交通规划理论技术研讨论文

2022-04-21

【摘要】随着我国经济的不断发展,对交通运输能力的需求也在不断加大,轨道交通具备了运输能力强、运输速度快、安全便捷等特点,其运输单位重量产生的能耗要远远低于公路交通,从可持续发展的角度来看,具有良好的发展前景。本文从可续发展战略角度出发,探讨了轨道交通的规划与评价方法,为城市及城际轨道交通的建设与发展提供了参考。下面是小编为大家整理的《交通规划理论技术研讨论文(精选3篇)》仅供参考,希望能够帮助到大家。

交通规划理论技术研讨论文 篇1:

城市轨道交通规划仿真实验设计

[摘要]城市轨道交通规划课程是交通运输专业不可或缺的一门课程,城市轨道交通规划课程设计则是该课程对应的实践部分,是贯彻理论联系实际、培养高素质人才的重要实践环节。文章拟对课程设计预计达到的目标和课程设计的实验内容进行研究,以期望通过该实践环节增强学生完整的交通规划设计概念及强化规划意识,锻炼学生分析问题、解决问题的能力,获得对此课程设计的全面、系统的认识,同时取得一定的工作技能和专业经验。

[关键词]城市轨道交通规划;仿真实验;课程设计;VISUM

[作者简介]陈颖雪,上海工程技术大学轨道交通学院讲师,博士在读,研究方向:城市交通规划与管理,上海,201620;刘志钢,上海工程技术大学轨道交通学院副教授,上海,201620;胡华,上海工程技术大学轨道交通学院讲师,上海,201620

一、城市轨道交通规划仿真实验开放的必要性

交通规划课程是交通运输工程学科中的一门基础课程,涉及交通需求预测、规划评价等基础性知识,这些理论与方法在实际工作中也有应用。目前国内绝大部分规划设计院仍然沿用传统的四阶段预测方法进行实际项目的交通预测及规划、评价。因此,需要开设与该门课对应的实验,增加学生的实践能力。目前,国内外很多开设交通运输工程学科课程的学校都开设了交通规划实验课程,如国内,同济大学、东南大学、北京交通大学等交通学科的“领头人”也都已开设该实验,学生加深了对交通规划基础理论知识的理解,提高了动手能力,并为社会所认可。

如果不开通综合性的城市轨道交通规划仿真实验,对于交通规划专业知识的巩固和应用只能体现在课堂教学的习题课及讨论课上,而预期的实验只能随着教学内容的进行,被分裂开零散地进行,综合性不强。学生实践的方式主要是通过以下两种形式:(1)在习题课上复习所学的理论知识,学生的思维较受约束;(2)在讨论课上通过发现身边的交通问题或者通过查阅文献分析一些交通问题来实现对所学知识进行实际运用。学生开放思维,提出一些有新意的想法和意见。以上两种方式学生对于知识的理解和运用相对都较肤浅,在第二种方式中面临实际问题时,学生提出的想法和意见不能得到落实,不能对改善进行评价。因此,需通过对交通规划的核心内容——四阶段交通需求预测模型与算法的手动计算和Visum软件的操作运用,达到使学生巩固和增强对交通发生与吸引、交通分布、交通方式划分与交通分配四阶段及其相关联系的深刻理解;同时初步掌握交通流分配在Visum软件上的实现,为未来全面的轨道交通运营管理工作奠定专业基础。

二、城市轨道交通规划仿真实验开设的目标

学生实践教学建设是体现轨道交通学院专业建设的主要特征之一,是办出专业特色的主要保证。上海工程技术大学轨道交通学院在教学建设过程中,十分重视加强实践性教学环节。培养应用性人才,教学计划和培养方案均是以理论探讨、实验检验为指导思想进行设计的,并认真组织了实施。为了进一步加强城市轨道交通运营管理专业学生的实验教学环节,培养学生的技术应用能力,在认真研讨和充分论证的基础上,在专业特色课程《城市轨道交通规划》教学内容后,增设城市轨道交通规划课程设计,来巩固学生所学知识,锻炼学生实际操作能力,培养学生交通全局观念。

交通规划实践环节是建立在德国PTV公司的VISUM软件基础上,该软件可以实现交通规划中的交通流预测四阶段法,并可实现修改规划方案、评价规划方案的目的。在实践过程中,学生模拟实际项目,进行轨道交通客流预测和线网规划设计,设计工作环环相扣,增强学生实践能力。完成这一建设目标同时,也为其他院校、地铁公司应用型技术人才的培养提供实验实训平台。

本实践的教学实践与《城市轨道交通规划》课程紧密联系,如交通规划中的四个阶段:交通产生与吸引、交通分布、方式划分、交通分配都可以用软件来实现运算。同时,这四个阶段中的各模型,也嵌入软件中可供选择,并可以依据实际情况修改其参数,学生通过实践环节,可以加深对四阶段中各阶段作用及各阶段联系的理解,同时对模型的适用事情及其优缺点对比、结果对比有更直观的认识,可以使学生理论知识与实际应用相结合,提升学生分析问题、解决问题的能力。同时PTV软件作为设计单位认可的常用软件,学生对软件的应用学习可以增强学生就业的竞争力。

三、城市轨道交通规划仿真实验开设内容

(一)区域交通网络基础构造实验

针对交通规划课程中的经济调查、交通调查内容和交通小区划分的要求,学生从教师处获得研究区域的路网地图,按照网络编辑的要求,在VISUM上进行以下工作:底图的导入,节点的选择,线路的建立,小区的划分,小区形心与道路的connector设定,以及不同类型道路路阻权数的确定等,最终构建完整的城市轨道交通网络。

(二)交通出行产生与吸引的验证实验

针对课程中交通需求预测第一阶段交通出行产生与吸引的内容,在VISUM中输入小区基本社会信息,如用地性质、人口数等。选择相应模块中的模型:Production totals、traction totals、mean of both totals等,并设定相关参数,最终完成各个小区的交通出行产生量与吸引量的预测工作。

(三)交通出行分布的验证实验

针对课程中交通需求预测的第二阶段交通出行分布,在VISUM软件中输入小区自身的吸引力、交通供给、路阻权数等信息,依据具体情况选择Logit、Kirchhoff、BoxCox、Combined、TModel其中一个模型得到出行分布的OD表。

(四)交通方式划分的验证实验

针对课程中交通需求预测的第三个阶段交式划分,在VISUM中选择对应的效用函数作为衡量出行方式划分的指标。定义用户需求层次,不同层次选择的效用函数不同。用方式划分模块验证各交通方式的分担率。

(五)交通分配的验证实验

针对交通需求预测的第四个阶段交通分配,利用前面的分段实验成果,选择分配函数模型:Kirchhoff函数; Logit函数;Box-Cox函数以及算法进行交通分配的实验,最终将客流分布在轨道交通线网上。

[参考文献]

[1]帅斌,杨飞,郑芳芳. 交通工程专业实践和实验教学探讨[J].实验室研究与探索, 2008,(6).

