自動駕駛汽車對未來城市住區空間布局影響初探

■黃一如 HUANG Yiru 姜弘毅 JIANG Hongyi

自動駕駛汽車（Autonomous vehicles），又稱無人駕駛汽車，它利用人工智能技術、視覺計算、雷達、監控、高精度地圖及導航系統等設備的協同合作，使汽車在無人操控或者較少人為干預的情況下自動、安全、快捷地駛往目的地。當前，自動駕駛技術成為汽車工業的一個重要研究方向，越來越多的汽車廠商開始著手研發具有自動駕駛功能的汽車，自動駕駛汽車也必將成為未來城市交通的主要參與者之一。

自古以來，人們的居住環境總是與其出行的交通方式有著千絲萬縷聯系，每一次交通技術革新也都會給居住環境帶來顯著變化。未來，隨著以自動駕駛技術為代表的交通新技術的運用及普及，全新的出行方式也勢必會給城市住區的空間結構及布局帶來巨大影響，本文試圖就此影響為基點，對未來城市住區空間形態變化趨勢進行探討。

1 城市住區與汽車自動駕駛技術的運用

當前，自動駕駛技術仍處于飛速發展階段，根據國際汽車工程師協會（SAE International）對自動駕駛技術劃分的六個等級為依據標準，目前，在售量產車型已可以實現L3 級別自動駕駛（由車輛完成絕大部分駕駛操作，人類駕駛員需保持注意力集中以備不時之需），而最前沿的科研技術已達到了L4 級別（由車輛完成所有駕駛操作，人類駕駛員無需保持注意力）。這兩個級別雖然可以初步實現“無人”駕駛，但是仍需在限定路段以限定時速行駛方可有效，例如，全球首款L3 級別量產車奧迪A8，僅在60 km/h 以下的速度才能啟用自動駕駛功能，并且該功能僅作為輔助的駕駛功能，需在駕駛員可控范圍內使用。因此，在當前技術條件下，城市道路的開放性、復雜性及高速性并不適用于早期自動駕駛車輛，而城市住區相對封閉、單一的道路條件及低速的行車狀態則更為滿足需求。因此，城市住區很可能在不久的將來成為自動駕駛技術運用的先期場所之一。

2 自動駕駛汽車對城市住區的影響

2.1 人車關系的扭轉

美國公路安全管理局（NHTSA）統計指出：約94%的致傷亡交通事故都是由人為原因造成，自動駕駛技術的引入，輔助或替代人類駕駛員的駕駛行為，可以有效減少交通事故發生率。華盛頓伊諾交通中心（Eno Center for Transportation）的研究也表明，如果美國10%的車輛可以自動駕駛，那么交通事故就會減少21.1萬起，可以挽救1100 條生命[1]。自動駕駛技術對于安全性的提升將會扭轉當前“人弱車強”的人車關系，從而顛覆城市及住區道路空間的設計邏輯。

2.1.1 路權關系轉變

“人弱車強”的人車關系決定了人在路權關系中始終處于弱勢地位。然而，由于自動駕駛技術的介入，車輛對行人有自動避讓功能，因此，行人可以暢行于道路之上而不用擔心交通安全方面的威脅，汽車則轉化為路權關系中弱勢的一方（圖1）。

圖1 自動駕駛條件下交叉口路權關系變化圖

表現在住區道路形態上，在傳統汽車駕駛模式下，由于車行道路系統相較于步行道路系統具有更高的路權，因此，當兩者在地面平面相交之時，車行道路會保持其完整與獨立性，而步行道路系統被切割，步行流線在此處被打斷；當自動駕駛汽車取代傳統汽車，路權關系的轉變使得住區道路模式發生逆轉，步行道路系統變得更加連貫，車行道路則在兩者交匯處被打斷，甚至是取消獨立設置的車行道，形成一個以人為主體的人車混行路面（圖2）。

