城市智慧道路的設(shè)計(jì)與實(shí)踐

林 昆 王圣心

中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司（510230）

在當(dāng)前，城市智慧道路設(shè)計(jì)已經(jīng)開始應(yīng)用于各個(gè)城市的發(fā)展規(guī)劃當(dāng)中，對智慧型城市的快速發(fā)展起到關(guān)鍵性作用。

物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的不斷成熟及新一代信息技術(shù)、 人工智能AI 技術(shù)、5G 通信技術(shù)的出現(xiàn)， 都為智慧道路的建設(shè)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。如何讓城市道路的路燈設(shè)施成為道路信息的采集載體，如何優(yōu)化提升道路的基礎(chǔ)設(shè)施，如何結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、5G 通信等新技術(shù)讓城市道路變得更智慧、更安全、更高效，成為了各交通管理部門及智能交通規(guī)劃設(shè)計(jì)人員思考的方向和重點(diǎn)。

1 發(fā)展城市智慧道路設(shè)計(jì)的必然性

當(dāng)前，我國機(jī)動(dòng)車保有量快速增長，交通供需矛盾日益明顯，加劇了城市道路的擁堵程度。 尤其各大城市中心區(qū)小汽車無序發(fā)展、過度使用，使中心區(qū)的道路網(wǎng)出現(xiàn)嚴(yán)重的超負(fù)荷狀態(tài)，加劇了大城市文通擁堵的嚴(yán)重程度。如最近幾年北京汽車保有量的年均遞增率超過15%， 個(gè)別年份甚至接近20%， 而道路長度和道路面的年平均增加率僅為1.2%和3.7%，致使交通需求（尤其是小汽車交通需求）和市區(qū)路網(wǎng)總?cè)萘恐g的缺口日益加大。

在過去的幾十年中，我國城市交通事業(yè)快速發(fā)展，但是由于缺乏大城市規(guī)劃經(jīng)驗(yàn)，城市道路設(shè)計(jì)還存在不合理的問題[1]。

1） 交通堵塞現(xiàn)象嚴(yán)重。 部分街道設(shè)計(jì)的比較窄、汽車數(shù)量激增都是導(dǎo)致我國交通堵塞問題的主要原因，特別是中心城區(qū)小汽車無序發(fā)展、過渡使用，使中心區(qū)的道路處于超負(fù)荷狀態(tài)，加劇了大城市交通擁堵的嚴(yán)重程度。

2）交通事故較多。 道路規(guī)劃不合理、人們遵守交通法規(guī)的意識不高、車輛運(yùn)行速度控制不佳等都是導(dǎo)致城市交通事故頻發(fā)的主要原因。

3）交通污染嚴(yán)重。 城市交通管控不嚴(yán)，汽車尾氣排放超標(biāo)，導(dǎo)致城市交通污染嚴(yán)重。 這些城市道路交通中出現(xiàn)的安全問題、污染問題、堵塞問題都極大地影響到城市交通的運(yùn)行質(zhì)量。 而現(xiàn)代社會(huì)正朝著智能化方向快速發(fā)展， 城市智慧道路設(shè)計(jì)也應(yīng)用而生。 智能交通管控、智能汽車管制服務(wù)及智能交通安全預(yù)警等都是智慧道路系統(tǒng)的核心內(nèi)容，是智能交通事業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。

2 城市智慧道路設(shè)計(jì)的主要原則

2.1 交通平等性原則

城市智慧道路設(shè)計(jì)中應(yīng)該遵循平等性原則。 既在城市交通規(guī)劃過程中，應(yīng)該體現(xiàn)交通運(yùn)行系統(tǒng)公平原則。 在傳統(tǒng)的交通系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，道路設(shè)計(jì)缺乏平等性，使出行者不能夠感受到城市交通運(yùn)行的公平性。 如部分城市的道路規(guī)劃中缺乏對非機(jī)動(dòng)車輛道路的規(guī)劃，從而導(dǎo)致在實(shí)際的交通運(yùn)行過程中，非機(jī)動(dòng)車輛與機(jī)動(dòng)車輛占用共同的道路資源， 經(jīng)常出現(xiàn)交通事故等問題。 所以，在城市智慧道路設(shè)計(jì)的第一原則就是道路設(shè)計(jì)公平性原則，保證城市道路的公平性，就能夠有效地保證城市道路和諧運(yùn)行。