[2]辟途威交通科技(上海)有限公司. VISUM 简易用户手册[S].

作者:陈颖雪 刘志钢 胡华

交通规划理论技术研讨论文 篇2:

探析可持续发展战略指导下的轨道交通规划与评价

【摘 要】随着我国经济的不断发展,对交通运输能力的需求也在不断加大,轨道交通具备了运输能力强、运输速度快、安全便捷等特点,其运输单位重量产生的能耗要远远低于公路交通,从可持续发展的角度来看,具有良好的发展前景。本文从可续发展战略角度出发,探讨了轨道交通的规划与评价方法,为城市及城际轨道交通的建设与发展提供了参考。

【关键词】轨道交通;规划;评价方法

轨道交通规划是城市轨道交通发展的重要环节。依照可持续发展的战略要求,探索以实现资源环境、社会经济同交通三者间相互协调,共同发展的规划及评价理论方法,是目前轨道交通重要研究的方向。伴随着大家对交通道路可持续发展认识进一步化的提高,交通规划领域的研究正在发生着如火如荼的变化。交通规划从以原始基本靠经验上的定性分析,征在向经过调查研究后的基础上的定量分析,作为主向定性、定量相结合的阶段过渡,呈现出盘旋上升的发展势态。这主要缘于交通系统规划要求的变化,不但要满足交通需求,还要对社会环境和社会经济的可持续发展提供良好的基础支撑。要求的变化形成研究范围的变化,导致了无法对研究对象其长期的发展做出准确预测。因而,交通规划将会更加的注重同社会经济之间的协调配合,更加的注重解决战略规划问题,更加的注重在长期的道路交通需求预测不准确的前提下,对交通规划及评价方法进行研究。作为一种理念,可持续发展战略,在轨道交通规划与评价方法中具有重大现实性的指导意义。本文将在这种指导思想下,对轨道交通规划与评价方法进行探索。

1 可持续发展战略引发轨道交通规划的新思路

轨道交通规划思路是在一定的技术装备的基础上形成的,它一定是随着轨道交通技术装备的改进而不断变化的。轨道交通规划思想经历了多个层次的提高: 先是以工程造价作为标准层次;其次是结合技术作为标准层次;再次是增加环境保护作为标准层次;最后是增加可持续发展作为标准层次。每一个层次的提高,都是在上一层次的基础上,增加新的评价因素,从而体现一种观念上的更新。每次层次的提高,都是伴随着最新技术的应用推广:第一次层次的提升,把加大土建工程作为运营条件,就是用固定的设施去适应已落后的移动设备的设计思路, 提升了为用移动设备来适应固定设施思路。第二次层次提升,注重引进巨型系统思想,把基础设施建设同社会经济的可持续发展紧密相连。第三次层次提升,引进环境科学的新观念,形成对轨道交通环境的研究,考虑轨道交通噪声、振动公害的防治和轨道交通景观设计等路网环境的提升。第四次层次提升,在可持续发展的思想指导下,将轨道交通规划进行目标、观念和系统结构的调整。可持续发展日渐成为道路轨道交通规划及发展的目标。

怎样将轨道交通规划的目标同社会发展相协调?作为一种发展的战略,可持续发展首先要体现在思想上,这就意味着观念上的转变;可持续发展同时又是一种方向,就意味着规划目标的改进;可持续发展还是一种宣言,就意味着在具体行动中的贯彻执行。可持续发展所追求的是经济、社会同生态三者的可持续的协调发展,其中经济的持续发展是条件,生态的持续发展是基础 ,社会的持续发展是目的。可持续发展战略对于轨道交通的规划产生了深刻的影响,同基础设施建设密切相连的可持续的发展目标是:提高人类居住区的经济、社会及环境;提高居民的生活质量和居住环境。以上这个目标需要通过许多种途径的努力,才能得以实现。轨道交通系统作为基础设施的重要组成部分,对这其产生了多项作用: 一对区域的社会经济空间形态的发展产生引导性作用;二为区域空间基本支撑框架提供支持作用;三对于地震灾害等的救援提供保障作用。基于以上原因,我国必须按照可持续发展的战略要求,对目前的轨道交通规划进行必要的合理性的调整。

2 轨道交通规划的决策方法

目前,有关轨道交通规划中所进行研究的问题都是大而复杂的,必须要分层次、分阶段的进行处理。

2.1 全局性的规划方案,由高层次决策

在轨道交通规划中,带有全局性的重大问题需要高层次决策做出决定,其解决的问题常常具有广泛性、战略性和长期性的特征。

比如:路网的建设布局,编组站的分布,新旧线的投资比和建设计划;大交通运输网的规划,重载铁路的建设,高速铁路和公路的建设;出关通道,东南、西北、南北、西南通道,晋煤外运通道等大通道的建设的规划决策。

2.2 战略性的规划方案,由中层次决策

在轨道交通规划中,带有战略性的问题由中层次决策进行解决。比如:旧线改造方案的制定;新线建设的技术标准,基本走向,建设起止点和建设的时机及工期;枢纽、长隧道、大编组站、特大旅客站和独立大桥等大型工程方案的拟定等。

2.3 局部性的规划方案,由低层次决策

在轨道交通规划中,低层次决策带有短期性和技术性的特点。比如:旧线的改造方案和技术标准,编组站改建方案的确定;长隧道同短隧道群、绕行或直行、新建编组站设计、过河同不过河等新线局部的设计方案等。

