扎根東北的城市零碳交通探索者
——記大連理工大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院教授劉鍇

李明麗

隨著時(shí)代的進(jìn)步，人們的衣食住行發(fā)生了很大的變化，尤其是交通工具的變更。2013年，定制公交橫空出世，彼時(shí)，上百個(gè)巴士應(yīng)用程序APP幫助人們穿梭于大街小巷，成為互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)的代表；2017年，無人駕駛汽車進(jìn)一步走入大眾視野，智能汽車時(shí)代近在眼前；新能源汽車也是風(fēng)頭正勁，蓄力待發(fā)，勢(shì)在必行。

無論是定制公交，還是智能汽車、新能源汽車，它們都為人們的出行帶來了巨大的便利，但同時(shí)也帶來了很多問題。比如需求響應(yīng)出行的可靠性問題、智能汽車安全倫理問題、新能源汽車與清潔能源網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同性問題等，這些都已經(jīng)超出了企業(yè)管理的范疇，進(jìn)入城市交通規(guī)劃領(lǐng)域。大連理工大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院教授劉鍇表示：“目前，交通已經(jīng)不僅是一種為了滿足生活和娛樂出行的附屬需求，它更承載了一個(gè)從勞動(dòng)供給市場(chǎng)來平衡社會(huì)發(fā)展的重要領(lǐng)域?！?/p>

基于行為科學(xué)和數(shù)據(jù)科學(xué)的多學(xué)科交叉

劉鍇

劉鍇未曾想到，出國(guó)攻讀博士讓自己的研究方向從城市規(guī)劃設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向智能城市交通范疇，并逐漸與經(jīng)濟(jì)管理、智能信息、汽車工程，以及能源工程等多學(xué)科交叉。同許多年輕學(xué)子一樣，劉鍇剛進(jìn)入博士階段時(shí)對(duì)專業(yè)轉(zhuǎn)換有一些“焦慮”：“學(xué)科交叉一定是學(xué)術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，你有城市規(guī)劃學(xué)科的背景，繼續(xù)做交通，就一定有交通領(lǐng)域的人所不具備的優(yōu)勢(shì)?！痹诘玫阶约旱拇T士導(dǎo)師同濟(jì)大學(xué)王德教授，以及名古屋大學(xué)的前輩陸化普教授（現(xiàn)清華大學(xué)教授）的鼓勵(lì)和支持后，劉鍇堅(jiān)定了走多學(xué)科交叉的道路，一路走來，雖然經(jīng)歷了很多迷惘，最終他還是探索出了屬于自己的科研道路。

劉鍇博士期間師從日本交通行為研究領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物、名古屋大學(xué)山本俊行教授。此外，他在名古屋大學(xué)和神戶大學(xué)求學(xué)和工作的幾年中，還得到了日本著名學(xué)者森川高行教授、朝倉康夫教授，以及東京大學(xué)、京都大學(xué)、廣島大學(xué)等高校學(xué)府的多位著名學(xué)者的指導(dǎo)。正是這段時(shí)間的知識(shí)積累和系統(tǒng)訓(xùn)練，使劉鍇逐漸確立了“行為科學(xué)”和“數(shù)據(jù)科學(xué)”兩條腿走路的方向，支撐了他的多學(xué)科交叉之路。

回想當(dāng)初從規(guī)劃設(shè)計(jì)這個(gè)“藝術(shù)氣息”更加濃厚的專業(yè)轉(zhuǎn)向交通運(yùn)輸工程專業(yè)，劉鍇坦言經(jīng)歷了一段迷惘時(shí)期，他默默地花了接近1年的時(shí)間學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)，包括數(shù)理統(tǒng)計(jì)和編程。過程雖然辛苦，但收獲頗豐。在研究過程中，劉鍇“越研究數(shù)據(jù)越覺得有意思”。他說：“在數(shù)據(jù)當(dāng)中，我們看到的很多只是表象，對(duì)于表象背后的邏輯，每個(gè)專家都有不同的解析，這本身就很有趣?！?/p>

如何進(jìn)行學(xué)科交叉，劉鍇說：“不能局限在學(xué)科間理念和方法的互換，這是對(duì)學(xué)科交叉的片面理解?！彪m然這樣短期相對(duì)較容易出成果，但這種交叉是不可持續(xù)的，也很難產(chǎn)生本質(zhì)上的創(chuàng)新。從現(xiàn)實(shí)問題到觸發(fā)研究興趣，進(jìn)一步從不同學(xué)科視角挖掘問題背后隱藏的機(jī)理，再推演未來的發(fā)展趨勢(shì)，把行為科學(xué)和數(shù)據(jù)科學(xué)作為橋梁，搭建多學(xué)科交叉的思考模式和研究手段。劉鍇的學(xué)科交叉創(chuàng)新之路在他即將出版的專著《交通離散選擇行為-理論模型和方法》和翻譯的日本經(jīng)典科研著作《交通行為分析與建?！分校玫搅松羁痰捏w現(xiàn)。

