两位闵行高中生,用数学温柔优化城市出行
上海诺美学校
诺美学校所在的闵行区,是衔接上海各区的“交通要道”,通勤出行压力大,莘庄一带交通情况尤其复杂,不少无障碍出行设施也不尽合理。
根据十五五规划,上海市和闵行区正在推进公交站台、地铁站等无障碍改造,但现实里仍有两大难题待解:一是哪些硬件站点应优先改造?缺量化标准。二是市面上的导航软件没有适配残障群体的真实需求:路线指引不准、容易绕路,路程时间估算也存在严重偏差——地图上显示3分钟的目的地,残障人士和推婴儿车的市民,往往花上十几分钟才能到达。
在诺美学校,两位G11学生苏泓鑫(Steven)、方翌阳(Stephen)注意到了这些社会问题,并围绕导航盲区这一课题展开深度研究——他们发现,用数学建模重构无障碍出行的路径逻辑,能精准解决残障人士“导航误导、耗时失准”的痛点。
两人花了大半年时间实地调研、优化算法模型,最终项目拿下了有建模届世界杯之称的IMMC大奖,成果也为城市无障碍出行优化提供了扎实的技术支撑。同校G10的朱瑾诚(Jason)、陈潇楠(Theo)两位同学,则同步聚焦公交站台硬件改造方向,形成了另一项互补的研究成果,也在全国青少年科学探究建模能力大赛中崭露头角。
Steven与Stephen是诺美学校里辨识度很高的两位少年:都留着略长的头发、戴着眼镜,自带文艺气质,连英文名听上去都像一对兄弟。区别在于,Stephen的发尾向内收束,性格也更严谨,偏爱打磨优化模型;Steven的发尾自然外卷,思维更天马行空,钟情原创设计与哲学思考。
但两人有一个共同的核心爱好——数学建模。他们都是学校数学建模社团的核心成员,已有多次竞赛与项目研究经历,对各类建模方法熟稔于心。
但数学建模的真实落地场景在哪里?对于十六七岁的高中生来说,这个答案一度十分模糊。彼时两位同学虽熟练掌握图论等建模工具,却找不到贴合现实的研究切口。负责学校数学建模竞赛指导的隋元(Melody)老师在课上引导他们:不妨把目光投向真实的社会生活,从身边的真实问题里寻找答案。
两位少年找了一圈,最终看向了自己的老师Melody。Melody老师是一名使用电动轮椅的残障人士,日常通勤往返学校,当他们得知,老师上下班路上会遇到各式各样的障碍时,就决心把图论运用到无障碍路径规划的改进上。
风雨通勤路上,长出科创心
Melody老师自身的一次通勤经历,很快就让他们的研究方向更加清晰。有一次她独自乘坐公交返程,在上海闵行七莘路疏影路公交站上车时,因公交停靠离人行道过远,无障碍渡板刚好放不到人行道上,卡在了人行道马路沿的位置,上车时她不慎翻倒受伤。
这件事之后,Melody老师在当周的数学建模竞赛课上分享了自己的经历与视角——在她看来,这个看似偶然的意外里,藏着非常典型的数学建模问题,值得深入挖掘。
也正是这次分享,让社团里的同学们对无障碍出行议题有了更真切的感知,两组同学也各自锚定了研究方向:Steven与Stephen沿着他们之前的探索与积累,继续主攻无障碍出行导航方向,破解现有导航对残障群体不够完善的问题;Jason与Theo则聚焦公交站台硬件改造,研究站点改造的优先级判定标准。
Steven与Stephen最先发现的,是导航软件的普遍盲区:常规导航软件标注的出站路程仅需两分钟,但轮椅使用者借助斜挂梯往往要耗费十几分钟;很多路线标注“步行可达”,实际却存在台阶、坡道缺失、通道狭窄等障碍,轮椅、视障群体完全无法通行。市面上的导航软件,只以距离、时间为单一维度计算路径,完全没有覆盖这类障碍成本,无形中给残障人士的出行增加了大量隐形阻碍。
