可持續發展概念下的道路交通現代化建設

前言

　　可持續發展是當今使用頻率相當高的一個詞匯，其基本定義可以表述為“既滿足當代人的需求，又不危及后代人滿足其需求的發展”。可持續發展是一種思想，意味著觀念的轉變；可持續發展是一種方向，意味著規劃和目標的修正；可持續發展是一種宣言，意味著具體行動中的計劃和貫徹。

　　回顧道路交通工程發展的歷史，呈現出一種人的認識觀念與科學技術相互交織的發展過程，道路設計概念曾經歷多個層次的提高：以工程造價為標準層次；結合交通服務水平標準層次；增加環境保護標準層次；可持續發展標準層次。每一層次的提高，都是在前一層次的基礎上增加了新的評價因素，體現了一種觀念的更新。每一次層次的提高，也都伴隨著新技術的推廣應用：第一次層次的提升，是在交通工程學科發展的基礎上進行的，交通流分析技術、交通設計技術、交通工程技術提供了強有力的支撐。第二次層次的提升，引進了環境科學的觀念，形成交通環境的研究領域，考慮道路網環境容量的交通規劃、交通公害（噪聲、廢氣、振動）的防治、道路景觀設計等。第三次提升，則更加注重巨型系統思想的應用，將把基礎設施建設與社會經濟的持續發展緊密聯系在一起。在可持續發展思想指導下，道路交通現代化建設需要進行觀念的調整、目標的調整，以及系統結構的調整。

2.觀念的調整—支撐可持續發展的交通設施體系

　　對于交通設施體系的構成，隨著人類思想的進步不斷發生著變化：早期在有限的建設能力和資金能力基礎上，其構成只包含了最基本的部分—道路、鐵道的本體；當交通安全問題提到議事日程之上以后，交通標志和標記、交通監控系統等成為交通設施體系中不可缺少的內容；當交通環境問題提上議事日程，隔音墻、交通環境監控設備等成為交通設施體系中的新成員；與可持續發展的要求相適應，支持與土地利用規劃相結合的交通規劃決策支持系統和信息采集管理系統、更加充分發揮交通設施能力的交通誘導系統等成為交通設施體系中的重要成員。在這種硬件設施構成內容變化的背后，設計觀念的更新，交通基礎設施建設目標的變化等發揮著重要的作用。

　　以歐美日等發達國家智能化交通系統計劃為例，表面看這是交通系統結構的變化和技術的變化，在傳統的交通系統中增加了交通誘導系統、交通信息系統等，以及采用了計算機技術、控制技術、通信技術等進行技術改造。實際上在后臺起到支撐作用的是這樣一種認識：在有限的土地資源和環境資源制約下，傳統的交通系統無法滿足不斷增長的交通需求，必須通過采用現代高新技術加以改造，提高資源的利用效率。在此基礎上形成了一系列新的系統概念，例如：

　　綜合交通信息系統提供道路網上的交通阻滯、交通事故、運行時間等情報，并提供公共交通的情報，幫助人們選擇合適的交通方式、恰當的出行時間、合理的交通路線，促使交通出行分布在綜合交通網絡上進行合理分布，以減輕整個交通網絡的負擔。

　　交通誘導系統向車輛駕駛員提供信息服務，幫助他們了解整個道路網絡的交通擁擠狀態，引導他們避開擁擠路段或交叉口，促使整個路網負荷均勻化，達到提高利用效率的目的。

　　貨運管理系統在交通信息的支持下，合理制定車輛調度計劃，提供貨物集配服務等，其目標是促進貨物運輸的高效化。

　　客運管理系統在交通信息的支持下，合理進行營運車輛調度，并提供公共交通服務信息，以提高客運系統的服務水平，吸引更多的客流，減輕整個城市交通系統的負擔。

　　自動駕駛控制系統是在自動控制技術的支持下，提高單位道路面積的車輛通行能力，以及增強交通安全性。

　　由此可見，新的交通系統概念的提出過程中，需要觀念和目標的更新作為前導。

　　當今世界，可持續發展已經成為許多國家的戰略目標，我國亦將其作為重大戰略加以實施。1992年李鵬總理率團出席了聯合國環境與發展會議（UNCED），莊嚴承諾中國將認真履行會議所通過的文件，江澤民總書記在黨的十四屆五中全會和第四次全國環境保護會議上的講話中均強調：在現代化建設過程中，必須把實施可持續發展作為一項重大戰略。同時，我國政府制定了《中國21世紀議程》，作為重大舉措，制定了《全國主要污染物排放總量控制計劃》、《中國跨世紀綠色工程規劃（第一期）》。

