探究“車水馬龍”背后的“秘密”

魯長國

繁華都市，車水馬龍，川流不息。在加速發展的城市化的進程中，我國面臨的交通問題也日益嚴重，交通擁堵已經成為經濟發展過程中不可避免的世界性難題。交通系統是一個由多個自驅動粒子構成的復雜系統，蘊含豐富的非線性現象。為了探究這些復雜多體系統的演變規律，有那么一個人，在他的交通流研究領域已默默耕耘十余年，更創下了多項“首例”成果。他，就是本文主人公——姜銳。

何為交通流？姜銳介紹道，交通流理論旨在研究交通系統中人、車、路、環境諸要素之間的相互作用，以揭示交通系統運行的基本規律，它是交通科學技術的核心問題，是交通工程的基石，其發展在一定程度上決定了一個國家交通運輸系統現代化的速度。交通流研究可以加深人們對復雜多體系統的演變規律的認識，具有重要的科學意義。這也正是姜銳研究的初衷。

1994年，姜銳考入中國科學技術大學熱科學和能源工程系，1998年保送碩博連讀研究生，師從吳清松教授，從這時起開始了交通流研究的工作。老師忘我的科研精神深深影響著姜銳，這也促使他全心全意投入到后來的科研中。在導師的指導下，姜銳已在交通流的微觀和宏觀建模方面取得了一些成果，他所提出的全速度差跟馳模型和速度梯度宏觀模型分別發表在國際專業期刊上，并被SCI高度引用。博士畢業時，姜銳已發表SCI論文10余篇，其博士論文獲2005年全國優秀博士學位論文，更難得的這是交通方向第一篇百篇優博論文。

博士畢業后，姜銳獲得德國洪堡基金和日本學術振興會資助，先后赴德國和日本開展科研合作。2006年，姜銳入選教育部新世紀優秀人才支持計劃；2014年，獲國家優秀青年科學基金資助，并入選北京交通大學卓越百人計劃；2015年，從中國科技大學調入北京交通大學，加入高自友教授團隊。

十余年來，姜銳在交通流領域一如既往地開展研究，在道路、行人和網絡交通行為的運行規律方面取得了多項研究成果，建立了新的道路、行人和網絡交通流模型，揭示了交通流形成和演化的一些非線性動力學特性，加深了人們對自驅動多粒子復雜巨系統演化規律的認識。

他首次在國際上開展了開放道路上大規模的車輛跟馳實驗；通過高精度GPS獲取車輛的速度和位置信息，分析了車輛的跟馳行為特性，發現了交通擾動的凹增長特性。此外，還圍繞交叉行人流、對沖行人流、自行車道路通行能力和自行車流基本圖等非機動車交通問題展開了實驗研究，其中關于自行車流的實驗，在國內尚屬首次。

“車流中個體車輛運動行為不但與本車速度和車間距有關，還與本車和前車之間速度差相關。”姜銳根據自己的觀測認識，建立了能夠完整考慮這三種效應的車輛跟馳全速度差模型，并在此基礎上提出了速度梯度宏觀連續模型，克服了傳統交通流高階連續模型出現“車輛倒退現象”的固有缺陷。此外，姜銳還構建了新的三相交通流元胞自動機模型，可以成功模擬自由流相、同步流相、堵塞相以及交通相變特性。此外，姜銳還提出了一系列新的網絡路由策略，大大提高了網絡的整體通行能力。

近年來，姜銳先后主持了國家優秀青年科學基金、國家自然科學基金青年/面上項目、教育部新世紀優秀人才支持計劃、教育部高等學校優秀博士學位論文專項基金等多項國家和省部級項目。作為研究核心骨干成員，參加了2項交通領域國家“973”計劃，以及1項國家自然科學基金重點項目。研究成果獲安徽省科學技術二等獎1項，出版專著1部。

十年如一，默默堅守，只為揭示交通系統這一復雜體系的演變規律，相信姜銳教授的研究將為我國解決交通擁堵問題發揮積極的作用。endprint