低碳交通网络、工具与能源的结构性创新 | WeCity低碳城市
从公路、水运、铁道到航空，交通方式与载体的变迁极大地改变了城市的发展模式。而在数字技术快速发展的形势下，以数据、平台和算法驱动城市交通发展的动力模式、管理模式、能源结构的转型，也成为一座城市获取数据红利与低碳发展竞争力的关键路径。
低碳交通是指以降低交通运输行为的温室气体排放为目标的低能耗、低排放的交通运输方式，是低碳经济在交通领域的一种实现方式。城市交通是由人、车辆、燃料、道路以及交通系统管理五个基本元素构成的复合系统，因此讨论低碳交通也应该充分考虑出行需求、车辆、能源、道路和系统等多个角度，以数字技术为核心驱动，挖掘低碳交通面对不同主体、场景的实现路径。数字技术能为交通运输及关联产业赋能，推动模式、业态、产品、服务等的联动创新，提升交通出行和物流服务品质。
大数据、云计算、人工智能、增强现实等数字技术够提升对城市流动性的管理效率。数字技术在增强市民出行、车辆流动、公共管理等方面的体验与效益的同时，对城市交通领域的能源利用与优化进行整体性降耗控制，实现了人、车、路的协调性治理、高效化运作与绿色化发展。
数据治理
开启交通调度的高效入口
随着共享出租车、滑板车等共享出行模式的普及以及自动驾驶技术的出现，多样化的交通工具选择为人们带来丰富的出行体验，但也进一步填充了城市有限的公共交通空间。这对城市低碳交通的安全性、公平性和可持续性提出了挑战，城市需要配备更好的用于监管、执法和规划的数字工具以管理更加复杂多变的交通环境。
基于城市交通要素的数据治理正在成为城市低碳化发展的重要支撑。为了协调城市交通各利益主体之间的互动与协同，使城市交通的监管、执法与规划数字工具可以更好地适应复杂多变的交通环境，一个名为OMF（Open Mobility Foundation）的开源软件基金会成立，并致力于塑造城市交通管理工具，帮助公共机构合理规划调度公共交通，实现城市交通的低耗高效运行。2018年OMF在GitHub上发布其主要成果MDS（Mobility Data Specification，移动数据规范），将城市与私人出行服务提供商之间的通信和数据共享进行了标准化，使城市能够以数字化的方式管理公共出行中的任何共享出行模式，有效提升绿色公共交通的通达性和便捷性，增强绿色出行的吸引力和优质体验。
MDS的核心包含一组API（应用程序编程接口），这是允许数据在城市交管部门和出行服务提供商之间进行数据安全流动的协议。其一是针对市民个人，比如允许市民向城市交管部门报告有关使用设备的数量、位置、状态和骑行历史的数据；其二是针对车辆，其允许城市为不同车辆的运营方式和地点、可以运营的数量以及其他高级政策举措制定运行规则；其三是针对城市与企业的协作，比如当复杂的城市交通问题需要进行动态化应对时，机构允许城市交管部门官员和出行服务供应商之间进行实时更新和协作。为市民、政府和企业三者提供标准化的数据共享和协作服务，能够最大限度地削弱因信息不对称、数据不匹配等日常交通摩擦造成的交通管理和运行中产生的低效操作和资源浪费，有效提升公共交通的运行效率，实现低耗高效的交通运行模式。
随着物流、运输等领域的数字化、智能化深入发展，对城市交通路况、路边停车、功能性运输车辆（快递、生鲜等）以及定制化车辆服务等的数据化重塑，亦成为实现城市交通低碳化、绿色化发展的重要内容。因此，继MDS之后，OMF于2022年初又推出了新的应用程序编程接口(API)——CDS（curbside Data Specification）。该系统在美国费城试点运行，通过结合路缘API工具和数字化路标，帮助城市、快递公司、叫车公司和其他用户以数字方式共享路边信息，根据交通实时路况通告动态路边信息及交通指引，以解决出租车接送、送货公司、空转卡车、食品服务和私家车堵塞引起的路边空间拥挤问题，提升交通运行效率，实现道路装载空间和路缘信息的最大化利用。
目前，OMF推出的API已在全球100多个城市和至少14个不同的国家/地区使用，这反映了众多国家城市和交通机构希望通过数字技术更好地处理日益复杂多样的交通治理，打造绿色循环的低碳交通的诉求。一些城市基于MDS工具展开了新模式的探索，在新冠疫情期间，美国加州的圣何塞市与Kiwibot公司合作运营送货机器人服务，以扩大非接触式和物理远程送货计划，并使用机器人来收集和验证路面可达性和友好性数据以帮助优化街道格局。因此，基于城市交通要素的数据治理，让城市低碳交通的实现能力突破边界，得以进一步扩展。通过对城市出行数据的采集和分析，能够进一步改造城市的路况、路缘以及基础设施，优化城市交通基础设施的集约效能，有效提升城市交通的绿色高效循环能力。
