城市道路工程設計的哲學思維

賽萬銀

（中國市政工程西北設計研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

城市道路自從誕生以來，隨著經濟發展和社會演化，其目標、內涵、形式和功能也在不斷地演進。雖然在演進過程中城市道路工程活動的具體形式不斷地變化，但活動的本質始終體現著現實的直接生產力。為使工程設計的方法更加科學、高效，需要根據以往的經驗和教訓從哲學的角度和高度對其進行研究和總結。

進行城市道路工程設計的哲學方法研究，首先應認識工程設計的特點和城市道路工程的特征，然后采用哲學思維方法，進行設計方法的研究。

1 工程設計的特點

工程設計實質上是將知識轉化為現實生產力的先導過程，在某種意義上也可以說設計是對工程構建、運行過程進行先期虛擬化的過程[1]。

工程設計是一項創造性的思維活動，其基本特點包括：（1）創造性（creativity）：工程設計需要創造出那些先前不存在甚至不存在于人們觀念中的新東西；（2）復雜性（complexity）:工程設計總是涉及具有多變量、多參數、多目標和多重約束條件的復雜問題；（3）選擇性（choice）：在各個層次上，工程設計者都必須在許多解決方案中作出選擇；（4）妥協性（compromise）:工程設計者常常需要在許多個相互沖突的目標與約束條件之間進行權衡和折中[2]。

工程設計的創造性和復雜性體現在工程設計者不僅要具有專業的科學知識和掌握專業的科學方法，還必須掌握有別于科學方法的工程設計方法，同時也要具有進行工程設計的分析和創新能力。工程設計的選擇性和妥協性體現在工程設計過程中問題的答案往往不是唯一的。工程設計前，工程的目標常常含糊不清，有許多約束和標準不明確，項目的背景復雜而棘手。設計過程中，對同一個問題存在著不同的有效解決方案，不存在唯一、客觀的判斷對錯的標準和程序，但不同的方案在不同方面卻有優劣之分。這就要求工程設計者面對問題要具有選擇能力和權衡妥協能力。

2 城市道路工程的特征

進行城市道路工程設計，認識和把握其基本特征是設計的內在要求。城市道路工程是城市的直接生產力，是城市存在和發展的物質基礎。在城市道路工程活動中，不但體現著人與自然的關系，而且體現著人與社會的關系，因此應該在“自然-人-社會”的三元關系中認識和研究城市道路工程活動。

2.1 城市道路工程的系統性和復雜性

城市道路工程活動涉及道路、交通、給排水、燃氣、熱力、電力、電信、綠化和照明等專業，包括人、物料、設備、能源、信息、技術、資金、土地、管理等要素，是一個包括多種要素的動態系統，并受到自然、經濟、社會等環境因素廣泛而深刻的影響。在認識、分析和研究城市道路工程時，不僅要認識其組成的各種要素，還要把工程看成是一個有機整體，從系統的觀點去認識、分析和把握工程設計。

隨著社會的發展，人們對城市道路工程的要求不斷深化，工程的功能也不斷完善，無論是在建設規模上，還是在結構、程序復雜程度上，都不斷地達到新的高度。城市道路工程的功能系統決定了其復雜性特點，復雜性是工程系統的復雜性，因此其復雜性和系統性是密切結合的。城市道路的工程系統性包含了自然、科學、技術、社會、政治、經濟、文化等諸多因素，是一個遠離平衡態的復雜系統，其在自然事物的復雜性基礎上疊加了社會和人文的復雜性，是3類復雜性的復合。

2.2 城市道路工程的集成性和創新性

城市道路工程的集成性體現了目標一致與要素眾多的對立統一。集成不等于若干構成要素的隨意拼接或組合。城市道路工程系統具有交通、給水、排水、供熱、照明和綠化等功能，其建設是一個建構過程，不僅需要相關專業知識，還需要通過規劃、設計、建設和運行等實施過程來完成，同時又是一個對傳統工程結構、建設程序的不斷改造、創新和優化的過程。工程的功能體系和建設過程要求建設者對多種相關專業知識、技術和工藝進行組織集成，從而體現出工程的集成性特征。每個城市道路工程的建設“邊界條件”均有不同，因此每個工程都是唯一的，面對不同的工程，其構建集成過程要求每個工程都必須創新，這體現出城市道路工程的創新性特征。城市道路建設要求注重諸多技術要素與非技術要素的有效組合與集成創新，因此工程的集成性和創新性是高度統一的。