在轨道交通规划的多个方案中,多个决策的指标下,选择出决策者认为的最佳方案。因此,在轨道交通规划方案进行优化决策的步骤是:首先,使用多目标决策分析方法结合计算机决策技术,再次通过评定决策指标,确定决策指标权,然后,对备选方案进行排序,从而产生最佳的偏好方案,最后,获得整个决策层都为满意的决策方案。

3 基于可持续发展理念的城际轨道交通线路规划方案

轨道交通规划是指按照一定时期的经济同社会发展目标,来确定轨道交通的规模、性质及发展方向,合理的利用土地,进行交通空间功能布局的协调及进行各项设施的全面安排和综合部署的。道路轨道交通线路领域,因为在规划方案的设计过程中所要涉及的因素错综复杂,所以在系统方案论证的阶段,对方案的选择和评价就显得尤为重要。因此,对于多目标、多准则的决策性问题,研究系统性的轨道交通线路规划的优化决策方法及理论,为决策者提供决策上的支持,不论在应用上还是理论上都具有极其重要的意义。轨道交通的社会、自然、环境工程和经济等各项因素互为前提,相互制约,这一多层次、多方面的综合体系因素,影响着轨道交通的规划。影响因素综合体系的复杂性,影响着轨道交通规划方案的多样化倾向及形成。近些年,国家在进行交通规划时,非常重视可持续发展的问题,以此来缓解交通环境影响。优化轨道交通规划,能够在根本上推动发展目标得以实现。因此,轨道交通规划中,怎样寻找优化的规划方案,成为了主要问题。下面分别从城际轨道交通中的客运专线及铁路线路的规划方案和城市轨道交通网络的规划方案两方面进行阐述。

3.1 城际轨道交通中的客运专线及铁路线路的规划方案

基于可持续发展的理念对城际轨道交通中的客运专线及铁路线路的规划方案。客运专线是中国铁路进入高速化发展的起点,通过对其专线的设计,可以对建设高速铁路提供丰富的材料及数据。客运专线的设计是项复杂的系统工程,包含多项专业知识,涉及很多方面,需要多个专业进行互相配合。在确定一个线路规划方案时,要在多个优秀的线路方案中对比筛选,在某种程度上加大了设计路线的工作量。客运专线线路长达上千公里,其造价高、面积大、施工过程复杂,不容易改建。所以,線路的规划要根据经济、技术和环境效益的分析对比以及施工投入中可能会遇到的问题进行设计。客运专线存在着平面曲线半径大、书曲线半径大和缓和曲线长的特殊的要求,因而同其他普通的铁路相比有异同之处,需要结合国内外的众多实践经验,进行选线的设计。

保证高速铁路同客运专线的建设有效合理的布局,就要防止布局和决策的随意性,前期的规划最为重要,那么客运专线的选线工作就是重要所在。路线方案的合理性,直接影响到工程自身的投资费用、使用质量和运输效率。方案评价研究对于客运专线的规划非常重要。本文将采用多目标决策系统的优选模型进行轨道交通规划设计。

多目标决策系统的优选是一个多钟指标、多个决策者共同参加判断选择的过程,这个软件系统从体系结构上,根据功能划分成四个层次:决策层、应用层、信息源层和管理层。决策层是这个系统的核心,其中包括决策指标体系的建立模块、控制协调的机构、指标权重的计算模块、方案的优选模块和优选的结果显示模块、备择方案的生成模块等等。此系统包含了十几个模型,很多种界面窗口和常用数学方法,每个子系统用类库的方式进行存储,内部的集成度很大,他们间的相互关系用知识库来进行协调,从而避免代码冗余,使系统降低了复杂度。针对客运专线的铁路线路走向,决策支持系统的数据,数据仓库通过多维的数据库模型,实现了数据仓库的结构。

3.2 城市轨道交通网络的规划方案

城市轨道交通网络规划是一项多目标的决策问题,需要利用大系统的观点,站在城市交通系统、城市系统和城市客运交通系统的角度,全面的、动态的思考市民外出和经济发展对城市交通系统的影响,从而提出规划方案。

4 轨道交通规划过程中的环境影响评价

人类的发展要与资源环境相互协调,人类的发展必须保证资源的可持续性利用及环境的优化,这是可持续发展战略的重要内涵。轨道交通运输的节能性、轻污染性及占地小的特性,是可持续发展理解的重要体现。虽然在整体污染水平来看,轨道交通对于环境和大气以及声音上环境的污染影响不大,但针对局部的环境,仍然存在较大的影响,那么怎样认识和控制这类影响,就成为规划、建设等相关部门需要关心的问题。因而,当轨道交通规划建设时,必须做好环境影响评价,有效的防止轨道交通对环境的污染。轨道交通建设的环境影响评价工作,对于城市的建设、规划和环境管理,有着相当重要的作用,有助于防止和控制轨道交通产生的环境污染。人类的发展要与资源环境相互协调,人类的发展必须保证资源的可持续性利用及环境的优化,这是可持续发展战略的重要内涵。轨道交通运输的节能性、轻污染性及占地小的特性,是可持续发展理解的重要体现。虽然在整体污染水平来看,轨道交通对于环境和大气以及声音上环境的污染影响不大,但针对局部的环境,仍然存在较大的影响,那么怎样认识和控制这类影响,就成为规划、建设等相关部门需要关心的问题。因而,当轨道交通规划建设时,必须做好环境影响评价,有效的防止軌道交通对环境的污染。轨道交通建设的环境影响评价工作,对于城市的建设、规划和环境管理,有着相当重要的作用,有助于防止和控制轨道交通产生的环境污染。

轨道交通涉及的线路长,波及面广,在施工和运输过程中都会对周围的环境造成影响。因此要求在进行规划时,必须从可持续发展的角度出发,做到工程设计和环境保护协调进行,尽量避免对道路沿线周围的环境造成破坏,寻找经济效益和环境效益的结合点,发展绿色设计。

