科學(xué)引路 暢通有日--交通科學(xué)與交通工程淺析

1、科學(xué)引路 暢通有日-交通科學(xué)與交通工程淺析    涉及關(guān)鍵詞：淺析 工程 科學(xué) 交通 引路 通有 論文    科學(xué)引路 暢通有日-交通科學(xué)與交通工程淺析    追究城市交通擁堵的原因，比照國(guó)際交通研究和建設(shè)的狀況，人們發(fā)現(xiàn)，關(guān)鍵還是在于觀念、認(rèn)識(shí)上的差距。具體來(lái)說(shuō)，是由于交通建設(shè)中的“大經(jīng)驗(yàn)，小科學(xué)”做法在作怪。當(dāng)前，交通擁堵問(wèn)題已成為制約社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。解決交通問(wèn)題的關(guān)鍵在于大力開(kāi)展交通科學(xué)研究，促進(jìn)交通科學(xué)與交通技術(shù)的協(xié)調(diào)發(fā)展，使交通工程實(shí)踐立足于更科學(xué)、更有效的基

2、礎(chǔ)上。 觸目驚心“交通難” 2003年全國(guó)因交通阻塞導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失2000億元，約占當(dāng)年GDP的2% 目前，居住在大中城市的人們莫不飽受“交通難”之苦。1991年上海市的航測(cè)資料表明：交通高峰期，市中心區(qū)域的機(jī)動(dòng)車(chē)平均速度為每小時(shí)15公里，而最低速度為每小時(shí)4公里，即低于正常的步行速度；最新的統(tǒng)計(jì)資料表明：北京市和上海市中心城區(qū)的平均車(chē)速為每小時(shí)20公里。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，世界上每個(gè)“城里人”在一生中，無(wú)謂地耗費(fèi)在擁堵的車(chē)流中的時(shí)間平均達(dá)10晝夜之久！ 交通擁堵造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù)美國(guó)的資料，交通要道上擁擠的車(chē)流造成的時(shí)間耽擱每年達(dá)50億小時(shí)，交通擁堵帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失每年超過(guò)1000億美元；據(jù)我國(guó)有

3、關(guān)部門(mén)的統(tǒng)計(jì)分析，2003年全國(guó)因交通阻塞導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失為2000億元，約占當(dāng)年GDP的2%。 交通擁堵引起車(chē)輛頻繁減速和加速，交通運(yùn)輸效率隨之下降，額外消耗大量能源，并且使得廢氣排放劇增。研究表明，當(dāng)汽車(chē)的時(shí)速?gòu)?0公里/小時(shí)降至10公里/小時(shí)之時(shí)，燃料消耗量增加一倍，環(huán)境負(fù)荷增加24倍。1998年，北京市機(jī)動(dòng)車(chē)排放NOx、CO的分擔(dān)率高達(dá)46%和63%；上海市機(jī)動(dòng)車(chē)CO的排放分擔(dān)率在1996年就高達(dá)61%。機(jī)動(dòng)車(chē)廢氣是低空排放，對(duì)人類(lèi)健康威脅更大。 交通的擁堵和混亂還使得交通事故更加頻繁地發(fā)生。2004年，我國(guó)發(fā)生交通事故567753起，造成99217人死亡（幾乎占全球總數(shù)的一半），451

4、810人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)27.7億元。 改變現(xiàn)狀路何在？ 最根本的出路在于發(fā)展交通科學(xué)研究 如今，上至政府官員，下至平頭百姓，都迫切希望“交通難”問(wèn)題能早日得到解決。大而言之，此舉直接影響社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，且關(guān)乎國(guó)家和城市的形象。例如，美國(guó)亞特蘭大市在1996年奧運(yùn)會(huì)期間，嚴(yán)重的交通擁塞曾經(jīng)惡名遠(yuǎn)揚(yáng)，“交通大國(guó)”的形象大大受損；而悉尼奧運(yùn)會(huì)期間暢通的交通使得舉辦國(guó)備受贊揚(yáng)。現(xiàn)在，北京為辦好“科技奧運(yùn)”，正不遺余力地著手解決北京的交通問(wèn)題。小而言之，長(zhǎng)期的出行不便，會(huì)使百姓苦不堪言、怨聲載道。那么，解決問(wèn)題的出路何在？ 加大交通設(shè)施建設(shè)力度當(dāng)然是一種出路。我國(guó)的大中城市近年來(lái)投入交通建設(shè)的