2.3 城市道路工程的科學性和經驗性

城市道路工程活動必須建立在科學性的基礎之上，但同時又離不開工程建設者的經驗知識。科學性與經驗性是相互依存、相互包含和相互轉化的，這兩者是辯證統一的。例如，城市道路邊坡設計規范中對于邊坡坡率有明確的設計指標，通常規范中設計指標取值較為保守，但若是有可靠資料和經驗，則可不受規范中設計指標的限制，采用更符合實際情況的設計指標，從而節省建設成本和用地。隨著工程建設過程中科學技術的進步，建設者的經驗所包含的科學因素會不斷豐富，經驗內涵會不斷深化，經驗水平也會不斷提升。

2.4 城市道路工程的社會性和公共性

城市道路工程是城市中重要的公共空間，其不僅為行人和車輛提供通行空間，同時還為市民提供公共生活空間。鄰居們會在街邊聊天，老人們在街邊喝著下午茶聊著時事，年輕人們沿著林蔭道跑步，孩子們在街邊廣場玩耍，婦女們瀏覽著街邊的櫥窗。不同的日常活動在城市道路里交織，城市道路提供的公共生活空間，滿足著人們不同的城市生活日常體驗。城市道路工程作為公共基礎設施，其建設單位一般為政府部門，服務對象為普通市民，其建設的出發點和立足點都展現出其社會性和公共性。

2.5 城市道路工程的效益性和風險性

城市道路工程建設具有明確的效益要求，主要表現為社會效益、經濟效益和環境效益等。但在工程活動中，效益與風險卻是相關聯的。工程活動中，伴隨社會效益的是社會風險，城市道路建成后能夠為人民提供交通便利和生活空間，但建設過程中也常常發生拆遷矛盾、就業矛盾、勞動安全等風險；伴隨經濟效益的是財務風險，城市道路工程的建設可以促進經濟發展，但方案不合理、決策失誤往往會導致財務風險，資源浪費；伴隨環境效益的是環境風險，城市道路工程通過提倡公共交通優先可以減少汽車的交通量、尾氣的排放量和空氣污染，綠化植被和可滲透路面有助于改善當地氣候，減少城市熱島效應，但建設過程同樣也需要消耗大量資源，工程建成后汽車尾氣污染、噪音污染也隨之產生。因此，城市道路工程的效益性與風險性并存且相互關聯。

3 城市道路工程設計的哲學思維

城市道路工程設計方法不僅需要符合其專業領域的原理和方法，也要符合工程哲學的基本原理和方法，因此需要對其設計方法采用哲學思維方式加以研究和總結。工程設計的特點和城市道路工程的特征決定了它的設計方法。

3.1 城市道路工程設計的系統思維

3.1.1 注重城市道路工程的整體性原則

整體性是指，系統為了實現一定功能，由相互依賴、有機聯系的若干要素組成一個綜合的整體。城市道路系統各個構成要素具有相對明確的結構、功能以及相對明晰的邊界，各系統要素之間相互聯系，建設時存在空間與時間的優化，系統功能符合邏輯統一性和規范性的要求，這些都是為了實現城市道路工程系統的整體功能，因此，城市道路工程是整體性的。僅有孤立的各組成部分并不能構成工程系統，只有各組成部分的相互聯系、相互作用，彼此間的限制和協同才存在系統。城市道路工程系統是由社會、政治、經濟、文化、生態子系統組成的一個大系統，這些子系統相互聯系、相互制約、相互作用，決定著城市道路工程大系統的整體功能狀況。設計過程中如果只注重一兩個子系統的發展，而沒有其他子系統的配套發展，就會導致工程系統的功能單調、不協調、不可持續。設計者只有從城市道路工程系統的整體性出發，協調各要素之間的相互關系，才能使工程系統協調可持續的運行。

