企业的相关动态信息，对路网的畅、堵状态有个全面的感知，并对这个状态动态变化会有个基本的预测。

当有出行者（以自驾出行为例）在地图上输入始、终地时，导航图的后台实际是一次路径规划的算法执行过程，算法考虑了时间优先、距离优先、成本优先（比如通行费）以及对出行者来说不透明的隐性因素等多种因素，向出行者推荐规划路线。

从出行者的角度看，找到了一条比较理想的出行路径，而且从导航图上看，这条路线对其来说是“专有”的，按照规划路径执行出行任务即可。

从管理者的角度看，因为导航地图掌握了所有出行者（假设所有自驾者都打开导航地图）的出行OD，通过算法设计支持能够把所有的交通出行车辆相对均衡地“分派”到了路网中，达到了路网负载均衡，可以有效地避免有些路段拥堵不堪、有些路段车辆稀少的问题，那么，对管理者而言，整个路网的运行效率提升就是必然的了。

我好像发现了一个秘密，您谈到智慧交通的时候总是与一个词关联起来，就是效率，是这样吗？

乔川龙：对，智慧交通的作用我觉得应该更加聚焦在交通运输高质量发展的效率变革上。既然谈到效率，那么我们先看看传统交通效率上的缺陷和天花板。传统交通我前面称之为“铁板一块”，缺乏弹性和灵活性，导致的后果就是交通运行的效率不高。

以传统公路客运为例，每天发车的班线数量是定死的、每条班线的发车时间是定死的，那么在客运淡季，可能每一趟班车的上座率都会很低，几十个座位可能只卖出几张票，但班车照样按时按点发车，这就造成了大量运力资源的浪费从而导致运输效率低下、运输企业亏损的问题。

客运站不会动态调整班车发车时间、不会动态调减发班车次，缺乏灵活性，所以公路客运企业亏损是必然的。

互联网信息化条件下出现了的门到门定制化班车新模式，需求平台对接，运输工具小型舒适化，门到门接送，发车时间灵活，坐满一车人就发车，运力资源的利用效率几近100%，这就是智慧交通的效率提升的威力。

我再举一个例子，传统城市交通路口机动车信号控制，其信号灯变化时间、时序全部为固定，不会根据车流变化动态变化，因此，经常会发生红色信号灯方向车流十分拥堵、绿色信号灯方向放空运行，道路资源供需匹配严重错位，导致道路资源浪费，造成城市路网运行效率低下。

在新国标红绿灯标准中，除了把全国各地红绿灯的显示方式和逻辑实现了统一外，其中令人关注的一点是取消了信号灯即时读秒，而代之以频闪提醒。

这为下一步推广应用自适应信号控制系统提供了依据，红绿灯由原先的读秒式改为取消读秒、频闪提醒，根据车流量主动调整红绿灯的时间。

比如路口东西方向已经没有车辆驶入了，这时候“智能信号机”将会自动及时调整红灯的时间，选择放行南北方向的车流，减少了“空放”的现象。这样就大大提升了路口的通行效率，使路口的交通控制有了弹性，再也不是铁板一块了。

因此，通过我举的两个例子可以看出来，正因为传统交通“铁板一块”的特征，导致交通资源的利用率、交通运行的效率都比较低下，所以要通过智慧交通的方法，变传统交通为弹性交通和柔性交通，从而达到交通强国建设和高质量发展背景下效率变革的目的。

您认为用智慧交通的方法解决效率问题，有比较成功的实践案例吗？

乔川龙：第一个我要说的是城市交通绿波带，就是在城市一些线形比较简单（比如多T型路口）的城市主次干道上，通过对整条干道的上信号灯进行系统控制，智能配置信号灯相位，达到运行车辆保持在特定的速度区间上，可以一次性以全绿信号（理想条件下）通过整条干道。

