十年后的交通还会这么拥堵吗？我们模拟未来都市发现靠它能缓解25%的拥堵问题 | 张帆——科学讲坛

我们想的就是

未来的交通能够让大家的生活

更加便捷、更加安全高效。

在2035年，

一起告别私家车。

张 帆· 深圳北斗应用技术研究院院长

格致论道第63期 | 2020年11月29日 上海

交通与我们每个人的生活息息相关，未来的2035年，交通会怎样改变我们的生活？

首先，我们来看一下以前的历史情况。

交通是城镇化发展的一个过程。也就是说，1800年，只有3%的人生活在城市，那时农村和城市的生活可能是非常接近的。

2020年，已经有56%的人生活在城市里，城市会越来越大。到2050年，将会有70%的人生活在城市里。

随着城镇化的发展，我们可以看一下国内非常快速的城镇化发展过程。以深圳为例， 从1979年只有30万人口的小渔村，仅仅用了40年的时间，到现在的常住人口达到了1340万。 也就是说在40年里，人口翻了40倍。

中国是一个人口大国，常住人口在1000万人的城市有6座，500万常住人口的有16座。

我们的交通“病了”

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随着人口逐渐聚集，我们的交通面临着非常大的压力，这也是“城市病”里面非常重要的一块。

所以我们日常生活中面临着的问题包括以下几点。

一是交通污染。包含尾气排放、一氧化碳、PM2.5一系列的污染，对我们的生活影响非常大。

二是交通拥堵。交通的拥堵可能每个人都体验过，我们在日常的出行中经常会碰到拥堵的情况。 甚至我们有时评价一个城市有没有发展，就看它拥不拥堵，有拥堵我们才认为这个城市有发展。

第三个是交通安全。现在大量的安全问题出现在疲劳驾驶、超速，包括酒驾上。 2019年，交通事故已经造成了27万人的伤亡，光死亡就达到了5万多。所以对我们的生活来讲，交通安全也非常重要。

最后还有停车难的问题，我们日常的停车是非常困难的。 其实我们现在一个车位的使用率不到50%，但实际上北上广深大城市停车位的缺口达到76%，接近100万个。

所以这些是城市发展中面临的急需解决的问题。我们以“拥堵”举一个实际的例子，因为它与每个人的生活都相关。

在中国36个主要城市里，有超过1000万的人，每天单次通勤的时间超过一个小时。

我们每天工作8个小时，可能我们往返的通勤就要花掉2个小时。这是怎样的一种体验？

我觉得这在北上广深是一种非常常见的情况。国际上认为，单趟的通行时间45分钟是一个保障时间。

▲ 北上广深四座城市，平均只有69%的人能够在45分钟内上班

但是在我们的36个城市里，真正 能够实现45分钟单次通勤的只占到76%。其中北京应该是最低的，只有58%。 所以我们每天大量的时间花在了路上，以前“在路上”可能是一个创业的词，现在就变成了拥挤和拥堵。

有一个调查表明，通勤时间每增加20分钟，我们就感觉好像薪酬降低了19%，所以这与我们的生活息息相关。

“拥堵”是大家非常关心的一个问题，我们怎么去解决呢？2035年交通的发展，能不能解决这些问题呢？

如何为交通“治病”

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从技术方面来讲，现有的交通方式是非常丰富的，有公交，有地铁，还有网约车、共享单车等一系列出行手段。

到2035年，我们认为还会有更多的手段。

▲ 展望2035年的城市交通

一方面，像微型交通，包括无人驾驶、MaaS出行，就是移动出行服务这种模式，包括按需出行，甚至可能还有更多能飞的车，能在城市里运行。

所以我们还有更多种的技术手段来解决这个问题。主流上来讲，我们介绍几种离我们非常近，而且实际上正在使用的方法。

▲ 2016-2020年中国共享单车用户规划及预测

比如微型交通。微型交通就是我们的共享单车、共享电动车，目前已经在中国的很多城市普及了。在国外，有很多共享的滑板车在使用。

这种微型的交通能够给我们带来什么呢？

现在来讲，2020年使用共享单车的人数已经超过了2.53亿。 各个城市也在考虑在交通规划时，能不能增加非机动车道，怎么能够在短距离，比如两公里、五公里甚至十公里，实现这种微型交通的出行方式。