3.1.2 注重城市道路工程的結構性原則

系統的結構決定系統的功能，結構的變化引起功能的變化。有什么樣的結構，就相應的有什么樣的功能，結構發生了變化，功能必然要發生變化。城市道路工程是以集成、建構為核心的建設活動，其性質和功能不但取決于構成的要素，而且也取決于要素之間相互聯系所形成的結構。例如，城市道路網結構有方格形路網、環形路網、帶狀路網、自由式路網和放射式路網等，路網中主干路、次干路和支路的密度指標也各不相同。合理的結構促進系統功能的優化，不合理的結構造成系統功能的內耗，只有通過結構的合理化，才能實現系統的功能優化。城市道路的結構性要求設計者要以城市道路體系結構的整體優化為主導，通過“解析-集成”、“集成-解析”的方法，反復迭代，進而形成一個結構優化的系統，以實現工程應有、可靠和卓越的功能。

3.1.3 注重城市道路工程的層次性原則

層次性指的是，系統在從單元整合為整體的過程中涌現出等級、層次，高層次系統具有低層次系統沒有的特性。城市道路工程系統是由若干不同層次的子系統組成的復合體，這些子系統的基本組合方式是分層次進行的，例如城市道路工程為進行施工質量控制將工程劃分為單位工程、分部工程、分項工程和檢驗批，即由構成要素先組合成低層次的子系統，然后再由這些子系統組合成更高層次的系統。因此城市道路工程具有層次性。在工程系統的任何層次上，都有組成它的低層次子系統所不具備的性質、功能和規律。進行工程系統層次分析，重點在于研究其系統各個層次上的特有屬性和特殊規律，研究各個層次上質的差異性，進而揭示出工程系統整體對其組成要素所具有的“超越性”，即其各組成要素所不具備而為工程系統所具有的整體功能。因此，設計者在城市道路工程系統層次分析時要能夠揭示系統在不同層次上的特有屬性和規律，避免對工程各組成要素的簡化還原。

3.1.4 注重城市道路工程的動態性原則

動態性原理是系統原理要點之一。系統作為一個運動著的有機體，其穩定狀態是相對的，運動狀態則是絕對的[3]。城市道路工程系統不僅作為一個功能實體而存在，而且作為一種運動而存在。工程系統內部各要素間的聯系就是一種運動，系統與環境的相互作用也是一種運動。工程系統的功能是時間的函數，因為其環境狀態、要素的狀態和聯系都是可能發生變化的。這使得城工程系統的不確定性日益突出，反映出工程的動態特性。例如，城市道路特殊條件下的路基處理，施工必須以完整的施工圖設計為基礎，但時常現場實際情況與設計圖紙并不一致，施工圖中給出的方案并不能解決現場實際問題，這就要求設計要采用動態設計法，對施工現場進行監測，根據現場的地質情況、路基變形和應力監測信息對設計進行修改補充。城市道路工程設計者要善于捕捉工程建設過程中的變化因素，對設計方案作出相應調整。同時也要認識到，設計過程是一個動態過程，從工程設計、施工到運行，可能都需要設計者參與其中，不斷調整設計方案，面對建設矛盾的不斷轉化，進行工程的動態設計。

3.1.5 注重城市道路工程的開放性原則

開放性原理是系統原理要點之一[3]。城市道路工程系統是高度開放的系統，存在著與外部環境的物質、能量、信息的頻繁交流。在工程系統建設、運行的過程中，常受到來自內部、外部和技術、經濟、社會、環境等多領域、多方面因素的復雜影響。工程在建設之初各參建方、各種建設要素之間還未進行協調統一，擬建工程屬于一個非平衡系統。根據耗散結構理論，一個遠離平衡態的開放系統，只有通過不斷與環境交換物質、能量與信息，在外間條件變化達到一定的閾值時，系統才可以產生突變，從原有的混沌無序狀態轉變為更高級的有序狀態[1]。因此，城市道路工程設計者應以開放性的態度，廣泛征求社會意見，分析效益與風險，平衡車輛與行人路權，考慮弱勢群體利益，實現城市道路建設從無序向有序轉化。

3.2 城市道路工程設計的辯證思維

城市道路工程活動影響著自然、人和社會的關系，建設過程中矛盾不可避免。工程設計包括分析、選擇、集成、權衡等活動，當然也充滿著各種矛盾，包括工程與自然的矛盾、城市道路與社會的矛盾，各參建利益團體的矛盾等，可謂矛盾錯綜復雜，多種多樣。辯證法是人們解決矛盾的基本工具和各個領域從事各類研究的基本方法，包括歸納、解剖、分析、發散、收斂、抽象、具體等方法，城市道路工程設計也需要使用這些已被實踐證明行之有效的方法，用辯證法進行工程設計。

