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关键词:物联网;关键技术;智能化
物联网(Internet of Things,IOT)被称为继计算机、互联网之后的信息技术革命的第三次浪潮。顾名思义,物联网是可以实现物物相连的新型网络,是在互联网的基础上,将“物”加入到信息系统,将RFDI、无线传感技术等应用于“物”的感知、监控、管理的技术系统。物联网利用各种感知技术及信息传感设备,如射频识别技术(RFID)、红外感应技术、激光扫描器、全球定位系统等对现实世界中的物品进行智能感知和识别,将采集的信息通过互联网进行有效的信息交换和通信,从而将“物”加入到网络互联中,将人与人之间的沟通和交流拓展到人与物及物与物之间,即物联网将其用户端拓展和延伸到了任何物和物之间。物联网的基本特征有物联化、智能化、互联化、自动化、网络化、感知化。
1物联网的发展历程
物联网技术早在1995年就被比尔盖茨提出。1999年,麻省理工学院给出了他们的物联网的定义:物联网就是将所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来,实现智能化识别和管理的网络。2005年ITU在其名为“物的互联网”的年终报告中以新的通信维度来定义物联网,并预见物联网关键技术如传感器技术、射频识别技术、嵌入式技术等将得到更加广泛的应用。基于对物联网关键的研究,即通过传感器感知“物”的状态,我国中科院认为物联网是感知网。目前,韩国、日本均提出了本国物联网发展战略,美国更是将物联网列为振兴经济的有力武器,我国也高度重视物联网技术的开发、应用。现在物联网技术已经被广泛应用于生活的各个方面,如智能家居、智能交通、智能图书馆、产品溯源等,给人们的生活带来了翻天覆地的变化。
2物联网的体系结构
物联网的体系结构可分为感知层、网络层和应用层。
(1)感知层。
感知层主要完成大规模、分布式的信息感知与信息采集。通过各种类型的传感器感知设备,提取设备的属性、状态及行为态势等有用信息,从而感知、识别目标。并将信息提供给网络层的其他设备以实现交流互通及资源共享。RFID标签和读写器、全球定位系统、各种传感器和M2M终端、摄像头等是感知层的重要组成部分。
(2)网络层。
网络层是由互联网与各种通信网络(电信网、广电网、移动通信网及其他专业网络)等基础网络设施组成的融合网络。主要负责接入、传送和管控来自感知层的信息,完成物联网应用层与感知层之间的数据传输、信息通信。
(3)应用层。
应用层主要是行业专业技术与物联网技术相结合,为行业的智能化应用提供实用的解决方案,由支持物联网技术运行的各行各业的应用系统组成,为用户实现使用物联网的应用接口,为各种终端及用户设备提供应用服务。
3物联网核心技术
3.1RFID
RFID(radio frequency identification,射频识别)是一种可工作于各种环境、无须人工干预的非接触式的自动识别技术。它通过射频信号自动识别目标对象并获取对象的各种数据。RFID可实现多个标签的同时识别,并能对高速运动的物体进行识别。RFID由标签、阅读器和天线3个部分组成。其技术标准有ISO/IEC10536,IS0/IEC 14443,IS0/IEC15693和ISO/IEC18000。应用最多的是ISO/IEC 14443和ISO/IEC15693。RFID具有识别穿透能力强、无线无源、安全防伪等特点,RFID技术与通讯、互联网等技术相结合,可实现全-球范围内物体的自动识别、定位、监控、追踪,因而成为物联网实现的关键技术之一。
3.2无线传感网技术
无线传感器网络(WSN,Wireless Sensor Network)是高效、高稳定性的自组织的无线网络信息系统,具有分布式信息采集、信息传输和处理技术。无线传感器网内部署了大量的传感器节点,物联网正是通过遍布在监控区域内的无数传感器及由它们通过自组织方式形成的无线传感网络,监测光、声音、温度、压力、运动等数据以感知物体的。传感器各节点相互协作,实现对监控区域内任意时间及地点的信息进行感知、数据采集和分析处理,并通过网关连接到公用Internet网络,将信息给监测者。在无线传感器网络中数据传输技术主要有WLAN技术、UWB技术、Zigbee技术、RFID等。
3.3云计算技术
云计算是利用远程服务器或非本地的服务器的分布式计算机为网络用户提供计算、存储、软硬件等服务,具有大规模的并行计算能力和弹性增长的存储资源。云计算将海量数据的计算程序通过网络自动拆分成无数小的子程序,再交由多部服务器同时完成,因而能够在数秒之内发挥与超级计算机同样的强大效能,处理数以千万计甚至亿计的信息。物联网中的传感设备时刻在采集海量数据,这些数据的存储和计算、处理,需要云计算能够实现海量数据处理需求的计算模型来支撑。为使用户有效使用数据,云计算通过灵活、协同、安全的资源共享将信息孤岛构造成一个大规模的、异构的资源池,从而为海量数据的高效利用提供支撑。
4物联网技术的应用
4.1智能家居
智能家居是指为提高居住的舒适性、安全性和便利性,将物联网技术中的智能控制技术应用于家庭的各种设备及家电的控制与管理,实现家居功能全智能自动化。目前已实现的功能包括自动灯光控制系统、安防控制系统、环境监控系统、自动家电控制系统等。
4.2智能图书馆
随着物联网技术的不断成熟和发展,RFID(射频识别技术)被广泛应用于新加坡、印度、等10多个国家的智能图书馆管理系统。为图书管理及用户服务的发展提供了新的契机。在图书管理方面,实现了图书溯源,保证图书质量。在新书上架及图书典藏时,更易于对图书进行感知和定位。为用户提供智能身份识别、智能图书定位、智能图书导读等个性化服务。近年来更是与高校学科建设相结合,为高校的科研提供学科服务。
4.3食品溯源
随着人们生活水平的提高,食品健康问题成为人们关注的焦点,建立食品可追溯系统成为人们的迫切需求,物联网技术特别是RFID技术的发展使其成为可能。利用RFID标签采集食品从养殖场到屠宰场最后到销售环节的数据,通过网络上传至中央服务器,以供消费者查询验证,实现从农场到餐桌的信息透明,从而保证食品安全,增强消费者的信心。
4.4智能交通
智能交通系统主要是将物联网技术中的RFID技术、智能感知技术、无线通信技术应用于城市交通管理。通过对车辆、天气、路况、交通事故的实时感知与监控,实现智能交通监控、智能交通管理(实时、动态协调交通情况)、智能停车管理及不停车收费系统等。为解决城市交通拥堵问题提供新的解决方案。
国外交通运输社会服务能力的发展特点
1.管理政策及相关法规的构筑美国20世纪70年代以来已逐步放松以至取消有关运输行业经济管制的一系列法律法规和政策,1991年通过了《多式联运与运输效率法》、2001年又公布了《2050年展望:国家一体化运输系统政策报告》等。同时,美国高度重视法律法规和政策的执行,联邦政府与州政府分工明确,花大力气严格监管各种运输方式的运营安全和环境保护。德国为了减少以及补偿公路建设对环境造成的巨大而持续的影响,颁布《在联邦长途公路建筑中顾及到自然保护以及风景区保护的说明》、《公路规划中环境协调性研究的说明》(简称MUVS)和《公路设备准则:风景区保护部分(RAS—LR)》等法规,从法律和政策上强化了环境保护意识。新加坡制定了一系列控制车辆气体排放的措施,包括制定气体排放标准以及燃油质量标准,加强机动车维修保养,旧车强制检查制度等。1999年《新加坡环境污染控制条例》(车辆排放)了在用的和在国外登记过的以及1999年7月1日及以后登记的机动车(含柴油机、汽车、踏板车、摩托车等)的排放标准,禁止任何车辆在行驶过程中排放可见气体或烟雾。在1999年3月1日颁布的燃油质量标准中,环境部将柴油机中的硫含量标准从0.3%下调到0.05%;1999年7月,不再允许使用含铅汽油。此外,许多发达国家还通过制定严格的交通违章行为处罚措施来避免和降低道路交通伤害。表1列出了交通发达国家对交通违章的处罚措施。图1所示为美国、日本、德国和法国2000~2010年道路交通死亡人数变化情况,从图中可以看出,道路交通事故死亡人数呈持续下降趋势。这是众多因素综合作用的结果,其中采用和执行关于酒后驾车、超速驾驶及安全带的法规是其中一个重要的原因。