在国外，现在也更多提倡了生活圈下的慢型交通。因为大家可能觉得我们的生活一天都在奔波，我们能不能够节奏慢一点？

▲ 巴黎共同体15分钟城市概念：

将所有生活必需功能放入步行或骑行可达的街区内

巴黎曾经提过15分钟的生活圈，就是能不能把我们的出行控制在15分钟之内。 我们能够居住，能够工作，包括消费品的购买、日常的娱乐，能够在15分钟的生活圈内实现。

▲ 巴黎2019年9月22日无车日（左）

比利时布鲁塞尔2019年无车日（右）

同时，每年的9月份，各个国家都会有“无车日”。

国内也有很多城市，每年会举办一个星期的公交出行宣传周或一天的“无车日”。 鼓励大家 不要用私家车出行，尽量使用慢型交通，去体验新的生活方式， 我们觉得这在未来是完全有可能的。

按需出行在现在的生活中也非常常见。

我们经常用网约车，甚至有些城市有定制的公交，就是公交车也可以不固定线路，可以根据大家的需求进行相应的定制，按需出行。

现在的发展应该会越来越快，通过我们的分析，越来越多的年轻人可能对拥有一辆私家车并没有多大兴趣，而是更倾向于接受用网约车或拼车的模式。

而且到2050年，我们的交通方式里，有1/3是慢型交通，有1/3是公共交通，而另外1/3将会使用按需出行，包括网约车、共享车辆的模式。

这 样的模式会逐年增长，它占到我们生活出行的1/3。

如果1/3的出行，包括1/3的公共交通、1/3的网约车辆或按需出行的车辆，能不能够实现无人驾驶呢？

这就是现在无人驾驶非常火的原因。因为公共交通包括公交车、地铁和网约车辆，未来都可能会实现无人驾驶，而且会首先实现无人驾驶。

▲ 对于自动驾驶的探索

无人驾驶的发展应该是交通领域中各个国家争夺的一个技术高地，最早由Google在2009年首先实现车辆的开放式的测试，就是已经在实际的道路上运行。

到现在，越来越多的企业投入到无人驾驶的研发之中。 在我国，像百度、滴滴这样的一些企业，也都在不断地实现实际应用的无人驾驶的出租车运营，或者无人驾驶的网约车运营。

这样的一些尝试，一方面积累了大量的实际测试的数据。这些数据为车辆如何成为一个智慧的车提供了非常多实测的数据。

▲ 45% L3+ in 2030

相应的报告反映，到2030年，将会有45%以上的车辆使用L3或L4级的无人驾驶。 L 4级基本上就是完全无人化的驾驶能力，所以我们觉得这种技术的发展会非常迅速。

▲ 智能网联汽车及车路协同

在未来，车和车之间是可以通信的，车和路也是可以通信的，智慧网联汽车，包括车路协同的发展，就会促成交通更加安全。

而且车辆可以知道前面10公里是不是有涉水，这个道路被水淹掉或者这样的一些问题。

通过这样的技术，我们能够实现智慧的车、智慧的路，包括泛在的云，还有灵活的网，一套完整的无人驾驶的体系，能够支撑整个行业在无人驾驶方面的发展。

还有一块就是无缝的换乘，我们现在之所以很多时候不愿意坐公共交通，是因为我们会觉得换乘不方便，怎么实现无缝的换乘呢？

▲ 无缝换乘

实际上，欧洲国家已经提出来了。 在上图中，很多紫色的区域是不允许私家车进入的，进入是要额外收费的。在这些区域里，只能允许公共交通或者相应批准的交通工具进入。 而在右图中， 巴黎 在2050年，已经规划出33个换乘的枢纽。