圖2 自動駕駛條件下住區道路空間形態變化圖

2.1.2 空間主導權轉移

人車關系扭轉也表現在住區空間支配權改變上。傳統住區，以小汽車為代表的機動交通因素在住區空間組織設計中具有較高主導權，依據車輛行駛及停放所形成的住區道路結構影響著建筑和公共空間布局，從而使住區“人性空間”成為“汽車空間”的妥協產物。然而，隨著自動駕駛技術的到來，人的活動空間再次回歸成空間主角，道路空間則轉化為適應一方，因此，建筑和公共空間可以依據自身特點靈活布局（圖3）。

圖3 自動駕駛條件下住區空間結構變化圖

2.1.3 小街區、開放式住區

人車關系扭轉也會給城市住區尺度及開放程度帶來變化。我國城市住區經過幾十年發展，已形成了一個較為固定的模式，即大街坊、封閉式小區，如圖4（1）所示。該模式產生的主要原因有以下兩點：①當代城市的路網格局是以滿足機動交通的通行便利為最主要前提。2002 年舊版《城市居住區規劃設計規范》（GB50180—1993）將居住小區定義為“被城市道路或自然分界線所圍合，并與居住人口規模（10000～15000 人）相對應……的居住生活聚居地。”而根據其“人均居住區用地控制指標”中“中高層建筑”和“高層建筑”10～24 m2/ 人的用地指標計算，城市中高層住宅小區的用地大小在10～36 hm2，因此，圍繞住宅小區的道路邊長最少都將達到300 m 以上，長則600～700 m，易形成大街區路網格局。②小汽車的交通安全威脅也迫使我國城市住區大多采取的是封閉式管理模式，小區內部道路設計始終遵循“通而不暢，順而不穿”的規劃原則。此舉雖然給小區帶來一個內向化居住環境，但是卻給城市道路帶來了巨大的交通壓力：封閉式小區結合大街坊的路網格局，使道路微循環功能下降，通行效率降低，由此造成城市擁堵現象嚴重。

自動駕駛汽車的出現，大大降低了汽車的安全風險，給城市住區由封閉走向開放提供了可能，車輛在城市道路擁堵的情況下，借助實時大數據分析，通過住區內部道路進行合理、高效疏散，如圖4（2）所示。同時，自動駕駛汽車低噪音、低排放的特性又減小了對住區內部環境的影響，并藉此可以形成更加細分的小街坊住區模式，見圖4（3）。

圖4 自動駕駛條件下城市住區開放程度及尺度變化圖

2.2 交通面積的變化

城市住區動、靜態交通空間也會隨著自動駕駛汽車的介入產生顯著影響，表現在以下三個方面。

2.2.1 動態交通空間面積變化

依據我國《城市道路工程設計規范》（CJJ37—2012）（2016 年版），車道最小寬度為2.8 m，而汽車的寬度通常在1.6～2 m 之間，多出的1 m 左右距離，不僅是駕駛者感官判斷的不準確性所要求的，也是為駕駛者對車兩側發生的突發情況留存一定的反應距離。而自動駕駛汽車通過激光雷達和高清攝像頭等技術，可以使車輛駕駛控制在厘米級誤差；并且，機器的反應速度要遠快于人類反應速度，使自動駕駛汽車可在較窄車道中實現快速、安全行駛。因此，道路寬度僅需滿足車輛寬度這一最低要求。例如，傳統住區雙向車行道寬度一般為7 m 左右，自動駕駛環境下，雙向車行道可縮小到4 m。同時，進一步結合物聯網技術，所有車輛之間共享路況信息，道路僅需單車道設置，只要在特定距離范圍內形成會車區域，在此種狀態下，道路寬度可以進一步縮短到2 m 甚至更窄（圖5）。

圖5 自動駕駛條件下道路寬度變化圖

與此同時，自動駕駛結合車輛轉向技術的發展也會縮小車輛的轉彎半徑，例如，L3 級別的奧迪A8 車型，其搭載了一套動態四輪轉向系統（Dynamic all-Wheel），該系統會根據車輛行駛速度和前輪轉向角度來決定后輪的轉向速度與角度，通過前后輪的配合，將轉彎半徑降低1 m（相較于上一代A8 車型）。車輛轉彎半徑減小會有效降低道路最小轉彎半徑要求，從而進一步縮小道路交叉口面積（圖6）。