圣何塞市与Kiwibot公司合作运营的自助机器人
（图片来源：https://www.govtech.com/fs/transportation/the-pandemic-has-shifted-where-scooters-and-robots-fit-in.html）
2022年初，英国通过交通秩序管理应用程序ParkMap管理全国交通秩序路边控制数据集，推广基于云端的路边停车服务，以支持未来自动驾驶汽车的部署，保证无人驾驶汽车能够突破英国复杂的道路现状并为人们提供服务。作为一款创新性的路边停车管理应用程序，ParkMap具有四大突出特征：一是ParkMap并非独立的数据孤岛，它可以接受来自其他交通系统的数据馈送，实时地提供数据更新服务；二是地方政府可以在ParkMap中更新和创建交通命令，并将这些命令转换为标准格式，发布到Buchanan的国家云服务平台中，供其他应用程序（例如汽车导航系统）使用，这使ParkMap逐渐由交通数据服务平台变成交通调度的协同工作平台；三是ParkMap还具有一个API数据开放接口，可以社会化地提供交通数据服务，突出显示交通实时流量数据，以支持其他机构创建增强现实应用；四是ParkMap不仅涵盖所有路边车位控制的数据信息，还包含来自各个地方政府的每日实时信息。目前英国约有90个地方政府正在使用ParkMap来管理他们的交通管制命令，包括肯辛顿和切尔西皇家自治市镇、威斯敏斯特、加的夫、埃塞克斯、兰开夏郡、布莱克浦和格拉斯哥等。
英国地方政府在ParkMap中更新和创建交通指令
（图片来源：https://www.smartcitiesworld.net/road-travel/cloud-based-parking-and-kerbside-orders-service-launched-in-uk-7327）
人工智能降低
公共交通运营能耗与成本
全球每个城市每天都需要庞大数量的公共交通服务，而大部分城市使用的调度和规划工具都不灵活，需要漫长而费力的过程才能作出最简单的路线变更。基于人工智能的动态交通规划和运营将有效提升城市交通运输管理的绿色循环能力，驱动公共交通运输方式的变革。
以色列公共交通智能优化系统开发商Optibus致力于用人工智能、机器学习、高级优化算法和分布式云计算等手段，开发智能交通运营系统及低碳交通解决方案，以降低城市交通运营成本，提高城市交通通达性和市民满意度。其重要端到端SaaS产品Optibus平台为全球1000多个城市的复杂公交运营提供支持，有效降低交通能耗，提升出行体验，使公共交通更智能、更环保、更高效。Optibus集成各种数据协议，使公共交通机构数据能够轻松导入并用于各种应用程序，引入具备智能路线规划功能的地图模块，利用AI算法能力，实现快速简单地创建和修改路线,从路线规划模块到后续的时间表、调度和名册模块，创建无缝工作流程，减少行业对不同工具的依赖,实现简单有效地验证路线并纠正错误。
Optibus的地图模块帮助优化路线规划
（图片来源：https://www.smartcitiesworld.net/news/news/optibus-announces-intelligent-route-planning-for-mass-transit-3893）
除了面向企业的SaaS服务模式，Optibus平台还可以模拟多个车辆的操作偏好和监管要求，建立模型使车队能够在模拟环境中探索路况可能性。运输车辆可以根据需要设置路线、检查点和其他变量，实时查看对服务和运营成本的预计影响。由于能够同时考虑车辆和驾驶员时间表，其复杂机器学习算法可以自动变更时间安排，以增加运输的准时性。这意味着，不同的车队车辆可以率先在数字环境下体验和探索路况的不确定性，并提前设计预案，减少突发事件的发生以及不必要的能源消耗和时间浪费。
