“智慧城市”背景下的城市道路設(shè)計(jì)創(chuàng)新

王亞莉 張盧喻

1.唐山市規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)研究院重慶分院 重慶 401120；2.重慶市城投路橋管理有限公司 重慶 400000

自2008年金融危機(jī)后，世界范圍內(nèi)的新經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)都放置在智慧城市建設(shè)過程中，配合使用功能完善的感知技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、支撐技術(shù)，進(jìn)一步加快城市發(fā)展進(jìn)程。道路設(shè)計(jì)是城市基礎(chǔ)建設(shè)重要項(xiàng)目之一，通過開展智慧城市建設(shè)工作，可以在城市民生、公共安全、基礎(chǔ)服務(wù)等領(lǐng)域?qū)Φ缆愤M(jìn)行全面規(guī)劃及管理，從根本上保障城市道路設(shè)計(jì)水平，有序推動(dòng)生態(tài)文明社會(huì)建設(shè)進(jìn)程。

1 智慧城市概念及應(yīng)用重要意義

1.1 智慧城市概念

關(guān)于智慧城市概念，不同行業(yè)、不同企業(yè)均提出了專有論述。從技術(shù)角度分析，智慧城市主要就是應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)解決城市管理問題，構(gòu)建起功能完善的公共管理平臺(tái)以及服務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。在智慧城市的建設(shè)過程中，城市自身也可借助感知、認(rèn)識(shí)、學(xué)習(xí)等環(huán)節(jié)不斷發(fā)展，切實(shí)提升自身智慧化水平。

同時(shí)，智慧城市建設(shè)工作也需要圍繞民生、企業(yè)競(jìng)爭力、城市可持續(xù)發(fā)展等內(nèi)容，配合使用更為先進(jìn)的城市運(yùn)營服務(wù)理念，對(duì)城市資源建設(shè)、環(huán)境建設(shè)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工作進(jìn)行不斷優(yōu)化，構(gòu)建起協(xié)同共享的城市信息平臺(tái)，以便更好對(duì)城市運(yùn)行及資源供給提供智能響應(yīng)控制服務(wù)。

1.2 智慧城市在城市道路設(shè)計(jì)創(chuàng)新中的應(yīng)用重要意義

首先，智慧城市理念能夠?yàn)槌鞘械缆吩O(shè)計(jì)工作提供重要理論支持。城市道路設(shè)計(jì)與建設(shè)工作系統(tǒng)且復(fù)雜，全面感知技術(shù)又增加了城市道路設(shè)計(jì)與運(yùn)營期間的數(shù)據(jù)信息量。在數(shù)字化城市建設(shè)以來，城市以及共享數(shù)據(jù)倉庫種類增多，關(guān)于城市道路設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的要求更高[1]。通過將智慧城市理念應(yīng)用在城市道路設(shè)計(jì)創(chuàng)新期間，可為城市道路設(shè)計(jì)創(chuàng)新工作提供更加海量數(shù)據(jù)支撐。如配合使用車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以及時(shí)獲取到城市道路車輛運(yùn)行信息，結(jié)合此些信息構(gòu)建交通模型，科學(xué)編制城市道路交通設(shè)計(jì)方案；

其次，智慧城市理念將提升城市道路設(shè)計(jì)創(chuàng)新工作的公共參與積極性。從本質(zhì)角度分析，智慧城市建設(shè)工作主要就是對(duì)社會(huì)及城市治理進(jìn)行創(chuàng)新變革。城市道路設(shè)計(jì)創(chuàng)新工作與公眾生活質(zhì)量存在密切關(guān)聯(lián)。在智慧城市建設(shè)過程中，城市道路交通創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案更加體現(xiàn)出了現(xiàn)代科技以人為本原則，重新定義了創(chuàng)新中用戶角色應(yīng)用價(jià)值[2]。借助城市建設(shè)過程中的信息交流平臺(tái)，也可以收集廣大群眾、利益集團(tuán)對(duì)道路設(shè)計(jì)創(chuàng)新工作的意見及看法，使公眾能夠借助表決機(jī)制獲得規(guī)劃工作決策權(quán)。

2 智慧城市背景下城市道路設(shè)計(jì)要求

現(xiàn)階段城市化發(fā)展進(jìn)程不斷加快，城市內(nèi)交通、能源及土地之間的矛盾問題更加突出。由于城市人口數(shù)量急劇增長，實(shí)際交通壓力更大，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)道路擁堵問題，對(duì)大眾日常出行造成嚴(yán)重不利影響。同時(shí)，由于機(jī)動(dòng)車數(shù)量快速增長，交通污染現(xiàn)象嚴(yán)峻，嚴(yán)重威脅到地區(qū)可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程，需要著重關(guān)注城市道路設(shè)計(jì)創(chuàng)新工作。