3.2.1 掌握工程的普遍性與特殊性原則

工程的“普遍性”是指在城市道路工程設計中必須要考慮的“共性”問題；而工程的“特殊性”是指每個工程獨有的，不同于其他工程的特殊性問題。工程設計過程中，面對各種環境，需要運用“普遍性與特殊性”相結合的方法進行設計，認識和把握工程的一般與個別的關系、共性與個性的關系、科學性與藝術性的關系。

城市道路工程活動中的“共性”問題是普遍存在的。例如，城市道路工程設計都需要考慮社會效益、環境效益與經濟效益，遵循以人為本、資源節約、環境友好的設計原則，這是最基本的共性問題。由于城市道路工程具有普遍性，因此工程設計是有一般性規律和規則可循的，設計者要在實踐經驗的基礎上深入反思、概括、提煉和深化，努力發現和掌握有關工程設計的一般規律和方法，并且在工程實踐中努力運用和發展這些一般原則、規律和方法。

同時，城市道路工程活動中的“特殊性”問題也是普遍存在的，這表現為每個工程都要具有“唯一性”和“個性化特色”。其特殊性來源于特定的地域氣候、特定的環境與文化、特定的使用要求等，設計者應該認識到每個工程的特殊性和獨特個性。

城市道路工程一般性、規律性、共性的內容表現為“顯性的”、“可描述的”、“程序性的”知識，而特殊性、個性的內容常常表現為“隱性”的，這就對設計者的直覺和洞察力有較高要求。設計者面對工程的特殊性，必須增強分析問題的能力，拓展自身的知識面，提高自身的藝術修養。

3.2.2 把握工程矛盾的不平衡性原則

城市道路工程因建設時間、地點和建設條件的不同，常受到不同因素的影響，設計過程中充滿著各種矛盾。矛盾論指出，在復雜事物的發展過程中，有許多的矛盾存在，其中必有一種是主要矛盾，由于它的存在和發展，規定或影響著其他矛盾的存在和發展。矛盾正反面的發展是不均衡的，在矛盾雙方相互制約、相互作用的辯證關系中，必然有一方占支配地位、起主導作用，另一方則相反，處于受支配、次要的地位。因此在工程設計中一定要正視矛盾，區分內部矛盾和外部矛盾、主觀矛盾和客觀矛盾、主要矛盾和次要矛盾，抓住主要矛盾和矛盾的主要方面，相應地找準應對、化解的方法，并且按照輕重緩急的次序解決工程矛盾。例如，城市道路工程質量控制分為主控項目和一般項目，主控項目指城市道路工程中對質量、安全、衛生、環境保護和公眾利益起決定性作用的檢驗項目，其他的為一般項目，這里主控項目為工程質量控制的主要矛盾，一般項目為次要矛盾。

3.2.3 協調工程矛盾的同一性與斗爭性原則

矛盾的雙方既統一又斗爭，同一性和斗爭性是矛盾的基本屬性。同一性是指矛盾的對立面在一定的條件下互相聯結、互相依存、互相滲透、互相貫通、互相轉化的性質。斗爭性是指矛盾雙方互相分離、互相對立、互相排斥、互相否定的傾向。城市道路工程的參建主體、建設要素和服務對象都涉及到了矛盾的同一性和斗爭性問題。工程建設各參建主體的目標是一致的，這是同一性特點，但各參建方可能產生利益糾紛，這是斗爭性特點；機動車、非機動車和行人都享有城市道路的路權，這是同一性特點，但不同服務對象都在爭奪有限的路權空間，這是斗爭性特點。同時當今城市道路工程面對變化與穩定、傳統與現代、現狀與發展、地域與全球等多元而統一的整體環境。工程設計中不能離開建設的具體環境和條件來理解同一性和斗爭性，要避免在工程設計同一性和斗爭性問題上的片面性和絕對化傾向，既不能離開工程的斗爭性講同一性，也不能離開工程的同一性講斗爭性，要全面地把握工程的對立統一規律，倡導“和而不同，對立協調”的設計理念，要強調在認識不同建設主體、構成要素和服務對象的基礎上，建立起協調發展、相互依存的關系。