圖6 自動駕駛條件下道路轉彎半徑變化圖

2.2.2 靜態交通空間面積變化

自動駕駛技術對于靜態交通面積的影響表現在兩個方面。

（1）壓縮停車空間尺寸。自動駕駛技術將實現自主代客泊車功能（乘客在目的地下車，車輛自主前往停車位泊車）。因此，停車空間設計無需再考慮車輛的開門范圍、人員通道的寬度和高度等制約因素，大大壓縮了停車空間尺寸，提高了空間使用效率（圖7）。

圖7 自動駕駛汽車車位與傳統汽車車位空間對比圖

（2）降低停車空間需求。自動駕駛技術的成熟，使得車輛將乘客送到目的地（家門或單元門）后，可以通過實時數據分析，自行前往周邊空閑車位泊車，尤其是處于城市中心地段或是老舊小區，這些住區內部的車輛可以自行駛往地價相對便宜的郊區泊車。由此，停車空間從居住空間中剝離開來，住區停車空間硬性需求被解除（圖8）。Kockelman 通過建模發現：當城市居民都選擇自動駕駛共享汽車時，所需要的停車位數量將會比現在減少90%[1]。

圖8 自動駕駛汽車使停車空間從城市居住空間中剝離

2.2.3 新的交通空間產生

自動駕駛車輛點對點精確投送功能將會使住區空間內部，尤其是住宅單元底部，對于乘客上下車空間的要求上升。該空間需要保證足夠的面積來應對上下班高峰大流量車流接送乘客的需求。因此，道路與建筑的間距會拉大，車行道在單元入戶門前或是結合底層架空形成一個“落客”空間；同時，還要保證該空間品質，為乘客提供遮風、遮蔭、避雨的環境，必要時還可設置一些等候座椅等設施乃至其他一些附屬功能（圖9）。

圖9 自動駕駛條件下“落客”空間示意圖

2.3 自動駕駛汽車對于城市住區的負影響

新技術的運用總是有其兩面性。自動駕駛技術發展，使城市居民對汽車產生更加依賴的心理，由此也給城市和居住環境帶來一定負面影響，表現在以下三個方面。

2.3.1 居住蔓延加劇

自動駕駛技術解放了人類的雙手、雙腳及大腦，出行不再成為負擔，人們可以在車里休憩、娛樂、工作，汽車成為了家庭、辦公空間的延伸。正是由于出行體驗的優化，使得多數人改變了對距離的感知，他們開始重新衡量鄰近商業、就業中心以及公共交通站點附近居住的便利性。城市郊區好環境、低成本的住宅將由于自動駕駛的高效、舒適與便捷性而顯得更為現實而富有吸引力。由此造成居住空間外遷，城市形態也會朝著無中心方向發展。

2.3.2 居住分異激化

哈佛大學Diane E.Davis 等通過對一些大城市的研究發現，城市出行條件改善會潛在加劇階級分化與不平等[2]。一些技術悲觀主義者也認為：如果在自動駕駛汽車大規模普及前未能制定一套嚴格的規范措施，任由其自然發展，那么我們的城市道路上將會充斥著這種新型交通工具，而那些無法承擔自動駕駛汽車費用或是不得不依賴傳統公共交通系統的人們，將會被更加絕望地困在無人駕駛汽車的車流中，抑或是選擇城市中心居住。因此，自動駕駛汽車將會放大階層之間的差異，形成更加嚴峻的居住分異狀態。

