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[ 前序 : 在考慮初春和物君在西虹的梨花園裏的辯論題目時 , 想起了這篇二十多年前寫的關於環保的科普文章 . 一來是想向物君證明自己也曾為世界環保的科學普及作過貢獻 , 二來是看筆會博客上這兩天有點冷清 , 就把它掛上來 ” 充 ” 個空吧 . 另外 , 自己重讀一遍 , 覺得對那些沒有專門考慮過這個問題的朋友 , 即使今天讀來 , 也會有點啟發吧 . 那就也算我對世界環保的科學普及作的新貢獻吧 .
朋友 , 當你每天出門 , 上班 , 開車遇到紅綠燈時 , 紅燈停 , 綠燈過 , 你想到過那空氣汙染和環境保護嗎 ? 你也許會問 , 那有關係嗎 ? 當你開車前行 , 百米開外的路口是紅燈時 , 你是原速前進 , 刹車 , 停車 , 變燈後再踩油門前行 , 還是減速緩行 , ( 也許 ) 到 ( 或未到 ) 路口是 , 燈已變綠 , 你無需停車 , 順利前行 ? 你可能又會問 , 那又能省幾個錢 ? 那與空氣汙染和環境保護又有啥關係 ? 朋友 , 請讀下麵這篇文章吧 !]
紅綠燈下的財富
---- 現代交通管理漫談之一
“吱吱……”，紅燈下，一輛輛疾馳而來的汽車嘎然而止，排隊待行。五秒，十秒……，不耐煩的司機無奈地看著手表。終於，黃燈閃爍，綠燈亮了。“轟轟……”，“嘀嘀……”，一時間，引擎轟鳴，喇叭喧囂，此唱彼和，競相歡奏。摩擦卷起的飛塵，車內排出的廢氣，融合交織，掩映騰空。
在人們的日常生活中，在城市的交通要道口，這一幕多麽習以為常，平淡無奇。
可是，科學告訴我們，劇烈的摩擦吞噬著輪胎路麵，頻繁的刹車啟動損耗著燃油機件。排出的廢氣汙染周圍環境，刺耳的噪音影響人們健康。多少來之不易的能源，日複一日，無意地浪費了。多少寶貴的財富，年複一年，悄悄地流逝著。
科學的進步，時代的要求，能源的緊張，環保的需要，終於使人們發現了這紅綠燈下的財富。隨著計算機科學的發展，有效地發掘它們，已成為現代交通管理的重要課題之一。
六十年代以來，把計算機引進交通控製係統以實現優化控製的研究發展工作在美、英、德、日等先進工業國家廣泛進行著。迄今為止，取得了許多有意義的進展和成果。當前，世界上投入了日常運行的計算機交通控製係統以多達兩千餘個，它們對所在國的交通管理現代化起著巨大的作用。
從不同角度考慮，對一個交通控製係統有著不同的評價指標。目前，“係統車輛總延遲—停車次數極小化”已成為當代交通管理界普遍接受的一個主要指標。這是由於，車輛延遲的減少將降低運輸成本，提高資源利用。而車輛停車次數的減少則不僅將導致燃油的節省，磨損的降低，汙染的縮小，也同樣意味著許多交通事故的避免。因此，如前所述，這樣一個目標的實現不僅將保證城市交通流的暢通和公共服務水平的提高，也代表著對社會的一筆巨大財富節約。據報道，在美國某城市，由於采用一種稱之為 TRRL 的係統，僅在每年內因車輛平均延遲降低 12% 而節約的金額就達 550,000 英鎊之巨。
在我國，由於曆史的原因，這個問題長期以來沒有得到應有的注意和重視。落後的方法，低效的控製導致了經常性的交通堵塞和秩序混亂。大量的財富就在這紅綠燈下悄悄地流逝掉了。粉碎“四人幫”以後，隨著國家政治經濟形勢的發展，實現四個現代化已成為全國人民當前的首要任務。交通管理現代化——作為城市管理現代化的主要內容之一，也擺到了人們的議事日程之上。