2.2 弱勢群體保護(hù)原則

在城市智慧道路設(shè)計(jì)中還應(yīng)該遵循交通弱勢群體保護(hù)原則。 道路交通運(yùn)行系統(tǒng)主要由機(jī)動(dòng)車輛、非機(jī)動(dòng)車輛、行人等三部分組成。 文章提及要做到交通資源公平，而在機(jī)動(dòng)車輛行駛中，非機(jī)動(dòng)車輛以及行人是相對弱勢方，所以在絕對公平理念下，城市智慧道路設(shè)計(jì)要保護(hù)好弱勢群體的道路公平。

3 城市智慧道路設(shè)計(jì)的整體思路

城市智慧道路就是把道路及其附屬設(shè)施通過傳感器技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⒉杉桶l(fā)布的終端，借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將道路中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)聯(lián)系起來，從而實(shí)現(xiàn)道路整體狀況的數(shù)字化、可視化發(fā)展，通過大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)實(shí)現(xiàn)道路監(jiān)測、管控、服務(wù)的三位一體化服務(wù)，提高道路管理水平與道路服務(wù)質(zhì)量。 城市智慧道路設(shè)計(jì)借助智慧燈桿、多功能道路設(shè)備箱等技術(shù)把道路網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)功能融入到智慧城市建設(shè)體系中，實(shí)現(xiàn)城市智慧道路建設(shè)的統(tǒng)一化發(fā)展與運(yùn)行，提高資源和信息的共享，為未來智慧城市建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

在對城市智慧道路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮到當(dāng)前道路基礎(chǔ)設(shè)施繁多、智能設(shè)施分布零散、信息采集不足等現(xiàn)實(shí)問題，綜合考慮交通、公安、城管等多部門現(xiàn)有的智能設(shè)施， 把這些設(shè)施統(tǒng)一集成在一起，借助道路分布式處理單元對這些分散的設(shè)施信息進(jìn)行集中采集，通過多套網(wǎng)絡(luò)把收集到的信息傳送到城市大數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)智慧道路和智慧城市建設(shè)的融合，實(shí)現(xiàn)信息的融合與協(xié)同，促進(jìn)城市智慧道路建設(shè)的發(fā)展。

智慧道路建設(shè)主要包括兩大板塊，即外場基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和應(yīng)用平臺設(shè)計(jì)。 其中，外場基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)主要包括智慧市政、智慧交通、智慧養(yǎng)護(hù)、智慧安防、無線城市、智慧多功能桿和其他燈內(nèi)容。 智慧市政又包括智慧路燈、智慧消防栓、智慧垃圾箱等，通過智慧市政的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)道路照明智能調(diào)控，道路氣體自動(dòng)檢測、消防用水檢測、垃圾箱及周邊環(huán)境監(jiān)控等；智慧交通建設(shè)的主要目的是實(shí)現(xiàn)對道路車流量、車速、車位占有率等交通信息的采集，實(shí)現(xiàn)交通事件檢測，交通智能誘導(dǎo)、車輛身份識別、交通信息采集、違法取證抓拍、事件檢測、交通信息發(fā)布、車輛信息檢測、公交客流信息檢測等功能；智慧養(yǎng)護(hù)主要對橋梁、隧道、變坡、公路載荷等進(jìn)行監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行處理；智慧安防包括緊急報(bào)警、視頻監(jiān)控、高點(diǎn)監(jiān)控等；智慧環(huán)保主要對道路環(huán)境和道路積水進(jìn)行監(jiān)測和預(yù)警；智慧多功能桿主要對交通信息進(jìn)行采集，智能執(zhí)法取證，智慧信號控制，視頻監(jiān)控，環(huán)境監(jiān)測等。