　　與基礎設施建設緊密關聯的可持續發展目標是：改善人類居住區的社會、經濟和環境；改善居民的居住工作環境和生活質量。這一目標需要通過多種途徑的努力才能有效地實現，作為基礎設施重要組成部分的交通建設對這一目標產生多方面的作用：引導作用，對區域社會經濟空間形態發展的引導；支持作用，提供區域空間的基本支撐框架；保障作用，對于地震等災害的救援來說，交通網絡是最基本的生命線。對于交通領域來說，在可持續發展的思想指導下的建設目標是建立促進人類居住區持續發展的基礎條件，其手段主要有：將土地利用與交通運輸規劃相結合；確立減少交通需求的發展模式；發展公共交通；改善交通管理；鼓勵非機動運輸方式等。

　　與發展目標相互關聯，可將面臨的復雜問題分解為如下層次關系：

　　第一層次的問題（目標層）：建立支持可持續發展的道路交通綜合系統，提供對區域空間合理支撐框架、合理使用自然資源、有效支撐經濟發展、具有一定的防災抗災可靠性的交通服務基礎條件。同時需要強調的是，道路交通綜合系統的直接目的是對人和物的流動加以支持，而不是簡單地對車輛的運行加以支持等。

　　第二層次的問題（宏觀控制層）：通過規劃手段實現交通系統的總體協調和優化，以避免資源的浪費，并將交通建設作為用地規劃、城市體系規劃、國土規劃實現過程的重要支撐基礎和調控手段；通過政策手段引導實現交通模式的合理結構，通過需求管理促進用資源的合理利用，優先發展公共交通系統；采用政策手段促使交通行業的技術更新，優先推廣節約資源和能源，提高交通系統運行效率的技術等。

　　第三層次的問題（技術層）：加強信息技術在交通工程中的應用，例如交通誘導系統、交通綜合信息系統等；認真研究和實施公共交通系統的發展和技術進步；減少對環境的交通污染：噪聲、廢氣、振動的防治；廢舊材料的利用，以減少對自然界的索取等。

　　2.結構的變化—道路交通綜合系統的構成

　　在可持續發展戰略指導下建立道路交通綜合系統是一個包括“政府調控行為、科學技術能力建設和社會公眾參與”的復雜系統工程，采用宏工程的觀點看待這一問題，需要分析系統外部環境對道路交通系統所提出的功能要求，根據這種功能要求確定系統的結構，支撐這一結構的科學技術體系。

　　根據執行可持續戰略的要求，道路交通系統將與其它系統之間形成如下接口關系：

　　與自然系統的直接接口，包括從自然界的索取、向自然界的排放、對自然界的干預等。

　　與社會系統的接口，與城市化進程的協調，對國土發展均衡程度的調節，對消費模式的影響等。

　　與經濟系統的接口，包括與區域經濟發展戰略的協調，與能源利用政策的協調，對產業結構與布局的影響等。

　　這種接口關系要求道路交通系統滿足如下功能：

　　基本交通功能，保證交通運輸通暢、安全、快速、舒適、便捷；

　　環境保護功能，提高單位土地的利用效率，減少對自然界的索取和排放；

　　促進社會進步功能，通過有效的規劃手段促進城市體系、區域布局的健康發展，正確引導社會消費方式，促使社區健康發展；

　　支持經濟發展的功能，保障經濟發展戰略的實現，促進經濟結構和經濟布局的調整。

　　為適應功能要求多樣化的發展趨勢，所建議的道路交通綜合系統將由政府管理子系統、基礎設施子系統、科學技術子系統、公眾服務及參與子系統所構成。

　　交通基礎設施建設就是政府對可持續發展發揮作用的一個重要方面，政府有責任為社會和經濟發展的建立合理結構和布局的基礎，有責任確定正確的交通發展戰略，同時交通設施又是政府的一種很有效的宏觀調控手段。回想一下泰國曼谷城市交通所陷入的困境，許多城市交通造成的嚴重廢氣污染，我國城市交通中公共交通危險的萎縮傾向等，可以清楚地看到政府所擔負的責任有多么重大。與這種責任相比，我國政府機構在制定交通發展戰略、政策、規劃和管理的過程中所獲得的技術支持就顯得有所不足，不夠健全的信息系統、分割的管理體制、不夠暢通的與專家之間的溝通渠道等都是需要進一步克服的重要問題點。

