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IT如何提升交通容量

当今世界的大部分经济产值是由大城市创造的。但是它们需要依赖无缝信息流，以确保货物在运输系统内的顺畅流通。来自西门子的自动化技术使得交通基础设施变得更为高效。未来，这种系统将能从经验中学习，并能对跨区域交通进行整体优化。

世界各地的航空运输一派繁荣，客运里程每年增加5%-6%。在新德里，英迪拉?甘地国际机场的3号航站楼于2010年开通。在法兰克福机场这个德国最大的航空枢纽，第四条跑道于2011年正式开通。在美国，“新一代”先进机场基础设施和跑道投资继续稳步增长。仅以洛杉矶国际机场为例，该机场是 第六大机场，每年的客流量达6000万人次，目前正在进行大规模扩建。公路、铁路和船舶的客运和货运量也在不断攀升。国际交通论坛预计，从2000年到2050年，全球各种交通工具的客运量将增长两倍或三倍，而货运量将增长2.5倍到3.5倍。

大城市最切实地感受到交通运输的大幅增长。大城市既是这种发展的受益者，又是受害者。由于大城市占全球经济总产值的80%左右，因此是全球客运和货运交通网络的枢纽。就像在互联网上交换数据一样，枢纽或节点对于保持整个网络的稳定性至关重要。城市认识到了这一事实。在西门子几年前委托开展的一项调查中，全球各地超过500名市长和城市专家认为，如果他们的城市要想保持商业吸引力，交通基础设施是迄今为止较为重要的因素。

未来交通枢纽创意。 这是否意味着公路和铁路网络需要继续扩张？参与调查的交通专家却另有高见。他们想要做的最重要的事是更好地利用现有基础设施——这不仅成本更低，而且更为环保。这种方式也是西门子交通与物流集团以及该集团举办的“交通枢纽未来”创意大赛所设想的未来场景的焦点所在。“我们的员工提交了140项创意。”项目发起人Huschke Diekmann说道。这些新创意被发布到内部网上，以便同事们对它们进行评估和评论。那些获得*赞同的 创意都有一个共同点：它们都认同不同交通方式的联合具有特别大的潜力。

获奖项目被称之为“联运乘客信息平台”。该项目要在一个软件解决方案中将城市各种交通方式的信息融合在一起。该平台可提供当地各种公交方式的时刻表以及街道上的交通状况。这就可以利用一个应用程序进行道路规划，而且能实时进行可替代路线检测并提供 路线建议。西门子于2011年底在第六届德国信息技术峰会上展示了该系统的原型。展示内容为一名商人通过利用智能手机和互联网，通过联运方式避开了交通拥堵。在这个过程中，他从汽车转乘火车，然后再骑电动自行车，并最终步行到达目的地。

“联合货物运输”创意获得了该项比赛的第二名。从装满集装箱的货运列车上卸货平均需要12个小时。车厢首先需要与电气化机车脱钩，然后利用柴油动力机车驱动到上空没有电缆的轨道上。港口起重机再把集装箱吊运到卡车上。而西门子发明家认为，利用更简单、更轻便的卸货桥，这个转运过程可以在上有架空电缆的情况下进行，集装箱可通过类似传送带的并行轨道进行运送。一辆货运列车可以在不到两小时内卸货完毕，然后继续其运输旅程。利用类似技术，港口的集装箱也可从船上直接卸到列车车厢中。智能集装箱可在未来货物运输中扮演关键角色：自动向物流IT系统提供关于其目的地和交付日期的信息。

统一的控制中心。 在德国，一个由联邦经济和技术部资助的被称之为“TAMS（机场全面管理套件）”的研究项目，旨在充分挖掘联运系统的潜力。作为该项目的牵头人，西门子与德国宇航中心、斯图加特机场和其他合作伙伴进行了紧密合作，并于2012年初完成了该项目。

TAMS项目的基本理念非常简单：连接一切。因此，在机场，比如起飞降落容量和次数等关键因素应与航班计划和其他诸多相关系统协调在一起，比如加油和行李装运时间、登机手续办理人数、登机口容量以及餐饮卡车的目的地。目前，这些任务以及其他任务通常都是由独立服务提供商完成的。每个服务提供商根据协调*的计划分派自己的员工，但是都是通过自己的控制点。就像时钟一样，每个齿轮环环相扣，精密运行——直到比如暴风雪这样的大混乱发生。迄今为止，服务提供商的IT系统最多通过共享数据库连接在一起。这样，替代性计划必须由运行负责人费力地协调。