2.3.3 道路活力喪失

自動駕駛解決了出行“最后一公里”的現實需求，但是這種精確出行方式也會產生一定的負面隱性成本——失去人們因步行和非機動出行而給城市街道和住區道路帶來的活力和經濟效益。自動駕駛汽車可以滿足城市中幾乎任何距離范圍內的出行需求，而與步行和非機動出行方式受天氣和環境影響較大的特點相比，自動駕駛汽車又可以在任何氣候和環境條件下行駛，出行的空間體驗更加優越，由此造成越來越多的人放棄步行和非機動出行改為機動出行。例如，在城市住區內部，無人駕駛汽車將會把乘客直接送到居住單元門口，住區內部的慢行系統將形同虛設，人與人之間偶發性社交活動將大大減少，住區道路的活力逐漸喪失。

3 自動駕駛技術條件下的未來城市居住空間形態展望

前文所述是自動駕駛技術在“零干預”狀態下對城市住區產生的直接影響，而現代技術發展歷史充分證明：對于技術發展的不同回應將會導致迥異的結果。交通工具的技術更迭更是如此，牽扯到的影響因素眾多，包括政策導向、生活習慣、認知理念以及技術自身的發展方向等，這些影響因素會隨著時間的推移而產生變化，從而改變技術發展影響的軌跡。與此同時，正如汽車發明之初城市道路馬車與汽車混行的狀態（圖10），交通工具領域的發展并不是一個質變過程，從傳統交通工具到未來交通工具的更迭也并非一蹴而就，這期間存在著較長一段時間的混合狀態，包括技術的過渡階段（從L0 到L5 不同自動駕駛級別）與不同技術水平交通工具的混合階段（非自動駕駛、半自動駕駛、自動駕駛的混合），很難通過某種單一的交通模式發展的分析來預測整體交通狀況以及對城市空間影響的走向。因此，需借助情景規劃（Scenario Planning）和系統動力學（Dynamic Systems）原理來分析未來可能發生的所有模式，以及各自模式下的利弊因素和產生的后果，最后再進行綜合比較，找出綜合效益最佳的解決方案，作為未來城市住區發展的引導。

圖10 20 世紀初城市道路馬車與汽車混行（圖片來源：Chicago History Museum）

3.1 針對汽車技術發展的兩種回答

汽車技術發展究竟會對人們的生活產生怎樣變化，是使人類陷入更深“唯技術論”的窠臼，還是引領著人類走向更加美好的未來，汽車技術發展究竟是讓汽車變得更好，還是讓人變得更好，不同的回答將會帶來迥異結果（圖11）。

圖11 自動駕駛的兩種回答

3.2 以自動駕駛為代表的汽車技術發展三種情景及其影響作用

通過對技術的不同回答，會得出如下三種發展情景。

3.2.1 以私人自動駕駛汽車為主

該情景設想自動駕駛及新能源技術均有效運用于所有車輛，但汽車的所有方式仍以私人所有為主。如前文所述，自動駕駛技術對城市住區的人車關系和空間布局等方面產生積極顯著作用。但與此同時，技術帶來的出行體驗提升使人們可以接受更長距離的通勤，對居住在郊區持更加開放的態度，無形之中增大了城市尺度，降低了住區密度；新技術帶來的停車位需求降低、保險費用降低、燃油費用解除等帶來的出行成本降低還會進一步提高汽車的吸引力，使更多人成為有車一族，鞏固了私有模式的地位；機動出行比例提高以及城市尺度的加大也會抑制步行出行的需求，降低城市及住區的活力氛圍。因此，在私有模式下，汽車保有量和機動出行次數的增加會部分抵消技術發展給城市及住區帶來的積極效應，使技術發展走向了“使汽車變得更好”而非“使城市變得更好”的道路（圖12）。

圖12 以私人自動駕駛汽車為主的發展情景關系圖

3.2.2 以共享自動駕駛汽車為主

該情景同樣設想自動駕駛技術及新能源技術均有效運用于所有車輛，但是汽車的所有方式從私人擁有轉化為共享，建立起“出行即服務”（MaaS：Mobility as a Service）的無縫銜接網絡化交通系統，為出行者提供一個效率最大化的出行方式（圖13）。由此帶來影響如下。

