日前，國際頂級綜合性期刊《Nature Communications》（《自然?通訊》）在線發表了浙大城市學院城市大腦研究院特聘副研究員吳戡團隊研究成果——“Big data empowered trafic signal control could reduce urban carbon emission ”，揭示數字信號燈如何驅動城市交通碳減排。

在全球范圍內，交通運輸部門為第三大溫室氣體排放源（貢獻率為16.2%），道路交通的碳排放量占交通總排放量的74%，而由交通擁堵引發的額外碳排放量約占道路交通排放量的12-15%。交通減排路徑的研究具有顯著的戰略意義。我國城市交通治理正經歷數字化轉型。數字信號燈作為城市大腦的主要落地場景之一，基于攝像頭、地磁線圈等多源數據融合，路口信號燈可實現道路資源的動態自適應優化，以精準匹配車流需求，為同時提升城市交通效率和低碳水平提供了新的突破路徑。

論文基于OpenStreetMap數據和CBEngine城市級微觀交通仿真平臺，對中國前100個最擁堵城市的交通流-碳排放進行動態耦合模擬，評估數字信號燈對城市全域的交通碳減排潛力，并基于“環境-社會-成本”三元框架，對數字信號燈的落地應用進行了成本-收益分析，系統回答數字信號燈碳減排的關鍵科學問題，為城市交通低碳轉型提供兼具理論深度與實踐價值的解決方案，助力國家“雙碳”戰略目標實現。

研究發現，數字信號燈通過動態調整路口道路資源的分配，有效地減輕了因交通擁堵導致的車輛減速和怠速現象，進而有助于減少碳排放。模擬實驗顯示，97%的城市實現了平均速度的提升（49個城市在高峰時段的速度增長超過10%）。城市效益呈現出雙模態分布：前50個城市遵循冪函數遞減規律（例如，北京的效益為上海的66%），后50個城市則呈現線性遞減趨勢，這說明排名靠前的城市交通效率提升更明顯，而排名靠后的城市則提升效果相對有限。回歸分析揭示了擁堵改善潛力與城市當前擁堵情況（即平均速度）、道路里程及人口數量呈負相關，而與街道平直度及經濟水平呈正相關，這表明數字信號燈系統在交通壓力大、經濟發達、路網規劃優良的城市中實施效果最佳。

數字信號燈對城市交通效率的優化提升（高峰時段）

根據MOVES模型的測算，在中國排名前100擁堵城市采用數字信號燈可實現年減少二氧化碳排放量達3173萬噸，占總排放量的6.65%，相當于每年減少916萬輛燃油車的排放。減排潛力在不同城市間存在顯著差異：上海以167萬噸的減排量位居首位，而三亞僅為1.6萬噸。前十名城市的減排總量占到30%，而排名后十位的城市僅貢獻了1.64%。即便如此，諸如長沙等排名較低的城市仍能實現超過5%的區域性減排效益。減排規模與城市的基準排放量呈正相關，但并非線性關系（例如，盡管上海的排放量低于重慶，其減排效果卻更為顯著），這表明需要根據城市的特定條件制定定制化的解決方案。此外，該技術通過優化車輛行駛模式，減少剎車和怠速時間、提高平均車速，能夠同步減少氮氧化物（NO?）、氨（NH?）等污染物的排放，有助于改善PM2.5和臭氧的治理。因此，數字信號燈不僅能夠推動碳達峰的進程，還能通過改善空氣質量帶來健康效益，成為實現多目標協同的智慧交通解決方案。

數字信號燈對城市交通碳減排的年度貢獻

論文中還根據城市采用數字信號燈的成本-收益分析，建議決策部門突破單一交通疏導的治理范式，系統性納入環境健康多維效益評估框架，從而強化智慧交通系統在碳中和戰略及可持續城市治理體系中的關鍵作用。

城市采用數字信號燈的成本-收益分析

城市大腦研究院通過持續深入城市大腦建設實踐，提出、分析與解決城市發展真題、難題，由此組織跨學科融合團隊開展場景化創新研究上亦形成了活力機制。本項研究就是在數字信號燈于杭州、南昌等城市局部區域已經開展試點，但尚未充分了解其在城市全域的社會經濟效益與碳減排成效的背景下啟動的。除了方法論團隊，研究成果得益于與研究院特聘顧問浙江大學環境與資源學院谷保靜教授（本文通訊作者）、上海交通大學計算機系John Hopcroft Center鄭冠杰、之江實驗室、浙江警察學院等團隊合作的研發共同體的長期協同共力。

據悉，這也是團隊繼2023年攜手《Nature》子刊 npj Urban Sustainability發起”Digitalization,Centralization and Sustainable City（數字化、中樞化與城市可持續發展）“的主題專刊、2024年聯合發表《Precise control balances epidemic mitigation and economic growth》一文后的又一重要的研究進展。

論文信息：https://www.nature.com/articles/s41467-025-56701-4

第一作者：吳戡

浙大城市學院城市發展與戰略研究院（城市大腦研究院）特聘副研究員，賓夕法尼亞州立大學交通工程系博士。研究方向包括城市交通、城市治理數字化、城市可持續發展等。研究成果在Nature Communications、Transportation Research Part C等期刊上發表，曾獲美國交通運輸研究委員會TRB頒發的Fred Burgraff優秀青年學者獎。

內容來源：城市大腦研究院

今日編輯：全媒體中心微訊社

責任編輯：孫亞飛

審核：陳雯婕

終審：李磊

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