　　針對這一情況擬建的政府管理子系統，是以政府管理工作人員為使用對象，依托計算機網絡系統，支持政府決策過程的人機系統。其理論基礎在于錢學森先生1989年提出的開放的復雜巨系統及方法論，即從定性到定量綜合集成法，這種方法進一步發展成為從定性到定量綜合集成研討廳。這一理論方法的實質是將專家體系、統計數據和信息資料、計算機技術三者結合，構成一個有機的整體支持決策活動。政府管理子系統的技術目標主要是提高決策的質量，而非單純提高決策分析速度。系統的基本工作方式是信息服務、集成研討、決策分析。

　　基礎設施子系統中除了傳統的道路本體設施以外，交通監控系統、交通信息系統、交通環境保護系統、自動收費系統、交通安全及事故處理系統等均是其中重要的組成部分。現代化的交通監控系統是道路交通系統中不可缺少的部分，它以平滑交通流為直接目標，并由此產生減少廢氣排放、減少能源消耗的目的。與國外的系統不同，我國需要認真考慮混合交通所帶來的特殊問題。交通信息系統對調節交通需求、支持管理決策、支持運輸部門和企業制定車輛調度計劃等均有重要的作用，由信息采集、信息加工、信息發布幾部分所組成。交通環境保護系統由廢氣、噪聲、振動防治和監測兩個基本部分所組成，其硬件包括隔音墻、低噪聲鋪裝、橋梁減震裝置、交通污染專用監測裝置等。

　　科學技術子系統的目的是通過技術推廣和技術培訓促進行業的技術進步，其構成包括科學情報服務體系、新技術推廣體系、學術研討體系等，硬件方面得到重點實驗室、部門開放實驗室、網絡虛擬實驗室、情報信息Web服務節點、觀測實驗系統等的支持。其中網絡虛擬實驗室是進行有關道路交通領域工程技術研究和科學研究、進行道路交通領域高等工程教育、推廣新技術新概念的重要基地；其主要服務對象為道路交通工程技術研究人員、高等學校的教師、研究生和本科學生等；虛擬實驗室建立在計算機廣域網絡基礎上，其核心是由計算機仿真實驗系統所構成；系統主要提供遠程教學實驗和工程實驗方面的服務。

　　公眾服務與參與子系統在道路交通綜合系統中占有不可替代的地位，交通需要公眾密切參與，對公眾服務包括信息服務、救援服務、管理服務等，例如智能交通系統中交通誘導系統、停車場引導系統、公共交通服務信息系統等均是公眾服務概念系統；而公眾參與則是指為獲得公眾理解與支持，所進行的公眾教育（有些甚至是采取計算機仿真游戲的方式）、公眾訓練等活動，道路交通綜合系統將通過交通培訓基地、依托計算機網絡的虛擬訓練基地、交通宣傳發布系統等對其進行必要的支持。

　　3.科學研究結構的變化—值得關注的研究領域

　　由于可持續發展提出了新的要求，因而支撐道路交通建設的科學研究內容發生著重要的變化，傳統技術的比重正在下降，新技術學科的研究內容正在迅速得到關注，并正在得到逐步應用。

　　具有遠見的規劃是可持續發展的基本保證，因而交通規劃研究領域正在發生著深刻的變化。交通規劃從以基本依靠經驗的定性分析為主階段，到調查研究基礎上的定量分析為主階段，在向定性定量相結合的新階段，呈現了一種螺旋式上升發展的過程。這首先是由于對于交通系統的要求變化，不僅需要滿足交通需求，而且需要對社會經濟的可持續發展提供基礎支撐條件。要求的變化造成研究范圍的擴大變化，使得我們更加難以對研究對象的長期發展作出準確的預測。因此，交通規劃的研究范圍進一步擴大，更加注重與社會經濟系統之間的協調配合，更加注重解決戰略規劃層面的問題，同時更加注意在長期交通需求預測不可能準確的前提下交通規劃方法的研究。作為理論基礎，宏工程理論和從定性到定量綜合集成技術正在引起研究者的關注。

