根植災(zāi)害應(yīng)急救援 共筑城市韌性交通

2008年5月12日，發(fā)生在我國四川省汶川縣里氏8.0級的大地震震驚世界。災(zāi)難的發(fā)生造成了數(shù)以萬計的人員傷亡，災(zāi)區(qū)的救援情況牽動著全中國人民的心。彼時，張釗正在位于成都的西南交通大學(xué)交通運輸學(xué)院讀研。通過新聞報道，他了解到：地震造成了大量公路橋梁的損毀，給震后災(zāi)區(qū)人民的營救與撤離造成了極大阻礙。而當(dāng)時我國在重大災(zāi)害下的應(yīng)急交通管控研究幾乎才剛剛開始，因此迫切需要在這一領(lǐng)域開展大量科研探索。在這一事件的驅(qū)使下，張釗內(nèi)心“為國而研”的科研使命感越發(fā)強烈，并下定決心今后立足于突發(fā)事件的應(yīng)急交通管控領(lǐng)域進(jìn)行深耕。

志之所趨，無遠(yuǎn)弗屆，窮山距海，不能限也。為了將研究更好地面向國家與社會所需，張釗十幾年來輾轉(zhuǎn)國內(nèi)外求學(xué)，在這一領(lǐng)域打下了深厚的科研根基。隨著時代的變革，重大災(zāi)害問題與城市化問題，成為阻礙交通領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵問題?，F(xiàn)如今，立足于北京航空航天大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院這一平臺，張釗仍舊步履不停，用科學(xué)為我國重大災(zāi)害應(yīng)急救援與城市交通疏導(dǎo)提供“錦囊”，共同筑造我國交通可持續(xù)發(fā)展的“生命線”。

在交通工程中踐行科研理想

俗話說：“要致富，先修路。”自古以來，交通對我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。其中公路交通更加靈活、便利，是我國是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的助推器。出生于20世紀(jì)80年代的張釗，在成長歷程中見證了我國交通運輸行業(yè)的變革與發(fā)展，并深刻地感受到了交通工程領(lǐng)域的偉大魅力。因此，在2000年9月考入西南交通大學(xué)交通運輸學(xué)院后，張釗決心投身于交通工程領(lǐng)域進(jìn)行深耕。

大學(xué)4年的學(xué)習(xí)，堅定了張釗的科研理想。為了在相關(guān)領(lǐng)域積累更加深厚的科研經(jīng)驗，他選擇碩博連讀，繼續(xù)自己的科研夢想。2008年在張釗攻讀研究生期間，汶川地震的發(fā)生成為他學(xué)術(shù)生涯的轉(zhuǎn)折點。通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)，張釗發(fā)現(xiàn)：我國對于應(yīng)急交通領(lǐng)域的研究大約從2007年開始，但其研究背景也僅僅是針對北京奧運會的應(yīng)急預(yù)案的制訂。而對于地震等重大災(zāi)害需求，如何開展科學(xué)性的救援工作，卻鮮少有研究涉及。在此之后，他正式將研究轉(zhuǎn)向應(yīng)急交通領(lǐng)域，開始面向國家需求開展一系列科研探索。

隨著研究工作的日漸深入，張釗意識到：由于我國在相關(guān)領(lǐng)域的研究發(fā)展較晚，因此他在解決相關(guān)科研問題時遭遇了極大瓶頸。在這一現(xiàn)狀下，張釗內(nèi)心萌生了前往國外留學(xué)的想法。幸運的是，博士攻讀期間，他順利獲得了國家公派的留學(xué)名額，并于2010年8月前往美國路易斯安那州立大學(xué)土木工程系進(jìn)行聯(lián)合培養(yǎng)。在美國從事科研工作的這段時間里，張釗認(rèn)識了許多在應(yīng)急交通領(lǐng)域的科研工作者，在與他們的交流中，他的研究視野得到了極大的拓寬。在導(dǎo)師的引領(lǐng)下，張釗開展了針對美國城市群的應(yīng)急交通研究，并在這一過程中將整個應(yīng)急交通管控領(lǐng)域的建模仿真、行為分析、交通信號燈的控制優(yōu)化、后端的政策評估都進(jìn)行了系統(tǒng)性的整合研究，使自己的研究深度和研究水平有了大幅度提升。