在TAMS自动化环境中，局面则大不相同。在这里，所有服务提供商都与一个协调机场所有业务的控制中心连接在一起。不同公司的IT系统连接在一起，以致他们的员工在做决策时可获得综合性辅助功能的支持。

上图：西门子的研究人员正在开发一种能实时监控城市所有交通方式并给用户提供路线指导的程序。

“在接近容量上限运行的机场，TAMS可使每小时起降航班次数增加大约10%。”西门子交通与物流集团机场IT负责人Christoph Meier博士表示。这个估算是以位于Braunschweig的德国宇航中心的模拟为基础的。TAMS还对二氧化碳排放产生了积极影响。这是因为综合性空管意味着任何一架飞机只有在很快就起飞的情况下，才能滑行至起飞地点。成群结队的飞机排队等候起飞的情况可以*避免，这还可节省燃料。因为空管作出的决策，比如改变起飞方向，对于机场的其他操作人员而言不再突然，因此准点率也提高了20%。这可以在经济上给航空公司带来明显的好处。欧洲航空安全管理机构Eurocontrol估计欧洲每年的航班延误成本高达10亿欧元。

TAMS研究项目的结果是如此鼓舞人心，以致西门子打算在2012年尽早将TAMS转换为产品。机场将能从西门子购买完整的软件架构和控制中心。

从乘客的角度而言，不仅飞机准时降落关键，迅速抵达目的地同样关键。然而，在许多情况下，抵达乘客发现当地的基础设施没有跟上经济增长的步伐。如果他们乘坐出租车，这种感受会更为明显。在许多城市，高峰时的出租车平均时速还不到20公里。

技术战略师Diekmann认为没有所谓的标准化解决方案。“每个城市都不同。”他说道。为了找到不仅较快而且环境影响最小的路线，许多参数必须考虑在内，包括不同交通方式的排放数据以及交通拥堵时间。解决方案取决于数据的准确性。这些数据必须由交通诱导系统进行登记和处理，西门子在1000多个城市安装了该系统。

2005年，西门子在柏林交付了较为先进的交通诱导中心之一。该市的交通状况通过利用摄像探头和大约2000个传感器（大多数是嵌在沥青路面里的感应线圈）进行监控。通过该市的交通控制中心，基于交通流量和时间，可对1700多个交通灯和300个交通标志架进行全自动化控制。但是，即使这种高科技的装置也可利用超现代化的控制技术进行进一步优化。

直观决策。一个更为先进的解决方案是西门子中央研究院自动化专家Georg von Wichert博士开发的认知性软件系统。Wichert为系统加载了为期四周的柏林交通数据。“在这种情况下，‘认知’意味着系统自身可创建柏林交通过程模型，然后作出决策。”他解释道。换句话说，该系统并不以独立的传感器感测数据和独立街道上的情况进行交通状况评估。相反，它会在整个城市背景下评估传感器数据，并“了解”整体情况。这是一种直观智能，充分说明了为什么控制中心的工作人员喜欢在不同程序之间切换，以了解总体概况。

认知系统的优势是它能并行观察复杂的数据，因此能比人为方式更快地发现偏离正常拥堵模式的情况。然而，它必须有一个学习阶段。在该系统完成其学习阶段之后，就能正确预测该市的交通流量情况和定期发生的拥堵。交通事故或短期建设造成的拥堵等特殊情况也可实现可靠探测。利用这些数据，在开始阶段可创建一个辅助系统，帮助控制中心人员为该市的交通灯选择 的控制方案。

认知系统的另外一个优势是它能够进行学习。“下一步，我们可对系统参数进行微调，测试系统的整体反应，对控制程序进行细节优化，而不影响交通运行。” Wichert说道。

更大规模的测试将会显示认知性系统能给大城市的交通运行带来多大帮助。但Wichert坚信，在复杂情况下，他的基于学习模式的控制系统比控制中心的人为操作更加优越。

Diekmann还认为自动化控制系统所能作的不仅仅是道路交通管理。他预计在未来几十年内，交通控制中心、本地公交系统甚至快递和货运服务调度中心将全部实现互联。“到那时，城市将会拥有一套神经网络，使其能对广大区域内的交通进行全面优化。”他这样表示。

如果认知智能有一天被用来协调各种交通方式和所有交通枢纽，超级交通应用程序的梦想也许就可变为现实。其使用方式具体如下：用户在程序中输入任何一个目的地，应用程序会建议比如三条不同的联运路线，这三条路线都会考虑 的路途时间、成本和二氧化碳排放。这种建议不是基于理论性的时刻表，而是基于交通状况的实时预测。如果在路途中情况发生了变化，路线建议将会实时进行调整。