　　宏工程指的是關系全局的超大型工程項目的規劃、設計、決策和組織實施。這一理論力圖采用全新的綜合大系統的工程概念，運用定性定量參半的方法，采用協調折衷、互補共濟等尋求合適而非最優的思想方法來解決自己的問題。支撐宏工程思想的分析方法有系統動力學（SD）、結構解析（ISM）、試誤分析（Try and Error Analysis）等。與傳統系統工程相比，宏工程更加重視注重系統包絡之外的整個系統環境。應用這一理論將有助于我們更好地分析交通系統與社會經濟系統之間的協調關系。

　　從定性到定量綜合集成是錢學森先生提出的一種研究復雜巨系統的具有我國特色的方法。其核心是將專家群體、數據和各種信息與計算機仿真有機地結合起來，把有關學科的科學理論與人知識和經驗結合起來，發揮綜合系統的整體優勢去解決實際問題。這一理論方法為我們在交通規劃中定性定量相結合提供了基礎，有助于改進面向復雜巨系統的決策理論方法。

　　從規劃研究內容來看，發展城市公共交通，促進合理交通模式的建立，正在引起人們的重視。有限的自然資源不可能承擔迅速發展的私人交通，必須采用政策、稅收、建設、管理等多方面手段促使大量的人員利用公共交通系統。我國的城市交通規劃多年來一直強調公共交通優先，但真正落實下來的情況并不好，如何以有力的分析論證說服政府及公眾，在城市的空間資源利用、政府財政預算、技術進步支持等方面確實實施公共交通優先戰略，仍是亟待解決的問題。

　　從規劃范圍來看，都市群交通網絡規劃隨著城市化進程而提到了日益重要的位置，當行政協調問題能夠解決之后，長江三角洲、珠江三角洲都市群的交通規劃問題將迅速提出，必須為之進行必要的理論準備。

　　交通需求管理在可持續發展過程中需要給予關注的問題，人類應該較為自覺地調整自己的消費觀念，其中交通消費是極為重要的一部分。交通需求管理通過停車管理、稅收管理等多種手段實現對交通方式的調節，鼓勵減少交通出行的模式及較少資源消耗的模式。

　　信息技術正在迅速進入交通工程領域，智能交通系統建立在信息技術的基礎上，其核心就是交通信息系統。我國的交通信息系統還十分落后，不夠完善的交通信息采集系統、非常不夠充分的信息加工利用，有待改進的信息發布手段等，都是需要重點解決的問題。道路交通綜合系統是一個多維世界，信息在其中發揮著重要的作用。人們的交通選擇行為正是在信息的支持下完成的，政府的交通戰略、交通規劃、交通政策正是在信息的支持下制定的，交通管理機構的日常管理決策更是離不開信息基礎。當前需要注意的是計算機與通信技術的結合，特別是廣域計算機網絡基礎上的信息傳播和信息采集。

　　作為信息技術實現載體，交通誘導系統、交通信息系統、交通控制系統在現代道路交通體系中發揮著十分重要的作用，它們將交通主體—人或物、交通工具、交通基礎設施、交通管理部門聯系為有機的整體，減少了由于系統內部不相協調造成的效率下降。交通誘導系統的研究工作已在我國展開，當前的工作重點其一是系統的總體框架研究和具體分析模型研究，作為基礎理論交通行為值得給予必要的重視。交通信息系統目前的研究主要是試圖綜合各方面的信息，加工后提供分層次的信息圖像以滿足不同任務的需要，近年來發展起來的數據倉庫技術、數據挖掘技術等正在展現出良好的應用前景。同時，支持不同層次管理決策的決策支持系統也是研究者關注的一個方面，其需要研究的主要問題是如何利用信息網絡所提供的大量信息，從中挖掘出自己所關心的內容；如何對定性定量相結合的決策過程提供有效的支持；如何適應不同層次的決策特點等。在信息技術應用過程中，值得注意的是分散布局、總體協調的趨勢，總體規劃強調的是協議標準，而不是拘泥于技術細節，這使得龐大的信息系統可以分步分散開發，逐步到位，以減少系統開發的難度。

