城市智慧道路的設計與實踐

林 昆 王圣心

中交第四航務工程勘察設計院有限公司（510230）

在當前，城市智慧道路設計已經開始應用于各個城市的發展規劃當中，對智慧型城市的快速發展起到關鍵性作用。

物聯網、云計算、大數據、移動互聯網等技術的不斷成熟及新一代信息技術、 人工智能AI 技術、5G 通信技術的出現， 都為智慧道路的建設提供了強有力的技術支撐。如何讓城市道路的路燈設施成為道路信息的采集載體，如何優化提升道路的基礎設施，如何結合物聯網、人工智能、5G 通信等新技術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劃設計人員思考的方向和重點。

1 發展城市智慧道路設計的必然性

當前，我國機動車保有量快速增長，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小汽車無序發展、過度使用，使中心區的道路網出現嚴重的超負荷狀態，加劇了大城市文通擁堵的嚴重程度。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）和市區路網總容量之間的缺口日益加大。

在過去的幾十年中，我國城市交通事業快速發展，但是由于缺乏大城市規劃經驗，城市道路設計還存在不合理的問題[1]。

1） 交通堵塞現象嚴重。 部分街道設計的比較窄、汽車數量激增都是導致我國交通堵塞問題的主要原因，特別是中心城區小汽車無序發展、過渡使用，使中心區的道路處于超負荷狀態，加劇了大城市交通擁堵的嚴重程度。

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

3）交通污染嚴重。 城市交通管控不嚴，汽車尾氣排放超標，導致城市交通污染嚴重。 這些城市道路交通中出現的安全問題、污染問題、堵塞問題都極大地影響到城市交通的運行質量。 而現代社會正朝著智能化方向快速發展， 城市智慧道路設計也應用而生。 智能交通管控、智能汽車管制服務及智能交通安全預警等都是智慧道路系統的核心內容，是智能交通事業發展的基礎。

2 城市智慧道路設計的主要原則

2.1 交通平等性原則

城市智慧道路設計中應該遵循平等性原則。 既在城市交通規劃過程中，應該體現交通運行系統公平原則。 在傳統的交通系統設計中，道路設計缺乏平等性，使出行者不能夠感受到城市交通運行的公平性。 如部分城市的道路規劃中缺乏對非機動車輛道路的規劃，從而導致在實際的交通運行過程中，非機動車輛與機動車輛占用共同的道路資源， 經常出現交通事故等問題。 所以，在城市智慧道路設計的第一原則就是道路設計公平性原則，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行。

2.2 弱勢群體保護原則

在城市智慧道路設計中還應該遵循交通弱勢群體保護原則。 道路交通運行系統主要由機動車輛、非機動車輛、行人等三部分組成。 文章提及要做到交通資源公平，而在機動車輛行駛中，非機動車輛以及行人是相對弱勢方，所以在絕對公平理念下，城市智慧道路設計要保護好弱勢群體的道路公平。

3 城市智慧道路設計的整體思路

城市智慧道路就是把道路及其附屬設施通過傳感器技術轉變為信息采集和發布的終端，借助物聯網技術將道路中的運動目標聯系起來，從而實現道路整體狀況的數字化、可視化發展，通過大數據、人工智能等技術實現道路監測、管控、服務的三位一體化服務，提高道路管理水平與道路服務質量。 城市智慧道路設計借助智慧燈桿、多功能道路設備箱等技術把道路網絡的服務功能融入到智慧城市建設體系中，實現城市智慧道路建設的統一化發展與運行，提高資源和信息的共享，為未來智慧城市建設奠定基礎。

在對城市智慧道路進行設計時需要考慮到當前道路基礎設施繁多、智能設施分布零散、信息采集不足等現實問題，綜合考慮交通、公安、城管等多部門現有的智能設施， 把這些設施統一集成在一起，借助道路分布式處理單元對這些分散的設施信息進行集中采集，通過多套網絡把收集到的信息傳送到城市大數據中心，實現智慧道路和智慧城市建設的融合，實現信息的融合與協同，促進城市智慧道路建設的發展。

智慧道路建設主要包括兩大板塊，即外場基礎設施建設和應用平臺設計。 其中，外場基礎設施建設主要包括智慧市政、智慧交通、智慧養護、智慧安防、無線城市、智慧多功能桿和其他燈內容。 智慧市政又包括智慧路燈、智慧消防栓、智慧垃圾箱等，通過智慧市政的應用可以實現道路照明智能調控，道路氣體自動檢測、消防用水檢測、垃圾箱及周邊環境監控等；智慧交通建設的主要目的是實現對道路車流量、車速、車位占有率等交通信息的采集，實現交通事件檢測，交通智能誘導、車輛身份識別、交通信息采集、違法取證抓拍、事件檢測、交通信息發布、車輛信息檢測、公交客流信息檢測等功能；智慧養護主要對橋梁、隧道、變坡、公路載荷等進行監測，及時發現問題并進行處理；智慧安防包括緊急報警、視頻監控、高點監控等；智慧環保主要對道路環境和道路積水進行監測和預警；智慧多功能桿主要對交通信息進行采集，智能執法取證，智慧信號控制，視頻監控，環境監測等。

城市智慧道路數據信息鏈接到大數據中心之后，還需要對這些數據進行處理和分析，建立線上智能化管理應用平臺，實現數據信息的處理與分析，建立數據應用場景。 城市智慧道路數據信息主要可以用于道路運行監測、信號智能控制、事件主動報警、信息發布服務、設備運行監控、實時在線推演、車路協同控制等場景中。

4 城市智慧道路設計的主要策略

4.1 設計公交優先道路

在城市智慧道路設計中要遵循公交優先原則。城市公交優先后，一方面交通車輛識別增加，車輛運行更加安全，堵塞問題也將減少；另外一方面也可以實現城市交通尾氣減排，改善城市環境。

1）建立多層次交通出行結構[2]。 當前，公共交通發展非?？?，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。 城市道路設計中，設計者可以根據城市發展水平不同及城市規模不同，合理優化城市公共交通出行方式，從根本上解決城市交通問題。

2）對城市道路進行優化設計，保證公共交通出行更加便利。 當前，很多城市已經開始規劃城市公交專用車道，為城市公交的便捷性奠定基礎。 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行處罰，從而保證車輛快速通行。

3）城市公共交通還應該做好站臺規劃，為乘客提供更加優質的公共交通服務，讓更多的市民選擇公共交通作為基本出行方式。

4.2 做好慢行交通規劃

城市智慧道路建設中，還應做好城市慢行交通規劃。 城市慢行交通是現代城市交通的一種運行模式，主要以自行車出行或者步行為主要出行方式[3]。城市慢行交通規劃是當前各大城市都在研究發展的交通規劃理念。 慢行交通規劃的實施有利于降低城市道路交通運行速度，從而有利于城市交通安全事故的減少。 首先，規劃非機動車道，實現機動車與非機動車的分流，從而增加選擇非機動方式出行的人群數量；其次，做好行人道路規劃，行人是道路系統中最弱勢的群體，出行速度最慢、安全危險系數最高，所以，在慢行交通規劃中，應該合理地保護行人的道路使用權，增加人行道路規劃，包括斑馬線、天橋及地下通道等設施。

5 結語

城市道路規劃是城市建設中的核心內容，直接影響到城市交通運行安全及城市和諧設計。 城市智慧道路設計理念是對傳統城市道路設計理念的改革，是社會和諧、智慧交通理念背景下提出的道路設計理念。 城市智慧道路設計實踐對城市交通事業發展起到非常關鍵的作用，是現代城市規劃的重要組成部分。