城市交通拥堵：原因和解决办法

工程2（2016）29意见和评论中国潘云鹤中国工程院原常务副院长1. 介绍为了满足人们城市人口的快速增长，以及人们因此，城市迅速扩张，城市物理系统变得越来越复杂。城市规划和管理不善必然导致交通拥挤、污染、失业、建筑单调等当前中国城市面临的问题主要是由于工业化和城市化过程中对物理系统复杂性的认识和管理不善，给经济和社会发展带来了巨大2. 城市交通拥堵：现状与对策2.1. 城市交通对于正在经历城市化高潮的国家来说，交通拥堵是常见的。然而，中国的交通拥堵状况正在不断恶化。1990年，中国只有80万辆私家车。到2012年，这一数字惊人地增长了110倍，达到9000万辆。私家车数量的急剧增加导致了严重的交通拥堵（图1）。在北京，2012年开车上班的平均时间为52分钟，平均速度约为15 km·h类似的情况也发生在中国其他城市交通拥堵不仅会导致路上浪费时间，还会导致燃料消耗增加，空气污染和噪音污染;降低交通安全;以及其他问题。相关研究表明，交通拥堵给北京带来了巨大的代价，约占城市年国内生产总值（GDP）的4.2%2.2. 城市交通拥堵目前，解决交通拥堵的主要方法是依靠实时的交通传感器信息来分散和管理交通。当存在严重的交通拥堵时，可以应用交通限制策略。然而，这是一种肤浅的、暂时的手段，并不能从根本上解决交通拥堵问题。下面提出三个更有效的解决办法改善城市街道网络。松散的网络和过宽的街道构成了中国城市街道网络的大部分。表1 [3]显示不同楼宇的街道网络比较.表中，“北京新区”是指北京市二环、三环以外的区域。该地区每平方公里的平均交叉口数为14个，而在上海，这一数字约为17个。相比之下，意大利都灵每平方公里大约有150个交叉口，与法国巴黎的数量相似。因此，中国的城市街道通常比其他大城市的交叉口更少，更宽。例如，北京的长安街有10到12条车道，但交叉口很少。如表2 [3]所示，Fig. 1. 北京高峰时段的典型交通状况http://dx.doi.org/10.1016/J.ENG.2016.01.0072095-8099/© 2016 THE COVERORS.由爱思唯尔有限公司代表中国工程院和高等教育出版社有限公司出版。 这是CC BY-NC-ND许可证下的开放获取文章（http：//creati v ecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在ScienceDirect工程杂志主页：www.elsevier.com/locate/eng30岁。泛/工程2（2016）29表1不同城市街道网络的比较分析[3]。意大利都灵西班牙巴塞罗那法国巴黎中国上海城市街道网络每平方公里交叉口数1521031331714交叉口间平均长度（m）80130150280400表2每平方公里新增区块和密集区块的对比分析[3]。地点北京新街区中等街区密集街区交叉口之间的距离：500 m交叉口之间的距离：170 m交叉口之间的距离：130 m块类型机动化街道描述街道长度（按类型）黑线：10路机动街道深蓝线：6路机动街道高速公路：32 000米自行车道：8 000米步行道：8 000米浅蓝线：4路机动街道绿线：2路机动街道高速公路：39 200米自行车道：29 600米步行道：29 600米浅蓝线：4路机动街道绿线：2路机动街道高速公路：472 000米自行车道：37 600米步行道：37 600米人口密度（工作7500人·km+住所）街道费用5 514 CNY每人4 033 CNY每人3 700 CNY每人在北京新建的街区是500米，而在一个密集的街区是130米。不同类型的街区道路总长度差异很大，在密集街区，机动车道路总长度为472000 m·km-2，而在街道较宽、路网较松散的街区，机动车道路总长度这种差异解释了为什么在密集块中不太容易发生拥塞北京市新建街区的人口密度为7500人·km因此，密集街区的人口容忍度更大，这与密集街区的人均城市街道成本远低于松散街区有关。