2.智能交通系统智能化交通系统(IntelligentTransportationSys-tem,简称“ITS”)被视为解决交通事故数量增加、道路交通拥挤及污染环境等社会问题的主要途径。目前世界上形成了美国、日本、欧盟三大ITS研究开发基地,在智能化交通系统方面的开发与应用已取得重要进展。美国智能交通体系见表2。日本于1994年成立的“日本道路、交通、车辆智能推进协会”先后为日本智能化交通建设做了大量的工作。其中1996年制定的《日本ITS框架体系》对交通车辆导航系统、自动收费系统、安全驾驶系统、交通组织优化系统、公共交通信息系统、行人辅助系统等在内的9个系统的建设做了详细的规划。新交通管理系统已经在日本实现全国联网,这些系统已经在日本交通管理中起到了重要的作用。在日本全国47个都、道、府、县都设有交通控制中心,实现了对所有道路交叉路口的监控和信息自动处理,使道路管理者和使用者方便地获得所需的交通信息,帮助驾驶员选择行动路线,疏散交通流量,避免交通堵塞,将整个交通状况向理想的状态引导,使交通更加顺畅和安全。3.绿色交通目前我国对交通污染治理不到位所带来的环境问题不断凸显。相较之下发达国家美国、日本等在环境保护及对污染治理方面成效显著。20世纪90年代以后,美国交通政策全面向绿色交通转型。相继出台了《清洁空气法1990(修正案)》、《联运地面交通效率法案1991》(简称ISTEA)及其后续法案《21世纪交通公平法案》(简称TEA-21)以及《安全、负责任的、灵活的、有效率的交通平等法案2005》(简称SAFETEA-LU),以此来实现交通与资源、交通与区域、交通与社会以及交通与环境的和谐。以美国波特兰市为例。波特兰市是美国发展绿色交通模式的典范,其取得的成效是显著的。当美国其他城市的人均车辆里程在增加的时候,波特兰市的人均车辆里程却从1996年开始减少。波特兰人相较于美国其他城市的人,平均每天少驾车6.4km,每年节省11亿美元的直接成本(如汽油)和15亿美元的时间成本。该发展模式为波特兰市建立良好的城市形象奠定了基础。德国为了避免、减少公路建设对环境造成的影响,除了出台严厉的政策法规以外,还采用高额税收政策促使国内部分低收入的小汽车使用者开始乘坐公共汽车,或者转向非机动交通方式。政府还根据机动车发动机排气量每年征收机动车的检测费,向汽车拥有者征收道路建设、养护、管理等费用。此外,德国政府积极改造机动车的燃料推动系统,引进先进的技术,大力推广电动机车和氢燃料汽车,通过对排放有害物质少的车辆实行税收优惠政策,减轻交通运输对环境和人类健康的损害。4.紧急救援系统德国是最有代表性的国家之一,在德国,2/3以上的国民受过急救培训,机动车驾驶员都必须取得由当地红十字会组织的至少8小时的急救知识培训证书,掌握在交通事故现场对受伤人员的初步救护技能(见图2)。受伤人员一般都能获得及时的急救服务。美国在交通事故紧急救援方面也有较为成熟的方法和经验,表3所示为发生事故后紧急救援系统的平均反映时间。
国外经验对我国提升交通运输社会服务能力的启示
1.交通运输行业社会服务能力的服务水平与各要素同步完善才能促进交通运输行业社会服务能力水平的提高从发达国家交通运输行业社会服务能力的发展历程可以看出,交通运输行业社会服务能力水平的提高是与多方面因素相关的。发达国家交通运输行业社会服务能力不断提高的过程伴随着公路基础设施从注重建设数量的粗放式发展向注重公平、安全、可靠、节约、环保的集约型发展方式的转变历程,是伴随着运输服务从提供简单的客货位移服务至提供更加人性化、科技化、物流化的客货运输服务转变的历程,是伴随着公路交通运输行业管理从对公路运输业的放任发展至对运输市场严格管制,再回归至市场开放和质量管制相结合的转变历程。基础设施是前提,运输服务是关键,行业管理是保障,几方面均不断完善才能促进交通运输行业社会服务能力水平的提高。2.交通运输行业社会服务能力的目标具有多重性,需统筹兼顾发达国家提高交通运输行业社会服务能力水平的目标具有多重性。美国运输部制定的新千年交通战略规划曾提出,美国交通运输的使命是“保证运输安全,促进经济发展,提高美国人民的生活质量”,具体目标包括“安全、机动、促进经济贸易、保护环境和提高生活质量”。安全是美国公路交通发展的首要战略目标,美国运输部用于该项的投资逐年快速增长;提高机动能力是美国公路交通发展的前提,包括继续改善基础设施条件、推进智能交通系统的应用等;促进经济贸易为美国公路交通发展的根本动力,包括进一步降低运输环节的延误、损失和成本;维护环境和提高生活质量是美国公路交通发展的责任,包括进一步控制汽车尾气排放以及噪声污染等。英国在世纪之交制定的交通发展白皮书也提出,公路交通发展的目标是提供更好的人居环境,具体包括“提供更好的公共交通、实行更好的环境保护、公路运输更加安全、货物运输更加便利、为用户提供多样化的选择”。虽然各国提出的公路交通发展具体目标不尽相同,但归纳总结不外乎以下三个方面,即服务于人们更好的出行,服务于国民经济发展,促进社会不断进步。3.不同社会发展阶段对交通运输行业社会服务能力的需求不尽相同发达国家在20世纪的100年间,基本经历了工业化中前期、工业化后期以及后工业化几个不同的发展阶段,运输需求特征和公路交通发展重点也各不相同。在第二次世界大战爆发之前,各发达国家普遍处于工业化中前期阶段,交通运输主要是数量的需求,因此铁路、水运发展较快,公路仍处于缓慢发展阶段,公路交通的发展重点是解决路网以及运输服务的基本覆盖问题。二战结束后至20世纪70年代末,各国普遍处于工业化后期阶段,运输服务需求更加多样化,服务品质需求不断提升,公路交通的发展重点是加快建设,解决公路基础设施的瓶颈制约,这一阶段基础设施的覆盖广度、深度以及技术水平都得到了很大程度的提升。20世纪80年代后,随着经济水平的进一步提高以及科学技术的不断进步,各发达国家普遍进入后工业化时代,运输量增长缓慢,但运输服务品质需求进一步提升,在已形成的较为完善的公路网基础上,公路交通发展的重点转移至提供更加优质的运输服务,更加注重公路运输系统的节约、环保,促进公路交通与自然、环境的协调发展。从发达国家的发展历程可以看出,虽然交通运输行业社会服务能力的改善促进了社会经济发展以及人们生活水平的不断提高,但同时,因为不同的社会经济发展阶段对交通运输行业社会服务能力的需求内容倾向性有所不同,在资金、资源约束的情况下,公路交通的发展重点也需要合理确定,有所区别,以实现资金、资源利用效益的最大化。
(延安大学 西安创新学院,陕西 西安 710100)
摘 要:在信息技术的推动下,高新科技不断的渗透到人类的生产生活中,对人类的衣、食、住、行等方面都产生了极大的影响,同时对于一些复杂的工程问题的研究也越来越依赖信息技术.本文围绕目前土木工程信息技术发展的形势展开分析,并深入探讨了土木工程信息技术的未来发展趋势.
关键词 :土木工程;信息技术;发展
中图分类号:TU74文献标识码:A文章编号:1673-260X(2015)02-0045-02
最近几年,信息技术的发展越来越快,并且已经在土木工程中的每个领域都有所涉及,其中包括科研、勘测、设计、动工和建筑经管等多个方面.过去传统的数值方法引发了土木工程中的弹塑性力学与材料的非线性等相关知识的研究,而信息技术的引入使得土木工程当中数据搜集、存储、处理和使用等过程得到了快速高效发展.土木工程信息技术的快速进步使得土木工程中信息处理能力得到提升,促进了土木工程学科的研究内容与研究方法的更新,进而推动了土木工程向新的技术水平提升.本文就信息技术在土木工程中的使用过程展开分析,讨论了土木工程信息技术的未来发展形势.
1 目前土木工程信息技术方面存在的不足
1.1 土木工程信息技术在结构工程方面存在的不足
结构健康监测是结构工程领域的基础,目前这些方面的研究依旧处于试验阶段.近些年,国内外的研究人员都对传感器技术、损伤检测、模式识别、数据处理等方面研究付诸了很多的努力,然而研究成果的实际应用性却很差.目前所使用的实际桥梁的健康监测系统都隶属于单一监测系统,也就是说监测系统中没有可以对桥梁结构的状态进行反映的综合评估机制.除此之外,现行的桥梁经管系统当中,结构状态评估方式的主观性非常强,对于检测人员的专业素质有很强的依赖性,这样对于结构工作状态的客观评价就很难给出.
