关于城市智慧道路建设与发展的思考

发布时间:2023-07-14

“十三五”期间,中国自动驾驶产业加速成熟,车与路的关系被重新定义,车辆的极速发展与道路的缓慢演进形成反差,要求重构传统的道路环境与设施体系,实现数字化与智能化,以适配智能网联以及新时代泛在治理的需求。

在此背景下,“智慧道路”的概念应运而生,从中央到地方陆续出台了一系列重要文件,强调推进智慧化道路基础设施的规划建设,并作为重要的战略发展任务。

《国家综合立体交通网规划纲要》提出全方位布局交通感知系统,推进交通基础设施数字化、网联化,实现“双智协同”;《“十四五”全国城市基础设施建设规划》明确提出建设泛在先进的智慧道路基础设施,推进面向车城协同的道路交通智能感知设施系统建设。


01治理对象与主体

先对在题目中提到的治理对象做个解释,指的是城市市政道路,更准确来说是指红线范围以内的车行空间以及慢行空间,包括机动车道、非机动车道、绿化带和人行道等。

对于城市市政道路而言,治理主体繁多,包括交通、交警、城管、公安、生态等部门。

从较为典型的情况来看,交通部门负责道路规建与设施管养,包括路面/标志标牌管养、公交监管、重点车辆行业监管、道路规划与建设、路边停车管理等;

交警部门负责城市道路的交通秩序与安全管理,包括路口信号配时、交通执法、事故处置、交通指挥等;城管部门负责市政道路的日常维护及管理,包括城市环境卫生、道路绿化、垃圾清运等;

公安部门负责道路公共安全,包括人脸抓拍、安防监控、人员聚集等;生态部门负责城市道路的环境治理,包括噪声、尾气、污水等污染物的监测治理。

当然,可能还涉及应急、宣教等其他部门。[说明:不同城市的部门主体职能可能有所差异]

由于道路多治理主体的存在,衍生了一些痛点。物理方面,由于主体间资产难以拉通,大量的基建设施难以复用,道路上各种杆件林立,造成重复建设与频繁开挖,占用道路资源,影响城市景观;逻辑方面,由于部门墙存在,形成了一定的数据孤岛与烟囱系统,设施难以共用,数据难以共享,系统难以链接,价值难以激发;管理方面,往往各自为政,未形成有效灵活的联动机制,难以构成监管合力,对道路的治理广度与深度不足。

02智慧道路的概念

结合前文提到的痛点与政策导向,十三五期间,乘着智慧路灯这阵风,国内部分城市陆续开始试点智慧道路。

以深圳为例,从2017年以侨香路作为试点开始,陆续推进了福田中心区、红荔路等规模化的道路智慧化建设,截止目前已经建成了超过100公里的智慧道路,位居全国前列。

笔者有幸参与了深圳智慧道路规模化建设的全过程,我所认为的智慧道路概念,可以总结为:

依托集约化的数字基础设施,实现道路要素完备感知、“云-边”协同计算、在线精准推演与车路互动,联动垂直业务系统,实现治理效能提升以及业务流程再造,优化市民出行体验和获得感,达到共建、共享、共治的目标。

把这个概念拆解开来,“集约化的数字基础设施”可以认为是融合新基建,包含了多合一智能杆、智慧站台、网联路口等,属于设施层;

其次,在技术层面,智慧道路应当具备感知、计算、预测与双向通信的能力,并且要达到一定的指标要求,如下图所表征的,需要具有完备感知的能力,怎么个“完备”法,笔者认为是要具备采集10种类型以上数据的能力,并且要体现全要素、全时空、全轨迹的特点;

再次,在应用层面,智慧道路绝对不是孤立的系统,也不应该重复造轮子,它需要与现状的垂直业务系统做深度链接,把智慧道路的能力融合到业务中,实现业务流程优化,才能发挥其效能,规避“为了智慧而智慧”的困境;

最后,在目标层面,归根到底还是为了公众的出行体验与获得感,实现“共建、共享、共治”。

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03智慧道路发展的八大趋势研判

趋势一:集约化,设施整合

基于“多杆合一、多箱合一、多井合一”等原则整合道路设施,在兼顾道路设施的功能性与美观性的前提下,有效释放道路空间,提升城市道路景观。实施合杆后,道路杆件数量一般都能减少三分之一,释放道路空间效果明显。

以深圳侨香路为例,虽然被定义为第一条智慧道路,但最初的切入点其实是多杆合一,项目中细分了多合一的信号杆、电警杆、设施杆等整合类型。

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趋势二:数字化,孪生世界

道路的智慧化会引入大量的设施设备,有必要建立“一物一号”的精细化台账,实现设施的全生命周期管理。比如在深圳,对道路上所有带电或不带电的设施形成了统一的编码体系,赋予每一个设施“身份编号”。