综上所述，如果不通过城市规划来解决城市交通拥堵问题，单靠控制交通和车辆是无法从根本上解决的采用智能物流管理。中国拥有巨大的物流能力。 物流成本急剧上升，物流年平均增长率超过12%（如图2所示），产生大量废气排放。此外，中国的物流成本非常高，占年GDP的18%和销售额的20%-40%;在欧洲和美国，分别为10%和10%-15%。研究表明，货运车辆排放的颗粒物占所有车辆排放量的76%，一氧化碳占36%。据统计，我国公路上40%的货车处于空载状态，每辆货车下一次装货平均等待时间为72小时。因此，平均dai-在中国，一辆卡车的行驶里程只有300公里，而在美国则是1000公里，这表明中国的运输效率很低[4，5]。为了解决这些问题，中国传化集团从线上和线下的角度积极参与智能物流。对于线上物流，集团打造了物流信息平台;对于线下物流，传化建设了物流中转中心。经过一段时间的发展，约1200万商业用地图二. 2007 - 2013年中国物流总费用以万亿CNY计，平均物流增长率为12. 4%。目前，中国有16.6%的货车已纳入传化物流信息系统，该系统具有全国范围内的货运匹配、运力调度、实时监控等功能。传化还建设物流处理和转运中心，集中货物到卡车和卡车到卡车的运输，并在中国68个枢纽城市提供各种服务设施通过这些措施，分拣时间从72 h减少到9 h，空载卡车的数量也显著减少。运输成本平均下降40%。这些结果表明，信息技术可以在物流和相关减排中发挥巨大作用。使用智能交通管理。在许多国家，常见的交通管理实践涉及交通信息显示和车辆互联网。然而，中国的研究人员有了一个新的想法，这是基于电动自行车在中国越来越受欢迎与汽车相比，电动自行车在城市交通中具有许多独特的优势。如表3所示，电动自行车约占1-Y.泛/工程2（2016）29-3231第八是汽车空间。因此，如果北京一半的汽车都换成电动自行车，交通将大大改善电动自行车在价格和环境污染方面也比汽车有很强的优势。此外，电动自行车在城市中并不明显逊色于汽车的速度.事实上，电动自行车唯一的缺点是其安全性和舒适度远低于汽车。然而，电动自行车可以进行改造-加固并覆盖罩-使其更安全，更舒适。由此产生的电动微型车可能会成为中国城市未来的主要交通工具。美国国家工程院的一位院士曾这样评价中国城市的现状：“如果结合新能源技术和新的安全技术，这可能是一个很好的方式来取代汽车在城市。未来的电动微型车可能会又轻又小，有两个座位，以中等速度行驶。它必须是安全和舒适的，并可能拥有汽车和电动自行车的一些品质。3. 城市PM2.5：来源监测与解决方案随着我国垃圾分类（即，分解、燃烧或再利用）在中国城市中被广泛采用，为了处理水污染，采用了综合防治方法，例如浙江省的五水工程，包括污水处理、洪水控制、雨水排放、饮用水安全和水利用效率。为了减少细颗粒物（PM2.5）等空气污染，中国政府通常会暂停一些公司的生产，给予公众假期，并/或设置交通限制，就像“APEC蓝”计划期间所做的那样该计划是政府在2014年秋季开展的一项临时活动，目的是为在北京举行的亚太经济合作组织（APEC）会议这些措施在不同程度上产生了一定的影响。The “APEC Blue”表3汽车和电动自行车各方面的比较。汽车电动自行车减少，但代价巨大APEC会议后，北京的空气污染仍然严重，但PM2. 5水平略有改善。认真解决中国空气污染问题的首要要求是了解PM2.5的来源然而，专家们对PM2.5的来源还没有达成一致意见。根据2013年的相关报告[6]，对北京、天津、河北三地PM2.5污染成因的分析显示，浮尘的污染贡献率为17%;燃煤电厂和供热锅炉的污染贡献率为30%;钢铁、水泥、石化等行业的污染贡献率为25%;机动车和日常生活活动的污染贡献率分别为18%和10%然而，世界银行和国务院发展研究中心2014年的一份报告[2]提供了不同的分析结果。