1.2 土木工程信息技术在岩土工程方面存在的不足
在中国只有个别大城市的地质勘察机构选用地理信息系统技术确立地质勘察信息系统,同时这些数据库普遍存在一些不足,如内容不齐全、存储功能不完善等.除此之外,岩土工程信息系统中的专家数据库也存在很多的不足,比如集成化程度低,推理机制匮乏,同时中国对这方面的研究比较滞后,这样就制约了其在岩土工程领域的大规模使用.当前,数字化数据收集方法主要是源于传感器和服务终端的形式而构成的,通常使用有线通讯,此种收集方法更适用于小范围数据采集工作,在大规模数据采集工作中此种方法存在许多不足.此外,由于不同的地理情况、地质结构、建设能力、开发形势等因素,国外软件想要引入到国内使用就会有很大的难度.
1.3 土木工程信息技术在交通工程方面存在的不足
中国的智能交通发展目前依旧停留在基础建设阶段.突出体现在以下几方面:第一,中国智能交通领域的基础技术使用广泛性不足;第二,中国智能交通侧重于智能化经管,智能化服务发展力度不够,人-车-路不能有效的协调发展、安全体系建设依旧处于试验阶段、可持续发展等工作也停留在最初的发展阶段.最近几年,信息技术的进步推动了智能交通系统的快速发展,但是,针对交通信息处理系统方面的研究依旧存在许多的不足.今后智能交通系统的使用还要把动态信息服务和诱导作为其核心内容,如此就可以为人们提供准确的信息,可以更好的辅助人们做出出行决策.由于信息设备和服务方法的不断进步,高速公路网日趋完善,运营安全经管系统也不断的向智能化发展.
1.4 土木工程信息技术在建筑动工经管方面存在的不足
中国建筑企业信息化整体发展水平还很落后,信息化建设的合理规划方面存在很大的不足;对于信息资源的开发与使用依旧处于初级阶段,这样要想实现动工总承包企业内外资源的合理优化配置就会很难.建筑工程经管信息系统目前正在试验阶段,应用的环境比较封闭,中国工程项目经管信息系统主要是根据工程项目的规划、设计、动工、运营等环节实施开发的阶段性产物,项目各个环节的信息和项目各个经管程序信息之间要想达到数据交流与共享的目的就会很难,项目的负责人和政府之间进行信息交流同样也存在很大的障碍,这样内外信息的沟通就会不流畅,使数据搜集、存储等工作出现重复,这就势必引发人力物力的浪费.
2 土木工程信息技术的发展历程与未来方向
土木工程信息技术综合了现代工程科学、商业经管和企业经管等许多内容,具有极强的综合性和复杂性.由于互联网技术的快速进步,土木工程信息技术的集成化、网络化、智能化的发展趋势也越来越明显.针对将来土木工程信息技术的发展我们可从以下几点着手分析:
2.1 嵌入式系统在土木工程中的使用
随着计算技术在各个领域的普及,嵌入式计算机逐渐占据了市场,计算机中的嵌入式系统是围绕着应用展开的,以计算机技术为源泉,软件硬件可以随意的裁剪,此系统的适用范围是那些功能、可靠性、成本、体积、功耗要求比较严苛的特殊计算机系统.
嵌入式系统的重要部分是里面的芯片,土木工程信息技术主要是针对土木工程应用的软件进行开发,嵌入式软件是土木工程专门知识软件的体现形式,是嵌入式系统的中心,同时更是土木工程信息技术的重要研究对象.
2.2 土木工程数据库及其经管系统
在信息化的推动下,互联网的数据库和经管系统的研究对土木工程有着重要的影响.数据库和经管系统主要是对抽象数据模型进行定义、分布式实施总结,虚拟环境下可以为多用户提供I/O状态的数据经管,使得储存与查询级别更高,对访问权限和数据所有权进行有效的经管,对异构数据库实施校验等.
2.3 土木工程中最新的计算机辅助工程系统的使用
计算机辅助工程(Computer Aided Engineering)简称CAE,主要是使用计算机对复杂工程与产品的结构力学性能进行分析,对结构性能实施合理优化等等.此项技术发展到目前阶段,在功能方面有了很大的进步.在互联网的大环境的影响下,对土木工程材料的分析、建筑结构的仿真和总体布局的设计,都离不开计算机辅助工程的支持,与此同时对其集成化的要求也有了显著的提高,要求其突出专业化、集成化的特点.
2.4 三维交互技术和虚拟技术在土木工程中的使用
如图是土木工程三维交互技术发展下的产物,由此我们可以看出三维交互技术在土木工程中的重要作用.三维交互技术主要是通过计算机辅助确定产品的三维模型,之后使用交互设计软件对交互程序进行设定,使用户利用鼠标等一些交互设备进行人机交互的新兴技术.三维交互技术可以使得建筑物的结构给人以更直观的感觉,这样在处理细节的时候就会更加的容易.虚拟化其实质是将物理资源向经管资源进行转化,这样可有效的消除物理结构之间的障碍.虚拟技术对于土木工程的图形分析方面有很大的作用,可促进图形处理效率的提升.
总体来说,土木工程信息技术在信息技术的发展和推动下取得了很大的突破,纵观中国目前的形势,土木工程信息技术的发展是大势所趋.人们对于建筑物有了更高的要求,这就需要建筑的设计趋于人性化和智能化,才能更好的满足人们的生活需求.
参考文献:
〔1〕王瑛.基于网络的建筑与土木工程信息资源分布及检索策略研究[J].晋图学刊,2010(01).
关键词:城市轨道交通;发展回顾;可持续发展;绿色交通
1 我国城市轨道交通发展现状
我国城市轨道交通建设起步较晚,自1965年开始建设北京地铁一期工程,截止到2012年底,我国内地已有北京、上海、天津、重庆、广州、深圳、武汉、南京、沈阳、长春、大连、成都、西安、昆明、苏州、杭州、佛山等17个城市(如图1),累计开通70条城市轨道交通运营线路(含试运营线路),总运营里程达到2064公里。其中地铁1726公里,占84%;轻轨267公里,占13%;现代有轨电车41公里,占2%;磁悬浮30公里,占1%。
2 我国城市轨道交通发展历程
我国的城市轨道交通,经历了40多年的发展历程。总结发展历程,大致经历以下几个阶段:
2.1 起步阶段(1965-1997)
从20世纪50年代,我国开始筹备地铁建设,规划了北京地铁网络。1965-1976年建设了北京地铁1号线一期工程。随后建设了天津l号地铁线(7.1m)、北京地铁2号线、上海地铁l号线,广州地铁1号线等。之后,我国的城市轨道交通建设一直处于停滞状态。
2.2 兴起阶段(1999-2004)
随着实施积极的财政政策以进一步扩大内需,国家于1999年开始陆续批准一批城市轨道交通项目开工建设。1999年以后,除了北京、上海、广州、天津这四大城市继续展开城市轨道交通建设外,国家还先后审批了深圳、武汉、南京、长春、重庆、大连等6座比较重要的一线城市的地铁或轻轨的建设项目,并投入40亿元国债资金予以支持。这一阶段的建设速度大大超过前30年。
2.3 提速阶段(2005-2008)
在这一阶段,除了10个城市的轨道交通建设继续蓬勃发展外,杭州、苏州、成都、沈阳、哈尔滨、西安等6座经济比较发达或地理位置重要的城市中的建设项目也得到了国家发展改革委的批准,我国总体的轨道交通建设明显进入到一个“快车道”。这一阶段最明显的特征是,各地的轨道交通建设不再仅以单独的项目上报国家发展改革委,而一般要以某一时间阶段的《城市快速轨道交通近期建设规划》的形式上报。自杭州、哈尔滨于2005年6月同时上报各自的《城市快速轨道交通近期建设规划》开始,沈阳、南京、成都、重庆、西安、苏州、北京等7城市纷纷效仿,这使得我国的城市轨道交通建设逐步步入“规划时代”。
2.4 爆发阶段(2005-至今)
2007年,源自美国的次贷危机逐步演变为世界性的经济危机,我国经济也遭受了严重冲击。为有效应对危机,我国政府于2008年11月出台了总额达4万亿元的投资计划,交通投资占据了相当大的比重,这使得城市轨道交通建设进入了一个“爆发期”。自2007年起,国内(大陆)各城市分两轮递交了轨道交通近期建设规划,第一轮城市为15个;第二轮为10个,审批情况如下:
第一轮(近期建设规划)15座城市(北京、上海、广州、青岛、深圳、南京、重庆、武汉、杭州、成都、苏州、西安、哈尔滨、大连、长春)中,除长春外其余14座城市轨道交通规划立项申请已获得国务院及国家发展改革委的批准。
