思辨 | 关于城市智慧道路建设的思考

随着智慧城市的建设，智慧道路研究和建设逐渐成为了城市发展的聚焦点。物联网、云计算、大数据、移动互联网等技术的不断成熟以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空间、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。

一、智慧道路的内涵

智慧道路是运用物联网、云计算、大数据、人工智能AI 等信息技术，以数据为核心的城市交通信息采集与发布的智慧载体。与传统城市道路相比，智能道路能实现对道路交通运行态势自动感知与辨别，为道路上的智能汽车实现车路协同提供技术支撑，有效降低交通安全风险、为市民交通出行创造安全、高效、舒适的出行环境和提供高品质出行服务。

图1 城市智慧道路路口示意图

二、智慧道路设计

1、智慧道路架构设计

智慧道路建设利用先进的技术对道路基础设施及进行全要素改造，不仅提升道路服务水平，而且提升城市道路景观，改善道路空间环境，实现智慧城市管理和智慧出行服务，并为未来的车路协同及无人驾驶提供技术支撑。智慧道路系统设计主要采用四层管理架构，分别为感知层、网络传输层、数据管理层和综合应用层。

图2 城市智慧道路架构图

感知层主要通过应用传感器技术、网络技术、自动控制技术以及软件技术，搭建基于物联网架构的智慧道路感知平台；网络传输层主要根据政府各管理部门的需求，通过光纤、4G以及NB-IOT 等方式传输各类交通数据给不同的管理部门；数据管理中心主要汇聚、分析、共享从智慧道路采集的多源异构交通数据，实现道路数据在各管理部门的共享；综合应用层主要功能是实现道路的交通运行监测、交通设施管养、交通信号控制以及多元信息发布等。

2、智慧道路功能设计

（1）设施整合

设施整合主要将道路上的各种杆件、摄像头、传感器等监测设备以及交通标志牌等设施根据道路现场及功能整合到信号灯杆、电警杆、路灯杆等杆件上。

① 多合一信号灯杆

多合一信号灯杆主要集成路名牌、限速牌、禁停牌、禁鸣牌、机动车信息条屏、中杆路灯，发布绿波建议车速、交通宣传语等信息。

② 多合一电警杆

多合一电警杆主要集成路灯、卡式电警、广域雷达车检器、路侧路名牌。

③ 多合一路灯杆

多合一路灯杆主要集成高清摄像头、传感器、照明等设备设施，实现路灯杆、视频杆、标牌杆的合一，实现道路全景监控、交通运行监测、道路险情预警、车路协同控制、智能定向诱导、沿线设备物联等功能。

图3 多杆合一建设思路图

（2）综合监测

通过道路上安装的智慧路灯、智慧路贴、多合一电警杆上安装的监测设备，感知道路上的交通流量信息、人流量信息、道路路面、道路设施的损坏以及监测设备的运行情况，实现对道路交通、人流运行态势以及道路设施健康情况的综合监测。

（3）设施管养

通过感知道路路面及设施的监控情况，与基础设施养护管理系统实现数据对接，及时提供预警信息，并为交通基础设施全生命周期的养护提供支撑。

（4）精明管控

通过电警及卡口，监控道路路口车辆违法行为，并感知每车道的流量、车速和占有率，并获取车辆运行轨迹；利用先进的广域雷达车检器，采集进口道车辆排队长度、停车次数、红灯等待时间、多断面平均车速等数据，实现流量自适应控制和人车感应控制以及公交优先等功能。

（5）多元服务

通过智慧道路上的智慧路灯、智慧公交站亭、交通诱导屏等作为信息载体，多渠道发布交通出行服务信息，为各方式出行的市民提供实时交通信息服务。

三、深圳侨香路智慧道路建设启示

1、侨香路智慧道路建设

侨香路是深圳市东西方向一条重要的现状城市主干路，道路跨过福田、南山两个中心区，承担了福田、南山东西向道路交通联系功能，也承担着深圳市南北向道路交通转换功能。为提升交通出行环境，深圳市对侨香路开展智慧道路建设。

侨香路智慧道路的建设，在传统交通监控（信号灯、电警/卡口、视频监控）的基础上，开展道路的智能感知、管控与服务设施建，构建智能化的设施管养和交通治理体系，预留车路协同基础设施，同时拓展了车辆、行人、事件检测，诱导发布等智能设施，升级了信控模式，空间上整合并美化道路设施，实现深圳市第一条“精明调控、全程服务、集约整合、数据共享”的智慧道路，改善市民的交通出行体验，有效提升政府的交通管理能力。