绿波带的意义在于通过软件的方法定义了一条城市快速干道或者说虚拟了一条快速干道，因为对司乘人员而言，效果和实际没有信号灯的城市快速干道接近，从出行效率上和体验上说，都非常高效和顺畅。

如果能够把信号灯状态实时在导航地图上显示，那么导航地图就是物理干道的数字孪生平台，物理道路对出行者来说是“透明”的，在孪生数字交通平台上就可以完成一次驾乘体验。

对城市管理者来说，不仅是路网运行效率的提升，而且绿波带的方法远远比建设一条实体快速干道的成本低得多。目前，很多城市都有绿波带，比如长沙的潇湘大道、湘江中路绿波带，我体验过几次，非上下班高峰期，效果还是很好的，显然，绿波带已经从理想走进现实，这就是智慧交通的功效。

第二个例子就是铁路12306票务平台，12306线上票务平台相比于传统的票务系统的效率变革我认为在以下几个方面：

一是线上售票，省却了购票人的出行购票的时间成本，同时统一线上售票，兼顾了公平，所有人具有均等的购票权利，杜绝了票贩子和暗箱操作空间，同时不受所处空间限制；

二是动态票价机制，在客运淡季，对一些发车时间时段过早或过晚的班次实行票价折扣，通过动态价格机制把客流相对均衡地分派到所有的班次上，达到运力资源的高效利用；

三是动态增减班次的机制。在春运、法定节假日等需求旺季时段，动态增加班次，在淡季则有目的停运一些上座率不足的班次，达到了既保证需求供给，又不浪费运力资源。

四是实现票务计算资源弹性供给，在售票高峰期，通过租赁公有云计算资源，应付阵发性购票需求，即租即用，按量付费，用后归还，节省了自建计算资源的成本，避免了浪费。

我认为智慧交通都是与具体的场景联系一起的，就智慧交通的发展，可不可以展望一下在不久的将来能够实现的具体应用场景？

乔川龙：我觉得智慧交通可以解决城市机动车道的动态分配问题，因为城市交通的拥堵主要是上下班通勤时段，潮汐特征明显，通常我们看到的是一个方向车辆拥堵不堪，对向车道车辆则非常少。

如果能借对向车道通行，既不影响对向车辆通行效率，又可以有效缓解本向车道的拥挤程度，又提高了道路资源的整体利用率。

软件定义车道是一个值得研究的方向，因为现在的道路是铁板一块，划定的通行方向，永远都是这个方向，即使没有车辆通行，这个车道就是没有利用起来，既造成道路资源的浪费，又使交通通行的效率低下。

软件定义车道就是系统根据双向车流情况，动态地分配双向车道的条数。当然这要对现有城市道路基础设施进行数字化改造，还有一些工程上的改造。

另一个场景是解决或者说缓解高速公路节假日拥堵的问题。可以借鉴网络通信中的软件定义网络（SDN）和计算机中弹性资源的一些原理方法。

第一是入口流量控制。根据通信理论中的香农第二定律，当数据的总的传输率超过信道的总带宽时，出错率就是100%，其结果就是导致网络瘫痪。

比如在一个体育场里，每个人都想把照片发出去分享，导致附近的基站的容量迅速被占满，结果就是谁的照片都没发出去。

把这个定律引到交通里来，我认为基本上也是适用的，节假日免费通行的时候高速公路入口全部栏杆都是抬起来的，车辆迅速通过进入高速公路，公路就立即饱和过载了，其结果就是拥堵一定是必然的。

而且目前的通行政策和通行模式下，这个问题基本是无解的。

在通信领域，当路由器的数据到达率超过其转发能力时，路由器有个流控机制，到达的数据报在缓存队列里排队，保证路由器不产生拥塞，正常转发数据报。

要保证高速公路不拥堵，也要在收费站入口采取流控机制，要少开进入口而不是全部打开，或者虽然全部入口都打开了，要控制车辆延时进入，一个不同之处是这里没有缓冲机制保证，流控会导致车辆都堵在城市道路上，造成城市道路拥堵。