5、資金成倍增長(zhǎng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近年來(lái)，我國(guó)城市交通建設(shè)方面的投資每年逾3000億元。以上海市為例，每年交通建設(shè)投資已超過(guò)百億元，“申”字形高架路網(wǎng)已然形成（目前正計(jì)劃在內(nèi)環(huán)線與外環(huán)線之間興建中環(huán)線），交通狀況有所改善，但依然存在諸多問(wèn)題：有些新建的高架路成了“高架停車(chē)場(chǎng)”，經(jīng)常出現(xiàn)“大動(dòng)脈比較暢通，微血管更加堵塞”的情形等等。更何況，交通建設(shè)不僅費(fèi)錢(qián)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且存在著土地資源、環(huán)境控制等方面的限制，不能無(wú)約束地發(fā)展路網(wǎng)。 挖掘現(xiàn)有交通資源的潛力是很好的出路。即使有了蛛網(wǎng)般的道路，如果管理不善，交通會(huì)擁堵依舊。例如，北京市四環(huán)路的設(shè)計(jì)通行能力是每小時(shí)1500輛機(jī)動(dòng)車(chē)，但如今當(dāng)交通流量達(dá)到每小時(shí)500輛

6、車(chē)時(shí)就出現(xiàn)擁堵，其中的問(wèn)題令人深思。而如何使現(xiàn)有的交通資源得到充分利用則是一個(gè)科學(xué)問(wèn)題。 最根本的出路在于發(fā)展交通科學(xué)研究，用以指導(dǎo)交通工程實(shí)踐。物理學(xué)家喬杜里等人在2000年物理學(xué)報(bào)告上發(fā)表的一篇權(quán)威性評(píng)論中指出：“交通科學(xué)基礎(chǔ)研究的目的是發(fā)現(xiàn)制約交通系統(tǒng)的基本規(guī)律；交通工程的主要目的是交通網(wǎng)絡(luò)和交通控制系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和實(shí)施。物理學(xué)家對(duì)交通科學(xué)的貢獻(xiàn)在于建立交通模型，得出關(guān)于制約交通現(xiàn)象的基本原理的重要結(jié)論；也有人投身研究快速在線仿真和交通控制戰(zhàn)略，以?xún)?yōu)化交通流?！边@方面的一個(gè)范例是：紐約市原來(lái)準(zhǔn)備投建連接曼哈頓與新澤西的第二條隧道。有些交通科學(xué)家建議：加強(qiáng)交通燈管理，使交通一直處于高效的

7、同步交通流狀態(tài)，這樣一來(lái)，原有隧道的運(yùn)能提高了20%，省卻了新建隧道的費(fèi)用。 他山之石可攻玉 二戰(zhàn)時(shí)期研究原子彈的美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室里，如今有一批科學(xué)家在全力研究交通流 據(jù)了解，各個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家在交通科學(xué)基礎(chǔ)研究的投入每年數(shù)以千萬(wàn)美元計(jì)。例如，上世紀(jì)90年代，美國(guó)公路局斥資6000萬(wàn)美元，設(shè)立TANSIMS（交通仿真系統(tǒng)）項(xiàng)目，收到了立竿見(jiàn)影之效，交通科學(xué)家們利用1992年剛提出來(lái)的元胞自動(dòng)機(jī)交通流模型，很快地將基礎(chǔ)理論實(shí)用化，并選擇達(dá)拉斯和波特蘭這兩個(gè)中等城市作為試點(diǎn)，進(jìn)行了可靠的交通分析和交通規(guī)劃；美國(guó)還提出了ISTEA法案（也稱(chēng)“冰茶”法案），專(zhuān)門(mén)發(fā)展智能交通系統(tǒng)；英國(guó)和澳大利亞的交