有關方麵的統計分析提出，在我國城市地區，平均停車一次的經濟代價約為 0.20 元，平均延遲一秒為 0.002 元。根據這個估價，在沈陽市車站地區的一個調查表明，僅進入該區的機動車輛平均停車減少一次，每年節約的能源和輪胎路麵磨損合人民幣近 300 萬元。若平均車輛延遲降低 15% ，也可為國家收益 100 萬元之多。可以想象，在我國數十個大中城市中，有效地挖掘這些紅綠燈下的財富，該是一筆多麽可觀的經濟效益，又將為我國的四化建設做出多麽巨大的貢獻。
“小小紅綠燈，指揮顯神通；
車到綠燈亮，車過燈變紅；
電腦神功大，運籌帷幄中；
縱橫千百輛，調度真從容。”
這是人們對現代化計算機交通控製係統的讚語之一。
隨著現代城市交通流的日益增長，進行更有效和合理的控製與調度以期減少交通流中的車輛停車次數和等候時間已成為現代交通管理的主要目標之一。這樣一個目標的實現，不僅將保證交通流的暢通和公共服務水平的提高，也意味著對社會的一筆巨大財富節約。為了更有效地發掘這些紅綠燈下的財富，隨著計算機科學的發展，“現代計算機交通控製係統”應運而生，大顯神通，成為當代交通管理中的“佼佼之者”。
現代計算機交通管理係統，就像一個由觸覺、衛兵、觀察哨及具有“聰明頭腦”的中樞神經所構成的網狀係統。遍布網內的“觸覺”是一係列安置在係統各交通要道口紅綠燈前路麵下的車輛探測器。這些檢測器認真負責，靈敏準確地探測出每一輛由它頭上隆隆駛過的車輛的速度，車型並迅速地通過傳輸線路把情報送回到其“中樞神經”—中央控製室計算機電腦內。根據網內所有“觸角”送回的情報，“聰明的電腦”按照特點的優化程序，迅速標出最“聰明”有效地調度控製方式，即每一個交通路口的最佳紅綠燈色配置。然後通過網內縱橫交錯的傳輸線路，把燈色指令送到各個路口的“衛兵”—信號燈控製器那裏。忠於職守的“衛兵”們接到指令，準確及時地變換紅燈、綠燈，讓那些四麵而來，八方欲去的車輛迅速地駛離路口，各奔前程。為了保證能夠及時處理係統內任一路口可能出現的無序現象，還安排了眼觀六路、耳聽八方的“觀察哨”—一個個電視攝像機頭安置在各個路口的恰當位置，不停地掃視著路口的各個方向，並把畫麵即刻不停地傳送到中央控製室內。這樣，有關控製人員就能夠身居鬥室，通曉八方。真正做到了“運籌於帷幄之中，決定於千裏之外”，任你縱橫千百輛，我自調度竟從容。
交通過程是一種典型複雜的隨機過程。車輛的到達和轉彎，平均車速的分布規律，車隊的形成和離散等都是控製過程中必須考慮的因素。通常的計算機交通控製係統主要有“離線控製”與“在線控製”兩種。所謂“離線”，市值計算機根據事先采集到的大量數據的分析結果，通過相應的優化計算，得出在一定時間內的最佳交通信號控製參數——即所需控製的各交通要道口的信號燈配時指令，包括信號周期長度，紅綠燈色比例及各路口綠燈相對時差等，來完成過程控製。當前國外大多數所謂的“第一代”、“第二代”計算機交通控製係統采用的均是這種方式。而“在線”控製，則是由計算機根據安裝在各交通要道口現場的車輛檢測器所反饋回的即時信息，進行及時的判斷，計算後給出相應的指令——交通信號控製參數，來執行控製功能。顯然，對城市交通流較大的地區來說，“在線”控製是一種更為先進和有效的方式，也是目前國內外所謂“第三代”計算機交通控製係統的標誌。它的基本原理如下圖所示 .