博士畢業(yè)后，張釗又來到了清華大學(xué)工業(yè)工程系開展研究工作。這段時期，他將研究立足于人的行為，開展應(yīng)急疏散行為建模方向的深入探究，從另一個維度開展應(yīng)急交通領(lǐng)域的科研探索，為其今后科研工作的開展奠定了堅實基礎(chǔ)。

應(yīng)急交通與韌性交通探索

近些年來，隨著城市功能的逐漸完善和城市規(guī)模的擴大，城市道路網(wǎng)的規(guī)模隨之壯大。迄今為止，我國現(xiàn)有的691個建制城市因自然條件、城市運輸需要和城市總體布局的要求，形成了七大類城市路網(wǎng)布局結(jié)構(gòu)。長期以來，城市與城市道路交通網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系猶如人體與血液循環(huán)系統(tǒng)的關(guān)系，因此加強對大規(guī)模城際路網(wǎng)的快速應(yīng)急交通，成了現(xiàn)如今研究領(lǐng)域的大勢所趨。

在美國進(jìn)行聯(lián)合培養(yǎng)期間，張釗曾成功構(gòu)建了基于城市群的應(yīng)急交通仿真模型。但因為模型系統(tǒng)十分復(fù)雜，因此需要7～10天的超長運行時間。除此之外，龐大的規(guī)模還會導(dǎo)致其在運行過程中極易崩潰，一旦發(fā)生問題所面臨的便是艱難而又漫長的優(yōu)化過程。在之前的研究經(jīng)驗啟發(fā)下，張釗一直在嘗試建立一個更為完善的研究模型，使其運行速度及運行效率得到大幅度提升。

為了攻克這一問題，張釗獨辟蹊徑將宏觀交通基本圖和中觀的元胞傳輸模型這兩個交通流領(lǐng)域的基本模型相結(jié)合，共同作用于突發(fā)事件的應(yīng)急交通快速建模仿真。在這一基礎(chǔ)上，他創(chuàng)新性地提出了一種兼具中觀仿真模型和宏觀交通模型優(yōu)點的動態(tài)交通流模型，可以在有限的計算資源下，對大規(guī)模城際路網(wǎng)進(jìn)行快速應(yīng)急交通仿真建模。“現(xiàn)如今我們對超大城市或者城市群進(jìn)行路網(wǎng)交通仿真建模時，不僅速度很快，對模型的調(diào)整和修改也十分及時，大大提升了應(yīng)急交通管控和建模的實時性和精確性?！睆堘撜f。

近些年來，隨著氣候問題與城市化問題越發(fā)嚴(yán)重，建設(shè)一個可持續(xù)發(fā)展、具有適應(yīng)力和恢復(fù)力的交通運輸系統(tǒng)已逐漸成為交通運輸行業(yè)研究的重點之一。在這一背景下，韌性交通成為近十年來交通工程領(lǐng)域研究的大勢所趨?！绊g性交通與應(yīng)急交通相比，涵蓋范圍更加廣泛，其不僅僅針對比較重大的突發(fā)事件進(jìn)行應(yīng)急響應(yīng)，還具備對小型道路交通事件的反應(yīng)和恢復(fù)能力，以及風(fēng)險抵抗的冗余能力。”張釗說。而這也是當(dāng)前社會所面臨的關(guān)鍵問題。來到北京航空航天大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院后，張釗就和研究團(tuán)隊成員們將研究的重點聚焦在韌性交通領(lǐng)域中，開展了諸多研究實踐。