8、通科技專(zhuān)家研制出了交通分析、監(jiān)控軟件包SCOOT和SCAT，并廣泛投入使用。 在巨額經(jīng)費(fèi)資助下，大批優(yōu)秀科學(xué)家進(jìn)入交通研究領(lǐng)域。二戰(zhàn)時(shí)期研究原子彈的美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室里，如今有一批科學(xué)家在全力研究交通流，他們通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，交通流問(wèn)題并不比他們以往研究的現(xiàn)代物理學(xué)問(wèn)題簡(jiǎn)單。許多聞名遐邇的科學(xué)家做了開(kāi)創(chuàng)性的工作，其中，物理學(xué)家普利高津（諾貝爾獎(jiǎng)獲得者）和赫爾曼（美國(guó)科學(xué)院院士）率先提出了氣體動(dòng)力論交通流模型，并撰寫(xiě)了相應(yīng)的專(zhuān)著；流體力學(xué)家賴(lài)特希爾（英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員）和他的學(xué)生惠瑟姆于1955年發(fā)表了里程碑式的論文論運(yùn)動(dòng)學(xué)波，提出了交通流的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型；經(jīng)濟(jì)學(xué)家維克利（諾貝爾獎(jiǎng)獲得者）建立了著

9、名的交通瓶頸排隊(duì)模型，麥克法登（諾貝爾獎(jiǎng)獲得者）則創(chuàng)建了交通行為離散選擇理論。在他們的帶動(dòng)下，各個(gè)學(xué)科的后起之秀紛紛脫穎而出，做了大量的獨(dú)創(chuàng)性工作。 在政府機(jī)構(gòu)和企業(yè)部門(mén)的資助下，許多大型交通科技計(jì)劃紛紛出臺(tái)，除了前面提及的美國(guó)TRANSIMS計(jì)劃以外，歐洲有EURECA計(jì)劃，德國(guó)有ATTS/ ATMS計(jì)劃，日本有SMARTWAY/VICS計(jì)劃。這些大型項(xiàng)目以交通科學(xué)為基礎(chǔ)，動(dòng)用大量高科技手段，研制出上百種軟硬件，直接用于改善交通狀況，已收到明顯的效果。 值得一提的是，發(fā)達(dá)國(guó)家近年來(lái)特別關(guān)注交通智能化和一體化的研究，充分利用信息科學(xué)的新成果，將交通系統(tǒng)的運(yùn)行置于更為科學(xué)、先進(jìn)的基礎(chǔ)上。 由于采

10、取了上述措施，發(fā)達(dá)國(guó)家大中城市的交通擁堵?tīng)顩r要比我國(guó)緩和。例如，東京、巴黎這樣的國(guó)際性大都市，機(jī)動(dòng)車(chē)擁有量遠(yuǎn)大于北京、上海，交通運(yùn)行狀況則要好得多。 “大經(jīng)驗(yàn)，小科學(xué)”害人不淺 在我國(guó)交通發(fā)展過(guò)程中，交通科學(xué)沒(méi)有贏得其應(yīng)有的地位，我國(guó)交通建設(shè)（特別是道路建設(shè)）的預(yù)研經(jīng)費(fèi)偏少 現(xiàn)在要回答的問(wèn)題是：近年來(lái)，我國(guó)在城市交通領(lǐng)域的投入可以說(shuō)不少，為什么收效不夠理想？過(guò)去人們說(shuō)：“交通堵到哪里，路就修到哪里。”現(xiàn)在人們則常說(shuō)：“路修到哪里，交通就堵到哪里?！钡降自蚝卧?？ 追究城市交通擁堵的原因，表面上看來(lái)，是由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)騰飛，促使交通需求快速增長(zhǎng)，導(dǎo)致供需失衡；加上基于歷史的原因，原有交通系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、