怎么实现枢纽的快捷换乘，达到各种交通方式的无缝的接驳，怎么在枢纽进行快速的交通组织，也是现在研究的一个热点。

▲ 电动化

另外，还有电动化这一块，离我们的生活非常近，其实是新能源汽车的发展。

我们现在在使用的，包括从原有的燃油车到电动车的变化，未来，燃油车还能往更多新能源的方向发展，实现更多新能源汽车的发展。

深圳在2019年已经实现了所有运营车辆的全电动化，也是全球第一个实现在公交、出租领域全电动化的城市。

所以新能源汽车的发展，会解决我们在交通污染上的一些问题。

“治疗”成效如何？

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通过刚才讲的一些新的技术，也回应了刚才的问题。到2035年，我们的交通会怎样？会不会把刚才的问题解决，解决到什么程度？

现在我们需要用一些刚才讲到的方法，我们怎么用定量的方式去评估呢？

这时我们就需要考虑用交通的仿真、交通的数据推演来实现对未来2035年交通变化的整体演绎。

▲ 构建特大城市背景下的仿真模型

我们需要做的事情包括以下几点。

第一，需要对现在所有出行特征的分析。也就是说我们要知道现在大家的出行的方式和特征是什么，要预测随着人的聚集、人口的变化、区域的变化，怎么去把出行特征描述得更清晰。

第二，刚才说的有拼车、无人驾驶这些车辆，这些新的拼车的模型，后台对前端车辆的调度，甚至对红绿灯的控制，都会对交通产生影响。所以我们要考虑各种模型的引入。

第三，我们还需要考虑各种策略的变化，就是刚才讲到的换乘的策略，不同方式的策略融合起来，可以搭建一个仿真系统，实现对2035年交通的仿真。

也就是说，我们现在有一个真实的车辆在道路上运行，这辆真实的车在物理空间是存在的。

我们能不能把它移到数字空间里，那里也有一辆车在运行，红绿灯也是同样的。

我们把车辆的数量不停地增加，技术不停地改造，我们能够模拟环境的变化，就可以得到一些量化的结论。

同时，我们需要这些现有的数据。

我们现在已经把这样一些数据导入到仿真的系统里，我们要知道各个区交通出行的各种模式的客流量、出行的情况、它的OD分布特征是什么。

细到我们的交通小区、两个小区之间客流的变化，包括具体路径的选择。

其实是要导入现在超过900多条公交线路，所有的地铁，包括5.8万辆网约车，还有2万辆出租车的各种数据。

通过这个系统来进行仿真计算，最后算出来，通过不同的方式，我们能解决多大的问题。

▲ 仿真未来交通的挑战与创新

我们这样一个仿真系统，在国际上也是第一个实现这么大的范围仿真的。

我们要实现一个2000平方公里的区域、1340万人口的特大型城市交通的仿真和计算，所以它的复杂度是比较高的。

▲ 参数设置

通过这样一个计算，我们实际上是要考虑未来，包括到2035年，深圳会有32条地铁，1500多公里的运营里程。 包括公交和现在所有车辆的考虑的情况，包括红绿灯的配置，对我们仍然会有一系列的影响。

根据这样的一些情况，我们就可以得到一些相应的结论，一共有34个场景的结论。

首先，我们来看慢型交通，如果只是替换两公里之内的共享单车，其实我们的里程和时间是减少不了多少的。

如果我们考虑5公里之内用共享电动车，它的变化大概是在9%，时间减少了9%。

如果我们把它换成更大的距离，更快的共享滑板车的方式，它的时间能够减少11%，但是它的总里程减少得不多。

综合起来，如果我们实现一个更大的区域，就是全市实现在两公里以内不用私家车，只用共享单车，在5公里之内用共享电动车，在10公里内用共享的滑板车。 实际上可以大量减少车辆，同时能够减少17%出行的总体时间。

