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IT如何提升交通容量

當今世界的大部分經(jīng)濟產(chǎn)值是由大城市創(chuàng )造的。但是它們需要依賴(lài)無(wú)縫信息流，以確保貨物在運輸系統內的順暢流通。來(lái)自西門(mén)子的自動(dòng)化技術(shù)使得交通基礎設施變得更為高效。未來(lái)，這種系統將能從經(jīng)驗中學(xué)習，并能對跨區域交通進(jìn)行整體優(yōu)化。

世界各地的航空運輸一派繁榮，客運里程每年增加5%-6%。在新德里，英迪拉?甘地國際機場(chǎng)的3號航站樓于2010年開(kāi)通。在法蘭克福機場(chǎng)這個(gè)德國最大的航空樞紐，第四條跑道于2011年正式開(kāi)通。在美國，“新一代”*機場(chǎng)基礎設施和跑道投資繼續穩步增長(cháng)。僅以洛杉磯國際機場(chǎng)為例，該機場(chǎng)是 第六大機場(chǎng)，每年的客流量達6000萬(wàn)人次，目前正在進(jìn)行大規模擴建。公路、鐵路和船舶的客運和貨運量也在不斷攀升。國際交通論壇預計，從2000年到2050年，全球各種交通工具的客運量將增長(cháng)兩倍或三倍，而貨運量將增長(cháng)2.5倍到3.5倍。

大城市最切實(shí)地感受到交通運輸的大幅增長(cháng)。大城市既是這種發(fā)展的受益者，又是受害者。由于大城市占全球經(jīng)濟總產(chǎn)值的80%左右，因此是全球客運和貨運交通網(wǎng)絡(luò )的樞紐。就像在互聯(lián)網(wǎng)上交換數據一樣，樞紐或節點(diǎn)對于保持整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的穩定性至關(guān)重要。城市認識到了這一事實(shí)。在西門(mén)子幾年前委托開(kāi)展的一項調查中，全球各地超過(guò)500名市長(cháng)和城市專(zhuān)家認為，如果他們的城市要想保持商業(yè)吸引力，交通基礎設施是迄今為止較為重要的因素。

未來(lái)交通樞紐創(chuàng )意。 這是否意味著(zhù)公路和鐵路網(wǎng)絡(luò )需要繼續擴張？參與調查的交通專(zhuān)家卻另有高見(jiàn)。他們想要做的最重要的事是更好地利用現有基礎設施——這不僅成本更低，而且更為環(huán)保。這種方式也是西門(mén)子交通與物流集團以及該集團舉辦的“交通樞紐未來(lái)”創(chuàng )意大賽所設想的未來(lái)場(chǎng)景的焦點(diǎn)所在。“我們的員工提交了140項創(chuàng )意。”項目發(fā)起人Huschke Diekmann說(shuō)道。這些新創(chuàng )意被發(fā)布到內部網(wǎng)上，以便同事們對它們進(jìn)行評估和評論。那些獲得*贊同的 創(chuàng )意都有一個(gè)共同點(diǎn)：它們都認同不同交通方式的聯(lián)合具有特別大的潛力。

獲獎項目被稱(chēng)之為“聯(lián)運乘客信息平臺”。該項目要在一個(gè)軟件解決方案中將城市各種交通方式的信息融合在一起。該平臺可提供當地各種公交方式的時(shí)刻表以及街道上的交通狀況。這就可以利用一個(gè)應用程序進(jìn)行道路規劃，而且能實(shí)時(shí)進(jìn)行可替代路線(xiàn)檢測并提供 路線(xiàn)建議。西門(mén)子于2011年底在第六屆德國信息技術(shù)峰會(huì )上展示了該系統的原型。展示內容為一名商人通過(guò)利用智能手機和互聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)聯(lián)運方式避開(kāi)了交通擁堵。在這個(gè)過(guò)程中，他從汽車(chē)轉乘火車(chē)，然后再騎電動(dòng)自行車(chē)，并最終步行到達目的地。