第二轮(近期建设规划)10座城市(宁波、无锡、长沙、郑州、福州、昆明、南昌、东莞、沈阳和厦门)中,除厦门、沈阳外,其余8座城市轨道交通规划也已获得国务院及国家发展改革委的批准。此外还有温州、鞍山、石家庄、乌鲁木齐、佛山、贵阳等城市也在酝酿之中。
3 我国城市轨道交通发展问题分析
我国城市轨道交通只有40多年的发展历史,回顾我国城市轨道交通的发展历程,尽管轨道交通发展取得显著成就,但也存在诸多突出问题,对轨道交通系统整体功能的发挥产生了较大影响。
3.1 城市轨道交通建设起步晚
我国轨道交通起步普遍较晚,尤其是上海、广州等特大城市轨道交通建设起步发展稍晚,国际同类特大城市通常在城市人口400万左右即快速建设轨道交通,北京虽然起步较早,但初期发展缓慢,1965年始建至2001年36年时间仅建成42km。而随着社会经济的快速发展,小汽车快速进入家庭,城市交通面临巨大挑战,因此造成几个特大城市近些年的超速建设,带来不少安全问题,同时由于前期工作不够充分,给后期工作造成很多隐患,如北京、上海普遍出现的换乘不便问题。
3.2 城市轨道交通整体系统功能不完善
与国际大都市相比,我国的大城市基本均未形成以地铁为主、辅之以轻轨、有(无)轨电车和公共汽车、多层次的立体交通网络。突出表现为轨道交通网络不完善,系统内换乘不便,而且与其他交通方式的接驳不便,严重影响了整体效能的发挥,对居民出行的吸引力有待提高。
3.3 部分线路建设时序安排与城市发展缺少协调
城市轨道交通线网中哪条线路先建,哪条后建,一条线路中哪些区段先建,哪些区段后建,都有建设时序问题。线路建设时序安排应与城市土地利用开发相协调,形成互动发展,否则难以发挥规划引导作用。如广州地铁4号线作为规划提出的“TOD”线路,目前41km线路日均客流量只有3.4万人,这主要是由于线路建设与城市规划不同步,经过的部分地区没有按照设想的发展,衔接配套措施相对滞后,交通引导城市空间发展目标的实现还有待时日。
3.4 轨道交通的投融资缺少创新机制
我国在交通建设投资上开始实现由单一的政府投资向多元化和市场化转变,初步形成了“政府引导,社会参与,市场运作”的投资格局。在投资渠道上,现有轨道交通建设投资来源以财政渠道居多,取之于市场机制的较少,大多城市轨道交通建设需要依靠政府多方举措资金,制定长期计划,逐步组织实施,缺少创新机制。在投资方向上,整体投资意识不足,在轨道交通建设投资对提高城市交通系统总体发展水平的作用上缺乏综合性系统评价。在资金分配上,“应急建设,应急投资”的现象十分普遍,而不是根据城市经济发展状况,制定出相应的轨道交通发展规划,导致轨道交通建设资金难到位,规划和建设不相协调的矛盾比较突出。
4 新时期我国城市轨道交通发展建议
4.1 提升城市交通系统功能需要适度加快建设步伐
4.1.1 适度加快轨道交通建设,完善城市综合交通体系
积极完善与城市交通量基本相适应的道路网络系统,逐步改善常规公共交通的服务管理质量,重点发展以轨道交通为骨干的公共交通网络,积极引入具有大、中客运量的地铁和轻轨交通方式能够有效的缓解城市交通压力。
4.1.2 适度加快轨道交通建设,提升城市公共交通吸引力
优先发展公共交通可以优化城市道路交通资源,保证城市交通可持续发展,轨道交通的发展既有利于降低路面上的机动车交通量,又为城市居民出行提供了快速的交通方式,吸引城市居民转向公共交通出行。
4.1.3 适时选择启动轨道交通建设,提高政府投资收益降低风险
过早或滞后的城市轨道交通建设时序,使得城市交通结构和空间布局与城市发展不协调,而正确建设时序,能打破过早或滞后建设造成的恶性循环,显著提高公共交通的分担率,降低政府投资的风险。
4.2 促进城市可持续发展需要适度加快轨道交通建设
从轨道交通与城市发展的关系以及城市可持续发展的基本要求可以看出,促进城市可持续发展,需要适度加快轨道交通建设。首先,城市轨道交通作为快捷、高效的公共交通方式有利于提高交通运输服务水平,缓解城市交通拥堵;其次,轨道交通作为城市TOD发展模式的主要方式有利于引导土地开发,优化城市空间结构;再者,轨道交通作为低能耗和无污染的交通方式有利于降低交通能耗和排放,改善城市生态环境;此外,轨道交通作为大运量的集约化交通工具有利于节约土地资源利用,促进城市的集约化发展。
新时期,我国城市可持续发展面临着新的形势和挑战,主要体现在城镇化进程快速发展带动居民出行需求迅速增长,城市空间快速扩张带来城市形态发生深刻变,生态文明建设对城市资源环境提出更高要求,城市快速发展使得城市交通问题愈加突出,而轨道交通与可持续发展的理念相吻合,既是城市可持续发展的主要动力,也是城市可持续发展的重要体现。
4.3 带动关联产业发展需要适度加快城市轨道交通建设
4.3.1 适度加快城市轨道交通建设有利于带动关联产业的快速发展。巨大的轨道交通建设需求对相关产业带动作用和拉动内需的作用是非常明显的,同时轨道交通在投入运营后还可以增强区域竞争力和辐射力,提升城市形象,改善投资环境,吸引更多的资金、技术和人才聚集,从而促进更多行业(例如金融、保险)的发展。
4.3.2 适度加快城市轨道交通建设有利于消耗传统行业的产能过剩,尤其对于水泥和钢铁等产能过剩的建材行业,适度加快城市轨道交通建设,增加对钢铁和水泥的市场需求,对于水泥、钢铁等产能严重过剩的行业来说,将在一定程度上缓解库存压力。
4.3.3 适度加快城市轨道交通建设有利于促进相关产业的技术创新。政府适时提出和制定了一系列国产化措施和政策,要求自主开发和引进技术消化吸收再创新的产品要成为城市轨道交通装备的主流产品,关键装备技术接近或达到国际先进水平。
参考文献
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【金题点睛】
示例1 (2012年高考全国文综新课标卷·30)1895年,身为状元的张謇开始筹办纱厂,他称自己投身实业是“捐弃所恃,舍身喂虎”。这反映出张謇
A.毅然冲破视商为末业的传统观念
B.决心投入激烈的民族工商业竞争
C.预见到国内工商业发展前景暗淡
D.具有以追求利润为目的的冒险精神
答案:A
解题技巧:本题可运用关键信息推导法。结合所学知识可知,张謇是19世纪末20世纪初的爱国民族资本家,是近代中国兴衰史上的代表人物。结合所学知识分析材料,抓住材料中的关键信息“身为状元”来理解他“捐弃所恃,舍身喂虎”,就能准确推导出本题的题意是反映其实业救国思想的产生及实践,A项正确。而B项不符合实业救国思想的主张;C项在材料中没有体现;D项是对材料的错误理解。学生容易误选B项,其错误产生的原因:一方面是没有正确理解实业救国思想的内涵;另一方面是没有抓住解题的关键信息。
变式练习 (2012年高考浙江文综卷·18)下边是期间大后方七省(川、滇、黔、陕、甘、湘、桂)开办的工厂数量统计示意图(1937.7~1944年)。从中可以得出的结论是
A.大后方七省开办工厂的速度逐年递增
B.太平洋战争爆发前后,大后方工业发展迅速
C.大后方和沿海工业比例发生很大变化
D.大后方工厂开办的主要原因是抵制日本的经济侵略
答案:B
示例2 (2012年高考全国文综新课标卷·40)阅读材料,完成下列各题。
材料 1868年,英国伦敦议会大厦前的十字路口安装了世界上第一盏煤气信号灯。它由一位警察牵动皮带操作:红灯停,绿灯行。这盏信号灯出现后,伦敦这个最繁忙的路通秩序有所好转。
1903年,英国颁布实施了首部交通法则,第一次提出了建立红绿灯信号、行人安全岛、人行横道标志等设施,后为世界各国所效仿。
1914年,美国的克里夫兰、纽约和芝加哥相继出现了由电力驱动的交通信号灯,缓解了这个城市出现的交通问题。随着美国汽车制造业迅猛发展,城市人口不断增加,对城市道路通行提出更高要求。此后,美国开始把多个交叉路口信号灯联接为一个联动式信号系统,由人工集中控制,使路口通行能力有所提高。
1926年,英国第一次安装和使用自动化的控制器来控制交通信号灯,成为城市交通自动控制的起点。
20世纪30年代初,英国开始使用车辆感应式信号控制器,雷达、超声波、电磁等检测器相继问世。
1952年,英国丹佛市首次把模拟计算机技术应用于交通信号灯控制。
1964年,加拿大多伦多建立了一套由计算机控制的交通信号协调系统,成为世界上第一个拥有电子计算机交通控制系统的城市。这是道路交通控制技术发展的里程碑。
