十年后的交通還會這么擁堵嗎？我們模擬未來都市發現靠它能緩解25%的擁堵問題 | 張帆——科學講壇

我們想的就是

未來的交通能夠讓大家的生活

更加便捷、更加安全高效。

在2035年，

一起告別私家車。

張 帆· 深圳北斗應用技術研究院院長

格致論道第63期 | 2020年11月29日 上海

交通與我們每個人的生活息息相關，未來的2035年，交通會怎樣改變我們的生活？

首先，我們來看一下以前的歷史情況。

交通是城鎮化發展的一個過程。也就是說，1800年，只有3%的人生活在城市，那時農村和城市的生活可能是非常接近的。

2020年，已經有56%的人生活在城市里，城市會越來越大。到2050年，將會有70%的人生活在城市里。

隨著城鎮化的發展，我們可以看一下國內非常快速的城鎮化發展過程。以深圳為例， 從1979年只有30萬人口的小漁村，僅僅用了40年的時間，到現在的常住人口達到了1340萬。 也就是說在40年里，人口翻了40倍。

中國是一個人口大國，常住人口在1000萬人的城市有6座，500萬常住人口的有16座。

我們的交通“病了”

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隨著人口逐漸聚集，我們的交通面臨著非常大的壓力，這也是“城市病”里面非常重要的一塊。

所以我們日常生活中面臨著的問題包括以下幾點。

一是交通污染。包含尾氣排放、一氧化碳、PM2.5一系列的污染，對我們的生活影響非常大。

二是交通擁堵。交通的擁堵可能每個人都體驗過，我們在日常的出行中經常會碰到擁堵的情況。 甚至我們有時評價一個城市有沒有發展，就看它擁不擁堵，有擁堵我們才認為這個城市有發展。

第三個是交通安全。現在大量的安全問題出現在疲勞駕駛、超速，包括酒駕上。 2019年，交通事故已經造成了27萬人的傷亡，光死亡就達到了5萬多。所以對我們的生活來講，交通安全也非常重要。

最后還有停車難的問題，我們日常的停車是非常困難的。 其實我們現在一個車位的使用率不到50%，但實際上北上廣深大城市停車位的缺口達到76%，接近100萬個。

所以這些是城市發展中面臨的急需解決的問題。我們以“擁堵”舉一個實際的例子，因為它與每個人的生活都相關。

在中國36個主要城市里，有超過1000萬的人，每天單次通勤的時間超過一個小時。

我們每天工作8個小時，可能我們往返的通勤就要花掉2個小時。這是怎樣的一種體驗？

我覺得這在北上廣深是一種非常常見的情況。國際上認為，單趟的通行時間45分鐘是一個保障時間。

▲ 北上廣深四座城市，平均只有69%的人能夠在45分鐘內上班

但是在我們的36個城市里，真正 能夠實現45分鐘單次通勤的只占到76%。其中北京應該是最低的，只有58%。 所以我們每天大量的時間花在了路上，以前“在路上”可能是一個創業的詞，現在就變成了擁擠和擁堵。

有一個調查表明，通勤時間每增加20分鐘，我們就感覺好像薪酬降低了19%，所以這與我們的生活息息相關。

“擁堵”是大家非常關心的一個問題，我們怎么去解決呢？2035年交通的發展，能不能解決這些問題呢？

如何為交通“治病”

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從技術方面來講，現有的交通方式是非常豐富的，有公交，有地鐵，還有網約車、共享單車等一系列出行手段。

到2035年，我們認為還會有更多的手段。

▲ 展望2035年的城市交通

一方面，像微型交通，包括無人駕駛、MaaS出行，就是移動出行服務這種模式，包括按需出行，甚至可能還有更多能飛的車，能在城市里運行。

所以我們還有更多種的技術手段來解決這個問題。主流上來講，我們介紹幾種離我們非常近，而且實際上正在使用的方法。

▲ 2016-2020年中國共享單車用戶規劃及預測

比如微型交通。微型交通就是我們的共享單車、共享電動車，目前已經在中國的很多城市普及了。在國外，有很多共享的滑板車在使用。

這種微型的交通能夠給我們帶來什么呢？

現在來講，2020年使用共享單車的人數已經超過了2.53億。 各個城市也在考慮在交通規劃時，能不能增加非機動車道，怎么能夠在短距離，比如兩公里、五公里甚至十公里，實現這種微型交通的出行方式。