2021年，Optibus与Enel集团合作推出了端到端的E-bus电动巴士运营解决方案，将Optibus的软件能力与Enel的电动巴士租赁、充电和能源服务基础设施网络进行结合，以确保车辆和充电站的维护、协调充电时间和地点以及优化调度。
Optibus平台通过人工智能有效管理电动巴士车队
（图片来源：https://www.smartcitiesworld.net/news/news/e-bus-solution-aims-to-bring-fully-electric-public-transport-a-step-closer-7229）
此外，Optibus推出的其他产品同样致力于优化公交运营方案并简化运营，面向运输代理商的OnTime，通过分析来自GPS系统和其他外部来源的历史运营数据，限制极大影响正点的因素，例如高峰时段的交通、驾驶员行为和车辆类型等，帮助识别具有高延迟概率的区域或路线，并在中断开始之前轻松决定如何改进服务，有效提升公共交通运行效率，节约时间成本和能源损耗。作为电动巴士解决方案的OnSchedule EV，可以通过监控电池类型、充电器等方式来优化电池充电时间和位置，降低电动巴士的平均能耗。
除了车辆行为的控制与优化，数字技术对道路的管理也成为降低整个交通能耗的重点。人工智能（AI）驱动的交通灯摄像头使用计算机视觉技术来判断交通违规行为，这在城市交通监管领域已逐渐被接受并广泛应用。在拉脱维亚首都里加市，由移动技术创新公司LMT开发的交通监控系统被安置在各个交通路口的红绿灯杆上。该解决方案通过“即插即用”的交通灯摄像头收集数据，并使用计算机视觉技术来确定汽车是否有交通违规行为。2021年系统收集了大量有关闯红灯并造成重大事故风险的汽车数据，有效帮助执法机构提高交通监管执法力度。通过对驾驶行为、重大事故、闯红灯车辆等的识别与分析，不仅可以有效地提升对事故原因的分析与处理能力，并且可以帮助交通管理部门对交通行驶标志、交通规则、交通环境的针对性优化和改造，从而为整个城市交通的低碳化发展创造可能性机会。
人工智能驱动的交通监控系统安装在红绿灯杆上
（图片来源：https://www.smartcitiesworld.net/news/riga-uses-artificial-intelligence-to-detect-drivers-running-red-lights）
自动驾驶激活零碳交通运输方式
长期以来，传统燃油汽车等交通工具为人们的出行提供便捷的同时，在使用过程中也产生了大量的有害废气，并加剧了对不可再生石油资源的依赖。而清洁能源技术的日益成熟，让零碳排放汽车在城市中的普及成为可能。
使用公共电动汽车和智能充电是英国政府到2050年将净碳排放量减少到零的一项关键举措。2019年伦敦市长萨迪克·汗推出了世界上第一个超低排放区，其推进的电动汽车计划（EV）要求当地当局在需求高的地区和伦敦加油站的超快速充电点提供新的充电基础设施，以确保首都继续成为世界领先的零排放城市之一。为此，伦敦成立了全球首个电动汽车基础设施特别工作组，汇集了来自商业，能源，基础设施，政府和伦敦市政府的140个组织的代表。伦敦市计划在全市推出超过175个快速充电点，提供即插即用的路边充电服务，并与居住区、行政区1100多个灯柱充电点组成网络。而随着越来越多的人和企业转向电动汽车，到2025年，伦敦可能需要多达4000个快速充电点和多达48000个住宅充电器，以满足伦敦未来充电点需求的挑战，完成2030年实现零污染和零碳城市的目标。
伦敦街头的电动汽车快速充电点
（图片来源：https://www.smartcitiesworld.net/news/ev-joint-venture-completes-first-installation-in-london-borough-6288）