“聯(lián)合貨物運輸”創(chuàng )意獲得了該項比賽的第二名。從裝滿(mǎn)集裝箱的貨運列車(chē)上卸貨平均需要12個(gè)小時(shí)。車(chē)廂首先需要與電氣化機車(chē)脫鉤，然后利用柴油動(dòng)力機車(chē)驅動(dòng)到上空沒(méi)有電纜的軌道上。港口起重機再把集裝箱吊運到卡車(chē)上。而西門(mén)子發(fā)明家認為，利用更簡(jiǎn)單、更輕便的卸貨橋，這個(gè)轉運過(guò)程可以在上有架空電纜的情況下進(jìn)行，集裝箱可通過(guò)類(lèi)似傳送帶的并行軌道進(jìn)行運送。一輛貨運列車(chē)可以在不到兩小時(shí)內卸貨完畢，然后繼續其運輸旅程。利用類(lèi)似技術(shù)，港口的集裝箱也可從船上直接卸到列車(chē)車(chē)廂中。智能集裝箱可在未來(lái)貨物運輸中扮演關(guān)鍵角色：自動(dòng)向物流IT系統提供關(guān)于其目的地和交付日期的信息。

統一的控制中心。 在德國，一個(gè)由聯(lián)邦經(jīng)濟和技術(shù)部資助的被稱(chēng)之為“TAMS（機場(chǎng)全面管理套件）”的研究項目，旨在充分挖掘聯(lián)運系統的潛力。作為該項目的牽頭人，西門(mén)子與德國宇航中心、斯圖加特機場(chǎng)和其他合作伙伴進(jìn)行了緊密合作，并于2012年初完成了該項目。

TAMS項目的基本理念非常簡(jiǎn)單：連接一切。因此，在機場(chǎng)，比如起飛降落容量和次數等關(guān)鍵因素應與航班計劃和其他諸多相關(guān)系統協(xié)調在一起，比如加油和行李裝運時(shí)間、登機手續辦理人數、登機口容量以及餐飲卡車(chē)的目的地。目前，這些任務(wù)以及其他任務(wù)通常都是由獨立服務(wù)提供商完成的。每個(gè)服務(wù)提供商根據協(xié)調*的計劃分派自己的員工，但是都是通過(guò)自己的控制點(diǎn)。就像時(shí)鐘一樣，每個(gè)齒輪環(huán)環(huán)相扣，精密運行——直到比如暴風(fēng)雪這樣的大混亂發(fā)生。迄今為止，服務(wù)提供商的IT系統最多通過(guò)共享數據庫連接在一起。這樣，替代性計劃必須由運行負責人費力地協(xié)調。

在TAMS自動(dòng)化環(huán)境中，局面則大不相同。在這里，所有服務(wù)提供商都與一個(gè)協(xié)調機場(chǎng)所有業(yè)務(wù)的控制中心連接在一起。不同公司的IT系統連接在一起，以致他們的員工在做決策時(shí)可獲得綜合性輔助功能的支持。

上圖：西門(mén)子的研究人員正在開(kāi)發(fā)一種能實(shí)時(shí)監控城市所有交通方式并給用戶(hù)提供路線(xiàn)指導的程序。

“在接近容量上限運行的機場(chǎng)，TAMS可使每小時(shí)起降航班次數增加大約10%。”西門(mén)子交通與物流集團機場(chǎng)IT負責人Christoph Meier博士表示。這個(gè)估算是以位于Braunschweig的德國宇航中心的模擬為基礎的。TAMS還對二氧化碳排放產(chǎn)生了積極影響。這是因為綜合性空管意味著(zhù)任何一架飛機只有在很快就起飛的情況下，才能滑行至起飛地點(diǎn)。成群結隊的飛機排隊等候起飛的情況可以*避免，這還可節省燃料。因為空管作出的決策，比如改變起飛方向，對于機場(chǎng)的其他操作人員而言不再突然，因此準點(diǎn)率也提高了20%。這可以在經(jīng)濟上給航空公司帶來(lái)明顯的好處。歐洲航空安全管理機構Eurocontrol估計歐洲每年的航班延誤成本高達10億歐元。

TAMS研究項目的結果是如此鼓舞人心，以致西門(mén)子打算在2012年盡早將TAMS轉換為產(chǎn)品。機場(chǎng)將能從西門(mén)子購買(mǎi)完整的軟件架構和控制中心。

從乘客的角度而言，不僅飛機準時(shí)降落關(guān)鍵，迅速抵達目的地同樣關(guān)鍵。然而，在許多情況下，抵達乘客發(fā)現當地的基礎設施沒(méi)有跟上經(jīng)濟增長(cháng)的步伐。如果他們乘坐出租車(chē)，這種感受會(huì )更為明顯。在許多城市，高峰時(shí)的出租車(chē)平均時(shí)速還不到20公里。