配合使用智慧城市理念開展城市道路設(shè)計(jì)創(chuàng)新工作，需確保設(shè)計(jì)創(chuàng)新環(huán)節(jié)符合以下要求：

遵循城市內(nèi)部各道路等級(jí)及設(shè)施性能，做好道路設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)估工作，收集充足的道路養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)資料；

要求智能道路設(shè)計(jì)工作需要遵循以人為本原則，為行人及機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)藛T提供專項(xiàng)服務(wù)，如城市道路路面實(shí)時(shí)情況、車輛定位及引導(dǎo)服務(wù)等，確保車輛及行人能夠更加安全且高效的到達(dá)目的地[3]。通過構(gòu)建智慧交通運(yùn)輸系統(tǒng)，增強(qiáng)系統(tǒng)內(nèi)部定位、預(yù)測(cè)及預(yù)警功能，切實(shí)保障車輛行駛期間的安全可靠性。城市道路還可借助智慧化理念進(jìn)行全面維護(hù)，有序完成智慧道路工程建設(shè)工作，延長道路工程生命周期。

3 智慧城市背景下城市道路設(shè)計(jì)原則

3.1 平等性原則

在城市內(nèi)部交通體系規(guī)劃過程中，各交通體系及規(guī)劃參與工作均應(yīng)平等，享有對(duì)公共交通公平占用的權(quán)利，使各類交通方式均能夠發(fā)揮出應(yīng)有的運(yùn)行效率。在道路公共資源所占比重較大的情況下，道路設(shè)計(jì)創(chuàng)新期間的平等性主要體現(xiàn)在各參與者、使用權(quán)方面[4]。配合當(dāng)前道路交通實(shí)際要求，對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進(jìn)行不斷優(yōu)化及完善，合理配置道路交通網(wǎng)絡(luò)體系，構(gòu)建起專項(xiàng)可行的道路交通信息共享平臺(tái)。

3.2 人性化原則

智慧城市背景下的城市道路設(shè)計(jì)創(chuàng)新工作應(yīng)遵循人性化原則，著重關(guān)注弱勢(shì)群體的保護(hù)工作，各類弱勢(shì)群體的交通出行提供便捷服務(wù)，使民眾能夠更加積極的參與到城市道路設(shè)計(jì)創(chuàng)新工作中。

4 智慧城市背景下城市道路設(shè)計(jì)流程

4.1 城市道路土方量計(jì)算優(yōu)化

在城市道路設(shè)計(jì)優(yōu)化過程中，使用智慧城市理念下的各類先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，也可以提升土方量設(shè)計(jì)優(yōu)化環(huán)節(jié)的精準(zhǔn)度。具體來說，城市道路設(shè)計(jì)及建設(shè)期間，土方工程占道路工程建設(shè)全過程的20%，土方量計(jì)算結(jié)果可直接影響到工程實(shí)際建設(shè)水平。現(xiàn)有土方量計(jì)算工作主要包括斷面法、等高線法、網(wǎng)格計(jì)算法等，實(shí)際計(jì)算工作經(jīng)常會(huì)受到人為因素影響而產(chǎn)生偏差，部分地形較為復(fù)雜的地區(qū)實(shí)際計(jì)算量更大，工作內(nèi)容較為繁瑣。

現(xiàn)階段先進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)被廣泛應(yīng)用在道路設(shè)計(jì)創(chuàng)新內(nèi)，如GIS技術(shù)、BIM技術(shù)、GPS技術(shù)等[5]。因本文篇幅有限，僅以數(shù)字高程模型技術(shù)分析智慧城市背景下城市土方量計(jì)算優(yōu)化工作。在使用數(shù)字高程模型技術(shù)期間，需要利用地面點(diǎn)的平面坐標(biāo)、高程坐標(biāo)描述地表三維模型，細(xì)致分析到道路工程所在地區(qū)土壤類型、植物種植面積。借助專項(xiàng)設(shè)計(jì)軟件創(chuàng)建道路橫斷面采樣線，自動(dòng)定義道路材質(zhì)，精準(zhǔn)且快速的計(jì)算出城市道路土方量以及材料用量，為后期城市道路建設(shè)及造價(jià)管理工作提供重要參考依據(jù)。