2021年，瑞典哥德堡市公共交通管理局（PTA）先后启动了自动驾驶车服务和全电动巴士计划，尝试一种新的低碳交通解决方案。自动驾驶服务由Keolis（跨国运输公司）负责运营，由Navya（法国无人驾驶汽车公司）提供自动电动班车，这项服务专为在零度以下的温度和雪等条件下运行而设计，现已集成到瑞典的公共交通网络中。2021年1月，项目于林德霍尔门工业和科学园区试点测验，两辆自主电动穿梭车在工作日期间往返于一条1.8公里的固定路线，乘客通过自主电动穿梭车服务连接现有的公交线路，并在他们的旅行应用程序或城市网站上跟踪班车时刻表。班车的最高时速为20公里/小时，最多可搭载8名乘客。自动驾驶车服务是政府资助计划“下一代旅游与交通”计划的一部分，该计划还包括联盟班车实验计划S3（共享版车服务）。同年，哥德堡公共交通管理局（PTA）与Keolis（跨国运输公司）还签订了一份价值1.5亿欧元的为期10年的全电动巴士车队合同，用于该市东北部铰接式全电动公交车队的运营和维护，合同将于2022年6月生效。该计划是哥德堡市“到2030年将城市公交车队转变为电动公交车”的战略目标的重要组成部分。Keolis将用全电动公交车取代该市的生物柴油和沼气动力公交车，并改造三个可以维护和充电电动汽车的停车场，所有站点都将进行改造并配备夜间充电设施。
Keolis运营的自动电动班车
（图片来源：https://www.smartcitiesworld.net/news/self-driving-shuttle-service-trial-introduced-in-gothenberg-6023）
迪拜的地铁和有轨电车网络每年运送约2.1亿乘客，是其低碳交通愿景的关键部分。2021年，迪拜道路与交通管理局（RTA）与Keolis（跨国运输公司）和MHI（三菱重工）合作的合资子公司Keolis-MHI签订了一份为期15年的合同，以运营迪拜的无人驾驶地铁和有轨电车网络。地铁系统嵌入到更广泛的多式联运网络中，提供多种出行选择，将地铁站与公共汽车、出租车和海运服务连接起来；利用Thales（跨国信息技术服务公司）提供的现代4级基于通信的列车控制 (CBTC) 技术，减少列车时间间隔，增加列车运输能力；通过预测性维护和数据主导的流程、数字化和可视化，管理和改进机车车辆和基础设施资产生命周期。
迪拜的无人驾驶地铁
（图片来源：https://www.smartcitiesworld.net/news/keolis-to-operate-dubais-driverless-metro-and-tram-networks-6210）
多伦多是安大略省首批批准将汽车和卡车替换为自动驾驶货运电动车以满足大流行期间交付需求的计划的城市之一，允许在多伦多市的街道和自动驾驶车道上扩大使用重量不超过120公斤的踏板辅助自动驾驶货运电动车。2021年初，加拿大安大略省政府与Canadian Tire（加拿大轮胎公司）和NuPort Robotics（自动驾驶卡车公司）开展为期两年的合作项目，将Nuport的高科技传感器和控制、触摸屏导航系统等技术应用于传统重型卡车运输工具上，以测试自动化技术，推广货运电动车的普及。自动驾驶货运电动车每天在配送中心、仓库和码头之间进行短途穿梭，借助Nuport传感器充当安全茧，货车可以覆盖盲点并防止事故发生，提高燃油效率和驾驶性能，从而实现更优化的交通运输能力。
自动驾驶货运电动车的传感器感应效果图
（图片来源：https://www.smartcitiesworld.net/news/ontario-government-supports-next-generation-autonomous-truck-project-6185）
从伦敦、瑞典、迪拜、多伦多的自动驾驶政策实践可以看出，通过数字技术驱动智能交通以降低交通的碳排放，从公共出行到城市货运都存在巨大机会，但选择和采用最优的解决方案，要充分考虑数字技术与交通基础设施的匹配与衔接。面对自动驾驶、无人驾驶、电动巴士等新的运输工具和模式的出现，城市应从数字地图、充电桩建设、仓库及码头的数字化改造等进行多方面的整体升级，配合城市低碳交通的可持续发展。
AR技术延展城市交通可达性
伴随着5G时代的来临，AR(Augmented Reality，增强现实)技术逐渐渗透进入各行业的应用场景，交通行业也成为AR的重要应用领域。AR技术在智慧交通应用领域不仅能帮助交通管理和执法机构进行交通监管、路面检测、隧道检测，还能帮助汽车企业提升行车安全、推动无人驾驶服务等。通过将地理信息数据、交通监管资源、交通运作情况、交通管理信息等信息内容进行可视化呈现，并与真实世界的运行环境相结合、叠加，成为新的城市治理与服务界面，也成为实现低碳交通发展的重要入口。
