城市智慧道路的设计与实践

2021-01-07王圣心

河南建材 2021年2期

林昆王圣心

中交第四航务工程勘察设计院有限公司（510230）

在当前，城市智慧道路设计已经开始应用于各个城市的发展规划当中，对智慧型城市的快速发展起到关键性作用。

物联网、云计算、大数据、移动互联网等技术的不断成熟及新一代信息技术、人工智能AI 技术、5G 通信技术的出现，都为智慧道路的建设提供了强有力的技术支撑。如何让城市道路的路灯设施成为道路信息的采集载体，如何优化提升道路的基础设施，如何结合物联网、人工智能、5G 通信等新技术让城市道路变得更智慧、更安全、更高效，成为了各交通管理部门及智能交通规划设计人员思考的方向和重点。

1 发展城市智慧道路设计的必然性

当前，我国机动车保有量快速增长，交通供需矛盾日益明显，加剧了城市道路的拥堵程度。尤其各大城市中心区小汽车无序发展、过度使用，使中心区的道路网出现严重的超负荷状态，加剧了大城市文通拥堵的严重程度。如最近几年北京汽车保有量的年均递增率超过15%，个别年份甚至接近20%，而道路长度和道路面的年平均增加率仅为1.2%和3.7%，致使交通需求（尤其是小汽车交通需求）和市区路网总容量之间的缺口日益加大。

在过去的几十年中，我国城市交通事业快速发展，但是由于缺乏大城市规划经验，城市道路设计还存在不合理的问题[1]。

1）交通堵塞现象严重。部分街道设计的比较窄、汽车数量激增都是导致我国交通堵塞问题的主要原因，特别是中心城区小汽车无序发展、过渡使用，使中心区的道路处于超负荷状态，加剧了大城市交通拥堵的严重程度。

2）交通事故较多。道路规划不合理、人们遵守交通法规的意识不高、车辆运行速度控制不佳等都是导致城市交通事故频发的主要原因。

3）交通污染严重。城市交通管控不严，汽车尾气排放超标，导致城市交通污染严重。这些城市道路交通中出现的安全问题、污染问题、堵塞问题都极大地影响到城市交通的运行质量。而现代社会正朝着智能化方向快速发展，城市智慧道路设计也应用而生。智能交通管控、智能汽车管制服务及智能交通安全预警等都是智慧道路系统的核心内容，是智能交通事业发展的基础。

2 城市智慧道路设计的主要原则

2.1 交通平等性原则

城市智慧道路设计中应该遵循平等性原则。既在城市交通规划过程中，应该体现交通运行系统公平原则。在传统的交通系统设计中，道路设计缺乏平等性，使出行者不能够感受到城市交通运行的公平性。如部分城市的道路规划中缺乏对非机动车辆道路的规划，从而导致在实际的交通运行过程中，非机动车辆与机动车辆占用共同的道路资源，经常出现交通事故等问题。所以，在城市智慧道路设计的第一原则就是道路设计公平性原则，保证城市道路的公平性，就能够有效地保证城市道路和谐运行。

2.2 弱势群体保护原则

在城市智慧道路设计中还应该遵循交通弱势群体保护原则。道路交通运行系统主要由机动车辆、非机动车辆、行人等三部分组成。文章提及要做到交通资源公平，而在机动车辆行驶中，非机动车辆以及行人是相对弱势方，所以在绝对公平理念下，城市智慧道路设计要保护好弱势群体的道路公平。

3 城市智慧道路设计的整体思路

城市智慧道路就是把道路及其附属设施通过传感器技术转变为信息采集和发布的终端，借助物联网技术将道路中的运动目标联系起来，从而实现道路整体状况的数字化、可视化发展，通过大数据、人工智能等技术实现道路监测、管控、服务的三位一体化服务，提高道路管理水平与道路服务质量。城市智慧道路设计借助智慧灯杆、多功能道路设备箱等技术把道路网络的服务功能融入到智慧城市建设体系中，实现城市智慧道路建设的统一化发展与运行，提高资源和信息的共享，为未来智慧城市建设奠定基础。