5 可持续发展战略下的轨道交通规划评价指标体系 轨道交通规划可持续发展的评价指标体系是按照发展组织和经济合作,最先提出的:压力、状态、响应框架来构建的,此框架从人类的经济活动同自然环境间的互相作用的关系出发,使用状态指标来回答,环境同人类的经济系统发生的变化;使用压力指标来评述,造成现有环境变化的活动原因;使用响应指标来回答,社会对于解决现有环境问题做出的努力。以此来建立轨道交通规划可持续发展的评价指标体系的框架。

在这个框架中,状态指标包含:资源存量指标、区域环境的质量指标、产业结构的合理性指标、生活环境的指标、社会稳定的指标、交通环境的容量指标和公平性指标。压力指标包含:交通运输过程中造成的废气、振动、噪音污染程度和能源消耗量。相应指标包含:交通需求管理合理程度、交通优先战略实施的情况、交通产业政策其制定合理性以及交通环保技术的推广应用与技术进步等。

6 可持续发展战略指导下轨道交通规划与评价的发展方向

可持续发展是融技术、科学理论同政府行为的综合体的发展。将可持续发展由理念转化为行动,必须重视可持续发展的能力建设。其能力指的是公众参与能力、政府能力以及科学技术能力,对于未来轨道交通规划的发展方向,政府应具备如下能力:

6.1 将轨道交通规划同可持续发展的信息和经验进行相互交流

6.2 结合我国国民经济的发展要求,规划确定优先发展领域

6.3 在交通发展战略和实施上,把发展同环境相互结合

6.4 在把发展同环境相互结合的前提下,完善管理政策,制定实施机制

6.5 审议原有组织机构及法规,并对其进行从新构建从而促进可惜续发展

公众对可持续发展的参与,不只是包含公众积极参加相关行动和项目,还要改变思想,培养有节制的交通消费习惯。

科学技术是可持续发展的重要保障,其中包含微观工程技术、宏观分析技术、新概念技术等。

7 总结:

轨道交通的发展对可持续发展战略有着十分重要的意义及深远的影响。探析可持续发展战略指导下的轨道交通规划与评价方法,对经济发展具有一定的现实意义,对促进轨道交通发展,实现其可持续发展战略有着积极地意义,对轨道交通技术进步有着特殊的实用价值。

参考文献

[1]蔡庆华.中国铁路技术创新工程[M].北京:中国铁道出版社,2008(2)

[2]阚叔愚,王连子,曾学贵.铁路设计理论和技术[M].北京:中国铁道出版社,2009(5)

[3]郝瀛.铁路选线设计[M].北京:中国铁道出版社,2008(6)

[4]吴小萍.可持续发展战略指导下的轨道交通规划与评价方法研(D).长沙:中南大学,2007(5)

[5]杨东援,吕晓明.可持续发展战略指导下的交通系统建[A].第2届海峡两岸及香港土木及结构工程交流与研讨会论文集[C].财团法人台大土木基金会,2008(5)

[6]中国环境与发展国际合作委员会环境与交通工作组.改善中国城市交通与环境问题的建议书[J].环境保护,2008(4)

[7] 陆化普,高嵩.考虑可持续发展的主动引导型交通规划新理论体系的开发 [J].公路交通科技,2009(5)

作者:游锦华

交通规划理论技术研讨论文 篇3:

论中国新型智慧城市的规划发展逻辑

摘要:基于智慧城市的概念与内涵,提出生态宜居、健康安全、创新科技为新型智慧城市的本源特性。新时代,应借助国家发展战略、城市规划机制、创新科技企业以及智慧家庭构筑等四大助推力,紧握空间规划的贯通整合、产业发展的科学落位、基础设施的综合管控、公共服务的良正提供等四大核心抓手,构建共生合作、持续迭代的中国新型智慧城市的规划发展逻辑。以深圳最新实践为例,探索智慧城市规划与智能交通规划的协同共建之道,希冀能对未来中国城市规划与发展的理论与实践有所助益。

引言

研究智慧城市有助于了解城市科学的发展趋势与洞察城市的发展规律。城市规划发展模式与社会发展阶段的科技文化特征相适应,智慧城市则顺应当前科技进步与产业变革的新趋势,作为一种跨学科研究的发展理念应运而生。该概念起源于2009年纽约市提出的“智能化城市”计划与2010年IBM设想的“智慧地球与智慧城市”愿景,这是一种类似于欧盟Living Lab的创新模式,强调在知识社会里依托科研机构的协同创新,为人们构建包容、开放的工作与生活环境。建设智慧城市的初衷是为了解决城市问题,而目前智慧城市建设存在顶层尚未系统规划、多部门想法难协调、运营重技术而轻场景应用等多个层面的问题,[1]本文立足当下又着眼未来,希冀推演出一套符合当下中国城市实体特征的新型智慧城市的规划发展逻辑。

一、智慧与新型智慧城市

什么是智慧?它是高级的创造性思维协同相对应的行动方法,是在对事物的透彻了解后形成的具有远见卓识的战略性布局,它是科学的源泉、把握真理的能力以及朴素真实的生命境界。什么是智慧城市?有学者从创新生态、科技进步、社会组织等多角度来理解它,认为智慧城市主要通过创新科技与社会治理来增强城市的包容性与竞争力,同时能够提供更优越的公共服务与培育更优美的生态环境来改善人们的生活质量。[2]笔者认为智慧城市是指利用科技与创意来集成城市的功能设施与服务,能够提升资源利用效率、优化运营管理服务、改善市民生活质量以及促进城市可持续生长的高级发展形态。它从数字城市演化而来,其内涵在不断增益,是人类文明发展到高级形态的标志,以大数据、云计算、物联网、区块链等为核心支撑技术。初始阶段可做到单个系统智能化,中级阶段表征为多系统间的智能化协同,高阶形态重在科技、人文多维属性匹配融合的应用场景。

新型智慧城市“新”在哪里?它并非多维技术的简单堆砌,而是将中国“和合共生”的古典智慧与西方近代的科学思维方法相结合,深刻把握生态宜居、健康安全、科技创新等核心理念并能将其付诸实际应用的运营逻辑。国家发展战略为新型智慧城市的规划建设铺势定调;城市规划机制为智慧城市的发展搭建技术骨架与管理平台;在服务型政府与市场发挥决定性作用导向下,创新企业作为未来城市运营的主体;构筑智慧家庭,为新型智慧城市的实施运营精准赋能。本文强调通过借助智慧城市发展的四大助推力与紧握智慧城市规划的四大核心抓手,来协同塑造生态环境优美、人文氛围优良、创新科技优卓的未来城市,此即为新型智慧城市的规划发展逻辑。