AR技术正在改变和优化传统“TOD模式”（以公共交通为导向的居民区或商业区开发）的城市发展逻辑，将附着在公共交通枢纽上的显性、固化的城市商业资源与能量，以及由此产生的能源消耗与管理困境，通过AR的体验转移到智能手机的数字平台上。Buzzin应用程序是英国城市智慧城市项目CityVerve的一部分，为曼彻斯特市民提供有关其旅程和周围环境的定制信息。该应用程序需要与位于城市周围和村庄的Pride海报配合使用，用户将手机对准海报，就会出现周边旅游的独家信息。此外，还能为电影节等活动量身定做信息热点，引导用户前往腕带交换点、舞台、VIP 帐篷、食品和饮料、厕所、市场、援助、出口和入口等便利设施位置。通过AR技术的应用，将区域性的旅游资源与公共服务进行定制化、分散化、精准化的供给，从而降低了因为商业活动、服务资源过于集中而导致的减碳压力。
使用Buzzin应用程序扫描街道上的海报
（图片来源：https://www.smartcitiesworld.net/news/ar-app-helps-manchester-pride-visitors-navigate-the-city-2045）
对于市民的个人出行而言，通过AR技术可以更好地定位车站和车站，更好的提高用户在使用公共交通时的体验。比如Moovit（以色列MaaS出行公司）发布的针对公共出行的Way Finder软件，屏幕的上半部分显示覆盖在实时摄像机视图上的标志，通过左右转向箭头指示方向，屏幕的下半部分从鸟瞰图显示用户在地图上的位置，为用户提供准确的交通指引，以便用户更轻松地找到正确的公交车站、地铁入口、出租车上车点、共享单车等位置。当手机面朝下时，屏幕将切换到地图视图模式。通过AR沉浸式的交通路线选择和规划的体验，可以极大地减少不必要的交通接驳换乘，让市民更有把握地选择好最便捷的出行方式，实现低碳出行的目的。
Way Finder软件指引用户寻路
（图片来源：https://www.smartcitiesworld.net/news/moovit-uses-augmented-reality-for-better-public-transit-navigation--5020）
AR技术赋能城市交通的同时，还对城市便捷出行的公平性创造了新的可能。2021年美国费城的智慧城市计划SmartCityPHL与费城交通、基础设施和可持续发展办公室(Otis)及宾夕法尼亚州东南部交通管理局(Septa)联合发起了“以增强现实增强交通公平性”（Septa for All: Augmenting Transit with Augmented Reality）的挑战，旨在鼓励开发者使用AR技术创造对残疾人的友好公共出行环境。因此，AR技术在城市交通领域的应用，不仅在创新低碳化交通出行的场景，同时也为实现城市均等化的出行权利做出了贡献。
小结
城市交通作为能源消费和碳排放重要来源之一，低碳交通是全球建设低碳城市的必然选择。将数字技术与交通基础设施建设相结合，通过对交通基础设施和移动空间环境的低碳化处理，增加各类交通方式的无缝衔接和有效转换，是实现城市对低碳化交通需求的有效途径。
欧美国家推进低碳交通的案例表明，低碳交通的本质其实是要求交通网络与交通工具的结构性革命。其中，交通网络方面，主要体现了大数据、云计算、人工智能等技术与交通网络元素的结合，比如引入交通秩序管理平台、路边停车平台等，减少交通拥堵和碳排放量，提高交通网络运转效率；交通工具方面，主要体现了数字技术与清洁能源技术的结合，推动交通工具的低碳化发展与革新，比如推动自动驾驶汽车、电动巴士车队、无人驾驶汽车等。此外，除了面向交管部门、私家车主、货运汽车等的创新应用，围绕公共出行所需的地铁网络、公交车站、共享单车等也成为低碳交通战略中的重要组成部分。
https://www.openmobilityfoundation.org/
https://www.smartcitiesdive.com/news/open-mobility-foundation-rolls-out-data-standards-for-curb-space/618064/
https://www.govtech.com/fs/transportation/the-pandemic-has-shifted-where-scooters-and-robots-fit-in.html