扎根東北十三載，持續(xù)走“行為分析+時(shí)空統(tǒng)計(jì)+智能計(jì)算”的學(xué)科交叉之路，劉鍇的研究成果也得到了更多的認(rèn)可。他目前擔(dān)任交通運(yùn)輸部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室“生態(tài)安全屏障區(qū)交通網(wǎng)設(shè)施管控及循環(huán)修復(fù)技術(shù)交通運(yùn)輸行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”學(xué)術(shù)委員會(huì)副主任、中國(guó)地理學(xué)會(huì)行為地理專業(yè)委員會(huì)委員、中國(guó)新一代人工智能產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟智能出行推進(jìn)組聯(lián)合組長(zhǎng)、中國(guó)公路學(xué)會(huì)運(yùn)輸與物流分會(huì)第八屆理事會(huì)理事、東亞交通協(xié)會(huì)國(guó)際學(xué)術(shù)委員會(huì)委員、中國(guó)公路學(xué)會(huì)自動(dòng)駕駛工作委員會(huì)委員、世界交通大會(huì)交叉學(xué)部交通環(huán)境學(xué)科主席等職務(wù)。

持之以恒，探索零碳交通發(fā)展新路徑

談起科研方向和成果，劉鍇立刻展現(xiàn)出極大的興奮和熱情。劉鍇于2009年回國(guó)，入職大連理工大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院，開始謀劃學(xué)科布局和科研特色。當(dāng)時(shí)大多數(shù)學(xué)者主要聚焦于我國(guó)城市快速發(fā)展所面臨的交通擁堵問題和信息技術(shù)軟硬件集成解決方案等熱門工業(yè)化領(lǐng)域的研究，劉鍇早在2009年即給他的第一名碩士研究生選擇了“電動(dòng)汽車充電站布局研究”這一課題研究方向。從那時(shí)起他就已經(jīng)開始意識(shí)到我國(guó)城市交通必將面臨一場(chǎng)以節(jié)能減排為目標(biāo)的全面革新，應(yīng)當(dāng)未雨綢繆，為保護(hù)人類生存環(huán)境這個(gè)全球共同目標(biāo)而積累交通運(yùn)輸革新性技術(shù)。如今，電動(dòng)化、智能化、自動(dòng)化、零碳化已經(jīng)明確成為交通運(yùn)輸長(zhǎng)期發(fā)展的目標(biāo)和任務(wù)，劉鍇多年積累的成果開始得到廣泛關(guān)注。

面對(duì)交通發(fā)展目標(biāo)的重大變革，劉鍇科研團(tuán)隊(duì)確定了三個(gè)緊密結(jié)合的研究方向：一是面向新能源汽車的交通需求管理；二是移動(dòng)互聯(lián)的共享交通需求服務(wù)模式；三是基于自動(dòng)駕駛的智能管控和現(xiàn)代社會(huì)治理研究。運(yùn)用大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)、運(yùn)籌優(yōu)化及深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)公交與智慧充電雙網(wǎng)協(xié)同和綜合管控，有助于推進(jìn)智慧城市和智能交通系統(tǒng)快速發(fā)展，提高應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)改進(jìn)綠色交通服務(wù)水平的能力，實(shí)現(xiàn)“零碳交通”。

為挖掘電動(dòng)汽車分時(shí)租賃動(dòng)態(tài)調(diào)度和智慧充電基礎(chǔ)設(shè)施的系統(tǒng)服務(wù)能力，統(tǒng)籌和整合分享式出行需求與能耗時(shí)空需求，改善綠色交通服務(wù)水平和新能源供給模式，劉鍇科研團(tuán)隊(duì)圍繞智能網(wǎng)聯(lián)時(shí)代電動(dòng)汽車分時(shí)租賃和智能充電大數(shù)據(jù)平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)，提出了整合充電樁網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化布局及分享車輛調(diào)度優(yōu)化整體解決方案。該研究成果為建設(shè)遼寧省域新能源汽車分時(shí)租賃和充電調(diào)度平臺(tái)提供了技術(shù)支持，有力地推進(jìn)了遼寧省智慧城市和智能交通的快速發(fā)展，同時(shí)提升了應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)改進(jìn)電動(dòng)汽車等城市綠色交通服務(wù)水平的能力。

2018年，為挖掘分析電動(dòng)公交車運(yùn)營(yíng)管理大數(shù)據(jù)，改善充電設(shè)施布局和充電管理方法，提升充電效率和降低運(yùn)營(yíng)能耗，劉鍇科研團(tuán)隊(duì)圍繞新能源公交車大規(guī)模運(yùn)營(yíng)條件下的能耗效率和充電管理優(yōu)化開展系統(tǒng)研究。研究成果已在大連、鄭州、銀川等城市應(yīng)用，并正在全國(guó)多個(gè)城市推廣，為公交運(yùn)營(yíng)公司制定了電動(dòng)公交車的充電管理策略和運(yùn)行調(diào)度方案，解決了公交電動(dòng)化轉(zhuǎn)型過程中面臨的系統(tǒng)評(píng)估難、資源配置難及協(xié)同管控難等問題。