20世纪80年代后期以来,城市交通状况日趋恶化,拥挤、阻塞、交通事故和噪声、环境污染成为日益严重的社会问题。人们认识到,只有综合考虑路通流与信号控制方案,并完善配套的城市交通法规,才有望改善城市交通,消除相关社会问题。智能交通控制应运而生,它采用实时侦测数据并自动调控信号灯,以保证道路的顺畅。
——据郑祖武《城市道路交通》等
(1)根据材料并结合所学知识,指出城市道路交通信号灯诞生的历史背景。(6分)
(2)根据材料并结合所学知识,简述影响20世纪交通信号灯重大改进的主要科技成果。(10分)
(3)根据城市交通信号灯的发展历程,说明技术进步在哪些方面改善了城市生活。(9分)
参考答案:(1)背景:工业革命;城市快速发展(城市化进程加快、工业城市出现);城市交通状况日益复杂(交通运输工具数量和种类增多)。(2)内燃机的发明与应用,新式交通工具不断出现;电灯的发明和电力的广泛应用;计算机的产生和普及;网络技术的出现和应用。(3)解决了城市化进程中日益出现的交通问题,改善了城市生活环境;推进了城市化进程,提高了城市管理水平;提高了城市文明程度(规则意识、法制观念和行为方式)。
关键词:智能科学与技术;交叉学科;相关学科
我国智能科学与技术本科专业(简称智能专业)已经历了10年的发展历程,而且越来越多的高校经教育部批准,加入智能领域的人才培养行列中,对智能专业的教育教学已有一定的实践经验与成果。如今,社会已经步入信息智能化时代,如何更好地适应智能化社会的人才需求,应在已有基础上对智能专业及相关学科的发展作进一步探讨。
1 智能专业的发展基础
人类社会从农业社会、.工业社会到信息社会,发展到今天,在越来越多的领域,人工智能工具都能够根据不断出现的新情况来调整自身的规则系统,需要人工的产业也越来越少,但却苦于信息与机器无智能的问题,因此有了以信息智能化和机器智能化为目标的智能科学与技术研究领域的出现。我国也非常重视其发展,在国家863项目指南中,智能化人机交互与中文处理平台已被列为计算机软硬件主题的重点项目,并将智能机器人纳入863计划长期支持的重要领域;国家中长期科技发展规划纲要(2006—2020年)强调发展认知科学、智能交通管理系统、智能信息处理技术、智能感知技术、智能服务机器人等智能科学技术。智能科学与技术将在未来国家科技发展规划和重大科研课题中扮演重要角色,也将成为智慧地球、智慧城市和智慧生活的引导者。我国智能科学技术教育已走出了一条星光大道,争取在我国学位体系结构中增设智能科学与技术博士和硕士学位授权一级学科,同时把我国智能科学与技术本科专业建设和人才培养推向一个更高的阶段。
近年来,信息领域学科的热门专业也开始面临不同程度的就业压力,作为信息领域的一支新生力量,智能专业便成为高等学校进行专业结构调整的着眼点。继2003年北京大学首个提出并成立智能专业后,众多高校把握先机,申请并建设了智能专业。
智能科学与技术本科专业是一门融合了电气、计算机、传感、通讯、控制等众多学科领域,多学科相互合作、相互研究的跨学科专业。它涉及机器人技术、微机电系统、以新一代网络计算为基础的智能系统,以及与国民经济、工业生产及日常生活密切相关的各类智能技术与系统等。
经调研,大部分高校的智能专业是基于自动化、通信与电子系统、计算机科学与技术、电气工程、人工智能、机器视觉、数据挖掘、信息检索及知识工程等领域发展而来,并且具有雄厚的师资力量,为智能科学与技术未来的发展做好了充足的准备。部分高校智能科学与技术专业的师资队伍所属学科的比例如图1所示。
2 智能科学与技术专业学生的继续深造方向
智能科学与技术专业涉及非常多的专业领域,就其中的一个领域而言,就可以进行更深一步的研究,成为其继续深造学科,例如智能专业本科后可以从事控制工程与科学、计算机科学与技术、智能科学与技术等学科,本文只列举其中几个例子。
2.1 控制科学与工程
控制科学与工程是研究控制的理论、方法、技术及其工程应用的学科。
经调研,以湖南科技大学为例,该学科特色研究工作主要体现在群机器人协作控制技术、故障智能诊断方法研究与应用、非线性系统分析与综合、煤矿安全监控系统应用技术等方面:其中群机器人协作控制技术借鉴昆虫的群智能行为,利用人工智能等技术使多个个体机器人完成一系列合作任务,面对未知环境搜索定位等复杂任务;故障智能诊断方法研究与应用运用智能检测、智能故障诊断、传感器融合等技术研制大型机电设备与其复杂的运动控制及诊断系统,该研究成果已成功应用于“机车走行部在线故障诊断系统”。群智能、智能检测、故障诊断等技术的运用证明了智能科学与技术在此学科中起到重要的作用。
以北京信息科技大学为例,智能科学与技术系的4位教授分别在控制科学与工程学科的控制理论与控制工程、检测技术与自动化装置、模式识别与智能系统、导航制导与控制二级学科指导研究生,从事的相关研究为专家系统、智能检测系统、服务机器人、智能系统与智能导航。以其导航制导与控制二级学科为例,现设方向1——自主导航与控制,方向2——惯性仪表与惯性基组合系统,方向3——微/纳机械传感器,方向4——多自由度电动伺服定位技术。方向1在研究机器学习在导航与控制中的应用、智能伺服技术、新概念飞行器等方面,方向2在信息融合与估计理论、多模组合导航技术、新型机器人的自然感知和运动机理、自主式初始对准等方面,方向3在研究性能稳定可靠、敏感灵敏度高和准数字输出的声表面波惯性传感器方面,方向4在研究基于模型和基于数据驱动的无模型自适应控制方法方面,都离不开智能理论与方法,并促进智能理论与方法的发展。
2.2 计算机科学与技术
计算机科学与技术学科主要是围绕计算机的设计与制造,以及信息获取、标识、存储、处理、传输和利用等领域方向,下设计算机应用和计算机软件与理论两个二级学科,其中包括智能信息处理、人工智能与嵌入式系统等方向。信息时代的信息处理要求更高,当前信息处理技术逐渐向智能化方向转变,以图像、视频、音频等多媒体信息为研究对象,从信息的载体到信息处理的各个环节,都模拟人的智能来处理这些信息。人工智能学科与认知科学的结合,会进一步促进人类的自我了解和控制能力的发挥。目前,我国自主开发的“特定图像内容监控系统”已通过上海移动公司的实地测试。通过研究具有认知机制的智能信息处理理论与方法,探索认知的机制,建立可实现的计算模型并发展应用,可以带来未来信息处理技术突破性的发展。
2.3 智能科学与技术
经调研,以厦门大学为例,智能科学与技术作为硕士点一级学科包括认知逻辑学、计算语言学、智能计算方法、艺术认知与计算、脑高级功能成像这5个研究方向。其重点科研平台之一的“智能信息技术福建省高等学校重点实验室”的主要研究方向有中文信息处理、中医信息处理、数字化中国人器官建模仿真及其临床应用。在中医信息处理中,主要围绕着如何构建信息化中医诊断的智能方法体系展开研究,涉及中医诊断认知逻辑、中医智能专家系统的构成技术、中医海量知识的数据挖掘技术、中医四诊信息的获取与分析技术、实用中医信息系统的开发等。此方向的研究可赋予计算机以人的智能,从而实现对病人的症状诊断与治疗。除此之外,智能机器人也是学习智能科学与技术的一个良好平台,为了更好地学习智能,研究机器拟人化,FIRA世界杯于1995年被提出,其远景目标之一是使机器人足球队战胜人类足球队。此平台大大拓宽了人工智能技术的应用领域。
3 智能科学与技术专业培养方案与专业发展前景分析
从智能专业的发展基础分析可知,智能科学与技术专业是一个紧跟时代潮流的专业,涉及的知识面和学科领域非常广。但是,智能专业作为一个全国普通高等学校本科专业,有其不同于其他专业的知识内核。中国人工智能学会教育工作委员会提出智能专业培养方案的核心课程应有:智能科学与技术导论、智能数学基础、脑与认知科学基础和机器智能,这是各高校智能专业培养方案的共性部分,是基础模块。其他基础模块、专业特色模块,目前阶段应在各高校智能专业建立和发展的专业学科基础上设置,例如,侧重控制系统的、侧重计算机软件的、侧重知识工程的等。智能专业再发展一段时期后,各高校的智能专业的共性部分应越来越多,个性部分也越来越独立于源头专业,例如,独立于计算机科学与技术专业、自动化专业、电子工程专业等。这样,在智能专业上层自然就形成智能学科,从而独立于计算机科学与技术学科。这是专业发展的必然结果。