https://www.talq-consortium.org/news/64/increased-interoperability-for-smart-parking-traffic-and-environmental-monitoring
https://www.smartcitiesworld.net/news/smart-city-protocol-expands-its-environmental-and-traffic-management-profiles
https://www.optibus.com/
https://www.ofweek.com/ai/2018-12/ART-201721-12005-30289413.html
https://www.smartcitiesworld.net/news/news/e-bus-solution-aims-to-bring-fully-electric-public-transport-a-step-closer-7229
https://www.smartcitiesworld.net/cloud-and-edge-computing/cloud-and-edge-computing/auckland-transit-agency-looks-to-the-cloud-to-increase-efficiency
https://www.smartcitiesworld.net/road-travel/cloud-based-parking-and-kerbside-orders-service-launched-in-uk-7327
https://www.smartcitiesworld.net/news/riga-uses-artificial-intelligence-to-detect-drivers-running-red-lights
https://www.smartcitiesworld.net/news/ev-joint-venture-completes-first-installation-in-london-borough-6288
https://www.smartcitiesworld.net/news/joint-venture-aims-to-boost-on-street-ev-charging-in-the-uk-5293
https://www.smartcitiesworld.net/news/self-driving-shuttle-service-trial-introduced-in-gothenberg-6023
https://www.smartcitiesworld.net/news/keolis-to-operate-dubais-driverless-metro-and-tram-networks-6210
https://www.smartcitiesworld.net/news/ontario-government-supports-next-generation-autonomous-truck-project-6185
https://zhuanlan.zhihu.com/p/377583811
http://wanwushuo.qianjia.com/html/2019-11/12_355451.html
https://www.smartcitiesworld.net/news/ar-app-helps-manchester-pride-visitors-navigate-the-city-2045
https://www.smartcitiesworld.net/news/moovit-uses-augmented-reality-for-better-public-transit-navigation--5020
https://www.smartcitiesworld.net/news/philadelphia-challenge-to-use-ar-to-upgrade-transit-accessibility-6584
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