在國外，現在也更多提倡了生活圈下的慢型交通。因為大家可能覺得我們的生活一天都在奔波，我們能不能夠節奏慢一點？

▲ 巴黎共同體15分鐘城市概念：

將所有生活必需功能放入步行或騎行可達的街區內

巴黎曾經提過15分鐘的生活圈，就是能不能把我們的出行控制在15分鐘之內。 我們能夠居住，能夠工作，包括消費品的購買、日常的娛樂，能夠在15分鐘的生活圈內實現。

▲ 巴黎2019年9月22日無車日（左）

比利時布魯塞爾2019年無車日（右）

同時，每年的9月份，各個國家都會有“無車日”。

國內也有很多城市，每年會舉辦一個星期的公交出行宣傳周或一天的“無車日”。 鼓勵大家 不要用私家車出行，盡量使用慢型交通，去體驗新的生活方式， 我們覺得這在未來是完全有可能的。

按需出行在現在的生活中也非常常見。

我們經常用網約車，甚至有些城市有定制的公交，就是公交車也可以不固定線路，可以根據大家的需求進行相應的定制，按需出行。

現在的發展應該會越來越快，通過我們的分析，越來越多的年輕人可能對擁有一輛私家車并沒有多大興趣，而是更傾向于接受用網約車或拼車的模式。

而且到2050年，我們的交通方式里，有1/3是慢型交通，有1/3是公共交通，而另外1/3將會使用按需出行，包括網約車、共享車輛的模式。

這 樣的模式會逐年增長，它占到我們生活出行的1/3。

如果1/3的出行，包括1/3的公共交通、1/3的網約車輛或按需出行的車輛，能不能夠實現無人駕駛呢？

這就是現在無人駕駛非常火的原因。因為公共交通包括公交車、地鐵和網約車輛，未來都可能會實現無人駕駛，而且會首先實現無人駕駛。

▲ 對于自動駕駛的探索

無人駕駛的發展應該是交通領域中各個國家爭奪的一個技術高地，最早由Google在2009年首先實現車輛的開放式的測試，就是已經在實際的道路上運行。

到現在，越來越多的企業投入到無人駕駛的研發之中。 在我國，像百度、滴滴這樣的一些企業，也都在不斷地實現實際應用的無人駕駛的出租車運營，或者無人駕駛的網約車運營。

這樣的一些嘗試，一方面積累了大量的實際測試的數據。這些數據為車輛如何成為一個智慧的車提供了非常多實測的數據。

▲ 45% L3+ in 2030

相應的報告反映，到2030年，將會有45%以上的車輛使用L3或L4級的無人駕駛。 L 4級基本上就是完全無人化的駕駛能力，所以我們覺得這種技術的發展會非常迅速。

▲ 智能網聯汽車及車路協同

在未來，車和車之間是可以通信的，車和路也是可以通信的，智慧網聯汽車，包括車路協同的發展，就會促成交通更加安全。

而且車輛可以知道前面10公里是不是有涉水，這個道路被水淹掉或者這樣的一些問題。

通過這樣的技術，我們能夠實現智慧的車、智慧的路，包括泛在的云，還有靈活的網，一套完整的無人駕駛的體系，能夠支撐整個行業在無人駕駛方面的發展。

還有一塊就是無縫的換乘，我們現在之所以很多時候不愿意坐公共交通，是因為我們會覺得換乘不方便，怎么實現無縫的換乘呢？

▲ 無縫換乘

實際上，歐洲國家已經提出來了。 在上圖中，很多紫色的區域是不允許私家車進入的，進入是要額外收費的。在這些區域里，只能允許公共交通或者相應批準的交通工具進入。 而在右圖中， 巴黎 在2050年，已經規劃出33個換乘的樞紐。