近年來，交通管理現代化中各個領域的研究發展工作已在我國許多城市進行。把計算機引進交通控製係統以實現優化控製的嚐試也在大連、上海等地進入了試驗階段。目前，我國廣大交通工程科技工作者，正針對我國城市交通的許多特有問題，諸如道路條件較差，技術設備落後，行駛車輛複雜，行人自行車與機動車混行等進行著廣泛細致的研究。有關建立完善的交通規則，加強法製宣傳教育等工作也在各級政府及有關單位指導下深入開展著。可以預見，在廣大科技工作者的努力和各級領導的重視支持下，我國城市交通管理現代化的水平必將不斷發展提高。越來越多的紅綠燈下的財富也必將不斷的被發掘出來，為祖國的四化建設做出有益的貢獻。
—完—
83.6.
[後記: 這篇文章是我82年底從大連回到北京後, 應”北京日報”科普版的要求而寫的. 當時, 我剛參加完大連火車站前廣場紅綠燈控製項目的慶功會回來. 這個項目裏的控製算法是我設計完成的, 是我當時的碩士學位論文的內容. 後來, 這篇文章被編輯刪短後發表在83年12月1日的北京日報上, 見下圖. 這裏掛上的是未刪前的原文.]
回答你的問題, 今天在亞城，還是“第一代”和“第二代”的“離線控製”現代計算機交通管理係統.而第三代“在線”控製 還沒有. 原因嗎，我也不知道, 因為我現在隻是"管理專家", 不搞那一行了. 我估計主要是市政預算問題. 這裏項目都是由"地方黨委"負責, 而亞城的市政近幾十年來, 是由那些熱忱於"PLAY POLITICS"的人群控製.
那個數據是由一篇有關的文章摘錄的, 具體情況我現在已想不起來了.
再謝謝了.
二十多年前的科普文章至今還有意義。奇怪的是，為什麽在亞城，“第一代”和“第二代”的“離線控製”現代計算機交通管理係統還是主力軍？而第三代“在線”控製，也許本人遲鈍，未能感受到。雜翁能否提供點線索，告訴我在哪個路口可以發現而第三代“在線”控製現代計算機交通管理係統。
“在美國某城市，由於采用一種稱之為 TRRL 的係統，僅在每年內因車輛平均延遲降低 12% 而節約的金額就達 550,000 英鎊之巨”。這裏的英鎊應該是美元吧。
不管怎樣，將時間撥回二十多年前，這是一篇好文。不過我還是期待雜翁，能夠“老革命再立新功”， 用今天的科技發展水平和觀點，“對世界環保的科學普及作新貢獻吧”。（雜翁語）也讓我們未來的辯論，能夠跟上時代的步伐啊。到時候我會給你與時俱進的論點鼓掌的。嗬嗬。
沒想到大連火車站站前的紅綠燈控製是你主持設計的。佩服。我在大連出生，並在大連生活過十年。大連的火車站是大連人的驕傲。每次爸爸回大連探親，我們就會去車站去接他。85年曾回過大連，一轉眼25年過去了，聽說變化很大，下次回國一定找機會去大連看看。謝謝雜翁好文分享！
其實美國的應用數學"很棒"!有件小事, 每次想起, 都忍俊不禁.
一次是二十多年前, 剛到美國,我們帶孩子到mall裏去玩.路過一個做cinimin roll的小店, 熱騰騰的甜花卷散發出陣陣香味,把我們的腳步引了過去.隻見那做麵的案板上放了一根一米長的木尺, 我百思不得其解, 那是作何所用.隻見那麵容嚴肅的金發女子圍著個幹幹淨淨的圍裙, 認認真真地搓麵,擀薄, 灑餡兒,卷成一長條,再抽出那木尺,靠近麵卷,量著, 輕快的用小刀劃上印子, 再當當當地用大刀切成一樣長短的麵劑子."原來尺子是做這個用處的!"我們當時就差點兒笑倒了, 在中國小吃攤上,看人家做饅頭,做油條, 但是哪見過這架式?立馬,對美國人無所不在的應用數學頭腦,留下了深刻印象.
說起這交通燈的控製,看似簡單,其實一點都不簡單,裏麵包含著很高深的數學,雜兄能主持這樣的設計,你的數學功底非淺耶!