为了拿到最真实的一手数据,二人实地走访了闵行和徐家汇的数十个公交、地铁站点,也发现了魔都无障碍出行的更多痛点:很多公交站台坡道缺失、地铁站无障碍电梯标识模糊,地铁与地铁、公交之间的换乘路段缺少平缓通道,高峰时段换乘通道拥挤到轮椅无法通行…… 实地调研的一些照片
“无障碍出行是残障人士固有的权利,而非社会的施舍,”Steven说。
Steven喜欢哲学,读过康德、哈贝马斯、罗尔斯,特别是罗尔斯的正义论,激发了他对于公共空间的隐形不公的深入思考。他从小学开始参与各类志愿活动,比如针对广州务工子女的关爱项目。但随着阅读与思考的深入,他逐渐意识到,单次志愿活动对弱势群体的帮助十分有限,真正的改变需要从系统、结构层面切入。他越来越确信,技术可以更高效地处理这类结构性问题,比如用算法搭建一套真正适配轮椅、视障人群的无障碍导航系统。
为了把这套导航系统落地,两人将研究拆分为三个阶段性“小目标”。
第一阶段:搭建无障碍路径的评价维度。区别于高德等普通地图仅以距离、时间为单一维度的运算逻辑,他们新增数十项无障碍权重指标,包括:站点是否有无障碍电梯、坡道坡度、斜挂梯等候时长、卫生间配套、换乘通道宽度、高峰时段通行拥挤度、路面高差、盲道连续性等。
第二阶段:优化路径规划算法与可视化呈现。基于图论路径规划模型做改进,将上述权重指标纳入路径计算逻辑,重新定义“最优路线”——不再是最快最短,而是对残障群体最友好、最安全,这个过程中,两人自主编写全套Python代码,最终生成了可视化的热力导航界面,能直观展示不同站点、不同路段的无障碍友好程度。 第二阶段的一些重点成果
第三阶段:落地可交互的无障碍导航应用原型。完成算法层面的基础尝试与模型构想后,两人启动原型开发:采用前后端分离架构保护地图 API 密钥与用户数据,使用者可针对站点做评价,可以收藏路线、找到自己的出行历史记录。系统搭载四种路线规划模式与去重算法,设计分段打车接驳功能适配轮椅出行痛点。 目前已迭代到的状态
研究过程中,Steven和Stephen也加入了上海的残健融合社群,广泛咨询了多位轮椅使用者的日常出行体验,收集了大量真实的导航使用痛点与需求,以此反向校准模型的指标权重与计算逻辑,让方案更贴合实际使用场景。
与此同时,同校的Jason与Theo着手做公交站台硬件改造。两人深度访谈了2位轮椅使用者和1位专业无障碍测评师,还原公交驶入、调直、停靠、驶出全流程运动轨迹,通过几何方程与SLSQP数值寻优算法,验证了护栏开口从35米拓宽至40米即可满足渡板安全架设;并通过蒙特卡洛随机模拟适配多车型,搭建出“公交站台改造优先级综合评价模型”,为改造名额有限的市政部门提供可落地的量化决策依据。
最终,两项研究各自形成了落地成果:Jason与Theo的站台改造正式建议书投递至上海市人民建议征集信箱;Steven、Stephen则将无障碍导航的优化方案与相关建议提交给了高德地图,为商用导航的无障碍功能迭代提供参考。
两位同学写给到高德的建议信
提交人民建议并得到回复 无障碍,先从学校开始
然而,无障碍优化的方案逻辑虽清晰,真正落地推行同样“障碍重重”。
高中生的研究并非专业机构的正式成果,建议想要被市政部门、商业平台正式采纳,还需要更多的沟通与验证。另外,上海交通系统的无障碍设施数据、尤其是公交层面,并未全面公开,Steven和Stephen很难获取更完整的数据,来进一步迭代导航模型的覆盖范围与精度。