11、布局不合理，改造起來(lái)費(fèi)時(shí)費(fèi)力；再加上公民的交通法規(guī)意識(shí)較弱，降低了交通系統(tǒng)的運(yùn)行效率。但是，如果追究深層次的原因，比照國(guó)際交通研究和建設(shè)的狀況，人們發(fā)現(xiàn)，關(guān)鍵還是在于觀念、認(rèn)識(shí)上的差距。具體來(lái)說(shuō)，是由于交通建設(shè)中的“大經(jīng)驗(yàn)，小科學(xué)”做法在作怪，也就是說(shuō)，在交通發(fā)展過(guò)程中，交通科學(xué)沒(méi)有贏得其應(yīng)有的地位。說(shuō)得更具體一些，“大經(jīng)驗(yàn)，小科學(xué)”的表現(xiàn)形式是：重技術(shù)，輕科學(xué)；重現(xiàn)象，輕機(jī)理；重施工，輕預(yù)研。 在許多人的腦海里，“科技”不分家，一談到改善交通狀況，馬上想到要利用什么技術(shù)，實(shí)施什么工程。實(shí)際上，科學(xué)和技術(shù)是有緊密聯(lián)系的兩回事，科學(xué)是技術(shù)的基礎(chǔ)，技術(shù)則是科學(xué)發(fā)展的推動(dòng)力；一切技術(shù)的發(fā)展必須以科學(xué)

12、的發(fā)展和應(yīng)用為基礎(chǔ)。筆者聽(tīng)過(guò)一個(gè)報(bào)告，論及科學(xué)、技術(shù)與工程的關(guān)系，其中指出：科學(xué)、技術(shù)、工程的投入比大致為1:10:100，而科學(xué)方面的投入不可或缺，但還是有不少人沒(méi)有想清楚這一點(diǎn)。筆者了解到，每上一個(gè)工程（例如道路建設(shè)工程），一定會(huì)進(jìn)行預(yù)可行性研究和工程可行性研究，通常邀集相關(guān)的工程界人士，絕少想到邀請(qǐng)科學(xué)家參加。也就是說(shuō)，科學(xué)家對(duì)交通工程建設(shè)很少有發(fā)言權(quán)。而目前交通工程界中有不少人比較崇尚經(jīng)驗(yàn)，對(duì)許多具體問(wèn)題較少上升到交通科學(xué)的理論高度來(lái)認(rèn)識(shí)；而且，他們經(jīng)常疲于奔命地投入各種工程項(xiàng)目，“充電”時(shí)間較少，對(duì)上世紀(jì)90年代以來(lái)交通科學(xué)蓬勃發(fā)展的成果知之甚少，工程實(shí)施就難免觀念陳舊，顧此失彼，難

13、以達(dá)到先進(jìn)水平。 一般來(lái)說(shuō)，我國(guó)交通建設(shè)（特別是道路建設(shè)）的預(yù)研經(jīng)費(fèi)偏少。實(shí)際上，在計(jì)算機(jī)技術(shù)高度發(fā)達(dá)的今天，待建工程的交通運(yùn)行狀況完全有可能在計(jì)算機(jī)上預(yù)先實(shí)現(xiàn)仿真！只要掌握了真實(shí)的或可預(yù)測(cè)的交通數(shù)據(jù)，并采用恰當(dāng)?shù)奈锢?、?shù)學(xué)模型，這種仿真可以做到惟妙惟肖的程度，可是，目前這樣的工作少之又少。于是，有的立交橋建了拆、拆了建，往復(fù)循環(huán)，不知道浪費(fèi)了多少民脂民膏！筆者還了解到，某段高速路建成后，忘了開(kāi)辟中途的進(jìn)出通道，只得事后改建。假若進(jìn)行充分的科學(xué)預(yù)研，這類(lèi)情況就不會(huì)發(fā)生。 應(yīng)該承認(rèn)，我國(guó)的交通科學(xué)研究現(xiàn)狀遠(yuǎn)不能令人滿意。最近，中國(guó)科技大學(xué)教授吳清松做過(guò)一次SCI論文檢索，以“交通”（“traff

