修路迷局︱当交通模型沦为利益工具：美国高速公路扩建背后的模型骗局

在美国高速公路建设中，伪造交通模型预测成了行业惯例，助推了数十亿美元的浪费。公路机构频繁采用复杂的交通模型预测未来流量，借此推动扩建项目。然而，很多预测模型夸大了拥堵的程度，实际交通量往往远低于预期。比如，肯塔基州和印第安纳州修建的路易斯维尔大桥，实际流量仅为预测的一半。即便如此，各州仍依赖夸大的模型结果进行扩建，结果不但未能缓解拥堵，反而增加了污染和出行难度。这些模型通常被操纵以支持公路扩建，将经济利益置于公众利益之上，引发社会各界对公路机构透明度和科学性的质疑。

Executive Summary

执行摘要

1996年，肯塔基州和印第安纳州的州公路机构计划在俄亥俄河上修建一座新桥，拓宽驶离路易斯维尔市中心方向的65号州际公路。规划师们采用了一个复杂的计算机模型来预测未来的交通量。该模型预测结果显示，到2025年，这些新的和旧的桥梁的日均交通量将达到16万辆。根据这一预测，各州决定将新桥拓宽至六车道，在2016年通车时，该项目耗资超过10亿美元。

2023年，平均每天只有7万辆汽车穿过两座相邻的桥梁。显然这跟模型预测的结果相距甚远，但是模型本身确实也为高速公路机构做了许多工作：让他们将所有的钱都花在了新建一座大桥！

高速公路基础设施建设，耗资巨大。美国每年在道路和高速公路建设上的支出近1500亿美元，在过去五年中增长了近50%。高速公路建设官僚机构创建了一个强大而组织良好的政治机器，动员了包括建筑公司、工程公司、卡车司机和当地商业支持者在内的各利益相关方。政客们总是热衷于在剪彩仪式上享受赞扬。公路部门通常也会为了“强大帝国”的建设寻找资金，而压缩运维成本。

为了实现这些目标，公路机构依赖于交通模型。这些模型通常复杂得让人难以理解，模型的结果提供了虚假的确定。当它们在法庭上受到质疑时，法官通常会听从“机构专业知识”。要理解这些难以理解的模型是如何工作的，就已经是一项艰巨的任务了，更不用说质疑它们的准确性或有效性。因此，这些模型便是成为了强大的技术官僚武器，尤其在面对在资金保障、避免环保纠纷、阻止外部审查等方面。混凝土不断涌入新的高速公路车道，不管它们对司机的效用如何，也不管它们对周围世界的破坏如何。

1970年通过的《国家环境政策法案》要求公路建设者在修建或扩建州际公路之前进行环境影响评价。这些评价结果直接取决于对未来交通水平的估计。预测者通常是州公路局的员工或顾问，通过区域规划组织开发的模型进行评估。根据联邦法律在每个大都市区建立的区域规划师在理论上独立于公路机构，但在实践中通常受其管辖。

这些模型将该地区划分为每个都有几千名居民的区域，称为交通分析区。该模型从每个地区的居民人数和他们的工作地点开始，包括目前和未来二三十年“预测年”的预测。然后，该模型为每次上班找到最佳路线，平衡出行时间与通行费或公交票价。对于非通勤出行，如购物、卡车运输和长途司机的直达旅行等，也包括在内一同计算。

这些模型需要大量关于当前出行方式的数据，而其中大部分却只能进行估计。将这些数据外推到未来几十年，可能会产生进一步的错误和操纵。实际上拥堵治理本身是一系列的数学难题：当拥堵发生时，当前位置的通行速度取决于其他地方的交通量。对于司机而言，给定的出行线路是否是最快的，取决于有多少其他交通参与者也选择这条线路。公路建设者恰恰利用这种复杂性，将模型作为只有专家才能够理解的黑匣子呈现给公众，但对关键假设只字不提。

强大的经济利益集团可以歪曲科学，这不是新闻。气候变化、烟草、石棉和铅都是最臭名昭著的例子。研究掌握在“友好的手”中，这样只有制造商才知道危险（石棉），甚至更好的是，不被发现（含铅汽油）。当这失败时，公司会通过赞助一批友好的研究人员来制造舆论，这些研究人员便有倾向性的研究以既定预期的结果（香烟、全球变暖）。