同时,结合数字孪生技术,在虚拟的平行世界中实现对道路本体及所有设施(地面、地上、地下)的还原,实现设施资产的可看、可管、可控。

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趋势三:智能化,完备感知

依托人工智能、物联网、北斗等技术,基于各类传感设施(包括摄像头、电警卡口、雷视一体机、井盖传感器、环境监测等),秒级提取特征信息,实现城市道路上“人、车、事、物、情”等全要素的完备感知。

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趋势四:网联化,车路互动

目前来看,智能网联趋势下车辆的高度智能与道路的缓慢发展存在较大反差。自从汽车时代制定了一系列车和路行驶的规则后,车辆和道路各自沿用自身标准,逐渐形成两条发展路径。

车路唯一的联系,基本是车在路上接触式行驶的物理联系,没有逻辑上的交互。

回顾过去10年,车辆的发展非常快,已经出现了单车智能。尽管如此,道路的智能化发展还是非常有限,局限于视频监控、电警抓拍及信号机等。在智能网联的背景下,交通信息的感知将由传统的关注交通流信息的感知转向面向基础设施的环境感知与车辆状态的精细感知,这也对道路的智慧化提出了更高的要求:

要求道路具有与车辆互动通讯的能力,能将超视距的信息以毫秒级时延的标准推送给车辆。

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趋势五:共享化,设施共用+数据共享

前文提到设施的集约化共建其实只是开始,关键是在设施集约化建设的基础上,通过设备统一接入与数据统一采集,打破传统数据孤岛与部门墙,实现资源最大化利用,通过明晰的权限控制与敏感分级,实现设施共用与数据共享。比如笔者在负责东莞滨海湾新区的项目中,将建成的设施全部接入到统一的平台,再通过平台的权限控制来保证设施及数据能被新区的所有部门共享使用。

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趋势六:协同化,治理联动

道路事件的治理往往不是单主体的孤立行为,需要多主体联动。

因此,一方面需要基于数据共享,实现多部门能同步获知道路产生的事件;另一方面,需要建立跨部门协同机制,明确事项清单、权责清单与流程清单,并且固化到“一网统管”(或统一事件分拨)平台,快速界定责任部门与联动部门,形成事件的闭环跟踪与后评估模式,提高事件处置效率与效果。

比如路上的泥头车违规行为,一般会关系到交通、交警、城管等部门,如果无法快速有效联动,治理效率会非常的低。

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趋势七:服务化,信息伴随

智慧道路的建设,不单纯是感知层面的设施布设,还包括了服务设施的布设。因此,应当利用多种智能终端与载体,联动感知设施,通过可看、可听等多个维度为出行者提供伴随式、无所不在的个体级信息服务,使出行者在道路上的出行全过程均可获取到关注的信息,减少出行拥堵、公交过站等不确定性带来的焦虑感。

当然也不局限于新建的智能载体,还包括了手机端的一些丰富场景交互,比如短信、微信等,实现基于个体级的精准推送。

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趋势八:活力化,街道激活

通过道路无高差、口袋公园、风雨连廊以及一系列的城市家具小品等,实现道路品质的提升;其次是增加科技、娱乐、互动元素的智慧设施,激活街道活力,比如互动墙、音乐地砖、AI竞速跑道、亲子互动屏等。

打造“品质+智慧”街区,创建全民友好氛围,营造绿色生态、健康养生、运动休闲的慢行体验,核心目的是让民众更愿意在路上活动。

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04总结与反思

文章的最后,笔者也根据自己的智慧道路建设经验,谈谈几点反思。

1、以目标为导向。不同类型的道路,如城市中的快速路、主次干道、支路、绿道,其智慧化的定位是存在差异的;即使同样是一条主干道,沿线的业态分布也会带来智慧化的重点不同。因此,需审视每个智慧道路建设项目的目标,回归到应用导向,更加理性决策。

2、软件定义硬件。智慧道路建设必然会引入大量的设施设备,需要软件平台的驱动才能激发其能力,不仅要重外场设施的固投,同时更要关注软件集成,以软件定义硬件,达成智慧道路的应用闭环。

3、车路互动对话。在“双智”的理念下,道路的智慧化和车辆的网联化是协同共进的,甚至极端点,未来的道路就是要服务于网联车辆,因此,智慧的路与聪明的车一定是双向互动的。

4、注重运营运维。过去,不少智慧化工程建完移交就默认结束了,重建设、轻运营,设备掉线率往往很高,导致无法使用也少人使用,最后就退化成僵尸系统,建设效益经不起推敲。因此,非常有必要强化运营的理念,形成可持续的价值转化。

5、规设建管协同。智慧道路的建设并非一蹴而就,需要从规划、设计、建设、管理等多个环节实现链条式衔接。过去几年,自下而上的单点探索已经不少,因此,通过建立相应的标准体系,实现自上而下的系统性统筹已是大势所趋。

来源:赛文交通网

作者:庄立坚