14、ic”）為關(guān)鍵詞，檢索了從1990年到2005年這16年間的狀況。檢索到的論文總篇數(shù)為28230篇，其中美國(guó)9891篇（約占35），中國(guó)大陸461篇（約占2）、香港特區(qū)538篇、臺(tái)灣省755篇。從中大致可看出我國(guó)交通科學(xué)發(fā)展的落后態(tài)勢(shì)。 這種落后態(tài)勢(shì)帶來(lái)的后果是：交通的規(guī)劃、建設(shè)、管理和控制缺乏先進(jìn)的、科學(xué)的理論指導(dǎo)，交通建設(shè)效率不能充分提高，現(xiàn)有交通資源難以充分利用，交通路網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理的現(xiàn)狀難以迅速改變。總的結(jié)果是：盡管投入大量人力物力，交通擁堵的現(xiàn)狀難以迅速改變。 因此，我們認(rèn)為，要增加交通建設(shè)的有效性，當(dāng)務(wù)之急是改變目前的“大經(jīng)驗(yàn)，小科學(xué)”的現(xiàn)狀，把發(fā)展交通科學(xué)放到首要的位置。 三大誤區(qū)

15、要消除 主管部門(mén)應(yīng)區(qū)分交通科學(xué)和交通工程，努力促進(jìn)兩者的協(xié)調(diào)發(fā)展，盡快地將先進(jìn)的科學(xué)理論轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力 由于國(guó)內(nèi)很多人對(duì)交通科學(xué)了解得不多，要大力發(fā)展交通科學(xué)，有三個(gè)誤區(qū)必須消除。 一是“交通非科學(xué)”。 不少人認(rèn)為，交通過(guò)程中，沒(méi)有多少科學(xué)問(wèn)題，要有，也是社會(huì)科學(xué)或行為科學(xué)問(wèn)題。其實(shí)，交通過(guò)程中蘊(yùn)涵了大量科學(xué)問(wèn)題，交通科學(xué)是一個(gè)朝氣蓬勃的新興科學(xué)學(xué)科?，F(xiàn)在我們就看看交通擁堵問(wèn)題。試問(wèn)：交通擁堵的形成和演化機(jī)理是怎樣的？已形成的擁堵如何疏解？這其中就有數(shù)不清的科學(xué)問(wèn)題。從微觀上，需要用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)物理方法，建立路段交通流模型；用統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)工具進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)；用先進(jìn)的算法進(jìn)行仿真和模擬；用數(shù)理科學(xué)知識(shí)分析

16、仿真結(jié)果。從宏觀角度看來(lái)，運(yùn)用運(yùn)籌、控制、系統(tǒng)科學(xué)的方法，分析路網(wǎng)交通流對(duì)擁堵的影響；用復(fù)雜性科學(xué)分析路網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的效應(yīng)?？梢院敛豢鋸埖卣f(shuō)，窮一位交通科學(xué)家的畢生精力，也難以完整地給出上述問(wèn)題的圓滿答案。當(dāng)然，交通問(wèn)題往往也涉及行為科學(xué)，合格的交通科學(xué)家會(huì)經(jīng)常注意這些因素。筆者認(rèn)為，交通科學(xué)是一種非常典型的技術(shù)科學(xué)，它有極強(qiáng)的應(yīng)用背景，它的任何發(fā)展都是為了實(shí)際應(yīng)用，而“紙上談兵”式的所謂交通理論沒(méi)有什么生命力。 二是“發(fā)展交通主要是政府行為”。 有人認(rèn)為，交通規(guī)劃、建設(shè)和管理的決策權(quán)主要掌握在政府主管部門(mén)手里，交通工程師的權(quán)限有限，更談不上交通科學(xué)家了。這是一種誤解。現(xiàn)在的問(wèn)題是，政府要多傾聽(tīng)