另一方面,专业的良性发展离不开社会的就业或创业需求。智能专业的本科生,需要了解掌握计算机、电子、控制等各领域的知识和技术,而且在本科生4年课程的教学中融入相关学科的前沿知识,这使得在这个专业学习的学生不仅可以拥有较为广阔的知识面,对专业知识的理解也有一定深度。可以说这样一个既有广度又有深度的专业具有广阔的就业前景。社会中也有新生的行业,近些年来,有关智能系统开发的公司相继出现,涉及机器人、交通、楼宇、信息系统等多方向的智能系统开发,为本科毕业生创造了更恰当更明确的就业方向与途径。
本次竞赛中职组裁判、浙江交通职业技术学院物联网应用技术专业带头人马兆丰老师向记者介绍:“竞赛以智慧生活为主题,从智能健康管理、智能商业应用、智能环境监控三个应用领域出发,考察并锻炼参赛选手物联网的基础知识、物联网平台搭建与配置(感知、识别层设备安装与调试)、物联网平台使用与维护(物联网网络传输层连接与配置)、物联网应用系统的部署与配置等几大方面知识及技能,重点考察参赛选手对物联网认知,物联网设备部署、实施、应用安装、系统运维等方面的能力,以及中职学生于职业规范、团队协作、组织管理等方面的团队风貌。”
此次竞赛为全国同行提供了了解浙江省职业院校物联网应用技术专业“从无到有、从有到精”发展历程的窗口。
校企各展所长 共育物联网英才
——记浙江省职业院校物联网应用技术专业建设
文/本刊记者 刘 飞
物联网被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网应用涉及人类社会生活的方方面面,包括工业、农业、环保、物流、交通、安全、家居、医疗、电网等,因此物联网应用技术是一门关联程度非常强的专业,可以辐射众多领域,是职业院校的新兴专业。2012年,浙江省教育厅批准浙江经济职业技术学院、浙江机电职业技术学院、职业技术学院等学校开设物联网应用技术专业,从此拉开了浙江省职业院校物联网应用技术专业建设的序幕。
浙江省职业院校在建设物联网及其相关专业的过程中,及时跟踪市场需求的变化,主动适应区域、行业经济和社会发展的要求,以学校强势专业为依托,有针对性地调整和设置专业,并与物联网企业及行业紧密合作,形成各自的物联网专业特色。
因地制宜,原有专业衍生“物联网”
在比赛现场记者了解到,浙江职业院校已开设的物联网应用技术专业,大多是从原有的计算机、通信网络或信息等专业的基础上衍生的。金华职业技术学院物联网应用技术专业主任苏红富向记者介绍:“2012年,我们学校在信息工程学院原有的计算机网络技术专业新增物联网专业方向。2014年,物联网应用技术专业开始单独招生,学制三年。”该校物联网应用技术专业凭借计算机网络技术专业原有的办学基础,主要培养偏向软件技术的物联网专业人才。
物联网应用技术专业的人才培养目标是“掌握物联网的基础知识,具备能运用计算机技术、嵌入式系统技术、传感技术和互联网技术进行信息感知识别、传输处理和控制的能力,能进行系统集成及相关技术与产品的开发和应用推广,具有物联网工程实践能力”的高素质技能人才。金华职业技术学院根据自身的实际情况,致力于培养社会紧缺型技术工程师。所培养的学生主要面向三个方面发展:大型软件公司从事手机、掌上电脑等移动终端的客户端软件设计与开发,网络运营、系统集成单位从事物联网络施工管理与工程管理工作,以及联想服务及其战略合作伙伴的设备维修。
以计算机网络技术专业为依托,金华职业技术学院的物联网应用技术专业集合了通信、网络、楼宇智能等专业优秀教师进行授课,下辖Cisco授权网校、联想工程师合作培训中心,并提供智能安防实训室、电子产品检测中心等共享型实训室。专业教学以ASP.NET技术学习为主线,逐渐上升至网页设计、高级程序设计乃至整个物联网项目的开发。该专业开设的主干课程还包括物联网工程制图识图、嵌入式系统应用、传感器与测控技术、无线传感器网络、RFID安装与调试、综合布线技术、服务器配置与管理、C#程序设计基础、ASP.NET中高级编程等。专业以学校“智慧校园”建设为契机,将网络部分(教务系统、网上图书馆、IC卡管理等)的工作根据学校现有实训设备以项目的形式分配给学生进行系统集成实训,确保学生学以致用。
本次竞赛为金华职业技术学校物联网专业的学生提供了展现技能的舞台和提升技能水平的机会。学校物联网应用技术专业学生劳银翔向记者介绍说:“比赛以北京新大陆时代教育科技有限公司物联网工程应用实训系统2.0为平台,内容涉及智慧城市物联网应用环境安装部署、物联网感知层设计开发、智慧城市物联网Android平台应用设计开发、智慧商超物联网PC平台应用设计开发。要求参赛学生具备物联网工程部署、物联网设备调试、嵌入式产品开发、Android应用开发、.NET应用开发等方面的知识,提升了团队成员专业理论知识水平、实践能力和团队协作精神。”最终,金华职业技术学院参赛团队获得团体第一名的优异成绩。
除了高职院校的物联网应用技术专业是从原有专业衍生外,中职学校虽然目前尚未获得物联网专业代码,没有专门开设物联网应用技术专业,但不少中职学校也在现有专业的基础上细化出与物联网相关的专业方向,培养掌握物联网应用技术的人才。
真枪实弹,真实项目引领教学
嘉兴技师学院自2014年起开设通信网络应用(物联网方向)专业,学制5年。学生前两年主要学习电气自动化设备安装与维修专业的相关课程及通信网络专业的基础课程。两年后,经过校内统一选拔分流,达到物联网技术方向要求的学生可以进一步学习物联网技术的专业课程。
同高职院校相比,嘉兴技师学院的物联网技术方向更加注重真实项目引领教学。嘉兴技师学院电气工程系主任钱琴梅告诉记者:“在接下来的教学中,该专业的教学想以‘智慧实训大楼’项目建设为引领,让学生进行真刀真枪的训练,而不是仅仅止步于实训室中实训设备的操作。”
嘉兴技师学院有7000多平方米的电气工程实训中心,预设的管理系统完全基于物联网技术进行设计建设。例如学生考勤系统,中心内的每一间实训室门外都有电子班牌,除了通过人脸识别系统记录学生考勤之外,还可以展示上课班级的基本信息以及实训中心的环境指数等内容。除此之外,基于RFID以及二维码技术的资产管理系统可以实时跟踪实训资产的领用及归还。实训中心智能管理系统项目的设计依托北京新大陆时代教育科技有限公司工程师以及该校专业教师共同完成。以“智慧实训大楼”项目引领教学,不仅能够提升学生的实践能力,还能够实现教学内容与企业需求的完美对接。
嘉兴技师学院副院长沈民权说:“此次全省‘物联网技术应用与维护’竞赛就是一次对物联网应用技术教学的检验,不仅有利于学生素质的全面提升,也为学校以赛促教、以赛促训提供了良好的契机。”
企业参与,全方位助力人才培养
物联网应用技术人才培养离不开企业的参与。作为本次竞赛的设备提供方,北京新大陆时代教育科技有限公司全程全方位参与了职业院校物联网应用技术人才的培养。
该公司物联网产品中心产品支持部经理邹梓秀向记者介绍:“公司物联网产品中心下设产品支持部,专门负责将公司研发产品的使用方法转化为专业教材,为各院校物联网专业的课程教学提供方便。”学校具有物联网专业的理论优势,企业具有实践优势。在教材编写的过程中,公司邀请学校老师介入,并进一步了解物联网专业的课时设置,与老师共同撰写课程大纲以及教材目录,力求编写出以实际工程应用为目标的理论教材。
公司销售经理贺育华说:“除了为学校物联网应用技术专业教师提供挂职锻炼的机会之外,公司还通过协助政府完成国培、省培计划,针对单体学校开展定向培训,组织区域学校物联网专业师资定期培训等,助力职业院校物联网专业师资建设。”
一、发展历程回顾
改革开放以后,北京市主要经历了三轮大规模的城市交通拥堵。第一轮是20世纪80年代中期,当时人均GDP达到了800美元以上,主要特点是以自行车交通为主。第二轮是20世纪90年代末至21世纪初,当时人均GDP达到了3000美元以上,主要特点是小汽车出行量猛增。第三轮是从2008年奥运会以后到现在,人均GDP超过了8000美元,主要特点是公共交通出行比例开始占据优势。