技術(shù)戰略師Diekmann認為沒(méi)有所謂的標準化解決方案。“每個(gè)城市都不同。”他說(shuō)道。為了找到不僅較快而且環(huán)境影響最小的路線(xiàn)，許多參數必須考慮在內，包括不同交通方式的排放數據以及交通擁堵時(shí)間。解決方案取決于數據的準確性。這些數據必須由交通誘導系統進(jìn)行登記和處理，西門(mén)子在1000多個(gè)城市安裝了該系統。

2005年，西門(mén)子在柏林交付了較為*的交通誘導中心之一。該市的交通狀況通過(guò)利用攝像探頭和大約2000個(gè)傳感器（大多數是嵌在瀝青路面里的感應線(xiàn)圈）進(jìn)行監控。通過(guò)該市的交通控制中心，基于交通流量和時(shí)間，可對1700多個(gè)交通燈和300個(gè)交通標志架進(jìn)行全自動(dòng)化控制。但是，即使這種高科技的裝置也可利用超現代化的控制技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。

直觀(guān)決策。一個(gè)更為*的解決方案是西門(mén)子中央研究院自動(dòng)化專(zhuān)家Georg von Wichert博士開(kāi)發(fā)的認知性軟件系統。Wichert為系統加載了為期四周的柏林交通數據。“在這種情況下，‘認知’意味著(zhù)系統自身可創(chuàng )建柏林交通過(guò)程模型，然后作出決策。”他解釋道。換句話(huà)說(shuō)，該系統并不以獨立的傳感器感測數據和獨立街道上的情況進(jìn)行交通狀況評估。相反，它會(huì )在整個(gè)城市背景下評估傳感器數據，并“了解”整體情況。這是一種直觀(guān)智能，充分說(shuō)明了為什么控制中心的工作人員喜歡在不同程序之間切換，以了解總體概況。

認知系統的優(yōu)勢是它能并行觀(guān)察復雜的數據，因此能比人為方式更快地發(fā)現偏離正常擁堵模式的情況。然而，它必須有一個(gè)學(xué)習階段。在該系統完成其學(xué)習階段之后，就能正確預測該市的交通流量情況和定期發(fā)生的擁堵。交通事故或短期建設造成的擁堵等特殊情況也可實(shí)現可靠探測。利用這些數據，在開(kāi)始階段可創(chuàng )建一個(gè)輔助系統，幫助控制中心人員為該市的交通燈選擇的控制方案。

認知系統的另外一個(gè)優(yōu)勢是它能夠進(jìn)行學(xué)習。“下一步，我們可對系統參數進(jìn)行微調，測試系統的整體反應，對控制程序進(jìn)行細節優(yōu)化，而不影響交通運行。” Wichert說(shuō)道。

更大規模的測試將會(huì )顯示認知性系統能給大城市的交通運行帶來(lái)多大幫助。但Wichert堅信，在復雜情況下，他的基于學(xué)習模式的控制系統比控制中心的人為操作更加*。

Diekmann還認為自動(dòng)化控制系統所能作的不僅僅是道路交通管理。他預計在未來(lái)幾十年內，交通控制中心、本地公交系統甚至快遞和貨運服務(wù)調度中心將全部實(shí)現互聯(lián)。“到那時(shí)，城市將會(huì )擁有一套神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )，使其能對廣大區域內的交通進(jìn)行全面優(yōu)化。”他這樣表示。

如果認知智能有一天被用來(lái)協(xié)調各種交通方式和所有交通樞紐，超級交通應用程序的夢(mèng)想也許就可變?yōu)楝F實(shí)。其使用方式具體如下：用戶(hù)在程序中輸入任何一個(gè)目的地，應用程序會(huì )建議比如三條不同的聯(lián)運路線(xiàn)，這三條路線(xiàn)都會(huì )考慮的路途時(shí)間、成本和二氧化碳排放。這種建議不是基于理論性的時(shí)刻表，而是基于交通狀況的實(shí)時(shí)預測。如果在路途中情況發(fā)生了變化，路線(xiàn)建議將會(huì )實(shí)時(shí)進(jìn)行調整。