怎么實現樞紐的快捷換乘，達到各種交通方式的無縫的接駁，怎么在樞紐進行快速的交通組織，也是現在研究的一個熱點。

▲ 電動化

另外，還有電動化這一塊，離我們的生活非常近，其實是新能源汽車的發展。

我們現在在使用的，包括從原有的燃油車到電動車的變化，未來，燃油車還能往更多新能源的方向發展，實現更多新能源汽車的發展。

深圳在2019年已經實現了所有運營車輛的全電動化，也是全球第一個實現在公交、出租領域全電動化的城市。

所以新能源汽車的發展，會解決我們在交通污染上的一些問題。

“治療”成效如何？

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通過剛才講的一些新的技術，也回應了剛才的問題。到2035年，我們的交通會怎樣？會不會把剛才的問題解決，解決到什么程度？

現在我們需要用一些剛才講到的方法，我們怎么用定量的方式去評估呢？

這時我們就需要考慮用交通的仿真、交通的數據推演來實現對未來2035年交通變化的整體演繹。

▲ 構建特大城市背景下的仿真模型

我們需要做的事情包括以下幾點。

第一，需要對現在所有出行特征的分析。也就是說我們要知道現在大家的出行的方式和特征是什么，要預測隨著人的聚集、人口的變化、區域的變化，怎么去把出行特征描述得更清晰。

第二，剛才說的有拼車、無人駕駛這些車輛，這些新的拼車的模型，后臺對前端車輛的調度，甚至對紅綠燈的控制，都會對交通產生影響。所以我們要考慮各種模型的引入。

第三，我們還需要考慮各種策略的變化，就是剛才講到的換乘的策略，不同方式的策略融合起來，可以搭建一個仿真系統，實現對2035年交通的仿真。

也就是說，我們現在有一個真實的車輛在道路上運行，這輛真實的車在物理空間是存在的。

我們能不能把它移到數字空間里，那里也有一輛車在運行，紅綠燈也是同樣的。

我們把車輛的數量不停地增加，技術不停地改造，我們能夠模擬環境的變化，就可以得到一些量化的結論。

同時，我們需要這些現有的數據。

我們現在已經把這樣一些數據導入到仿真的系統里，我們要知道各個區交通出行的各種模式的客流量、出行的情況、它的OD分布特征是什么。

細到我們的交通小區、兩個小區之間客流的變化，包括具體路徑的選擇。

其實是要導入現在超過900多條公交線路，所有的地鐵，包括5.8萬輛網約車，還有2萬輛出租車的各種數據。

通過這個系統來進行仿真計算，最后算出來，通過不同的方式，我們能解決多大的問題。

▲ 仿真未來交通的挑戰與創新

我們這樣一個仿真系統，在國際上也是第一個實現這么大的范圍仿真的。

我們要實現一個2000平方公里的區域、1340萬人口的特大型城市交通的仿真和計算，所以它的復雜度是比較高的。

▲ 參數設置

通過這樣一個計算，我們實際上是要考慮未來，包括到2035年，深圳會有32條地鐵，1500多公里的運營里程。 包括公交和現在所有車輛的考慮的情況，包括紅綠燈的配置，對我們仍然會有一系列的影響。

根據這樣的一些情況，我們就可以得到一些相應的結論，一共有34個場景的結論。

首先，我們來看慢型交通，如果只是替換兩公里之內的共享單車，其實我們的里程和時間是減少不了多少的。

如果我們考慮5公里之內用共享電動車，它的變化大概是在9%，時間減少了9%。

如果我們把它換成更大的距離，更快的共享滑板車的方式，它的時間能夠減少11%，但是它的總里程減少得不多。

綜合起來，如果我們實現一個更大的區域，就是全市實現在兩公里以內不用私家車，只用共享單車，在5公里之內用共享電動車，在10公里內用共享的滑板車。 實際上可以大量減少車輛，同時能夠減少17%出行的總體時間。

