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IT如何提升交通容量

當(dāng)今世界的大部分經(jīng)濟(jì)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(yùn)輸系統(tǒng)內(nèi)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(chǔ)設(shè)施變得更為高效。未來(lái)，這種系統(tǒng)將能從經(jīng)驗(yàn)中學(xué)習(xí)，并能對(duì)跨區(qū)域交通進(jìn)行整體優(yōu)化。

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

大城市最切實(shí)地感受到交通運(yùn)輸?shù)拇蠓鲩L(zhǎng)。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(jì)總產(chǎn)值的80%左右，因此是全球客運(yùn)和貨運(yùn)交通網(wǎng)絡(luò)的樞紐。就像在互聯(lián)網(wǎng)上交換數(shù)據(jù)一樣，樞紐或節(jié)點(diǎn)對(duì)于保持整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性至關(guān)重要。城市認(rèn)識(shí)到了這一事實(shí)。在西門(mén)子幾年前委托開(kāi)展的一項(xiàng)調(diào)查中，全球各地超過(guò)500名市長(zhǎng)和城市專(zhuān)家認(rèn)為，如果他們的城市要想保持商業(yè)吸引力，交通基礎(chǔ)設(shè)施是迄今為止較為重要的因素。

未來(lái)交通樞紐創(chuàng)意。 這是否意味著公路和鐵路網(wǎng)絡(luò)需要繼續(xù)擴(kuò)張？參與調(diào)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(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)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(tuán)以及該集團(tuán)舉辦的“交通樞紐未來(lái)”創(chuàng)意大賽所設(shè)想的未來(lái)場(chǎng)景的焦點(diǎn)所在。“我們的員工提交了140項(xiàng)創(chuàng)意。”項(xiàng)目發(fā)起人Huschke Diekmann說(shuō)道。這些新創(chuàng)意被發(fā)布到內(nèi)部網(wǎng)上，以便同事們對(duì)它們進(jìn)行評(píng)估和評(píng)論。那些獲得*贊同的 創(chuàng)意都有一個(gè)共同點(diǎn)：它們都認(rèn)同不同交通方式的聯(lián)合具有特別大的潛力。

獲獎(jiǎng)項(xiàng)目被稱(chēng)之為“聯(lián)運(yùn)乘客信息平臺(tái)”。該項(xiàng)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(tái)可提供當(dāng)?shù)馗鞣N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(yīng)用程序進(jìn)行道路規(guī)劃，而且能實(shí)時(shí)進(jìn)行可替代路線(xiàn)檢測(cè)并提供 路線(xiàn)建議。西門(mén)子于2011年底在第六屆德國(guó)信息技術(shù)峰會(huì)上展示了該系統(tǒng)的原型。展示內(nèi)容為一名商人通過(guò)利用智能手機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)聯(lián)運(yùn)方式避開(kāi)了交通擁堵。在這個(gè)過(guò)程中，他從汽車(chē)轉(zhuǎn)乘火車(chē)，然后再騎電動(dòng)自行車(chē)，并最終步行到達(dá)目的地。

“聯(lián)合貨物運(yùn)輸”創(chuàng)意獲得了該項(xiàng)比賽的第二名。從裝滿(mǎn)集裝箱的貨運(yùn)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(jī)車(chē)脫鉤，然后利用柴油動(dòng)力機(jī)車(chē)驅(qū)動(dòng)到上空沒(méi)有電纜的軌道上。港口起重機(jī)再把集裝箱吊運(yùn)到卡車(chē)上。而西門(mén)子發(fā)明家認(rèn)為，利用更簡(jiǎn)單、更輕便的卸貨橋，這個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)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(yùn)送。一輛貨運(yùn)列車(chē)可以在不到兩小時(shí)內(nèi)卸貨完畢，然后繼續(xù)其運(yùn)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(yùn)輸中扮演關(guān)鍵角色：自動(dòng)向物流IT系統(tǒng)提供關(guān)于其目的地和交付日期的信息。

統(tǒng)一的控制中心。 在德國(guó)，一個(gè)由聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)和技術(shù)部資助的被稱(chēng)之為“TAMS（機(jī)場(chǎng)全面管理套件）”的研究項(xiàng)目，旨在充分挖掘聯(lián)運(yùn)系統(tǒng)的潛力。作為該項(xiàng)目的牽頭人，西門(mén)子與德國(guó)宇航中心、斯圖加特機(jī)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(xiàng)目。

TAMS項(xiàng)目的基本理念非常簡(jiǎn)單：連接一切。因此，在機(jī)場(chǎng)，比如起飛降落容量和次數(shù)等關(guān)鍵因素應(yīng)與航班計(jì)劃和其他諸多相關(guān)系統(tǒng)協(xié)調(diào)在一起，比如加油和行李裝運(yùn)時(shí)間、登機(jī)手續(xù)辦理人數(shù)、登機(jī)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(dú)立服務(wù)提供商完成的。每個(gè)服務(wù)提供商根據(jù)協(xié)調(diào)*的計(jì)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(yùn)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(tǒng)最多通過(guò)共享數(shù)據(jù)庫(kù)連接在一起。這樣，替代性計(jì)劃必須由運(yùn)行負(fù)責(zé)人費(fèi)力地協(xié)調(diào)。