面对这些现实阻碍,Steven同学和指导老师Melody并没有停下来,他们主动联系了闵行区检察院公益检察室,尝试摸索出一条高中生研究与公共政策之间的沟通渠道。
依据目前无障碍建设相关法律法规,公益检察部门可结合实际情况向交通主管部门发出检察建议,以推动未来公共交通无障碍数据公开。
闵行区公益检察部门也对学生们的研究给予了积极肯定与回应,他们建议:将这一系列成果转化为人大代表建议,推动交通委等部门开放数据或加快改造;同时检方也希望学校能持续提供类似莲花路地铁站坡道被占等具体案件线索,共同通过公益监督的力量推动无障碍环境改善。
除了闵行区的数据和场景,几位少年就读的诺美学校,本身也是无障碍友好环境的一个鲜活样本。用Melody老师的话来说,每天上班路上虽然辛苦,但只要进了学校的门,通行体验就变得非常顺畅:进入教学楼,到教室上课、去办公室打印等事务,都能舒畅完成,“在电动轮椅的加持下,可以独立、流畅地处理全部工作”,也不用身边的师生额外特殊关注她。
这份“不被特殊对待”的日常,恰恰是诺美学校无障碍环境建设的体现。当然,没有尽善尽美的无障碍空间,校园里仍有可改进之处:
比如诺美剧院的入口,当前坡度大于国家推荐的1:12标准,此外剧院舞台区域缺乏无障碍通道,观众席目前也尚未设置专门的轮椅席位;又比如,现有教学楼部分厕位受空间限制,轮椅进入后难以关闭房门……针对这些问题,学校目前也在逐步推进整改,持续优化校园内的无障碍设施与通行体验。
哲学思考之上的科创,后劲会更足
Steven和Stephen推进的无障碍导航项目,是诺美学校在数学建模赛道开出的一朵动人的花,而在学校的科创土壤里,孕育着一群有意思的项目苗子:
比如Jason与Theo同学凭借自己在数学建模领域过往的积累,协同马浩铭、王嘉澄(Daniel)、黄奕阳(Karen)同学共同聚焦外卖骑手生存困境,以博弈论搭建三方模拟模型,拆解平台、骑手、监管部门之间的利益平衡关系。
虽然这个话题已有不少媒体关注与高校研究,但诺美的学生们坚持亲自走出去,在实地实践中得出自己的结论。研究团队走进骑手之家实地走访,发放问卷、深度访谈,关注的不只是骑手超长的工作时长,还有社保、子女照料等更现实的生存难题。 从校园的理论模拟到实地调查
团队得出的模型推演结论,也与政府后续出台的骑手保障政策高度契合。学生们还发起了线下关怀活动,联动公益机构帮扶骑手流动儿童,用数理模型为劳动者权益保障提供数据参考。 从只是关注数学模型本身,到与真实世界的链接
此外,学校的《咖啡渣资源化与社区共享种植融合模式研究》、《面向城市老年群体的环保与疗愈实践》,以及从TNR到共治、构建人猫和谐社区的路径研究等项目,都入选了CTB全球青年研究项目。
但竞赛不是目的,诺美这些年在科创与STEM领域,最花功夫的地方是鼓励学生发现社会痛点,做扎实的调研和实践,然后尝试着跨学科建模,最终延伸到公益实践。
指导老师 Melody 表示,以往高中生的科创成果往往只停留在纸面,根源在于缺少连接社会的落地渠道,而诺美学校尝试做的,是借助诸如残联、公益检察室、本地媒体、公益机构这样的多元资源,为高中生科创打通了从实验室到公共生活的通道,让他们直面真实的问题。
而对于Steven和Stephen个人而言,这段经历也清晰锚定了他们的未来方向。哲学与数学建模的跨学科积累,以及投身无障碍公共治理议题的经历,让Steven坚定了自己的申请与发展方向,他对布朗大学、圣母大学、达特茅斯学院的STS(科学、技术与社会)相关专业很感兴趣,而Stephen则打算在CS和数据科学方面深耕。
祝福他们。