二、新型智慧城市发展的四大助力

(一)国家发展战略为智慧城市发展铺大势与托底盘

新型智慧城市建设是支撑国家发展战略的重要工作,建设新型智慧城市是新时代中国做出的战略性选择。进入新时代,在全球宏观经济增速下行的背景下,中国若能根据自身的比较优势,采用正确的政策体系并充分发挥后发优势,未来30年中国经济每年还有平均8%持续增长的潜力。[3]中国政府作为理性决策者具有很强的制度优势,在面临各种现实约束条件时以稳定发展为目标,则有利于化解城市规划发展与产业结构调整过程中出现的外部性问题和软硬件设施的协调性问题。在此基础上的国家发展战略为新型智慧城市建设起到铺路定调的重要作用。“京津冀协同”“长江经济带”“粤港澳大湾区”以及“一带一路”建设等国家发展战略将会对国土空间格局产生重大的影响,有利于促进都市圈城市强强联合、城市群均衡发展以及国际城市发展经验的交流互鉴。当前中国制造业处于中低端向高端转型升级期,智慧城市是创新驱动的智能制造产业的重要载体与实体度量,高度契合“创新、协调、绿色、开放、共享”的五大发展理念。

工业互联网时代,城市战略性新兴产业发展与中国新型城镇化规划是国家发展战略的重要内容,对新型智慧城市的规划发展有很强的促进作用。2015年,《中国制造2025》中强调在传统制造业、战略性新兴产业、现代服务业等重点领域围绕产业链部署创新链,加强关键核心技术攻关研发,推广绿色、智能、协同创新的示范设计与建设国家技术创新示范企业,构建以企业为主体、市场为导向、政产学研用相结合的制造业创新体系。2016年出台的《“十三五”国家战略性新兴产业规划(2016-2020年)》指出:应推进政府职能转变来优化公共服务;挖掘文化创意设计与引导创新城市规划设计,推动设计创新成为制造业、服务业、城乡建设的核心能力;促进测绘地理信息技术与城市规划融合,建立城市地上地下一体的规划信息平台,助力人居环境提升。随后工信部与财政部联合发布《智能制造发展规划(2016-2020年)》,进一步明确智能装备与共性技术、标准体系与生态平台等关键要素对智慧城市建设的重要作用。2018年出台《“中国制造2025”国家级示范区评估指南》,其中在城市群协同发展方面,要求城市间产业协同发展水平需要考察城市间统筹布局、城市群主导产业协同创新、全产业链协同发展水平等情况。智能制造产业是新一代信息与制造技术深度融合的产物,智慧城市是集计算、通信、控制于一体的顶层设计方案:通过城市政府、创新企业、科研机构、创客社群等多元主体的通力协作,科学配置产业链、创新链、价值链,有望将未来城市打造成具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等典型特征的新型智慧城市。

面向高質量发展的中国新型城镇化将逐步形成“城市群—都市圈—中心城市—大中小城市相协调—特色小镇—乡村振兴”统筹发展的总体战略格局和全尺度空间组合链条(尹稚,2019),系统中不同尺度的功能单元均应有各自明晰的功能定位,相互之间进行科学的分工协作。国家城镇化规划应匹配全国产业体系格局。《国家新型城镇化规划(2014-2020年)》指出,京津冀、长三角、珠三角应建设开放创新、充满活力的世界级城市群,支撑引领全国城镇体系的科学定位与合理布局;直辖市、省会城市、计划单列市和重要节点城市等中心城市加快产业链升级(优化城市产业结构,增强城市创新活力),健全以先进制造业、战略性新兴产业、现代服务业为主的产业体系,提升要素聚集、科技创新以及高端服务能力。都市圈是城镇化总体格局中承上启下的重要功能单元,可通过打造1小时轨道交通圈来加强都市圈城际间的便捷联系,从而促使城镇体系的空间结构趋向“纳什均衡”。如“珠三角”的广佛城际轨道是广佛双城交通联系的实体纽带与适时按需构建两地人民高质量与优品质的都市圈生活方式的航道,这对广佛都市圈的打造将发挥重要作用。

(二)城市规划机制为智慧城市制定规则与提供选择

规划教育迭代、规划编制协调、城市治理创新等为构建面向新型智慧城市规划机制的落地应用保驾护航。大学的城市规划教育可从学科专业、课程设置两方面做优化调整。2018年,麻省理工学院(MIT)批准新城市科学专业(New urban science major),新专业由城市规划研究系与计算机科学系共同设立,旨在培养本科生在城市规划决策与计算机科学的实践能力,希望利用经典理念与新技术方法解决城市发展中的实际问题。主要课程包括倫理学、统计学、地理空间分析以及人机交互学习等。东南大学在城市规划专业本科阶段教学中,通过物质环境认知、城乡系统建构、城乡综合研究以及城乡规划实践多个层面,尝试将目前城乡规划学欠缺的“认知—实践”类课程纳入规范化的建设轨道。[4]龙瀛老师在清华大学开设的新城市科学(The new science of cities)课程中,采用课堂讲授、外部专家、课堂研讨以及企业参观等“智慧化”教学模式,致力于培养学生利用新技术、新方法研究城市的思维,进行智慧的城市规划,这有利于提升城市空间研究和规划设计支持的广度和深度。上述规划学科建设与新型课程设置契合了新型智慧城市规划的发展需要。