图4 侨香路智慧道路框架图

（1）城市道路照明智慧化

全线路灯升级为基于NB-IoT 的智慧照明系统，具有单灯控制、亮度自动调节、远程照明控制、故障主动报警等功能，大幅提升公共照明管理水平，节省电力资源及运维成本。

（2）慢行交通服务智慧化

在慢行铺装品质提升的基础上，助力智慧城市服务。在深国投广场、智慧广场、沃尔玛、侨香村等人流活动密集的公共区域以多功能智慧杆为载体布设WiFi 设备，为市民提供免费的无线WiFi 服务，同时实现对该区域人流密度的动态监测；在香梅地铁口、香蜜湖公交站等人流密集区域，借助智慧路灯杆布设行人信息屏，为市民发布最近的公交到站信息、自行车道指引、施工占道提醒、周边建筑楼宇、城市公园等出行信息，提升了慢行交通出行服务的水平。

图5 智慧路灯功能示意图

（3）交通设施管养智慧化

在沿线重要路口区域布署智能井盖传感器，实现对井盖状态实时监控。在井盖被打开或者异动时，终端会实时将告警信息推送到维护人员的手机APP 和监控平台上，降低井盖吞人陷车等危险事故的发生；通过智慧路灯杆上的摄像机捕捉路面险情，包括：路面病害（裂缝、坑洼）、路面标线异常、标识标牌损毁、护栏损毁等，识别险情类型，上传识别结果与图片，辅助道路养护人员定位道路险情，快速修复。通过部署智能井盖和视频AI 分析道路路面病害等，不仅提升了道路安全水平，也减少交通管理部门的工作压力，提高养护工作效率。

图6 智慧路灯功能示意图

（4）城市道路管控智慧化

通过整体改造交通信号控制设施，接入路面交通流实时数据及互联网交通大数据，实现侨香路全线的流量自适应控制和人车感应控制。利用交通大数据、信号协调控制、非现场执法，让交通出行更智能、更通畅、更安全、更贴心。

对深云路、农林路、香梅路等高峰流量大、饱和度高的路口，实施流量自适应控制，系统会根据各个方向的实时交通需求，动态调整信号配时，使得整个路口的通行效率最高，排队时间最短。

对香山西街、农园路等交通压力小、相交路流量小的路口，实施主路优先控制，提高侨香路运行效率。

对香蜜湖路口实行“防溢出”控制策略，实时检测拥堵溢出状态，防止高峰期路口锁死。

图7 流量感应控制路口

（5）城市道路执法智慧化

通过升级改造电子警察设备，既实现了对闯红灯、不按导向箭头行驶、违法掉头等路口违法行为的智能执法，又可采集车流量、车型等交通流参数，为智能信号控制提供实时交通数据。进一步规范路口行车秩序、保证道路畅通和预防乃至杜绝交通事故。

图8 路段交通纠违电子警察分布图

（6）公共空间品质提升

以多功能智能杆建设为核心，实现“多杆合一、多箱合一”，实现道路空间资源的集约利用，美化道路景观。

经过多杆合一设计，杆件数量减少32%，其中小型标志杆和监控杆合杆效果最明显，数量减少65%。

基于路口信号机箱，整合路口的电警机箱、闭路电视机箱、网络机箱，实现多箱合一，减少路口范围80%的机箱。

2、侨香路智慧道路建设的经验启示

（1）规范标准化，为智慧道路建设顺利开展提供技术保障

标准化是支撑智慧道路建设的重要手段，标准化的制定能有效规范智慧道路的设计、建设。目前，智慧道路的研究、建设刚起步，需建立完善的标准体系架构及标准规范。2018年，深圳市开展了《多功能智慧路灯系统技术与工程规范》编制工作，后续需根据智慧道路的建设，不断修正完善智慧道路的技术规范，为智慧道路的设计、建设提供技术支撑。

（2）做好规划设计，实现道路监数据各交通管理部门间共享

数据在智慧道路的应用中极为重要。因此，需要各部门对采集的道路数据实现共享交换。在智慧道路上，智慧设施作为道路感知载体采集了道路交通车流量、人流量、交通违章、交通事故等多源海量异构的数据。根据业务的需求，数据属于不同交通管理部门管理，数据的共享方式需根据各城市交通管理部门的要求制定，在智慧道路的设计阶段应深入调研各交通管理部门的需求和要求，做好规划设计及协调工作，确定共享方式，保障数各交通管理部门数据共享能落地。

（3）以人为本，注重智慧道路的出行服务

智慧道路的建设最终的目标是为交通出行市民提供安全、便捷、舒适、高效的道路环境和出行服务，为此在智慧道路设计和建设的过程中，应考虑道路行人的需求，以人为本，以民生、安全为建设的导向，应避免只为解决交通拥堵或新技术的创新运用而把各种道路监测设备、技术集成到道路上，建成所谓的“智慧道路”。

（4）因地制宜，结合实际情况开展智慧道路建设

建设智慧道路要因地制宜，对智慧道路的建设要按计划、分步骤地有序推进。我国对智慧道路的研究、规划、设计及建设刚起步，可资借鉴的经验不多，在智慧城市建设的大框架及体系下，应进行科学规划、设计，结合每个城市交通管理的实际情况开展建设，如果前期规划设计不清晰、或者设计超越现实条件，智慧道路的建设势必受到严重制约，导致“事倍功半”。

本文源自：2019中国城市交通规划年会