為解決響應(yīng)出行需求在大規(guī)模運(yùn)營(yíng)上面臨的眾多問題，劉鍇科研團(tuán)隊(duì)圍繞獲批的國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，探索定制公交需求時(shí)空分布演變和動(dòng)態(tài)運(yùn)營(yíng)優(yōu)化方法，以定制公交使用者持續(xù)使用意愿和運(yùn)營(yíng)線路的服務(wù)水平為研究對(duì)象，解析出行者“定制”意愿和方式選擇行為，以及反映系統(tǒng)服務(wù)效率的“共享能力”在城市公交服務(wù)供需演化過程中的作用機(jī)理，把定制公交的動(dòng)態(tài)響應(yīng)機(jī)制和動(dòng)態(tài)運(yùn)營(yíng)優(yōu)化方法推廣到東北多個(gè)城市，為改進(jìn)共享式交通供給能力和運(yùn)營(yíng)效率提供理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。

從2006年博士畢業(yè)到現(xiàn)在，劉鍇主持的科研項(xiàng)目多達(dá)30余項(xiàng)，獲獎(jiǎng)20余次，授權(quán)發(fā)明專利和軟件著作權(quán)8項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文100多篇。腳踏實(shí)地，辛勤耕耘，他以能推動(dòng)智慧城市高質(zhì)量發(fā)展為目標(biāo)，盡心竭力。

聚焦人才培養(yǎng)，助力東北發(fā)展

做科研要講究方法，傳道授業(yè)也是如此。在劉鍇和同事們的共同努力下，大連理工大學(xué)交通工程專業(yè)從2007年誕生到2021年入選國(guó)家一流本科專業(yè)建設(shè)點(diǎn)，僅僅經(jīng)歷了14年，在全國(guó)120多個(gè)開辦該專業(yè)的高等學(xué)府中，位列前10%。

說起教育和人才培養(yǎng)方面的經(jīng)驗(yàn)，劉鍇表示，全球各地教學(xué)模式差別巨大，每個(gè)國(guó)家甚至每所學(xué)校的培養(yǎng)方式都不同。綜合對(duì)比之下，他認(rèn)為：“培養(yǎng)學(xué)生，不能過多限定學(xué)生的思路，先讓學(xué)生自我探索，再進(jìn)行討論修正，形成師生合作模式，培養(yǎng)學(xué)生積極的科研探索精神?！贬槍?duì)本科生教學(xué)，劉鍇更注重提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。他會(huì)和學(xué)生就熱點(diǎn)問題組織課堂辯論，結(jié)合時(shí)事熱點(diǎn)做社會(huì)調(diào)查?！拔艺J(rèn)為這樣做對(duì)本科生的培養(yǎng)是非常有益的，既能讓他們了解社會(huì)發(fā)展的需求，也能讓他們通過實(shí)際的調(diào)查訪談，鍛煉自己的思辨能力。”劉鍇說，“對(duì)于研究生，我看重的是他能不能‘坐冷板凳’，能不能踏實(shí)地、靜下心來發(fā)現(xiàn)問題。我更希望看到研究生能獨(dú)立思考，探索自己的方向，而不是人云亦云，盲目跟風(fēng)。”他指導(dǎo)的學(xué)生，多人獲得國(guó)家獎(jiǎng)學(xué)金及各種榮譽(yù)稱號(hào)，多次獲得學(xué)科競(jìng)賽獎(jiǎng)勵(lì)，以及學(xué)會(huì)優(yōu)秀碩士學(xué)位論文獎(jiǎng)勵(lì)。

“教育是一篇大文章，需要用更長(zhǎng)的時(shí)間去積累和沉淀，我在教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和人才培養(yǎng)方面仍然有很多不足，但我相信一定可以培養(yǎng)出更多具有創(chuàng)新能力的多學(xué)科交叉型人才?！眲㈠|滿懷期待地說。他表示，未來將持之以恒地做好科研和人才培養(yǎng)，面向交通強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略和智慧城市發(fā)展目標(biāo)，聚焦世界交通科技前沿的熱點(diǎn)、難點(diǎn)，助力東北地區(qū)科技創(chuàng)新和可持續(xù)智慧城市的發(fā)展。

交通如棋盤，一圍一疏皆智慧。人生亦是如此。作為領(lǐng)域?qū)＜?，劉鍇視角敏銳、做事專注；作為導(dǎo)師，他誨人不倦，目光長(zhǎng)遠(yuǎn)。20多年的專業(yè)學(xué)習(xí)和工作生涯，磨平了他不羈的棱角，磨煉了他堅(jiān)定的心志，讓他更加穩(wěn)重與從容。對(duì)于未來，劉鍇微笑著說：“要堅(jiān)持做實(shí)實(shí)在在的研究，產(chǎn)出實(shí)實(shí)在在的成果。抓住建設(shè)交通強(qiáng)國(guó)的機(jī)遇，通過一些有意義的項(xiàng)目為東北擺脫發(fā)展困境貢獻(xiàn)一份力量。”

團(tuán)隊(duì)合影