城市智慧道路數(shù)據(jù)信息鏈接到大數(shù)據(jù)中心之后，還需要對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，建立線上智能化管理應(yīng)用平臺，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的處理與分析，建立數(shù)據(jù)應(yīng)用場景。 城市智慧道路數(shù)據(jù)信息主要可以用于道路運(yùn)行監(jiān)測、信號智能控制、事件主動(dòng)報(bào)警、信息發(fā)布服務(wù)、設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控、實(shí)時(shí)在線推演、車路協(xié)同控制等場景中。

4 城市智慧道路設(shè)計(jì)的主要策略

4.1 設(shè)計(jì)公交優(yōu)先道路

在城市智慧道路設(shè)計(jì)中要遵循公交優(yōu)先原則。城市公交優(yōu)先后，一方面交通車輛識別增加，車輛運(yùn)行更加安全，堵塞問題也將減少；另外一方面也可以實(shí)現(xiàn)城市交通尾氣減排，改善城市環(huán)境。

1）建立多層次交通出行結(jié)構(gòu)[2]。 當(dāng)前，公共交通發(fā)展非?？?，包括輕軌、普通交通、地鐵等多種形式，都是快速、便捷且污染程度較低的出行方式。 城市道路設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)城市發(fā)展水平不同及城市規(guī)模不同，合理優(yōu)化城市公共交通出行方式，從根本上解決城市交通問題。

2）對城市道路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證公共交通出行更加便利。 當(dāng)前，很多城市已經(jīng)開始規(guī)劃城市公交專用車道，為城市公交的便捷性奠定基礎(chǔ)。 另外，部分城市也開始整頓汽車亂占道問題，對占用公交車道的車輛進(jìn)行處罰，從而保證車輛快速通行。

3）城市公共交通還應(yīng)該做好站臺規(guī)劃，為乘客提供更加優(yōu)質(zhì)的公共交通服務(wù)，讓更多的市民選擇公共交通作為基本出行方式。

4.2 做好慢行交通規(guī)劃

城市智慧道路建設(shè)中，還應(yīng)做好城市慢行交通規(guī)劃。 城市慢行交通是現(xiàn)代城市交通的一種運(yùn)行模式，主要以自行車出行或者步行為主要出行方式[3]。城市慢行交通規(guī)劃是當(dāng)前各大城市都在研究發(fā)展的交通規(guī)劃理念。 慢行交通規(guī)劃的實(shí)施有利于降低城市道路交通運(yùn)行速度，從而有利于城市交通安全事故的減少。 首先，規(guī)劃非機(jī)動(dòng)車道，實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車的分流，從而增加選擇非機(jī)動(dòng)方式出行的人群數(shù)量；其次，做好行人道路規(guī)劃，行人是道路系統(tǒng)中最弱勢的群體，出行速度最慢、安全危險(xiǎn)系數(shù)最高，所以，在慢行交通規(guī)劃中，應(yīng)該合理地保護(hù)行人的道路使用權(quán)，增加人行道路規(guī)劃，包括斑馬線、天橋及地下通道等設(shè)施。

5 結(jié)語

城市道路規(guī)劃是城市建設(shè)中的核心內(nèi)容，直接影響到城市交通運(yùn)行安全及城市和諧設(shè)計(jì)。 城市智慧道路設(shè)計(jì)理念是對傳統(tǒng)城市道路設(shè)計(jì)理念的改革，是社會(huì)和諧、智慧交通理念背景下提出的道路設(shè)計(jì)理念。 城市智慧道路設(shè)計(jì)實(shí)踐對城市交通事業(yè)發(fā)展起到非常關(guān)鍵的作用，是現(xiàn)代城市規(guī)劃的重要組成部分。