如表4 [3]所示，该报告列出了汽车排放占污染的22%，报告的另一部分指出，大量新车贡献了空气中PM2.5的30%。PM2.5数据分析的不一致性是由于取样点的稀缺性。例如，北京的采样点只有40个左右，而杭州的数量刚刚超过10个。因此，专家们进行的分析通常是基于相对较少的抽样点的数据然而，PM2.5的水平是时间和位置敏感的。因此，有必要进行高分辨率的实时监测，以准确确定其来源。下面列出了这个问题的三种解决方案，以供比较。增加采样点。例如，PM2.5的采样点数量然而，这种解决方案将非常昂贵。招募志愿者。便携式PM2.5传感器可以分发给志愿者。然后可以实现PM2.5数据的实时收集，这在时间和空间方面都是广泛的，并将提供更好的数据集用于分析。巴黎曾招募数百名志愿者收集类似数据。设计新产品。新的手机或汽车可以设计内置PM2.5传感器。通过这种方式的众包，可以收集一个非常大的数据集，然后可以用来分析个人健康，环境条件和城市空气污染之间的联系。这是最好的解决办法。相关产品已开发成功，有望在国内外广泛成功应用。4. 总结发言道路占用面积（长×宽）5 m × 1.8 m = 9 m21.8 m × 0.65 m = 1.17m2（约1/8）城市基础设施除了交通之外，还面临着许多挑战价格12万CNY 3 000 CNY（1/40）车速120 km·h舒适性和安全性好差交通拥堵和空气污染。其他挑战包括应对自然灾害、恐怖主义和城市安全;建立教育、科学、文化和卫生设施;以及建立能源和资源支持系统。今天的城市不再是表4参考文献PM2.5来源分析[3]的文件。来源全国PM2.5北京PM2.5浮尘34%（华北地区）29%（华南）17%（暂停）7%（建筑物）燃煤10%(The城外水平比市内高47%）工业粉尘（钢铁、水泥）增加32%（主要是水泥，增加27%）机动车排放8%15%（华北）20%（华南）秸秆焚烧5%14%（华北）20%（华南）百分之二十二百分之九32岁。泛/工程2（2016）29纯粹的二元空间，在其中人类与其物理环境相互作用;相反，城市已经升级为三元空间，在其中人类既与其物理环境相互作用，又与网络空间中的信息相互作用（图3）。这种转变与大数据、物联网等的出现密切相关。现代城市是一个庞大而复杂的系统。要使其高效运行，为人们提供更好的服务，就必须增加一层这就是智能城市（iCity）的目标：城市的智能化发展中国正在工业化、信息化、城镇化、农业现代化和绿色化等多个领域同步发展。然而，iCity的发展具有独特的任务，要在城市建设、信息基础设施、产业发展、管理服务、人力资源等方面实现智能化目前，从中国的发展路径来看接下来，这些系统都可以向上和向下扩展：向上通过开发大数据平台，允许孤立的数据访问和组合，以便使用大数据促进智能预测，决策和规划;向下通过构建物联网这些发展步骤将改善城市环境，交通，城市管理，人流，物流和信息流，并将实现由以下组成的三元组合空间人类、他们的物理环境和信息。迄今为止，中国已有300多个城市启动了iCity开发。我相信，在未来的十年里，中国的城市将引用[1] 牛伟英，刘永军.2012年中国北京：科学出版社; 2012.中文.[2] 潘Y。 气图三. 将城市从二元空间提升到三元空间。见图4。iCity在中国的发展路径。青年日报.2015年9月22日;章节：六、中文.[3] 世界银行、国务院发展研究中心。中国：高效、包容、可持续城市化的新途径。北京：中国发展出版社; 2014. 中文.[4] 国家发展和改革委员会经济运行调节局、南开大学现代物流研究中心。中国物流发展报告（2011）。北京：中国财富出版社; 2011年。中文.[5] 中国物流与采购联合会.中国物流年鉴2013。北京：中国财富出版社; 2013年。中文.[6] 全国政协报告：京津冀PM2.5污染分析.2013年。中文.