3.2.4 遵守工程規范與進行工程創新辯證統一的原則

城市道路工程規范是城市道路建設過程中為實現城市道路工程價值和目標而制定的各種規范、規程、標準、圖集等的總稱。建立科學合理的設計規范對保證工程活動的正常可持續進行、提高工程設計水平有著重要作用，關鍵在于如何始終保證設計規范的科學性與合理性。設計規范不是一成不變的，隨著時代的發展、科技的進步、設計水平的提高，設計規范也需要因時、因地、因人而不斷地修訂和完善。該過程中的一個重要問題就是要正確處理“穩定”與“變化”、“突破”與“確立”的關系。任何設計規范都應當具有相對穩定性，在一定時間段內保持其連續性，不能朝令夕改，否則會造成執行者無所適從。從哲學觀點來看，“相對”畢竟是第二性的，是被第一性決定的，故而設計規范的穩定是以不穩定的“突破”為先兆、先存的，這個“突破”到“確立”的過程實質上就是設計規范不斷創新的過程。城市道路工程的本質在于其系統性、復雜性、層次性、集成性、組織性等特點。因此，城市道路工程創新的目標應為“集成創新”。首先，創新活動需要對工程活動所涉及的多個學科、多種技術在更大的時空尺度上，對各類資源要素進行選擇、整合和集成優化；其次是技術要素和經濟、社會、管理等要素在一定邊界條件下的優化集成，應在工程總體尺度上對技術、資源、資本市場、環境、勞動力、社會以及相應的管理進行更為綜合的優化集成。

3.2.5 權衡工程的經濟性與效益性原則

城市道路工程是價值定向的社會經濟活動，講究經濟與效益，同時也是一種以選擇-集成-構建為基本特征并注重實效性的社會實踐活動。最優化思維是工程經濟性的集中體現，它強調工程活動要以最小的成本、最少的代價和最低的風險獲得最大的收益。例如，進行城市道路路基設計時，隨著路基壓實度的增大，路基質量會增高，但同時建設成本也相應增加，因此，為取得路基設計中經濟性與效益性的平衡，在保證路基強度和穩定性要求的前提下，設計可以適當降低路基壓實度標準。工程的經濟與效益兩者相互聯系、相互影響又相互矛盾，是對立統一的關系。設計者要把工程的控制成本和追求效益統一起來，求得工程整體性的優化。

3.2.6 堅持適度原則

適度是指事物保持其質和量的限度，是質和量的統一，任何事物都是質和量的統一體，認識事物的度才能準確認識事物的質，才能在實踐中掌握適度的原則。只有在一定的范圍內，事物才能保持它自身的存在，超過了特定的范圍，就會向對立面轉化[4]。例如，城市道路工程設計提供質量控制標準參數，而驗收給予設計標準一定“允許偏差”，如果允許偏差范圍太大，道路質量將難以保證，如果允許偏差范圍太小，將增加施工難度和建設成本，因此，允許偏差定義一定要適度。在城市道路工程設計過程中要堅持適度原則，使工程各要素的變化保持在適當的量的范圍內，既防止“過度”，又要防止“不及”，采取合理的設計方法，促使在設計活動中取得成功。城市道路工程建設過程體現著投資方、設計方、施工方等不同參與主體的利益，也存在著道路與社會環境、自然環境的協調融合問題，同時也會面臨不同設計方案、不同施工技術、不同建設成本、不同社會經濟效益之間的權衡選擇。設計者在各種矛盾之間的權衡時必須把握適度原則，在各種條件制約下，面對效益與風險，采用選擇、統籌和權衡的方法，對整個工程進行全面準確的分析，尋求最優化的解決方案，在工程功能與資源、效益與風險和不同利益體之間尋求多重價值和多重目標的協調統一。

4 結語

（1）現代城市道路工程的設計方法從工程整體結構、功能效率和環境適應性、社會和諧性等要求出發，同時注重工程系統的集成性、創新性、科學性、經驗性、社會性、公共性、效益性和風險性等特點，在繼承、揚棄和發展傳統設計方法的基礎上進行總結，將現代設計方法深化和升華為開放、動態、系統的整體設計方法。

（2）開展對城市道路工程設計的哲學方法研究，有助于建設者更加深刻地理解城市道路工程的本質、來源、有效性、合理性、增長模式以及知識與實踐的關系等一系列重要問題，也有助于建設者在設計過程中更自覺地把握和運用系統的概念、工具和哲學的思維方式。