4.2 線型設(shè)計(jì)優(yōu)化

在城市道路線路設(shè)計(jì)過程中，需要首先進(jìn)行平面設(shè)計(jì)優(yōu)化工作，著重分析城市道路內(nèi)部曲線最小半徑、超高橫坡度、公交站位置及車道寬度等具體情況。要求設(shè)計(jì)部門應(yīng)當(dāng)細(xì)致收集城市道路建設(shè)與運(yùn)營期間的各類數(shù)據(jù)，并對(duì)此些數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)轉(zhuǎn)換。如使用BIM技術(shù)，在最初階段依照設(shè)計(jì)規(guī)范及信息輸入量開展城市路線規(guī)劃工作。如在設(shè)計(jì)平臺(tái)上部線路中出現(xiàn)黃色標(biāo)記，則需分析實(shí)際設(shè)計(jì)期間存在的各類問題，并對(duì)輸入的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行嚴(yán)格檢查，使線型設(shè)計(jì)工作更加規(guī)范。

在城市道路縱斷面設(shè)計(jì)過程中，需要生成原地形曲面圖縱斷面，配合分析建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)地形標(biāo)高基礎(chǔ)數(shù)值，生成地形曲面縱斷面結(jié)構(gòu)，使實(shí)際設(shè)計(jì)結(jié)果更加精準(zhǔn)[6]。配合使用縱斷面設(shè)計(jì)軟件，可以通過縱斷面布局工具欄直觀展現(xiàn)出斷面半徑、坡度及變坡點(diǎn)的高程情況，在保障此些數(shù)據(jù)全面精準(zhǔn)的情況下輸出效果圖。

在城市道路橫斷面設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)當(dāng)使用專用橫斷面編輯器，對(duì)橫斷面各部件進(jìn)行靈活配置，確保橫斷面設(shè)計(jì)期間的各類參數(shù)數(shù)值能夠靈活配置，為日后道路模型的構(gòu)建工作提供充足的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。為充分發(fā)揮出橫斷面編輯軟件應(yīng)用期間的積極作用，設(shè)計(jì)工作者還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)點(diǎn)、線等代碼管理力度，對(duì)行車道曲面結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面施工模擬管控，控制后續(xù)設(shè)計(jì)及施工變更對(duì)設(shè)計(jì)創(chuàng)新工作造成的不利影響。

在城市道路超高及加寬設(shè)計(jì)期間，還需要結(jié)合專有設(shè)計(jì)軟件中的道路超高、加寬設(shè)計(jì)工作、編輯工作，保障工程實(shí)際設(shè)計(jì)效果。舉例而言，在道路工程圓曲線半徑等于或小于250米的情況下，需要做好道路加寬設(shè)計(jì)工作，加強(qiáng)道路占地管控力度，不斷優(yōu)化車輛公交站點(diǎn)、交叉口減速車道設(shè)計(jì)功能。

4.3 管線綜合設(shè)計(jì)優(yōu)化

城市道路設(shè)計(jì)工作也涉及管線綜合設(shè)計(jì)優(yōu)化環(huán)節(jié)，需要著重分析現(xiàn)有建筑管線敷設(shè)情況。在原有管線綜合設(shè)計(jì)優(yōu)化過程中，設(shè)計(jì)工作需要花費(fèi)大量的人力及物力資源收集各類數(shù)據(jù)信息，避免道路建設(shè)與綜合管線發(fā)生碰撞重疊情況，導(dǎo)致工程運(yùn)行期間的各項(xiàng)利益受損。

配合使用智慧城市理念下先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)，也可為管線綜合設(shè)計(jì)優(yōu)化工作奠定堅(jiān)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)，對(duì)管線現(xiàn)有情況進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，將所得到的碰撞與重疊風(fēng)險(xiǎn)及時(shí)反饋給設(shè)計(jì)部門，確保制定出的城市道路設(shè)計(jì)優(yōu)化方案能夠控制路面返修及管理成本。

借助GIS計(jì)數(shù)中的統(tǒng)計(jì)功能、數(shù)據(jù)分析與整理功能，也可以節(jié)省滿足項(xiàng)目綜合設(shè)計(jì)要求，確保道路設(shè)計(jì)工作與管線設(shè)計(jì)工作能夠協(xié)調(diào)開展。

4.4 城市道路景觀對(duì)接

為確保智慧城市理念下的道路設(shè)計(jì)工作能夠更好滿足生態(tài)文明社會(huì)建設(shè)要求，還應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注城市道路景觀設(shè)計(jì)對(duì)接環(huán)節(jié)。在城市道路設(shè)計(jì)過程中，景觀是柔化道路線路、改善城市生態(tài)環(huán)境的重要基礎(chǔ)，與城市道路設(shè)計(jì)創(chuàng)新工作存在密切關(guān)聯(lián)[7]。在原有城市道路景觀設(shè)計(jì)過程中，城市景觀設(shè)計(jì)工作較為獨(dú)立，以圖紙或文件等形式呈現(xiàn)，后期修改難度較大。借助先進(jìn)的BIM設(shè)計(jì)平臺(tái)，道路設(shè)計(jì)部門與景觀設(shè)計(jì)部門可以借助構(gòu)建起的三維模型進(jìn)行深入溝通，降低后續(xù)施工方案變更問題發(fā)生概率。