城乡规划编制体系的协调性决定智慧城市规划方案的科学性。《全国城镇体系规划(2016-2030年)》与《国家新型城镇化规划(2014-2020年)》中提出,既要增强中心城市的辐射带动作用,又要加快发展中小城市和有重点地发展小城镇。在资源环境承载力有限与资本、技术、人才的现实条件约束下,两者能否兼得?因为网络化发展与去中心化是两种完全不同的发展思路。而从区域战略规划层面强调绿色发展则已达成普遍共识,综合交通网络对城市群协同发展的支撑引领作用是显而易见的,都市圈内的城际轨道交通联系更为直观。城市总体规划与分区规划层面,应按照要素禀赋的结构性差异对不同城市进行科学的功能定位,提出差异化的智慧城市规划要求,控制性详细规划与修建性详细规划应按城市总体规划要求进行充分衔接与深化细化,公服、交通、市政等重要专项规划需要对上位规划的智能化基础设施提出具体的管控要求。如北京通州副中心与雄安新区的智慧城市规划中则提出“互联网+”生态应用,促进医疗、教育、社保、就业、交通、旅游等多元多样的智慧公共服务。在规划编制过程中,规划师可在多时段、多地点、多人群实地详实认知城市,如驻场办公贴身密集的全程伴随式服务、实行全程贯穿的总师制度以及责任规划师制度。普通市民也不再局限于原有简要座谈、意见征询的方式,可主动选择在微信、微博等线上平台多渠道灵活参与,引导城乡规划过程中的公众参与环节走向科学化。

转变城市发展方式与完善城市治理体系,从而提高城市治理能力,是新型智慧城市规划不可或缺的工作内容。创新技术与体制变革促使城市管理转变为城市治理,技术手段升级为城市规划研究的科学化与城市管理的精细化创造了基础条件,促使城乡规划的支持系统从数据驱动走向创新驱动。借助多元数据、量化方法、仿真模型等构建城市规划的支持系统,对城市发展、土地开发、居住与企业区位选择以及交通出行链进行模拟、推演、评估,科学指导规划决策。如北京市城市规划设计研究院搭建的规划支持框架体系,从战略规划、城市总体规划、镇总体规划、街区与地块的控制性详细规划、市政规划、交通规划、产业规划以及其他重要专项规划,均在同一个平台上管控。此时,政府不再是全盘主导的角色,而是转变为牵头人与组织者,组织推动市民、企业、科研机构形成“多元共治”的城市治理模式,规划、建设、管理三方面相互衔接。城市治理体系与治理能力现代化是国家治理体系与治理能力现代化的基础。面向绿色发展方式与生活方式,城市空间治理将作用于城市政府治理、市场治理及社会治理的总结构和全过程(张兵,2017)。中国已进入城市型国家,未来城市发展以城市治理为核心,实施“具体而微”的城市治理模式,智慧城市规划相应为之服务。比如杭州,国际化水平位列全国前五,城市管理部门提出应巩固杭州G20峰会的城市治理成果,从基础设施、公共服务、科技创新、文化修养、旅游休闲、国际会议等多方面深化城市治理结构。

(三)科技创新企业为智慧城市建设与运营搭建支撑平台

新型智慧城市的创新生态如热带雨林,科技创新企业与智慧城市能共生共长,科技创新企业之间宜良性竞合。未来城市应创造开放自由的市场环境,感知型基础设施、生态型城市环境、开源型城市治理、创新型数字经济以及体验型公共服务智慧城市将成为战略性新兴产业策源地和集聚区,高效利用全球创新资源,接受大型企业的辐射带动,激发中小企业创业创新活力。

拥有前沿技术与商业投资趋向的科技巨头在这一浪潮中率先参与、各显其能,谷歌母公司Alphabet旗下子公司Sidewalk Labs通过研发类似于Android操作系统的城市智能设备,意欲将加拿大多伦多市码头区打造成智慧城市。阿里ET城市大脑在杭州、海口、雄安新区的探索实践中,主要从交通、旅游、医疗、政务、物联网、移动办公等六大领域开展智能化应用,通过人工智能与活数据的汇聚融合、智能调配来实现城市治理能力与服务模式的提升。腾讯在深圳、广州、上海、青岛等城市构建“数字政府”+“超级大脑”模式,其优势在于利用鲜活的用户数据支持多元具体的应用场景。华为的智慧城市解决方案,是从自身高性能且安全可靠的ICT基础设施入手,通过搭建大数据支撑服务与应用平台,在政府各部门与运营机构投融资的协同聚合智慧城市生态圈,主要体现在政务、教育、医疗、交通、园区、社区等方面的探索实践。百度在雄安新区进行Apollo自动驾驶的智能交通无拥堵实验,“AI City”在天津落地赋能,打算运用人工智能、云计算、物联网、区块链等创新技术能力,在产、学、研、融等方面打造“天津智港”;百度还与天津创新企业和高校合作,通过百度智能管理与百度智慧教育输出,推动当地企业进行技术革新,帮助高校工科领域智能转型。同时,国内也开始涌现出科技创新“小巨人”公司,在各自相关领域崭露头角。北京清华同衡规划设计研究院有限公司牵头开展国家智慧城市标准化研究,目前已完成《智慧城市使能技术创新应用与实践》课题。北京千方科技公司以大数据+人工智能为核心优势,以智能交通运输、管理、安防为基础来为智慧城市建设提供解决方案。上海合合信息公司在图文识别方面拥有多项核心专利技术,以人工智能技术深度构建知识图谱,实现企业、人才等商业信息的精准查询,而且能通过语义信息与实体进行深度关联来扩大应用场景,有望在未来智慧城市进行多方位的智能交互。此外,城市象限、北京城市实验室、中规院-阿里联合设立的未来城市实验室也从城市规划运营层面为城市规划提供智慧服务。

科技创新企业的核心技术体系与生态平台建设已在不同城市落地生根,但开花结果仍需时日。智慧城市在具体规划建设时,宜博采众企业优势技术、因城市场所环境制宜,建立一套科学严谨的标准体系,为新型智慧城市的标准化建设做技术规范与制度设计储备。