所以總體來講，它給出了我們在現有公共交通的情況下大概的情況。

但是這時里程的減少不是很多，因為我們還需要在實現這種慢型交通的過程中把它記錄進去。

第二塊我們就要考慮怎么實現按需出行的情況。

現在在有網約車、出租車、專車的情況下，更多地增加拼車的情況，我們能減少9%的出行的時間。

如果把所有專車和出租車都去掉，我們都使用拼車，它能夠減少11%的時間。

▲ 優化拼車時間是共享出行的首要任務

我們可以全部通過拼車來實現，如果全部使用拼車，車輛數可以減少到32%。 也就是說我們可以減少掉1/3的車輛，這樣就能很快解決擁堵的一些問題。

如果我們都用拼車，那拼車是不是可以都用無人駕駛呢？

如果我們考慮有無人駕駛有出租車，也有專車，基本上可以達到11%的情況。

如果還要考慮拼車，還是用出租車、專車，同時考慮拼車的情況，其實減少的并不多。如果全部用無人駕駛，我們這里考慮到用2座的、4座的還是6座的。

通過幾種方法都進行分析，我們發現2座的減少了11%。

4座的減少的比較多，能減少到17%。

而6座的只能達到11%的程度。

▲ 自動駕駛出租車可能實現運力與訂單匹配的平衡

通過剛才的分析，我們覺得最優的情況是4座的無人駕駛車輛，它具有最高的滿載率，能夠最好地實現時間的減少，同時實現車輛數的減少。

而且我們的速度會提高27%，也就是說在早高峰時，假如以前只能開50公里/小時，現在可以開到64公里/小時，速度也提高了不少。

▲ 減少自動駕駛車的車距可提高行駛效率

同時，無人駕駛可以減少擁堵時候的車間距，就是慢行的時候，車間距可以由現在的2.5米減少到1米，這樣道路會容納更多車輛。

我們也考慮一體化的區域出行，以深圳科技園為例。

深圳的科技園是一個人員非常密集的區域，如果只在這個區域里，我們限制私家車，采取其他的方法，其實得到的效果并不是特別好。

比如在這個區域內，即便我們全用拼車，還會有提升。

如果我們全部只限這種公共交通，其實我們減少的里程數也是比較少的。

我們換一個更大的區域，比如換到羅湖，大概有48平方公里的區域去做，拼車時我們還能夠減少到11%。

但總體而言，其實減少量比較少，這就說明一點，只是單一區域限制私家車出行的模式，對交通的改善作用是不大的。所以我們需要考慮的是整個城市一體化，多種交通方式出行時，怎么去做相應的協調和相應的分析。

微型交通實際上是我們未來出行的一個可持續發展的重點，鼓勵大家更多地綠色出行，按需出行未來的發展非常快，能達到我們交通出行的1/3。

無人駕駛更重要的，就在于我們怎么通過后臺控制，怎么實現車輛的數量和需求之間的匹配，到最后無縫的換乘，實際上更多地考慮一體化出行的要求和特點。針對我們剛才提出的問題，實際上我們也有一些答案了。

如果我們通過無人駕駛，通過這樣一些新的技術，大概能緩解25%的擁堵。 也就是說如果我們單程出行一個小時，現在能夠回到45分鐘的保證時間里。

第二塊，按需出行，通過電動車新能源汽車可以極大減少污染，交通安全通過無人駕駛也可以很好地解決這些問題。包括停車，通過無人駕駛的仿真，可以實現只有現在車輛的1/3，就能夠解決整個交通停車的難題。

如果以深圳為例，節省出來的停車位大概相當于2500個足球場覆蓋的范圍，我們節省的占地空間是非常大的。

通過剛才的分析，到2035年，我們的這些交通問題基本上能夠被有效地緩解。

走向沒有私家車的未來

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正是基于這個，我們也需要政府，因為政府需要制定相應的交通規范，包括交通安全和個人數據隱私的問題。

出行的服務商，更多的像交通運營商一樣，需要提供我們的需求和供給，怎么能有效提供一些動態、實時的服務。

我們個人，其實政府也在鼓勵我們更多地綠色出行，我們用單車或公交的方式，來實現出行的目的。

通過大家的共同努力，實際上我國在2019年也制定了“交通強國”的綱要，也提出了2035年我國要基本建成交通強國。

在一個小時之內實現城市區域的出行，在兩個小時之內實現城市間的出行，在三個小時內實現重要城市之間的出行。

所以我們想的就是未來的交通能夠讓大家的生活更加便捷、更加安全高效。在2035年，一起告別私家車。

本文轉載自《格致論道講壇》微信公眾號

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