城市是人流的聚集地。災(zāi)害發(fā)生時，其應(yīng)急疏散時間分配與交通流量需求必須具備科學(xué)性與合理性。在這一背景下，張釗研究了城市應(yīng)急疏散系統(tǒng)的韌性，提出了交通韌性的平衡曲線模型，解釋了路網(wǎng)交通流量異質(zhì)性對韌性的影響，經(jīng)過研究實踐，大大提升了城市的交通應(yīng)急效率，以及交通恢復(fù)能力。

為了將科學(xué)研究更好地扎根于祖國大地，多年來基于應(yīng)急交通建模和管控的成果，張釗成功申請了一系列應(yīng)急交通疏散、管控、優(yōu)化方法的專利和軟件著作權(quán)，并和行業(yè)里的主要企業(yè)合作將應(yīng)急交通疏散模型和控制算法應(yīng)用于柳州、天津等城市的早晚高峰信號控制中，在降低延誤和停車次數(shù)上，取得了良好成效。

教學(xué)相長育英才

博學(xué)而不窮，篤行而不倦?？蒲兄?，張釗還十分注重人才的培養(yǎng)工作。在他看來，一名好老師要廣泛了解自己領(lǐng)域的最新進(jìn)展，還要堅持教學(xué)相長、相輔相成。

回顧自己之前的求學(xué)歷程，張釗從本科期間就開始投身科研項目實踐中，而這些經(jīng)歷也在無形中影響著他的科研創(chuàng)新生涯。如今作為大學(xué)本科生導(dǎo)師和班主任，張釗也十分鼓勵自己的學(xué)生從本科階段就積極參與科研創(chuàng)新活動，以此來培養(yǎng)他們的自主創(chuàng)新能力。在他的帶領(lǐng)下，學(xué)院各年級學(xué)生形成了良好的科研創(chuàng)新梯隊，并先后獲得了2020年、2021年和2022年全國交通科技大賽優(yōu)秀獎、二等獎和一等獎等獎項。

應(yīng)急交通管控與韌性交通領(lǐng)域在海外的發(fā)源更早。為了將研究與國際接軌，張釗還十分注重對學(xué)生國際化視野的培養(yǎng)。2018年，張釗邀請了國際應(yīng)急交通頂級學(xué)者、美國應(yīng)急交通委員會創(chuàng)始主席作為主講教師，在北京航空航天大學(xué)開設(shè)了“交通韌性安全”這門課程。作為國內(nèi)為數(shù)不多的交通韌性課程，他從整個交通韌性系統(tǒng)出發(fā)，講解交通韌性發(fā)展建模、理論基礎(chǔ)方法的相關(guān)課程，其通過全英文教學(xué)的方式，面向北京航空航天大學(xué)的全體學(xué)生，并在疫情期間實現(xiàn)了全球化的線上云授課，為我國的韌性交通領(lǐng)域?qū)W生的培養(yǎng)提供了新的方式。

行穩(wěn)致遠(yuǎn)，積厚成器。不管是過去還是未來，張釗的科研理想始終堅定。在他看來，韌性交通不僅是一塊亟待開發(fā)的處女地，也是我們國家交通研究的重大需求：2021年中共中央、國務(wù)院頒布《國家綜合立體交通規(guī)劃綱要》，強調(diào)“綜合交通網(wǎng)絡(luò)布局仍需完善，結(jié)構(gòu)有待優(yōu)化，互聯(lián)互通和網(wǎng)絡(luò)韌性還需增強”。2022年中國科協(xié)發(fā)布未來十大前沿科學(xué)問題，“如何全方位精準(zhǔn)評價城市綜合交通系統(tǒng)韌性”成為問題之一。立足前景，今后張釗表示還將扎根在韌性交通這一領(lǐng)域，為國家突發(fā)事件的應(yīng)急交通管控以及城市交通系統(tǒng)事故的預(yù)防，奠定更加堅實的理論基礎(chǔ)，并盡全力將科研成果推向應(yīng)用，為我國韌性交通的發(fā)展貢獻(xiàn)力量，以此來踐行青年科研工作者的創(chuàng)新使命！

（責(zé)編：張聞）