下一代智慧交通系统—构想一个碳中和、互联、智能、公平的交通

客座主编：曲小波^1*, Jonas Eliasson², Zuo-Jun (Max) Shen³, 何方⁴, Juan de Dios Ortúzar⁵, 王凯¹

单位：

1. 清华大学车辆与运载学院；2. 瑞典交通管理局交通运输部&瑞典林雪平大学；3. 香港大学商学院；4. 清华大学工业工程系；5. 智利天主教大学交通工程与物流系

*xiaobo@tsinghua.edu.cn

引用：Xiaobo QU, Jonas ELIASSON, Zuo-Jun (Max) SHEN, Fang HE, Juan de Dios ORTÚZAR, Kai WANG. Special issue: Next generation smart transportation systems: envisioning a carbon-neutral, connected, intelligent, equitable transportation. Frontiers of Engineering Management, 2024, 11(4): 589‒591 https://doi.org/10.1007/s42524-024-4035-5

文章链接：

https://journal.hep.com.cn/fem/EN/10.1007/s42524-024-4035-5

https://link.springer.com/article/10.1007/s42524-024-4035-5

近年来，快速城市化、人口增长以及对气候变化日益增强的关注，导致对创新和可持续交通解决方案的需求不断增长。在努力应对这些挑战的过程中，下一代智能交通系统的开发已成为全球研究人员、行业领袖和政策制定者的关注焦点。这些先进的系统，融合了人工智能、电气化、智能网联、自动驾驶、以及城市低空交通等尖端技术或理念，有潜力彻底改变人们出行方式和货物运输方式。本特刊旨在为新想法、研究发现以及应用实践提供一个交流平台，促进对交通范式革命所带来的机遇和挑战的更深入理解。通过探索碳中和、网联化、智能化、公平化和立体化等多方面趋势，希望促进多学科的对话，并为未来可持续、高效、公正的交通解决方案的发展提供启示。

本期《工程管理前沿》特刊聚焦 “下一代智慧交通系统: 构想一个碳中和、互联、智能、公平的交通” 这一主题，收录了 10 篇旨在探索未来交通模式解决方案的论文。

自动驾驶近期受到了极大关注。尽管在自动驾驶车辆（AVs）的技术以及社会对其接受程度方面已经开展了大量研究，但针对城市自动驾驶交通的控制与调度的研究仍处于萌芽阶段。Li 等人引入了一种新颖的城市自动驾驶交通全局控制模式。其核心概念是通过车路协同对道路网络内的所有自动驾驶车辆进行集中调度，以此优化交通流量。

Yang 等人介绍了一种用于自动驾驶车辆滚动式生态速度优化的数据驱动算法，旨在提升车辆运营状况。该算法将深度信念网络与反向传播神经网络相结合，构建出一种交通状态感知机制，用于预测可行的速度范围。与标准驾驶做法相比，所提算法使能耗降低了 12.2%，且行程时间并未显著延长。

Yang 等人研究了自动驾驶车辆在快速公交专用道上的应用情况。他们开发了一个动态联合优化模型，通过调整自动驾驶车辆速度和公交时刻表，在减少公交乘客候车时间的同时，尽量缩短车辆行程时间。为应对大规模场景下的计算挑战，他们实施了一个基于模拟的启发式算法框架，相较于现有基准，该框架显著提高了系统的吞吐量。

城市轨道交通（URT）在缓解城市拥堵和减少排放方面起着关键作用，是一种可持续的交通替代方式。Huang 等人提出了一个决策支持模型，该模型整合了涉及客流以及列车运力利用的运营控制策略。利用 2021 年末中国西安新冠疫情期间的数据对该模型的有效性进行了评估。

公交串车问题一直是城市公交系统中存在的顽固问题，且仍是一个尚未完全解决的挑战。Yang 等人总结了现有的解决方案，并为该领域的相关研究提供了指导。他们将这些方案分为五个方向，即运营策略改进、交通控制改进、驾驶员驾驶规则改进、乘客习惯改进以及其他方面。

Zhong 等人提出了一个统一优化模型，用于联合优化公交充电计划和储能系统功率曲线。该模型通过考虑电池老化、分时电价以及容量服务费等因素来优化总成本。数值模拟表明，所提出的方法能够在数秒内优化各类运营决策。

Cheng 等人探索了基于公共交通（PT）的众包配送概念，将其作为传统包裹配送系统的一种补充解决方案。他们的研究结果表明，基于公共交通的众包配送能够减少车辆行驶总里程、司机的总体工作时长以及用于最后一公里配送所需货车的数量，从而缓解城市交通拥堵和环境污染。

Guan 和 Bao 研究了网约车叫车服务是否比街边扬招出租车服务表现更好。他们证明了网约车叫车服务是否优于街边扬招主要取决于匹配区域内闲置车辆的密度以及匹配时段。