第二是借鉴弹性云计算资源的理念，借用平行道路资源，满足出行需求。12306售票网的计算资源可以完全满足平时的售票需求。

但是在节假日抢票时，阵发性的资源需求迅速耗尽其计算资源，这种情况下就很难买票了，一种解决方法是12306运营方自己购买服务器扩充计算资源能力，但这些扩充的计算资源在平时基本上用不到，会产生很大的浪费。

另一种方式就是向公有云服务商租用云计算资源，按需租用，按需付钱，用完归还，既节约了成本又有效地解决了问题。

高速公路节假日借用平行道路资源满足通行需求，就是这个理念，软件定义路网，导航地图规划，动态平衡负载，有效进行分流。

以湖南省长益高速为例，其附近的岳宁干线、金洲大道、319国道都可以在节假日分流一部分车流，但为什么大家都愿意堵在高速公路上，也不愿意走这些道路呢？

因为缺乏一种机制和技术方法把这些道路联动起来，如果能通过软件定义的方法，把4条道路逻辑上形成一个通道，用导航图有序引导，达到各条道路基本平衡，就可能会缓解拥堵问题，远比修一条道路成本低很多。

最后再说一下高速公路差异化收费的智慧交通场景问题，我仔细研读了今年6月份交通运输部等部委联合印发的《全面推广高速公路差异化收费实施方案》，这个方案还是叫我眼前一亮，因为其开篇明义地指出差异化收费的目的是“进一步提高高速公路网通行效率和服务水平，促进物流降本增效”，对各种差异化收费方式也进行了明确，既然谈到了路网效率的问题，我认为差异化收费必须通过智慧交通的技术方法才能解决，因此这是一个十分复杂的课题。

高速公路差异化收费表面上是按照不同方式差异化拟定收费标准的问题，实质上是应该软件定义路网的问题，差异化收费我认为一是要基本能够实现客货运分离，就是通过收费手段引导客车走一条线、货车走一条线，人畅其行，货畅其流，人货分流，安全系数也会大大提高。

二是要能够保证路网负载均衡，有调节作用，不能这条路吃饱，那条路吃不着，需要有一个根据路网状态费用实时动态调整的机制，要有算法支持。

三是运营方的动态价格信息要能及时共享给导航地图或者物流平台，使司乘人员根据导航提醒及时调整运行路线，保持总体的付费成本较低，这个费用是由平台为司乘人员自动计算出来的，做到费用支出了然于胸。

四是要有相应的收费补偿机制。我国的高速公路运营主体不同，货车通行费是高速公路运营主体的主要收入来源。如果通过软件定义路网的方法，把货车引到别的运营主体的路上去了、小客车引到我的路上来了，导致通行费收入彼盈我亏，我自然就不会同意这么做。

就像是假如通过软件定义的方法，从北京到广州的高速上，货车都走湖南，客车都走江西，那江西省运营主体肯定不会同意这么做。

所以，从利益分配的角度看，实现软件定义高速路网是一件不太容易的事，它不仅仅是技术层面的问题，而且是一件值得研究探讨的课题。

通过软件定义路网的方法，对于货物运输而言，从微观上说，给企业降本增效了，从宏观上看，路网的货运效率提升了，那么就有效地支撑的制造业的高质量发展，这也是产业链、供应链、物流链和创新链有机融合的问题。

在软件定义交通中，一定离不开算法、大数据的支持，技术架构当然可以因情况而异，复杂而有效的算法基本上是在软件中运用了深度学习、神经网络等人工智能的方法。

因此，从软件定义交通到AI定义交通，这是一个必然的趋势，而且只有运用了人工智能、大数据技术方法的交通我们才能称之为智慧交通，其不再像传统交通一样是铁板一块，而是通过软件定义的技术方法，实现弹性交通、柔性交通，也是高效交通。