尽管他们有很多缺点，但这些领域的研究人员通常会避免彻底伪造研究结果。然而，高速公路管理机构已经将科学的扭曲提升到了一个新的水平。

缺乏透明度使建模过程的内部运作不为公众所知。但最近由本文的作者所进行的两项调查，成功地解开了神秘的面纱。两者都揭示了对模型结果的公然伪造。当预测者对计算机输出结果感到失望时，预测者只需手动更改它们，将篡改后的数字冒充为模型的真实结果。而手动更改计算结果的做法被证明是普遍存在的，或者应该说，联邦公路管理局作为监管单位也对此表示赞同。

夸大交通增长在公路工程行业中普遍存在。研究员Tony Dutzik回顾了州交通部门、联邦公路管理局和行业团体对汽车使用量二十年来的预测。Dutzik发现, 在几乎所有情况下, 实际交通量的增长都远慢于预测。对单条公路的预测偏差更大。

在过去十年里,俄亥俄州和肯塔基州公路部门开始推动扩建连接辛辛那提和肯塔基州科文顿的布伦特·斯彭斯大桥,表面上是为了服务于机构模型预测的未来交通增长,但实际上桥上的交通量反而下降了。尽管如此, 他们仍在进行一项36亿美元的项目, 几乎将桥梁的规模扩建一倍。

交通工程顾问Norm Marshall等批评者一再发现,公路机构忽视实际增长趋势和容量限制、夸大现有拥堵情况。夸大如果不建设的话所造成拥堵，而忽略建设后新增的交通量对于环境的影响将这些不切实际的假设构建到交通模型中，符合公路建设者的利益。

不仅如上所言，还存在更深层的问题。很多证据表明, 此前在俄勒冈州和马里兰州发现的更改模型结果的做法其实是普遍存在的。去年夏天, 在一项非正式调查中, 来自七个州的建模者告诉倡导组织"美国交通"(Transportation for America), 他们的组织根据"工程判断"或"长期趋势"在后处理过程中手动更改输出。来自其他地方公路机构前雇员的报告也类似。

需要指出的是,模拟建模不必完全由计算机完成。适当时,计算机输出可以与其他数字结合: 例如,如果交通模型仅模拟小汽车的移动,卡车则需要通过人工估算并手动添加以获得总交通量。但如果没有量化基础,这种更改只是意见,而不是建模。隐瞒更改以将手动调整的数字描述为公正的计算机模型输出是科学欺诈。

许多年轻的交通工程师对这些做法感到困扰。去年,加利福尼亚州交通部副主任Jeanie Ward-Waller就该机构计划非法转用维护资金并避免环境审查以拓宽萨克拉门托和戴维斯之间的I-80一段进行投诉。不久之后,加州交通部(俗称Caltrans)解雇了Ward-Waller,她现在正起诉该部门非法报复。尽管州空气污染监管机构反对,Caltrans仍继续推进该项目。加州空气资源委员会费了很大力气才揭穿Caltrans的交通建模, 该建模声称如果高速公路加宽, 将产生比不加宽更少的车辆行驶里程和更少的污染。

如果连香烟和石棉制造这样赚取恶性经济利益的产业都很少彻底地伪造结果,为什么在交通建模中却如此普遍?部分答案在于环境立法，该立法要求高速公路机构做出交通预测。对这些机构而言,仅仅压制不利结果是不够的;他们必须制造有利的结果。另一个因素是模型本身的复杂性。大多数模型使用者依赖于他人开发的计算机程序和输入数据。通过更改算法或输入来做假需要协调跨多个组织; 仅仅更改答案则要简单得多。

进一步而言，即使结果不是公然伪造的,它们也会因固有的偏见和缺陷而失真。尽管复杂,模型忽略了决定拥堵高速公路交通量的两个基本过程。首先,它们假设驾驶员总是通过选择不同路线来应对拥堵。其次,它们忽视了高速公路的有限物理容量,不考虑交通堵塞超出造成堵塞的瓶颈点的扩散。