(四)构筑智慧家庭为智慧城市的精准落位赋能

城市的竞争力可通过城市人的创造力来测度,个人修养对城市场所环境的影响愈发显著,智慧城市的到来伴随着人的全面发展。普通市民的集体行为特征与创新人员的个性需求特征将是未来城市规划中需重点考量的两大要素,智能大管家與个人智能助手能有效测度这两大要素特征。智能大管家是管理、测评、维护智慧家庭软硬件设备的主控系统,主要通过智能家居来收集、传导活数据,为家庭成员、亲朋好友提供适时的人性化服务;智能家居以人人共享的物联网与穿戴式个人智能助手为基础设备,以家庭成员的健康体魄、创新技能、幸福体感为评估指标,将在用户层、应用层、主机与组件层以及网络层实现多维监控反馈机制。智慧家庭里的每个人都需要一个能取代手机而且比家人、朋友甚至自己都更懂自己的人工智能助手,通过语音语义识别、生物特征识别以及人机智能交互来为个人提供智能决策。智慧家庭里还应有专业化的家用机器人,既能做家务,又能缴纳物业管理费、水电费、家电维修费,还具有保障暖通照明、安全防护、个人健康、陪伴老人与小孩等功能。智慧家庭是容纳个人作为的载体,也是智慧城市的最小功能单位。构筑智慧家庭旨在人性化地满足家庭成员的基本生活需求,智能化地解决家庭生活中出现的实际问题,以智能家居为基础设施,以家庭成员之间的亲情为纽带,结合新一代信息技术,将能源、医疗、教育、交通、办公、文化创意等内容融入家庭系统里,创造健康舒适、充满关爱的家庭生活方式。从个体智人到智慧爸妈再到智慧家庭,进而构建智慧社区与智慧城市,最终实现智慧型国家。智慧家庭是智慧城市理念在家庭层面的实际应用和具体体现,智慧家庭服务业可作为城市战略性新兴产业来发展。

三、新型智慧城市规划的四大核心抓手

(一)空间规划的贯通整合

国土是生态文明建设的空间载体,国土空间规划是空间发展与治理的战略性制度工具,其本质是空间发展与治理的政策与制度供给,应符合我国城市治理体系和治理能力现代化的要求,空间规划的重点是要处理好人与自然的关系,在城市群、都市圈、社区生活圈等不同尺度均贯彻人与自然和谐共生的发展理念与发展方式,生态文明是新时代国土空间规划逻辑的起点。[5]在2019年初审议通过的《关于建立国土空间规划体系并监督实施的若干意见》中,基本明确了国土空间规划方案的总体思路。这意味着主体功能区规划、土地利用规划、城市总体规划将融合为统一的国土空间规划,从而实现“多规合一”,国土空间规划也将作为各类开发建设活动的基本依据,来指导各专项规划的落地实施。如“上海2040”基于转型创新发展的新理念,提出底线约束、内涵发展、弹性适应的空间发展模式,将目标愿景转化为可感知与可测度的指标体系,同时构建开放紧凑的市域空间格局,严格管制空间分区,明确功能片区的空间发展战略,形成多中心、网络化的空间规划体系,通过共建共治共享的行动规划机制,保障各层次空间规划的融合贯通与落地实施。[6]而且,规划范围应关注全域系统的生态思维,构筑山水林田湖草的城市生命共同体,以创新性思维的精准规划为指向,通过数据算法与人机交互构建可感知、能学习、善治理、自适应的智慧型国土空间规划,实现多中心、网络化、圈层式、集约型空间布局结构,驱动空间多维发展,为智慧城市的资源配置、基础设施选址与精准投放建立系统框架,让智慧规划在跨尺度、多体系上动态施政成为可能。此外,城市政府还需将空间规划、发展规划、实施规划等进行跨界融合,规划部门应将双修品质提升类、文化遗产保护类规划的全过程进行整合,规划师宜在中心城区建立地块级精细化的综合评价标准体系,实现智慧城市空间规划的良性互动与贯通整合。

(二)产业发展的科学落位

城市发展依托创新企业的自生与自主创新能力,通过引导企业按比较优势来选择产业、技术,从而形成竞争优势的产业生态环境,在“双创”中突出企业的主体地位,破除旧管理方式对新兴产业发展的束缚。在技术与资本两股力量的助推下,创新企业将知识转化为科技生产力,未来城市里新形态、新业态、新产品、新模式、新业务将会发生群体迸发,创新企业将成为战略性新兴产业与高端服务业的干将。在迈向知识城市社会的过程中,城市产业随之智能化。智慧城市以技术密集型与知识密集型产业为主导,在研发、制造、营销管理等过程均强调智能化。知识社会创新2.0时代,以大数据、云计算、物联网、区块链、人工智能等创新科技为特征,以互联网+传统行业为基础,形成连接一切的新生态平台,工业、金融、教育、医疗、交通等产业融合更加深入。产业链广泛连接、价值链多元互动、创新链深度融合是创新企业的三大发展形态,作为引导城市产业科学落位的重要标志。

城市产业发展与众多因素相关,其定位与城市职能、发展目标、资源禀赋有很强的关联性。宏观经济与政策环境、技术开发与业务组合、营销品牌与投资者情绪、行业环境与消费需求以及创新企业的经营能力等因素对新型智慧城市产业发展的科学定位均有一定的影响。以上海市为例,2010年以后的后世博时代相比2000年前后的跨世纪时段,城市产业的发展定位因时就势而发生了战略性转型。跨世纪时上海的城市职能主要为集散、生产、管理、服务以及创新,制造业为支柱产业,总部基地、咨询服务、会展旅游为辅助产业。随后,上海在面向未来建设“卓越的全球城市”的大背景下,通过聚集金融、文化创意、会展、航运物流、现代商贸等高端服务业,聚焦发展融合型数字产业、战略性新兴产业、现代服务业以及现代农业等四类产业,助力实现城市产业的智能化跃迁与智慧城市功能布局。

(三)基础设施的综合管控

未来城市首先应保障基础设施子系统要安全可靠,然后以综合交通、市政管理、安全防护为基础,城市通信网与城市物联网作支撑,实现多个子系统智能协同,达到智慧城市应有的功能与形态。发展面向城市与社区协同优化的基础设施管控系统,开发面向金融、交通、医疗等行业应用的专业终端、设备和融合创新系统。基础设施是实现城市其他系统智能连接的基础条件,提升基础设备智能化水平则是提高智慧城市总体发展水平的关键。因此,重要基础设施的综合管控是保障新型智慧城市建设的基石,便捷的综合交通设施与安全的智能安防系统为工作重点。通过全方位的交通感知系统、统一的云交通指挥平台、实时的交通应急指挥,实现市民出行交通设施无缝衔接的优良体验与交通货物运输的多式联运协同机制;通过轻质模块谱系化的产品与数字网络智能化的技术,提供从先进轨道交通装备到街道精细化管理的多层面绿色智能的综合交通体系解决方案。社区智能安防总架构可分为可视对讲、视频监控、智能家居、门禁管理等子系统,通过社区内数据、事件各类物联感知设备的全面感知,形成公安、街道、物业、业主家庭多方联合的社区智能安防体系,如清华大学平安校园采用安防网络新技术设备来保障场所设施与网络安全。

