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IT如何提升交通容量

當今世界的大部分經濟產值是由大城市創造的。但是它們需要依賴無縫信息流，以確保貨物在運輸系統內的順暢流通。來自西門子的自動化技術使得交通基礎設施變得更為高效。未來，這種系統將能從經驗中學習，并能對跨區域交通進行整體優化。

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?甘地國際機場的3號航站樓于2010年開通。在法蘭克福機場這個德國最大的航空樞紐，第四條跑道于2011年正式開通。在美國，“新一代”*機場基礎設施和跑道投資繼續穩步增長。僅以洛杉磯國際機場為例，該機場是 第六大機場，每年的客流量達6000萬人次，目前正在進行大規模擴建。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兩倍或三倍，而貨運量將增長2.5倍到3.5倍。

大城市最切實地感受到交通運輸的大幅增長。大城市既是這種發展的受益者，又是受害者。由于大城市占全球經濟總產值的80%左右，因此是全球客運和貨運交通網絡的樞紐。就像在互聯網上交換數據一樣，樞紐或節點對于保持整個網絡的穩定性至關重要。城市認識到了這一事實。在西門子幾年前委托開展的一項調查中，全球各地超過500名市長和城市專家認為，如果他們的城市要想保持商業吸引力，交通基礎設施是迄今為止較為重要的因素。

未來交通樞紐創意。 這是否意味著公路和鐵路網絡需要繼續擴張？參與調查的交通專家卻另有高見。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，而且更為環保。這種方式也是西門子交通與物流集團以及該集團舉辦的“交通樞紐未來”創意大賽所設想的未來場景的焦點所在。“我們的員工提交了140項創意。”項目發起人Huschke Diekmann說道。這些新創意被發布到內部網上，以便同事們對它們進行評估和評論。那些獲得*贊同的 創意都有一個共同點：它們都認同不同交通方式的聯合具有特別大的潛力。

獲獎項目被稱之為“聯運乘客信息平臺”。該項目要在一個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刻表以及街道上的交通狀況。這就可以利用一個應用程序進行道路規劃，而且能實時進行可替代路線檢測并提供 路線建議。西門子于2011年底在第六屆德國信息技術峰會上展示了該系統的原型。展示內容為一名商人通過利用智能手機和互聯網，通過聯運方式避開了交通擁堵。在這個過程中，他從汽車轉乘火車，然后再騎電動自行車，并最終步行到達目的地。

“聯合貨物運輸”創意獲得了該項比賽的第二名。從裝滿集裝箱的貨運列車上卸貨平均需要12個小時。車廂首先需要與電氣化機車脫鉤，然后利用柴油動力機車驅動到上空沒有電纜的軌道上。港口起重機再把集裝箱吊運到卡車上。而西門子發明家認為，利用更簡單、更輕便的卸貨橋，這個轉運過程可以在上有架空電纜的情況下進行，集裝箱可通過類似傳送帶的并行軌道進行運送。一輛貨運列車可以在不到兩小時內卸貨完畢，然后繼續其運輸旅程。利用類似技術，港口的集裝箱也可從船上直接卸到列車車廂中。智能集裝箱可在未來貨物運輸中扮演關鍵角色：自動向物流IT系統提供關于其目的地和交付日期的信息。

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

TAMS項目的基本理念非常簡單：連接一切。因此，在機場，比如起飛降落容量和次數等關鍵因素應與航班計劃和其他諸多相關系統協調在一起，比如加油和行李裝運時間、登機手續辦理人數、登機口容量以及餐飲卡車的目的地。目前，這些任務以及其他任務通常都是由獨立服務提供商完成的。每個服務提供商根據協調*的計劃分派自己的員工，但是都是通過自己的控制點。就像時鐘一樣，每個齒輪環環相扣，精密運行——直到比如暴風雪這樣的大混亂發生。迄今為止，服務提供商的IT系統最多通過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調。

在TAMS自動化環境中，局面則大不相同。在這里，所有服務提供商都與一個協調機場所有業務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可獲得綜合性輔助功能的支持。

上圖：西門子的研究人員正在開發一種能實時監控城市所有交通方式并給用戶提供路線指導的程序。

“在接近容量上限運行的機場，TAMS可使每小時起降航班次數增加大約10%。”西門子交通與物流集團機場IT負責人Christoph Meier博士表示。這個估算是以位于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生了積極影響。這是因為綜合性空管意味著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。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，對于機場的其他操作人員而言不再突然，因此準點率也提高了20%。這可以在經濟上給航空公司帶來明顯的好處。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，以致西門子打算在2012年盡早將TAMS轉換為產品。機場將能從西門子購買完整的軟件架構和控制中心。

從乘客的角度而言，不僅飛機準時降落關鍵，迅速抵達目的地同樣關鍵。然而，在許多情況下，抵達乘客發現當地的基礎設施沒有跟上經濟增長的步伐。如果他們乘坐出租車，這種感受會更為明顯。在許多城市，高峰時的出租車平均時速還不到20公里。

技術戰略師Diekmann認為沒有所謂的標準化解決方案。“每個城市都不同。”他說道。為了找到不僅較快而且環境影響最小的路線，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行登記和處理，西門子在1000多個城市安裝了該系統。

2005年，西門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利用攝像探頭和大約2000個傳感器（大多數是嵌在瀝青路面里的感應線圈）進行監控。通過該市的交通控制中心，基于交通流量和時間，可對1700多個交通燈和300個交通標志架進行全自動化控制。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進行進一步優化。

直觀決策。一個更為*的解決方案是西門子中央研究院自動化專家Georg von Wichert博士開發的認知性軟件系統。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’意味著系統自身可創建柏林交通過程模型，然后作出決策。”他解釋道。換句話說，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行交通狀況評估。相反，它會在整個城市背景下評估傳感器數據，并“了解”整體情況。這是一種直觀智能，充分說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。

認知系統的優勢是它能并行觀察復雜的數據，因此能比人為方式更快地發現偏離正常擁堵模式的情況。然而，它必須有一個學習階段。在該系統完成其學習階段之后，就能正確預測該市的交通流量情況和定期發生的擁堵。交通事故或短期建設造成的擁堵等特殊情況也可實現可靠探測。利用這些數據，在開始階段可創建一個輔助系統，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優勢是它能夠進行學習。“下一步，我們可對系統參數進行微調，測試系統的整體反應，對控制程序進行細節優化，而不影響交通運行。” Wichert說道。

更大規模的測試將會顯示認知性系統能給大城市的交通運行帶來多大幫助。但Wichert堅信，在復雜情況下，他的基于學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調度中心將全部實現互聯。“到那時，城市將會擁有一套神經網絡，使其能對廣大區域內的交通進行全面優化。”他這樣表示。

如果認知智能有一天被用來協調各種交通方式和所有交通樞紐，超級交通應用程序的夢想也許就可變為現實。其使用方式具體如下：用戶在程序中輸入任何一個目的地，應用程序會建議比如三條不同的聯運路線，這三條路線都會考慮的路途時間、成本和二氧化碳排放。這種建議不是基于理論性的時刻表，而是基于交通狀況的實時預測。如果在路途中情況發生了變化，路線建議將會實時進行調整。