　　道路交通環境保護技術仍然是今后關注的熱點。汽車廢氣的防治手段主要是采用清潔能源、尾氣凈化，并通過政策調控減少汽車使用。除此之外需要注意的是加強工程技術的研究，分析廢氣在特定環境下的擴散規律，以減輕局部位置的廢氣污染。道路交通廢氣污染專用監測系統的建立也是非常重要的一項任務，國外建立的這類專用系統常年積累的數據為其環境對策制定創造了很好的條件。噪聲防治在傳統的研究領域仍然面臨許多課題，可用于工程評價和工程設計的噪聲傳播基本規律研究還有待深化，隔音墻的設計有待改進，低噪聲路面技術有待進一步進行工程化實驗和推廣。此外，在交通規劃中考慮環境保護因素正在形成熱點，特別是土地利用、城市體系結構與交通骨架相互配合，構成生態城市體系結構，是規劃工作中的研究重點。在具體規劃方案的制定過程中，交通環境容量分析技術具有較好的實用前景。為減少對自然界的索取，采用廢舊材料進行道路建設仍值得給予高度重視，粉煤灰、廢鋼渣等用于路基建設取得了很好的效果，仍然需要進一步研究工業廢料作為筑路材料，以及道路舊路改造過程中廢舊瀝清的再生利用。

　　交通網絡的可靠性研究是一個值得展開的領域，特別是在城市道路網絡規劃中更應給予足夠的重視。我國目前正在經歷一個新的城市化過程，在城市布局規劃過程中需要認真考慮對地震等重大自然災害預防和救援問題，為城市的進一步發展打下良好的基礎。在重大地震災害發生后，道路交通系統對于城市的救援與恢復起著至關重要的作用，這已被國內外多次地震災害血的事實所證明。

　　研究地震災害情況下保障道路交通面臨兩個基本問題：

　　由于災害情況下道路交通系統功能對于城市系統總體功能的恢復具有重大影響，因而需要提供具有一定可靠性、能夠在抗御地震及其次生災害發揮作用的交通網絡。

　　在災害情況下，特別是在救援工作初期，人們（特別是其交通行為）往往失去有效的組織性，這種分散無組織的行動有可能造成交通網絡總體機能的喪失，因而對于城市救災保障交通系統設計中需要考慮這種特殊情況下的供需關系，以及對應的交通保障方法。

　　類似的研究需求在抵御火災、水災等方面均有重要的意義。

　　4.交通環境的關注—對策與手段

　　道路交通的環境污染主要分為交通噪聲、大氣污染、交通振動三個主要方面。道路交通噪聲是由通過道路的汽車群發生、并傳播到道路沿線的隨機噪聲，其特點是大小不規則，且變動幅度大。降低道路交通噪聲的主要措施有改善車輛結構、改善行駛狀態、控制交通量等，其具體內容參見圖1。

　　汽車是大氣污染的移動發生源，由汽車排放的污染物質有碳氫化合物、一氧化碳、氮氫化合物、鉛化物、顆粒物質等。為減少汽車的排放污染，最重要的控制發生源，首先可以采取較少汽車排出的污染物質數量（例如采用無鉛汽油）；第二可以以強化排出氣體管理規章為中心，促進汽車結構的改善；第三利用交通控制系統保持交通流的暢通，通過交通規則改善行駛狀態；第四，促使私人汽車交通轉向公共交通系統，以及促進貨運方式的合理化等交通總量控制手段；第五是改善道路結構，確保環境設施帶、綠化等緩沖區域等。

　　所謂交通振動，是指道路上行駛車輛的沖擊力作用在路基上，通過地基傳遞致使沿線地基和建筑物產生的振動。路面越不平整、車輛重量越大、車速越高、載貨車輛越多，產生的振動越大，此外，地基越軟弱路端振動級越高。為減少交通振動，大致可以通過振動源、傳播路徑及受振動部等方面的措施來防治。作為道路振動改良措施，往往采用路面平整度改善、路面、路基以及地基改良，和指定交通規則、設置環境保護帶、防護溝、防護壁等。