在对城市智慧道路进行设计时需要考虑到当前道路基础设施繁多、智能设施分布零散、信息采集不足等现实问题，综合考虑交通、公安、城管等多部门现有的智能设施，把这些设施统一集成在一起，借助道路分布式处理单元对这些分散的设施信息进行集中采集，通过多套网络把收集到的信息传送到城市大数据中心，实现智慧道路和智慧城市建设的融合，实现信息的融合与协同，促进城市智慧道路建设的发展。

智慧道路建设主要包括两大板块，即外场基础设施建设和应用平台设计。其中，外场基础设施建设主要包括智慧市政、智慧交通、智慧养护、智慧安防、无线城市、智慧多功能杆和其他灯内容。智慧市政又包括智慧路灯、智慧消防栓、智慧垃圾箱等，通过智慧市政的应用可以实现道路照明智能调控，道路气体自动检测、消防用水检测、垃圾箱及周边环境监控等；智慧交通建设的主要目的是实现对道路车流量、车速、车位占有率等交通信息的采集，实现交通事件检测，交通智能诱导、车辆身份识别、交通信息采集、违法取证抓拍、事件检测、交通信息发布、车辆信息检测、公交客流信息检测等功能；智慧养护主要对桥梁、隧道、变坡、公路载荷等进行监测，及时发现问题并进行处理；智慧安防包括紧急报警、视频监控、高点监控等；智慧环保主要对道路环境和道路积水进行监测和预警；智慧多功能杆主要对交通信息进行采集，智能执法取证，智慧信号控制，视频监控，环境监测等。

城市智慧道路数据信息链接到大数据中心之后，还需要对这些数据进行处理和分析，建立线上智能化管理应用平台，实现数据信息的处理与分析，建立数据应用场景。城市智慧道路数据信息主要可以用于道路运行监测、信号智能控制、事件主动报警、信息发布服务、设备运行监控、实时在线推演、车路协同控制等场景中。

4 城市智慧道路设计的主要策略

4.1 设计公交优先道路

在城市智慧道路设计中要遵循公交优先原则。城市公交优先后，一方面交通车辆识别增加，车辆运行更加安全，堵塞问题也将减少；另外一方面也可以实现城市交通尾气减排，改善城市环境。

1）建立多层次交通出行结构[2]。当前，公共交通发展非常快，包括轻轨、普通交通、地铁等多种形式，都是快速、便捷且污染程度较低的出行方式。城市道路设计中，设计者可以根据城市发展水平不同及城市规模不同，合理优化城市公共交通出行方式，从根本上解决城市交通问题。

2）对城市道路进行优化设计，保证公共交通出行更加便利。当前，很多城市已经开始规划城市公交专用车道，为城市公交的便捷性奠定基础。另外，部分城市也开始整顿汽车乱占道问题，对占用公交车道的车辆进行处罚，从而保证车辆快速通行。

3）城市公共交通还应该做好站台规划，为乘客提供更加优质的公共交通服务，让更多的市民选择公共交通作为基本出行方式。

4.2 做好慢行交通规划

城市智慧道路建设中，还应做好城市慢行交通规划。城市慢行交通是现代城市交通的一种运行模式，主要以自行车出行或者步行为主要出行方式[3]。城市慢行交通规划是当前各大城市都在研究发展的交通规划理念。慢行交通规划的实施有利于降低城市道路交通运行速度，从而有利于城市交通安全事故的减少。首先，规划非机动车道，实现机动车与非机动车的分流，从而增加选择非机动方式出行的人群数量；其次，做好行人道路规划，行人是道路系统中最弱势的群体，出行速度最慢、安全危险系数最高，所以，在慢行交通规划中，应该合理地保护行人的道路使用权，增加人行道路规划，包括斑马线、天桥及地下通道等设施。