围绕三次交通拥堵出现的时间,北京交通发展历程大致分为三个阶段。第一阶段为机动化发展初期阶段(1949-1985年)。这一阶段的主要特点是北京交通系统处于机动化进程的萌芽期,自行车出行比例占据绝对优势,超过了70%,而机动车出行比例不足30%,其中小汽车出行比例不足5%。第二阶段为道路交通基础设施大规模建设阶段(1986-2003年)。1986年,针对当时出现的城市交通拥堵和“行路难”,北京市委、市政府提出了“打通两厢,缓解中央,建设二、三环快速路”的工作目标,道路交通基础设施建设进入了第一个高峰期,机动车出行比例随之快速上升。第三阶段为公共交通优先理念下的综合发展阶段(2004年以后)。随着《北京交通发展纲要(2004-2020年)》、《关于优先发展公共交通的意见》和《关于进一步推进首都交通科学发展加大力度缓解交通拥堵工作的意见》等文件的先后出台,道路、轨道交通等交通基础设施建设全面推进,公共交通也得到了前所未有的快速发展,但面对机动车保有量的快速增长,城市交通运行压力与日俱增。
截至2012年底,北京城市道路里程达到6271公里;公路里程达到21492公里,其中高速公路里程为923公里;在全国率先实现了“村村通油路”、“村村通公交”;轨道交通运营总里程达到442公里,公共交通日均客运量达到2067万人次,公共交通出行比例增长到44%,位居全国内地城市之首;交通需求管理政策成效初显,小汽车出行比例连续两年下降,由2010年的34.2%下降到2012年的32.6%。
二、面临的形势
随着当前首都经济社会的快速发展,北京交通发展进入了新阶段,交通发展面临的形势出现了新情况,治堵综合措施实施三年来所取得的效果不断弱化,城市交通运行压力进一步增大。具体来看,当前和今后一段时期北京交通发展主要面临以下形势:
一是人口和经济的快速增长导致交通出行需求急剧增长。截至2012年底,北京市常住人口达到2069.3万人,远远超过《北京城市总体规划(2004-2020年)》关于2020年达到1800万人的预测,并且今后几年仍将保持较快增长。交通出行需求随之不断增长。据调查,2012年六环路内出行总量(不含步行)为3033万人次/日,较2007年增长33.3%,预计到2020年六环路内出行总量有望超过3700万人次/日。
二是机动车“三高”特征导致道路交通运行压力不断增大。首先是机动车保有量高速增长。截至2012年底,北京市机动车保有量为520万辆,按每年配置24万个小客车指标计算,增长速度仍保持在5%左右的较高水平,相比香港的1.8%-2%、新加坡的0.5%-1%、东京的零增长依然偏高。第二是机动车高强度使用问题突出。据2010年交通综合调查,北京市六环路内有车家庭使用小汽车出行的比例高达60.6%,在全市所有小汽车出行中,出行距离在5公里以下的比例高达44%。第三是机动车高密度聚集。据统计,北京市人均机动车拥有量分布是越往里密度越高,区为0.19辆/人,而核心区为0.31辆/人,与纽约、伦敦、巴黎和东京国际化大城市相比,趋势正好相反。此外,北京市机动车出行呈现明显的向心交通特征,白天机动车向中心城高密度聚集,给中心城交通运行带来了巨大压力。据监测,工作日早高峰进入二环路以内区域的小汽车数量为离开的1.6倍,晚高峰离开的为进入的2倍。
三是轨道挤、公交慢、换乘难导致公共交通吸引力不强。中心城轨道交通密度偏低,往往是开通一条则满负荷一条。目前全市轨道交通常规限流站已经超过40个,并且主要集中在地铁1号线、5号线、10号线、13号线、八通线和昌平线等连接通州、天通苑、回龙观等大型居住区。早晚高峰时段,轨道交通车厢内严重拥挤、舒适度较差。另外,相对小汽车出行,目前公共交通出行速度根本没有优势。根据第四次交通综合调查,轨道交通和地面公交的运行速度仅为小汽车运行速度的79%和56%;而在乘坐地面公交一次出行中,步行和等候的时间往往占有较大比例,约占全部出行时间的40%。此外,枢纽场站建设进展缓慢,公交场站实现率也不高,在一定程度上导致换乘不方便,客观上制约了公共交通吸引力的提高。
四是机动车污染物排放总量大,导致空气质量改善任务艰巨。据环保部门监测,2012年机动车排放的氮氧化物和挥发性有机物占全市来源的比例为58%和40%,机动车排放PM2.5占全市来源的22.2%,位居各种污染源的首位。从目前车辆结构来看,目前保障北京城市基本运行的交通运输车辆多是柴油车。而限于现有的柴油车技术发展水平,柴油车污染物排放远高于其它能源类型车辆。以公共汽车为例,1辆国Ⅳ排放标准的柴油公交车,其NOX排放量相当于2.6辆LNG公交车的排放总量,PM2.5排放量相当于12.5辆LNG公交车的排放总量。据统计,截至2012年底,北京市尚有国Ⅳ及以下排放标准的柴油公交车近1.7万辆,占全市公交车总量的76.2%,淘汰更新任务非常艰巨。
三、主要治堵策略
交通拥堵是世界大城市面临的共同难题。综观国际大城市的发展经验,无不经历这个痛苦的历程。回顾伦敦、东京和新加坡等城市治理城市交通拥堵的经验,大都经历了两个主要阶段。第一阶段是大力优先发展公共交通阶段,第二阶段是公共交通优先发展与交通需求管理措施并举阶段,差异之处主要在于采取了不同的交通需求管理措施,伦敦选择的是交通拥挤收费政策,东京采取的是停车泊位证制度,新加坡实施的则是提高小汽车购置成本和交通拥挤收费政策。这三个城市都取得了很不错的治理效果。而莫斯科和墨西哥虽然也非常重视发展公共交通,但没有实施有效的交通需求管理措施,结果是城市交通拥堵状况越发严重。
保障北京城市交通正常运行,是完善首都城市功能、做好“四个服务”的重要基础,关乎科学发展、群众生活及城市形象。当前,北京已进入了交通拥堵频发的阶段,必须充分借鉴和汲取发达国家城市的相关经验和教训,把握好有利时机,按照系统工程的要求,科学施策,多措并举,从根本上缓解和治理城市交通拥堵。
(一)发挥好智慧交通在决策中的支撑作用
在大数据、物联网时代,智慧交通最首要、最重要的任务,是通过对科学收集的海量数据进行针对性分析和归纳,并提炼出有价值的信息,为科学决策提供依据和支撑。
目前,物联网技术在北京交通管理工作中已得到了非常广泛的应用,为科学收集北京交通运行数据奠定了坚实基础。北京市现已建成了交通运行协调指挥中心(TOCC)和交通应急指挥中心、路网管理中心、地面公交运营指挥调度中心、轨道交通运营指挥调度中心、高速公路运行指挥调度中心、智能交通管理系统等应用系统。以TOCC为例,该系统整合了民航、铁路、公安交管、公共交通、道路客货运输等6000多项数据,接入了40000多路视频和25个应用系统,涵盖了456公里地铁运营线路、2万多辆公共电汽车、6万多辆出租汽车、近8千辆旅游客车和省际客运车辆,每天都要产生上亿条运行数据。
今后的工作重点是,根据北京市交通管理工作需要,对现有交通运行评价指标体系进行持续完善,并借助相关交通数学模型对实时收集到的数据进行有针对性的分析和归纳,计算出相关指标数据,为制定北京交通发展战略、政策提供依据和支持。
(二)处理好城市与交通协调发展的关系
要从根本上解决北京城市交通拥堵问题,必须从城市整体协调发展的角度,处理好城市与交通协调发展的关系。过去北京城市单中心过度聚集和“摊大饼”扩展的发展方式,是产生交通拥堵、大气污染、城乡结合部等“大城市病”的主要原因之一。当前必须坚持人口、资源、环境协调发展,加快城市发展方式转型,优化城市功能布局。主要应做好以下三个方面的工作:
一是深入落实城市总体规划,按照首都的功能定位和转变发展方式的要求,科学调控中心城的建设规模,防止单中心功能的进一步过度聚集。要统筹好各级各类专项规划,切实发挥规划对城市发展的引领作用。中心区域要坚决停止新建商品住宅和大型公建项目,严格控制旧城的新增规模,停止大拆大建。要严格限制中心城医疗、行政办公、商业等大型服务设施的新建和扩建。中心城原则上不再新增产业功能区,扩建原有产业功能区必须同交通设施支撑能力相匹配。
二是建立健全政策机制,调整产业布局和结构,缓解人口过快增长状况。要建立健全更为严格的产业准入制度,把人口就业、综合产出效益、能耗水耗等指标纳入区县部门考核指标。建立重大产业项目建设的统筹决策和监督机制,避免各类产业园区分散布局和盲目竞争。加大低端业态整治和规范力度,逐步清理与首都功能定位不匹配、与居民实际需求关联度低的产业。要合理控制人口规模,引导中心城人口向新城有序疏散。