17、交通科學(xué)家的真知灼見(jiàn)，交通科學(xué)家也應(yīng)與工程師們通力合作，在解決交通問(wèn)題的過(guò)程中發(fā)揮應(yīng)有的作用。當(dāng)然，交通界人士也要用先進(jìn)的交通科學(xué)知識(shí)去影響有關(guān)決策者。 三是“交通科學(xué)遠(yuǎn)水解不了近渴”。 有人認(rèn)為，交通科學(xué)家的理論發(fā)揮不了什么直接作用，這是一種偏見(jiàn)。最好的解決辦法是：交通工程師努力學(xué)習(xí)交通科學(xué)理論，而交通科學(xué)家要不斷參與交通工程實(shí)踐，為交通工程師不斷提供解決問(wèn)題的工具。主管部門(mén)應(yīng)區(qū)分好交通科學(xué)和交通工程，努力促進(jìn)兩者的協(xié)調(diào)發(fā)展，盡快地將先進(jìn)的科學(xué)理論轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。 盡管交通科學(xué)目前仍處于發(fā)展階段，但已經(jīng)能為當(dāng)前的交通工程實(shí)踐提供科學(xué)的理論依據(jù)。只要遵循“以交通科學(xué)來(lái)指導(dǎo)交通工程實(shí)踐，以交通工程

18、實(shí)踐引導(dǎo)交通科學(xué)的發(fā)展”這一原則行事，解決“交通難”問(wèn)題決非可望而不可及的事情。理想的做法是，進(jìn)行城市交通規(guī)劃和建設(shè)時(shí)，交通工程師與交通科學(xué)家通力合作，充分了解交通的總體供需關(guān)系，對(duì)交通運(yùn)行狀況做全面的預(yù)測(cè)和分析，設(shè)計(jì)科學(xué)合理的交通網(wǎng)絡(luò)，對(duì)可能的擁堵及其演化機(jī)理有透徹的認(rèn)識(shí)，通過(guò)全面的預(yù)研、仿真，事先消除可能的交通瓶頸，并對(duì)交通擁堵給出控制對(duì)策。總之，宏觀地做出科學(xué)決策，避免可能出現(xiàn)的問(wèn)題。在整治交通時(shí)，對(duì)各種交通方式做出全面分析，科學(xué)地確定問(wèn)題的癥結(jié)。在整個(gè)過(guò)程中，必須以先進(jìn)的交通科學(xué)原則來(lái)引領(lǐng)。 科學(xué)引路保暢通 發(fā)展具有中國(guó)特色的交通科學(xué)是我國(guó)交通科學(xué)家的重任 我們欣喜地注意到，我國(guó)的許多

19、部門(mén)已逐漸認(rèn)識(shí)到發(fā)展交通科技的重要性，“十五”期間，投入發(fā)展智能交通系統(tǒng)研制的經(jīng)費(fèi)就數(shù)以十億計(jì)；國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)近年來(lái)為交通科學(xué)基礎(chǔ)研究立項(xiàng)的強(qiáng)度逐年增長(zhǎng)，至今已資助了數(shù)以百計(jì)的交通科學(xué)的基礎(chǔ)研究項(xiàng)目。以作者熟悉的基金委數(shù)學(xué)物理科學(xué)部為例，5年來(lái)，設(shè)立了十幾個(gè)相關(guān)的項(xiàng)目，其中包括國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“城市交通流研究”。這些項(xiàng)目對(duì)發(fā)展我國(guó)的交通科學(xué)和交通工程起了很大的作用。近年來(lái)，科技部在確立“973”基礎(chǔ)科研項(xiàng)目時(shí)，也注意到了交通科學(xué)項(xiàng)目的立項(xiàng)。 應(yīng)該注意的是，我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，歷史條件決定了我國(guó)的交通系統(tǒng)明顯地有別于發(fā)達(dá)國(guó)家，因此，我們不能照搬國(guó)外的交通流理論，必須在學(xué)習(xí)、調(diào)研

