未來究竟誰開車？

編者按：

自從自動車成為熱門話題後，關於未來的交通系統將變成什麼樣子便眾說紛紜。或遲或早自動車將取代人駕車大約已成定論。但是，將來會是每家買上幾輛自動車讓它自己開，是私家車完全消亡，還是每家仍有一輛私家車再加上公共交通，或者是完全不同的交通形態，還在未定之天。

本文將介紹一種許多專家們漸成共識的一種方式。有人把它叫做靈活巴士，有人把它叫做自動拼車計程車，也有人把它叫做合乘，其實都不很準確。我們稱其為自動出行服務，或共用車（Public Vehicle）。

撰文 | 伍民友（上海交通大學計算機科學與工程系教授）

責編 | 徐可

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人類駕車是一種危險行為。埃隆·馬斯克（Elon Musk）說過，法律上應該禁止人開車，因為其過於危險 [1]。所以將來不會是人開車。但是，每家買了自動車讓它自己開的方式並不能解決城市交通的問題。路還是那麼堵，車位還是那麼難找。雖說車位是讓車自己去找，很可能我們還會見到自動車搶車位的奇觀。實際上保有私家車將很快會變得不經濟、不方便。

城市交通正在經歷一場真正的革命。聯網自動車提供了一個可能性，即提供自動出行服務。共享經濟在交通領域裡體現為拼車，現在每輛私家車的平均佔有率只有1.6。在馬德里的研究發現，拼車可以提高59%的交通效率。道路上的車輛數與拼車率成反比，而出行成本也幾乎與拼車率成反比。結合優化拼車和自動路徑規劃，低價自動出行服務成為可能。無人力成本、低能耗和拼車技術是低出行成本的三大要素。根據我們的研究，這三項要素的結合將提供與巴士相近的出行價格，同時具有私家車或計程車的便捷。自駕車將被自動出行服務替代。從購買私家車轉變為購買出行服務將是本世紀生活方式最大的變化之一。

「共用車」解決出行難題

根據上述理念，我們於2013年提出了自動出行服務的載體是共用車的概念 [2]。共用車結合拼車技術、路徑技術、轉乘技術和激勵技術，有效地實現低價自動出行服務。共用車在應用層上非常簡單，與普通的叫車系統類似。如下圖所示，用戶輸入請求，包括起始點和到達點，以及其它要求如時間等。自動出行服務系統經過規劃，以最有效、快捷的方式派車滿足其要求。

共用車具有低能耗、低污染、低擁堵、低成本、高便利的優點，將取代現有的私家車、計程車和巴士（我們統稱這三種車為傳統車【CV】）。共用車可以被看作是拼車的無人駕駛計程車或小巴，可提供十分之一於普通計程車的價格；也可被看作是私人定製門到門的公交車，以公交車的價格卻解決了最後一公里問題；亦可被看作是不需停車位的私家車，只需三分之一保有車的費用解決出行問題。上路的車輛至少可以減少一半，大大減少路面擁堵。埃隆·馬斯克（Elon Musk）在2016年3月說，希望通過自動駕駛「公交車」來解決交通擁堵問題，它可以將人們送到最終目的地，而不是公交站牌那兒 [3]，換言之，就是這種門到門的公交車。其表述與我們的思路不謀而合。

共用技術待優化

拼車技術是共用車的關鍵技術，可分為時間軸上拼車（如計程車、Uber 和滴滴打車）和空間軸上拼車（如Uber、滴滴拼車）。時間上的拼車可以提高車輛利用率、減少低車輛持有量、減少停車位的需求，但並不等於上路車輛少，最終也不會減少車輛生產量。空間上拼車不但減少上路的車輛，也減少車輛生產量，更使停車位的需求進一步減少。結合時間和空間上的拼車，可以大大提高車輛的使用效率。但是，拼車會帶來繞路，過多的繞路會降低用戶體驗。因此，在控制繞路比的同時提高拼車率需要高效的拼車路徑優化技術，也就是計算機演算法的優化。這是共用車的難點所在。

定價激勵技術也是共用車的關鍵技術之一。良好的定價與激勵機制使用戶有意願與他人拼車並繞路以換取低廉的出行價格。一般來說，拼車人數越多，價格越低；繞路越多，價格越低。共用車還可以提前預定，越早預定，價格越低。反之，用戶也可以通過支付比較高的價格來減少繞路與拼車。

目前已有對共用車拼車路徑優化技術的初步研究。初步的研究結果表明，共用車比傳統車有明顯優勢。我們在上海市區50平方公裡面積上模擬100,000個服務請求；PV是15座中巴；最大繞路比是1.2，也就是說最多繞路20% [4, 5]。下圖是共用車（PV）與傳統車（CV）總行駛里程的比較。共用車比傳統車減少三分之一以上的里程數。

下圖是共用車（PV）與傳統車（CV）等待及行駛時間的比較。傳統車的數量是6,600輛，平均等待及行駛時間為25分鐘。使用600輛PV，平均等待及行駛時間小於20分鐘。

下表是一個拼車率的分析。

拼車路徑規劃是個NP 難問題。巴士的拼車率可以達到8，而研究表明，以現有的規劃技術，共用車的拼車率很難達到5以上。提高自動出行服務的效率及進一步降低出行價格還有待於做出更好的拼車路徑規劃演算法。

結語

未來既不是人開車，也不是車開車，而是自動出行服務系統開車。自駕車將被自動出行服務替代。共用車結合自動車、優化拼車、自動配對和路徑優化技術，將發展為方便而價格低廉的出行選擇。在不久的將來，共用車將與軌道交通配合換乘，成為城市交通的主要形態，並為人民帶來方便高效價格低廉的新出行方式。

參考文獻：

[1]https://www.washingtonpost.com/news/the-switch/wp/2015/03/18/elon-musk-human-driven-cars-may-be-outlawed-because-theyre-too-dangerous/

[2]W. Shu, G. Zhang, M.Y. Wu and J. Lu, "A Social-network-enabled Green Transportation System," IEEE ICCVE, 2013.

[3]http://pic.xincheping.com/UploadFile/EWebEditor/20140111193119010.jpg

[4]Ming Zhu, Linghe Kong, Xiao-Yang Liu, Ruimin Shen, Wei Shu, Min-You Wu, "A Public Vehicle System with Multiple Origin-Destination Pairs on Traffic Networks," IEEE GLOBECOM, 2015.

[5]M. Zhu, X.Y. Liu, F. Tang, L. Kong, M. Qiu, R. Shen, W. Shu, and M.Y. Wu, 「Public Vehicles for Future Urban Transportation," IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems (TITS),

http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp?arnumber=7471482&newsearch=true&queryText=%20Public%20Vehicles%20for%20Future%20Urban%20Transportation

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