(四)公共服务的良正提供

城市公共服务供应水平直接影响市民日常生活的幸福体验。传统公共服务设施能够满足人们衣食住行等方面的基本需求,智慧公共服务也从关注市民日常生活入手,强调通过多方共同参与,提供智慧政务、智慧医疗、智慧文教、智慧体育、智慧旅游等全新的配套公共服务。这里不仅按需提供产品与服务,还重在综合考量是否对个人长时长效的健康生活、可持续发展的城市生态有正向效益,即以相对合理的方式满足良正善美的诉求而不是所有的需求,建立一套“体检评估与矫正机制”,提高人们的可行能力。当前中国智慧城市的建设水平普遍较低,不同城市在智慧基础设施、智慧政务服务、智慧个体、智慧经济以及智慧生态环境等5个方面的表现参差不齐,而其中唯独智慧政务方面表现较好,政务服务效率高且质量优是目前中国智慧城市鲜有的特色亮点,由于大多数城市均投入更多的ICT基础设备。人们便有了更便捷的技术途径来办理相关业务、回馈心声、反映需求,[7]从而增强智慧政务在日常生活中的实际应用场景。智慧政务通常采用线上线下相结合模式,设立分布式政务云数据服务中心,在行政服务大厅、网上办事大厅以及全口径受理与咨询服务中心均能办理业务,还能实现各市区县、委办局的数据共享。在智慧政府方面,通过建设一个政务云平台、多个特色行业云平台以及多级政府云平台,实现混合云基础+创新技术平台+专业或多元的实际应用场景。再如智慧教育,知识经济时代的城市经济比以往更依赖于知识的应用,智慧教育服务设施可以通过远程课堂结合传统多媒体教学、因材施教的创新教学教务模式以及办公标准化平台的环境,兼顾学生总体成绩与个人特色发展,为学校与教育机构提供智慧教育解决方案。

四、最新探索实践

新型智慧城市强调实际场景应用。2018年,深圳市政府发布了“新型智慧城市建设总体方案”,总体架构通过标准规范与网络安全的双向保障机制,促成智慧感知网络体系与大数据运营管理中心,具体从公共服务、公共安全、城市治理、产业发展等4个向度开展,意在打造国家新型智慧城市标杆(图1)。

深圳新型智慧城市的引擎为智能交通规划,深圳麦诗出行在国内率先贯彻“交通即服务”(MaaS,Mobility as a Service)的规划理念。MaaS是指在政企有效合作的基础上,建构一款新型应用(平台)为不同需求的城市交通出行者(用户)提供一体化的出行规划并实现各交通方式无缝衔接的一票支付式交通出行链服务,为城市人提供更安全安心、省时省力的智慧交通出行服务。深圳市交通运输委员会统筹协调,会同中国电动汽车百人会、交通部科学研究院,以海梁科技有限公司作为项目实施主体,在深圳地铁、巴士、公共交通、招商银行、腾讯科技等多家单位的大力支持与协同配合下,在2018年10月的公交都市论坛上推出“麦诗出行”服务平台测试版,拟于2020年推行其完整使用版(图2)。

基于MaaS智慧交通出行理念,同时,借鉴国内交通科技公司的成熟经验,笔者尝试构建新型公交系统+公享单车服务提供的绿色交通出行链,从组织运营、管理服务进行系统性创新。面向政府建设MaaS综合管控平台,实现精准需求管控分析、实施服务水平评估以及应急事件处理,提升政府决策能力;面向市民提供MaaS“综合性-个性化”全链条智慧出行服务,实现出行服务与上班、上学、探亲、就医、娱乐、餐饮等各类城市服务的整合,提升出行-活动的高效率和优质服务。“枢纽—住所(或单位)”出行服务场景,初步提出“麦诗出行六步法”联合公享单车平台。“麦诗出行六步法”从开启App、预定模式选择、用户出行意愿与需求匹配、App生成推荐出行方案、用户确定出行方案、App确定订单一次支付且出行程单,仅需6步即可完成整条出行链。由于市场自发的共享单车系统在城市场所环境中同时具有协同性与孤立性的双重特征,[8]借鉴永安行“溧阳模式”,通过将共享单车转变为由政府部门组织、企业运营的公享单车,从运营模式、停车方式、调度方式、奖惩机制等方面进行系统创新(图3),或可有效消除单车系统的孤立性,从而构建起公享单车协同管控平台支撑智慧交通服务。

五、结论与讨论

在改革开放新时代里,中国城市发展需要稳健坚韧的宏观经济环境与精准灵活的微观产业政策,创新型国家的智慧城市建设宜全国一盘棋,在全国城镇体系、城市群、都市圈等不同功能尺度范围内能够理性协作、良性竞合。新型智慧城市的外在应用特征为智能调控、精准应用、精细化管理以及个性化选择,内在本源特征为生态宜居、健康安全、创新科技。新型智慧城市规划发展逻辑的本质,即是通过借助四大助推力与紧握四大核心抓手来给城市规划的确定性要素制定规则,为城市发展的灵动性要素提供选择,从而提升未来城市的支撑能力与治理能力。国家发展战略是推动智慧城市发展的大势,城市规划机制为智慧城市规划制定规则,创新科技企业是支撑智慧城市的基石,个人发展与智慧家庭为智慧城市的具体落实赋能。建设新型智慧城市的关键在于空间规划的贯通融合、产业发展的科学落位、基础设施的综合管控以及公共服务的良正提供。人居环境品质、创新企业活力、城市治理能力的协同性是智慧城市发展水平的衡量标尺与测评依据。未来中国新型智慧城市的规划发展宜从源头把控活水,用科学方法接近真相真理,靠人文关怀提升美德智慧,致力于编制开放、包容的城市規划,形成城市发展的新逻辑。

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责任编辑:许 丹

作者:韩帅 何婷

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