20、、借鑒的基礎(chǔ)上，發(fā)展具有中國(guó)特色的交通科學(xué)，這是我國(guó)交通科學(xué)家的重任。 為了更好地發(fā)展交通科學(xué)，作者提出如下建議： 1）充分認(rèn)識(shí)發(fā)展交通科學(xué)研究的重要性。以此為基礎(chǔ)，才有可能以高屋建瓴的目光，做出科學(xué)的交通決策，提出可靠的建設(shè)方案； 2）大力提倡交通科學(xué)與交通技術(shù)的密切結(jié)合，在解決交通問(wèn)題時(shí)自覺(jué)地實(shí)現(xiàn)兩個(gè)“拳頭”出擊，做到交通科學(xué)與交通工程的協(xié)調(diào)發(fā)展； 3）認(rèn)清在交通科學(xué)方面我國(guó)與先進(jìn)國(guó)家的差距，急起直追。首先要大大增加這方面的投入。盡管近年來(lái)已設(shè)立了一些研究項(xiàng)目，但與我國(guó)近萬(wàn)億的交通基礎(chǔ)建設(shè)投資相比、與緩解交通擁堵的迫切需要相比、與交通大發(fā)展對(duì)基礎(chǔ)科學(xué)研究的呼喚相比，無(wú)論是資助項(xiàng)目數(shù)量，還是

21、資助強(qiáng)度，都還顯得遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。 滯后的交通管理造成的局面 （戴世強(qiáng) 供圖）物理眼光看交通 在物理學(xué)家的眼中，交通現(xiàn)象更是五光十色、流光溢彩。他們認(rèn)為，交通系統(tǒng)是一個(gè)由多個(gè)自驅(qū)動(dòng)粒子組成的復(fù)雜系統(tǒng)，他們把行進(jìn)著的車(chē)輛和行人看成自行驅(qū)動(dòng)的“粒子”，交通流與光線一樣，既有粒子性又有波動(dòng)性，因此，可以從宏觀和微觀的視角加以描述；物理學(xué)家還指出，交通網(wǎng)絡(luò)是一種復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，由于構(gòu)成成分的多樣性（客車(chē)、轎車(chē)、非機(jī)動(dòng)車(chē)、行人）和運(yùn)行的隨機(jī)性，與一般的大網(wǎng)絡(luò)相比，其復(fù)雜性絕不遜色。 道路交通狀態(tài)大致可以分成3種：低密度的暢行交通（即自由流）、各車(chē)道的車(chē)輛齊頭并進(jìn)的高密度同步交通、更高密度的擁堵交通。在物理學(xué)家眼里，

22、它們可類(lèi)比為氣相、液相、固相這三個(gè)相，各相之間可以發(fā)生“相變”，到了某個(gè)臨界密度，相變就要發(fā)生。人們出行時(shí)就經(jīng)常遇到相變，最不愿意遇到的是從暢行交通相（經(jīng)同步交通相）到擁堵交通相的相變。而相變正是凝聚態(tài)物理學(xué)家的研究對(duì)象。他們發(fā)現(xiàn)，交通系統(tǒng)的相變中也存在著回滯（hysteresis：交通流量隨密度變化的回路特性）、成簇（clustering：擁堵集簇的形成）、相分離（phase separation：交通流態(tài)時(shí)斷時(shí)續(xù)）等現(xiàn)象。從物理學(xué)的角度看來(lái)，交通運(yùn)行經(jīng)常遠(yuǎn)離平衡態(tài)，而制約它們的是復(fù)雜的非線性動(dòng)力學(xué)規(guī)律，因此，非平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)物理學(xué)和非線性動(dòng)力學(xué)正可以大行其道，交通系統(tǒng)中充滿著自組織（系統(tǒng)自行進(jìn)入最佳臨界狀態(tài)）、混沌、分叉、失穩(wěn)（進(jìn)入擁堵）等非線性現(xiàn)象。當(dāng)流體力學(xué)家審視交通系統(tǒng)時(shí)，自然地把交通流看作運(yùn)動(dòng)流體，其