当一次汽车出行需要更多时间或花费更多金钱时,一些人会步行、骑自行车、拼车或选择不出行。其他人则调整时间表以避开高峰时段。随着时间推移,人们会搬家或换工作。如果高速公路通过加宽以加快交通, 这些本会消失的交通量将会再次出现,工作和家庭的选址也会随之重新考量，那将创造新的交通。目前使用的模型无法计算等待中的司机,更不用说预测随着拥堵程度好转或恶化,道路上的汽车数量将如何变化。因此,这些模型在尝试分析拥堵道路时经常失败。

除此之外,基于交通分析区的模型空间结构使细节变得模糊。交通量没有被准确地分配到附近的道路上。不止一个区域模型的用户指南警告不要使用它来预测单个道路的交通,接着又自相矛盾地说就应该这么用。

由于这些弱点,即使出发点是好的,模型也往往偏离现实。当它们甚至无法重现当前的交通状况时(这经常发生),建模者引入调整因素来迎合现状,这反过来又使它们对未来变化不那么敏感。被推到远远超出其适用范围的算法会吐出毫无意义的结果。建模者用自己的最佳猜测替换这些无意义的结果,并称之为后处理。从这里到更改结果以取悦老板，只需一小步。

事实上,最好的预测可能无需复杂的计算:在拥挤的城市地区,无论高速公路变宽还是变窄,交通拥堵将保持不变。这种预测远非完美;例如,没人怀疑在瓶颈处加宽高速公路可以将转移交通堵塞。但根据我们的经验, 平均而言，它却比当前的交通建模准确得多。

哥伦比亚河大桥就是一个典例。二十年前的建模者预测,除非采取措施,拥堵会越来越严重;但随着拓宽项目的停滞,交通量几乎没变。1989年地震后拆除旧金山的Embarcadero高速公路并没有使市中心交通比以前更糟。还有一个极端的例子是位于洛杉矶比佛利山庄以西的I-405, 耗资10亿美元为这段10英里长的高速公路增加了一条车道。这本应将通勤时间缩短10分钟。但在新车道于2014年开通后, 通行时间反而比前一年多了一分钟。

当然,如果你的模型总是预测二十年后的交通量增速与现在相同,就无需使用计算机。从科学角度来看, 模型越简洁越好。但对于建立更大规模、更昂贵项目案例的公路机构来说,这样的模型将是一场灾难。他们需要预测出：如果不加宽高速公路,交通会变得更糟,如果加宽则会变好,并通过复杂性的迷雾来抵御批评。

相比之下,公路机构最不想考虑的，是一种已被证明可减少交通拥堵的方法:收取高速通行费。这种费用使路易斯维尔桥梁的车流量减少。(建模者考虑了通行费,但大大低估了其抑制流量的作用。)正如这个例子所示,收取足以建造新桥梁的通行费往往会大幅减少交通,以至于无需新建桥梁——这一事实解释了缘何公路机构大都抵制用收费缓解拥堵。

直到近期,纽约市还准备用通行费来缓解困扰曼哈顿中心一世纪之久的交通堵塞。纽约几十年前就停止了增加道路容量这一工作,此后，很多街道空间被转换为公交车道、自行车道、公园和户外就餐空间。在此期间,该市增加了超过一百万居民和工作岗位,但对交通拥堵影响很小,现在三分之二的出行是由步行、骑自行车或乘坐公共交通来完成的。当州长Kathy Hochul决定中止拥堵收费时，压倒性的负面反应表明，人们越来越支持通过限制汽车使用、而非为汽车腾出更多空间来治理交通拥堵。

目前正在实施的交通建模为工程师和承包商追求更大规模道路的逐利行为蒙上了一层伪科学的光环。这种方法的不准确性被长久忽视, 而"后处理"结果以适应预设叙事的做法却比比皆是。美国继续为道路扩建浪费数十亿美元, 这不仅无法缓解拥堵,还使不开车出行变得更难。结果是更多的交通量、更严重的污染、更多的温室气体——以及更多的堵塞。

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