Ma 等人针对先到先服务（FCFS）管理模式下的双轨铁路线路提出了一种列车晚点传播算法。该算法为调度员在应对列车晚点情况时管理和重新安排列车提供了一个有价值的工具，从而提高了铁路运营的韧性和效率。

Yan 等人探索了城市空中交通（UAM），将其作为缓解因交通供给静态而需求动态增长所导致的主要城市地区交通拥堵加剧问题的一种策略。文中深入概述了城市空中交通的发展情况，着重介绍了其现状以及与现有城市交通系统融合所面临的挑战。

最后，我们要向慷慨分享见解和观点的各位撰稿作者表示诚挚的感谢。我们也感谢各位审稿人、期刊编辑以及出版商在推动本期特刊的审稿和编辑流程方面所提供的帮助。

客座主编

Xiaobo Qu

曲小波博士是清华大学车辆与运载学院的讲席教授，2020年当选为欧洲科学院院士。研究专注于为未来城市交通系统新兴技术。已独立撰写或合作撰写了 150 多篇发表于顶级期刊的学术论文，其中包括 16 篇ESI高被引论文。曲教授在 2023 年和 2024 年被爱思唯尔评选为高被引中国学者。担任 10 种期刊的编辑工作，包括《Communications in Transportation Research》的主编以及《Journal of Intelligent and Connected Vehicles》的执行主编。

Jonas Eliasson

Jonas Eliasson博士是瑞典交通管理局交通运输部主任、林雪平大学交通系统的客座教授，以及瑞典皇家工程科学院规划与建设委员会的主席。Eliasson教授的研究兴趣集中在交通政策的设计与评估方面，涵盖成本效益分析、交通定价、铁路运力分配、交通需求建模、拥堵收费、交通领域的决策制定、交通政策的公众及政治可接受性，以及出行时间和可靠性的评估等领域。曾作为专家顾问，就诸多战略交通问题为大量的城市、地区以及国家政府提供服务，这些问题通常涉及可持续交通规划、拥堵收费以及社会和经济评估等方面。

Zuo-Jun (Max) Shen

申作军博士是香港大学的副校长兼常务副校长（科研），以及物流与供应链管理讲席教授。申教授于佛罗里达大学开启学术生涯，担任助理教授，并于 2004 年加入加州大学伯克利分校，之后成为校长讲席教授、工业工程与运筹学系系主任以及土木与环境工程系教授。申教授于 2021 年加入香港大学。在国际上被公认为是其所在领域的顶尖学者，是INFORMS学会会士、POMS学会会士、香港工程科学院院士，并且曾任POMS学会会长。

Fang He

何方博士是清华大学工业工程系的终身副教授、博士生导师。何教授是运筹学与统计学研究所的副所长。于 2010 年获得清华大学土木工程专业的学士学位，并于 2014 年获得佛罗里达大学的博士学位。研究聚焦于电动化与自动化交通、交通经济学等领域。已在被SCI收录的顶尖学术期刊上发表了 40 多篇论文，根据谷歌学术的数据，其论文被引用次数超过 2000 次。何教授还是《Transportation Research Part C》（交通领域的顶尖学术期刊之一）的编委会成员。

Juan de Dios Ortúzar

Juan de Dios Ortúzar博士是智利天主教大学的荣誉教授，也是复杂工程系统研究所研究员。已发表了 200 多篇论文（被引用次数超过 20500 次），是《Modelling Transport 》（威利出版社，2024 年第五版）一书的合著者，该书反映了该学科的实践现状。Ortúzar教授在 2012—2020 年期间担任《Transportation Research A》的共同主编，并是另外七种国际期刊的编委会成员。在过去 30 年里，牵头在美洲和欧洲开展了 50 多项交通研究，涉及先进需求建模技术的应用。Ortúzar教授率先应用离散选择模型来确定为减少外部性（事故、噪音和污染）的支付意愿，并在澳大利亚、哥伦比亚、智利、德国、挪威和西班牙等地进行了应用。在 2010 年荣获Humboldt 研究奖，2012 年获得国际出行行为研究协会终身成就奖，2021 年获得美洲国家组织颁发的Premio Eduardo Charreau奖。

Kai Wang

王凯博士目前是清华大学车辆与运载学院的副教授。2021 年至 2022 年期间，是卡内基梅隆大学海因茨学院的研究科学家，2019 年至 2021 年则是麻省理工学院斯隆管理学院的博士后研究员。王凯博士的研究涵盖大规模、随机以及数据驱动型决策，主要应用于智能交通和物流系统领域。研究成果发表在诸如《Operations Research》《Management Science》《Transportation Science》《Transportation Research Part B》等顶级期刊上。其研究还获得了多项学术荣誉，例如，2023 年INFORMS Harvey Greenberg研究奖、2021 年INFORMS交通科学与物流学会最佳论文奖等等。

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　　责任编辑：宫在芹

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