所以总体来讲，它给出了我们在现有公共交通的情况下大概的情况。

但是这时里程的减少不是很多，因为我们还需要在实现这种慢型交通的过程中把它记录进去。

第二块我们就要考虑怎么实现按需出行的情况。

现在在有网约车、出租车、专车的情况下，更多地增加拼车的情况，我们能减少9%的出行的时间。

如果把所有专车和出租车都去掉，我们都使用拼车，它能够减少11%的时间。

▲ 优化拼车时间是共享出行的首要任务

我们可以全部通过拼车来实现，如果全部使用拼车，车辆数可以减少到32%。 也就是说我们可以减少掉1/3的车辆，这样就能很快解决拥堵的一些问题。

如果我们都用拼车，那拼车是不是可以都用无人驾驶呢？

如果我们考虑有无人驾驶有出租车，也有专车，基本上可以达到11%的情况。

如果还要考虑拼车，还是用出租车、专车，同时考虑拼车的情况，其实减少的并不多。如果全部用无人驾驶，我们这里考虑到用2座的、4座的还是6座的。

通过几种方法都进行分析，我们发现2座的减少了11%。

4座的减少的比较多，能减少到17%。

而6座的只能达到11%的程度。

▲ 自动驾驶出租车可能实现运力与订单匹配的平衡

通过刚才的分析，我们觉得最优的情况是4座的无人驾驶车辆，它具有最高的满载率，能够最好地实现时间的减少，同时实现车辆数的减少。

而且我们的速度会提高27%，也就是说在早高峰时，假如以前只能开50公里/小时，现在可以开到64公里/小时，速度也提高了不少。

▲ 减少自动驾驶车的车距可提高行驶效率

同时，无人驾驶可以减少拥堵时候的车间距，就是慢行的时候，车间距可以由现在的2.5米减少到1米，这样道路会容纳更多车辆。

我们也考虑一体化的区域出行，以深圳科技园为例。

深圳的科技园是一个人员非常密集的区域，如果只在这个区域里，我们限制私家车，采取其他的方法，其实得到的效果并不是特别好。

比如在这个区域内，即便我们全用拼车，还会有提升。

如果我们全部只限这种公共交通，其实我们减少的里程数也是比较少的。

我们换一个更大的区域，比如换到罗湖，大概有48平方公里的区域去做，拼车时我们还能够减少到11%。

但总体而言，其实减少量比较少，这就说明一点，只是单一区域限制私家车出行的模式，对交通的改善作用是不大的。所以我们需要考虑的是整个城市一体化，多种交通方式出行时，怎么去做相应的协调和相应的分析。

微型交通实际上是我们未来出行的一个可持续发展的重点，鼓励大家更多地绿色出行，按需出行未来的发展非常快，能达到我们交通出行的1/3。

无人驾驶更重要的，就在于我们怎么通过后台控制，怎么实现车辆的数量和需求之间的匹配，到最后无缝的换乘，实际上更多地考虑一体化出行的要求和特点。针对我们刚才提出的问题，实际上我们也有一些答案了。

如果我们通过无人驾驶，通过这样一些新的技术，大概能缓解25%的拥堵。 也就是说如果我们单程出行一个小时，现在能够回到45分钟的保证时间里。

第二块，按需出行，通过电动车新能源汽车可以极大减少污染，交通安全通过无人驾驶也可以很好地解决这些问题。包括停车，通过无人驾驶的仿真，可以实现只有现在车辆的1/3，就能够解决整个交通停车的难题。

如果以深圳为例，节省出来的停车位大概相当于2500个足球场覆盖的范围，我们节省的占地空间是非常大的。

通过刚才的分析，到2035年，我们的这些交通问题基本上能够被有效地缓解。

走向没有私家车的未来

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正是基于这个，我们也需要政府，因为政府需要制定相应的交通规范，包括交通安全和个人数据隐私的问题。

出行的服务商，更多的像交通运营商一样，需要提供我们的需求和供给，怎么能有效提供一些动态、实时的服务。

我们个人，其实政府也在鼓励我们更多地绿色出行，我们用单车或公交的方式，来实现出行的目的。

通过大家的共同努力，实际上我国在2019年也制定了“交通强国”的纲要，也提出了2035年我国要基本建成交通强国。

在一个小时之内实现城市区域的出行，在两个小时之内实现城市间的出行，在三个小时内实现重要城市之间的出行。

所以我们想的就是未来的交通能够让大家的生活更加便捷、更加安全高效。在2035年，一起告别私家车。

本文转载自《格致论道讲坛》微信公众号

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