利用設(shè)計(jì)軟件構(gòu)建景觀三維模型，然后將設(shè)計(jì)好的道路三維模型導(dǎo)入到3DMax設(shè)計(jì)軟件中進(jìn)行渲染處理，組合成完整的城市道路景觀設(shè)計(jì)，為相關(guān)設(shè)計(jì)人員提供完整的效果圖。

5 智慧城市背景下城市道路設(shè)計(jì)管控要點(diǎn)

5.1 嚴(yán)格遵循公交優(yōu)先原則

在城市道路系統(tǒng)設(shè)計(jì)期間，為從根本上控制道路擁堵問題，緩解城市道路發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作之間的矛盾，需要著重提倡公交出行，在交通壓力過大的情況下限制私家車出行數(shù)量，進(jìn)一步提升城市內(nèi)部公交地位，確保城市道路設(shè)計(jì)創(chuàng)新工作能夠與當(dāng)前智慧城市建設(shè)目標(biāo)保持一致。

在遵循公共優(yōu)先原則過程中，需要提升公共交通層次性能，滿足不同交通層次等級(jí)需求，切實(shí)保障公共交通整體服務(wù)水平。在現(xiàn)階段城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)的情況下，城市內(nèi)部有軌交通也呈現(xiàn)出快速發(fā)展趨勢(shì)，應(yīng)當(dāng)在城市交通設(shè)計(jì)創(chuàng)新期間保障城市交通體系的和諧性。

賦予城市公共交通專屬路權(quán)，要求在城市公共道路規(guī)劃期間需要設(shè)置專用公交車道。經(jīng)過實(shí)際調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，如公共交通車道設(shè)置在客流量較大區(qū)域，會(huì)導(dǎo)致不同程度的交通擁堵，更易引發(fā)交通事故，因此可以從延長公交通過綠色信號(hào)燈等方式，使公共車道作用能夠被充分發(fā)揮出來。著重關(guān)注乘客換乘時(shí)間的便捷度，要求在設(shè)計(jì)公共交通空間期間還需要保障乘客換乘期間的便捷度以及安全性，合理安排不同車輛在同一時(shí)間的經(jīng)停時(shí)間表。

配合使用先進(jìn)的智慧城市信息共享平臺(tái)，為乘客提供線下公共交通線路、平臺(tái)設(shè)計(jì)方案，滿足不同需求群眾設(shè)計(jì)要求。

5.2 城市道路交通慢行規(guī)則

基于智慧城市理念，著重開展非機(jī)動(dòng)車道的隔離與分流工作，加強(qiáng)機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車道的管理水平。對(duì)道路中的信號(hào)燈位置進(jìn)行合理安排，使城市道路體系能夠得到優(yōu)化布置。

5.3 城市智慧交通安全規(guī)劃

城市道路智慧交通安全規(guī)劃工作，要求在市區(qū)道路及城市支路交叉口處派對(duì)數(shù)量充足的監(jiān)管設(shè)備，如視頻監(jiān)控系統(tǒng)等。加強(qiáng)城市道路通行期間的速度管控力度，在道路合理位置設(shè)置減速帶。要求城市中的交叉口及人行橫道拓寬工作需要相互配合，采用科學(xué)方式緩解城市交通運(yùn)輸壓力，保障城市內(nèi)部交通運(yùn)行期間的安全性與順暢度。

6 結(jié)語

總而言之，現(xiàn)階段智慧城市理念已然成為城市建設(shè)重要發(fā)展方向，在眾多新興科學(xué)技術(shù)的支持下，城市道路規(guī)劃設(shè)計(jì)工作更加完善，有利于協(xié)調(diào)道路建設(shè)與其他服務(wù)項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容。為切實(shí)保障城市道路設(shè)計(jì)創(chuàng)新水平，使道路建設(shè)工作能夠更好滿足日漸提升的大眾生產(chǎn)生活及交通出行要求，還需要引進(jìn)更為先進(jìn)的城市道路設(shè)計(jì)理念，構(gòu)建起城市道路設(shè)計(jì)規(guī)劃專用平臺(tái)，確保城市道路設(shè)計(jì)創(chuàng)新工作能夠更好遵循既有城市交通系統(tǒng)規(guī)劃原則，發(fā)揮出道路設(shè)計(jì)工作的積極作用。