三是优先配置和实施交通基础设施,实现城市功能与交通设施协调发展,促进城市发展模式由“交通追随型”向“交通引导型”的转变。要进一步加快轨道交通和公交专用道网络规划建设,提高公共交通供给能力。加强公共交通对重点功能区的支撑能力,促进轨道交通与周边城市功能有效衔接。编制和出台地下空间发展规划和实施计划,加强地下车行、步行、停车综合交通体系建设,分解部分地面交通出行压力。
(三)统筹好交通系统的全面协调可持续发展
科学治理北京城市交通拥堵,还需重点解决一条腿长一条腿短的问题,实现北京交通系统的全面协调可持续发展。具体要处理好以下四个方面的关系:
一要像重视交通基础设施建设一样重视交通管理,充分利用科技手段,重点提高城市交通管理水平。要强化交通信息数据整合,构筑包括公共交通指挥调度、交通诱导、紧急救援管理、交通事故快速勘察等智慧交通系统。进一步改进和完善道路交通标识、标线和信号灯的设置,深化指路标识“预告、告知、确认”三级连贯信息系统建设。切实加强道路交通运行组织,提高交通运行效率,同时做好交通运行情况的预警、预告。
二要像重视优先发展公共交通一样重视交通需求管理,充分利用经济手段,尽可能减少小汽车出行需求。要充分运用经济、行政、法律、科技等手段,引导公众转变出行方式,切实降低小汽车的使用强度。进一步优化小客车数量调控措施,合理控制机动车保有量增长速度。切实加强宣传和沟通,形成全社会广泛认同的现代交通理念,着力提高全社会的现代交通意识。
关键词:道路交通 汽车尾气
1、概述
在新的发展时期,城市交通规划是政府指导城市交通发展的公共政策,应当体现中央宏观政策,科学发展观,建设资源节约型和环境友好型社会的要求。这既是城市交通发展也是事关城市健康发展的方向性问题。城市交通规划工作只有坚持这一方向,才能在社会经济发展中发挥应有的作用。对此进行认真研究和思考,是城市交通规划工作者的重大责任[1]。
2、分析城市交通问题
2.1 城市交通问题之污染
汽车是人们生活中不可缺少的交通运输工具之一。日前,全世界拥有汽车约5 亿辆,平均10 人一辆。汽车排出的有害气体在当前己取代了粉尘,成为大气环境的主要污染源。据不完全统计,世界每年由汽车排入大气的有害气体 一氧化碳( 也就是人常说的煤气达2 亿多吨,太致占总毒气量的1/3 以上,汽车多的美国和日本几乎达到1/2,成为城市大气中数量最大的毒气,而且它在大气中寿命很长,一般可保持二、三年。所以它是一种数量大,累积性强的毒气。汽车一般从三个地方排气。一是从排气管排出,约占总排放量的65%; 二是从曲轴箱里泄漏出来,约占20%,人们坐在汽车里间到的汽油味就是从这里漏出来的; 三是油箱、汽化器等系统泄漏的。据化验分析,汽车排出的废气中,约有150 一200 种不同化合物,其中对人体危害极大的就有一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、铅的化合物、碳等颗粒物质。这些有害气体扩散到环境中便造邦空气污染。一般说,汽车排气所造成的大气污染占整个大气污染60 肠,最高达90炳。汽车排出的有害物质在强烈阳光照射下,会产生一系列复杂的光化学反应,生成二次污染物如臭氧、过氧酞基硝酸酷、醛类、二氧化氮等各种化合物。这些化合物同水蒸气在一起,在适当的条件下形成浅蓝色的刺激性烟雾,这种烟雾被称为光化学烟雾。由于它首次发生于洛杉矾,所以人们也把它叫作" 洛杉矾烟雾"。洛杉矾是美国加利福尼亚州南部太平洋沿岸的滨海城市,是美国仅次于纽约和芝加哥的全国第三大商业城市。那里常年阳光明媚,气候温和,是风景优美的胜地。美国电影中的好莱坞,就在它的西北郊,美国政府的西部白宫圣克利门蒂,则在其东南郊。进入40 年代后,随着工商业的发展,人们发现每当夏季和早秋,洛杉矾城市上空就会经常出一种不寻常的浅蓝色的烟雾,有时持续几天不散,使大气能见度大大降低。
2.2 城市交通拥挤
几乎每个人都遇到过堵车,特别是上下班,和放长假时,如五一节,国庆节,寒、暑假等特殊的时段,大多数人都有过“沙丁鱼”的经历。相对于城市道路网的承载力来说,汽车数量过多,诱发了交通拥挤问题。从某种程度上说,交通拥挤是汽车社会的产物。在人们上下班的高峰期,交通拥挤现象尤为明显,据统计,上海市由于交通拥挤,各种机动车辆时速普遍下降,50 年代初为25km,现在却降为15km 左右。一些交通繁忙路段,高峰时车辆的平均时速只有3—4km 交通阻塞导致时间和能源的严重浪费,影响城市经济的效率。目前,许多城市里的交通问题是通过局部路段、局部道路交叉口的拥挤堵塞反映出来的。
显然,按照西医“脚痛医脚,头痛医头”的观念,拓宽这些道路,在交叉口修建立交似乎是立竿见影的解决办法,但问题却很少这样简单。
2.3 小结
分析了现在城市交通问题的严重性:一是汽车的污染问题,严重威胁市民正常的生活、工作以及生命,是迫在眉睫要解决的问题;二是交通拥挤的问题,同样影响市民的正常出行,也是当下非常棘手的交通问题。接着深入的挖掘了城市交通问题出现如此状况的几点原因
3、城市交通问题的解决对策
城市道路是指城市范围内的道路,供各种车辆和行人通行并具备一定技术条件的交通设施,并形成和促进发展城市布局、提供通风、采光空间,作为上、下水道和煤气、电力、通信设施埋设通道的功能。因此面对如此问题,更新观念是当务之急。城市综合交通规划要全面考虑国家发展战略,必须落实资源节约、环境保护,实现城市紧凑发展。在城市总体规划修编时,要用城市交通规划来带动规划修编 ,公共交通优先政策的落实必须先调整城市交通规划的理念,而交通规划理念的调整却必须从规划布局做起 , 现在交通环境问题是当前城市交通规划的主导因素现在环境问题已经提到日程,我们的问题虽然刚刚暴露,但是必须关注。解决交通环境问题必须从交通理念上改变,比如,宽马路的问题。宽马路涉及路幅宽,带来的是路网间距大,这是城市规划和城市交通规划要反复思考的问题。现在交通效率低,很大一方面是道路路幅宽、路网密度低造成的,还有建设封闭性小区造成的。另外,盲目修立交桥也是一个重要的原因,不成系统的立交桥使交通更加拥堵。因此,解决交通环境问题,必须用系统、综合的概念研究城市交通规划。
4、结束语
本文主要浅谈了目前城市的交通现状以及给城市市民带来的种种不便,本着改进现代化城市的心态作了一点微薄的议论,期望不久的将来中国能够快速的步入智能化交通规划当中。明间这么流传:要想富快修路这话一点不假,道路是现代社会的血脉,汽车是现代社会的重要工具,道路基础设施不足或汽车的过度使用,均可能造成现代社会的血脉梗阻,而危及社会的生存;而保守的发展政策一旦造成道路建设滞后,又将对社会进步和经济发展带来极大的制约。道路交通需要一个合理的发展程度,这取决于社会经济发展的需求,受制于资金、资源和环境的制约,需要遵循可持续发展的原则。对于道路交通来说,政府的发展战略和政策起着决定性的作用,其制定是一个协调各方面利益和目标的过程,需要采用现代大系统的观点和方法分析处理。
参考文献
【1】《成功班主任全书》,孙绵涛,人民日报出版社,2000年;
【2】王一冠 国内外清洁汽车燃料的发展历程与展望 中国石化上海石油化工公司炼化部 2005 24(3)
【3】管满泉 从道路因素分析交通拥挤的成因和对策中国人民公安大学学报-自然科学版 2005 11(4)
【4】袁建光 金正彪 城市公共交通技术科学年度发展概况,智能交通技术和渌色燃料发动机的开发应用 土木工程学报 2005 38(8)
【5 】全永 北京城市交通综合体系发展战略及对策·发展我国大城市交通的研究·中国建筑工业出版社·1997:193-195
【6】黄成 城市交通出行方式对能源与环境的影响 北京市环境科学研究院 公路交通科技 2005 22(11)
【7】庄焰 城市道路交通流三参数关系研究 深圳大学建筑与土木工程学院 深圳大学学报理工版 2005 22(4))
【8】公安部.建设部 关于实施全国城市道路交通管理“畅通工程”的意见·交通管理研究·2000(1)