圖13 以共享自動駕駛汽車為主的發展情景關系圖

共享自動駕駛出行模式解除了車輛停車的硬性需求，避免了車輛找尋車位的行駛距離，機動化出行的距離僅僅是出發點與目的地之間的路程長短，因此，有效縮短了單次出行的機動化行駛距離。

同時，共享模式下汽車保有量大大降低，原因如下：①共享模式下單個車輛使用率提高從而降低汽車整體保有量。美國RethinkX 團隊通過研究發現，自動駕駛共享汽車使用率可以高達40%左右，是傳統私家車的10 倍[3]；而麻省理工一項研究指出，共享模式下車輛使用率的提高將會極大壓縮汽車數量，由此，紐約市僅需2000 輛10 座汽車或3000 輛4 座汽車就可以滿足全市98%的出行需要[4]。②共享汽車出行成本低的優勢也會減弱居民對私家車購買熱情。RethinkX 團隊對共享出行模式下的成本進行核算：這其中，融資成本降低90%，養護成本降低80%，保險費用降低90%，燃油成本降低70%。綜上，自動駕駛共享汽車將會平均為每個使用它們的家庭每年節省超過5600 美元的交通支出，等同于收入增長了10%[5]。③自動駕駛共享汽車的出現，使汽車回歸交通工具本質，終結持續長達百年的汽車文化，有效減少私家車銷量。傳統汽車時代，車輛的品牌、顏色、尺寸甚至是發動機的聲音，都成為擁有者自我性格表達的工具，人們購買及駕駛汽車，很多時候并不是為了簡單滿足出行，駕駛樂趣和個性訴求才是人們追求的實質。然而，當自動駕駛共享汽車出現，汽車越來越像城市的基礎設施，就如同人們不會因為地鐵、公交車的樣式而選擇是否乘坐它們。同時，隨著人們對于車輛挑選、駕駛、維護所帶來的親切感慢慢消失，對汽車的占有感、歸屬感也會逐漸減退，進而由對車輛的所有權轉變為對車輛的使用權。

在以上因素影響下，道路汽車密度減少，從而在一定程度上緩解了交通壓力及其帶來的一系列城市問題，城市住區也將回歸到汽車時代以前以人為主體的空間格局。

然而,汽車共享模式也并非一劑“萬能藥”，有研究表明，汽車技術的發展更新帶來的出行體驗的提升可能會激發更多長距離機動出行需求，從而導致城市擴張。擴張的加劇反過來也會進一步向上推壓車輛行駛公里數，形成一個“惡性循環”[6]。

3.2.3 混合場景

混合場景下，自動駕駛與非自動駕駛、新能源汽車與傳統燃油汽車、共享模式與私有模式均占有一定比例，道路呈現出多樣化交通方式的融合，其對城市住區的影響也呈現出復雜及多元狀態（圖14）。

圖14 混合交通模式下的發展情景關系圖

首先，自動駕駛汽車與非自動駕駛汽車的停車空間將會在空間上脫離開來。表現在兩方面，一是自動駕駛汽車對于停車位尺寸、過道寬度、轉彎半徑、建筑層高等要求顯著降低，因此，停車設施內部將會分為自動駕駛停車區域及普通停車區域，由此提高停車效率。二是處于中心地段或用地局促的城市住區，將會先滿足非自動駕駛車輛的停放需求，而自動駕駛汽車則自行前往用地相對寬松的城市郊區停放，住區內部停車壓力會得到一定的釋放。

其次，由于有非自動駕駛車輛存在，道路空間依然需要以非自動駕駛汽車的標準來設計，因此，車道寬度、轉彎角度等均不會發生太大變化，但隨著車輛整體自動化程度的提高，住區道路人車混行的設置會逐漸普遍，人車關系依然是汽車占據主導地位。

因此，混合場景下，新技術的運用部分調和了現有的人車矛盾，但是由于有非自動駕駛車輛及車輛私有模式的存在，制約了技術發展的效益最大化，汽車對城市住區的影響依然以負面影響為主。