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(diào)機(jī)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(tǒng)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(jiān)控城市所有交通方式并給用戶(hù)提供路線(xiàn)指導(dǎo)的程序。

“在接近容量上限運(yùn)行的機(jī)場(chǎng)，TAMS可使每小時(shí)起降航班次數(shù)增加大約10%。”西門(mén)子交通與物流集團(tuán)機(jī)場(chǎng)IT負(fù)責(zé)人Christoph Meier博士表示。這個(gè)估算是以位于Braunschweig的德國(guó)宇航中心的模擬為基礎(chǔ)的。TAMS還對(duì)二氧化碳排放產(chǎn)生了積極影響。這是因?yàn)榫C合性空管意味著任何一架飛機(jī)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(jié)隊(duì)的飛機(jī)排隊(duì)等候起飛的情況可以*避免，這還可節(jié)省燃料。因?yàn)榭展茏鞒龅臎Q策，比如改變起飛方向，對(duì)于機(jī)場(chǎng)的其他操作人員而言不再突然，因此準(zhǔn)點(diǎn)率也提高了20%。這可以在經(jīng)濟(jì)上給航空公司帶來(lái)明顯的好處。歐洲航空安全管理機(jī)構(gòu)Eurocontrol估計(jì)歐洲每年的航班延誤成本高達(dá)10億歐元。

TAMS研究項(xiàng)目的結(jié)果是如此鼓舞人心，以致西門(mén)子打算在2012年盡早將TAMS轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品。機(jī)場(chǎng)將能從西門(mén)子購(gòu)買(mǎi)完整的軟件架構(gòu)和控制中心。

從乘客的角度而言，不僅飛機(jī)準(zhǔn)時(shí)降落關(guān)鍵，迅速抵達(dá)目的地同樣關(guān)鍵。然而，在許多情況下，抵達(dá)乘客發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)氐幕A(chǔ)設(shè)施沒(méi)有跟上經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)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(zhàn)略師Diekmann認(rèn)為沒(méi)有所謂的標(biāo)準(zhǔn)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(shù)必須考慮在內(nèi)，包括不同交通方式的排放數(shù)據(jù)以及交通擁堵時(shí)間。解決方案取決于數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。這些數(shù)據(jù)必須由交通誘導(dǎo)系統(tǒng)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(tǒng)。

2005年，西門(mén)子在柏林交付了較為*的交通誘導(dǎo)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(shù)是嵌在瀝青路面里的感應(yīng)線(xiàn)圈）進(jìn)行監(jiān)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(duì)1700多個(gè)交通燈和300個(gè)交通標(biāo)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(xiàn)代化的控制技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。

直觀決策。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(rèn)知性軟件系統(tǒng)。Wichert為系統(tǒng)加載了為期四周的柏林交通數(shù)據(jù)。“在這種情況下，‘認(rèn)知’意味著系統(tǒng)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(tǒng)并不以獨(dú)立的傳感器感測(cè)數(shù)據(jù)和獨(dú)立街道上的情況進(jìn)行交通狀況評(píng)估。相反，它會(huì)在整個(gè)城市背景下評(píng)估傳感器數(shù)據(jù)，并“了解”整體情況。這是一種直觀智能，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(rèn)知系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)是它能并行觀察復(fù)雜的數(shù)據(jù)，因此能比人為方式更快地發(fā)現(xiàn)偏離正常擁堵模式的情況。然而，它必須有一個(gè)學(xué)習(xí)階段。在該系統(tǒng)完成其學(xué)習(xí)階段之后，就能正確預(yù)測(cè)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(shè)造成的擁堵等特殊情況也可實(shí)現(xiàn)可靠探測(cè)。利用這些數(shù)據(jù)，在開(kāi)始階段可創(chuàng)建一個(gè)輔助系統(tǒng)，幫助控制中心人員為該市的交通燈選擇的控制方案。

認(rèn)知系統(tǒng)的另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)是它能夠進(jìn)行學(xué)習(xí)。“下一步，我們可對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行微調(diào)，測(cè)試系統(tǒng)的整體反應(yīng)，對(duì)控制程序進(jìn)行細(xì)節(jié)優(yōu)化，而不影響交通運(yùn)行。” Wichert說(shuō)道。

更大規(guī)模的測(cè)試將會(huì)顯示認(rèn)知性系統(tǒng)能給大城市的交通運(yùn)行帶來(lái)多大幫助。但Wichert堅(jiān)信，在復(fù)雜情況下，他的基于學(xué)習(xí)模式的控制系統(tǒng)比控制中心的人為操作更加*。

Diekmann還認(rèn)為自動(dòng)化控制系統(tǒng)所能作的不僅僅是道路交通管理。他預(yù)計(jì)在未來(lái)幾十年內(nèi)，交通控制中心、本地公交系統(tǒng)甚至快遞和貨運(yùn)服務(wù)調(diào)度中心將全部實(shí)現(xiàn)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(duì)廣大區(qū)域內(nèi)的交通進(jìn)行全面優(yōu)化。”他這樣表示。

如果認(rèn)知智能有一天被用來(lái)協(xié)調(diào)各種交通方式和所有交通樞紐，超級(jí)交通應(yīng)用程序的夢(mèng)想也許就可變?yōu)楝F(xiàn)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(yīng)用程序會(huì)建議比如三條不同的聯(lián)運(yùn)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(yù)測(cè)。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(diào)整。