3.3 現階段城市住區應對自動駕駛技術發展的措施

自動駕駛汽車在多數人看來似乎是遙不可及的未來科技，目前，我們的城市及住區對這一新技術的發展仍持觀望態度，Erick Guerra 針對美國前25 大城市的規劃管理部門（MPO）做了一項調查。調查顯示：25 個城市中只有亞特蘭大、舊金山和西雅圖三個城市預測了自動駕駛汽車對未來交通的影響，同時，沒有一個城市對此做出相應專項規劃[7]。但正如一百多年前人們未能有效預測汽車的快速增長給城市帶來的諸多問題一樣，當前專業領域的“后知后覺”必將會阻礙城市及時有效應對交通技術革新帶來的變化。因此，在自動駕駛真正來臨之前，城市空間應當做好充足的準備，同時，引導技術沿著一條更為可持續的道路發展。

3.3.1 以理想化場景作為引導

據普華永道預測，到2030 年，我國傳統個人所有非自動駕駛汽車仍將占有所有車輛總行駛里程的44%（圖15），這意味著混合場景將在我國持續相當長的一段時間[8]。而由前文所知，共享自動駕駛場景則是住區交通環境的理想范式，因此，自動駕駛過渡階段的任何應對措施應當以理想化范式作為引導，避免走向以私有機動化交通為主的發展路徑。

圖15 未來交通模式預測（圖片來源：普華永道思略特數字化汽車報告）

3.3.2 以彈性設計作為策略

具體到物質空間層面，應采用具有彈性的設計策略，既滿足當下的使用需求，又為未來的發展提供可變條件。例如，Gensler 事務所在洛杉磯AvalonBay Communities 設計的公寓樓，設計的宗旨是提高該樓的空間可變性，以應對即將到來的自動駕駛出行革命：區別于傳統停車樓的傾斜式大坡道樓板，該公寓樓車庫空間采用水平樓板，并且天花板高度達到3.96 m，目的是為了在以后停車位需求下降時，可以將停車空間重新規劃成辦公、商店、健身房等功能空間，從而提高項目的混合性；建筑表皮局部采用穿孔板設計，也是為后期活動性功能的置入提供充足光源；另外，公寓樓首層也可以通過改造，為無人駕駛汽車提供落客空間（圖16）。

圖16 AvalonBay Communities 公寓樓（圖片來源：Gensler 官網）

3.3.3 以人的需求作為中心價值觀

面對未來的不確定性，無論城市交通模式走向何種場景，城市及住區都應當以人的需求作為中心價值觀，當技術發展與人的需求相悖，需把人的需求作為優先考慮。例如，當機動化空間與步行或公共活動空間發生沖突時，應首先滿足人的步行及公共活動需求。麻省理工“可感城市實驗室”（Senseable City Lab）Carlo Ratti 也指出：“自動駕駛技術的運用如果忽視人的因素，就可能意味著回到現代主義做法，即特權化速度、效率和功能，而不是人與人之間的互動和偶然性……必須認識到行人、騎行人、公共交通使用者以及街道使用者的利益應優先于私人汽車（特別是自動駕駛私人汽車）的利益，是引導城市形態變化的關鍵，使可持續性和以人為本的發展成為重中之重。”[9]

4 結語

自動駕駛技術是當今社會熱門話題，也是汽車工業發展的必然趨勢，將深深影響著未來人類出行乃至生活的方方面面，而作為人類聚居的重要場所之一，城市住區的空間布局也會因此產生巨大變化，這些變化有其積極的一面，包括路權關系轉變、空間支配權轉移、住區尺度及開放程度變化、動靜態交通面積縮減等；也有其消極一面，包括居住蔓延加劇、居住分異激化以及道路活力喪失等。因此，在自動駕駛汽車還未真正普及之前，我們有必要審視這項新技術的運用前提是，服務于車還是服務于人。若任其自然發展，依然是以私人交通為載體，那么當前城市住區的一部分頑疾不僅得不到解決，還會被持續放大；而與共享汽車模式的有效互補結合，則可以產生更加純粹的“人”居空間，帶來更為積極的技術效應。