道路实施设计

四、自动驾驶时代的道路设施设计

一、道路设计思想

道路既是城市交通最重要的载体也是最普遍的城市公共空间，道路设计思想随着交通和城市的发展而变化。

1885年，第一辆现代汽车诞生之后，城市道路设计采取机动车优先原则，采取压缩人行与绿化空间，来开辟更多车道、强化道路空间物理隔离提高车行速度等，结果在短暂的提升交通效率后，却带来了更严重道路拥堵及环境污染，降低了街道活力。

反思之余，国外在 20 世纪 60 年代起先后提出了诸如荷兰Woornef 庭院街道、德国稳静化街道等设计理念，城市道路建设更加关注其公共空间属性。

国内城市在多年大规模机动化导向的道路建设后年《中共中央国务院关于进一步加强城市规划管理工作的若干意见》中提出“窄马路、路网”和2017 年发布的《上海街道设计导则》为代表，城市道路设计在政策与技术层面开始转变，涵盖以人为本、活力街区、生态绿色等理念的“街道化设计”成为国内城市道路设计的新方向代表着从服务车向服务人的回归。

二、机遇与挑战

1、机遇

自动驾驶及相关能源、信息技术的快速发展，将带来现代汽车诞生百余年后的又一次交通“革命”车辆形态、行驶规则、车辆拥有及使用、交通运输模式等，影响道路设计的因素都将面临重大调整，城市规划师需要以此为契机调整道路设计策略，纠正传统上小汽车优先的道路设计造成的问题。

2、挑战

一是如何适应道路交通组织的变化，如何实现自动驾驶环境下人与车的交互、如何协调运行速度与安全、如何确定车道规模、如何优化不同类型街道设计等。

二是如何改善街道空间活力与出行环境，例如积极交通政策的制定、街道空间的优化分配道路绿化与设施的提升等。

三、两面性影响

自动驾驶作为技术层面的提升，并不必然会解决复杂的城市交通问题，相反对城市交通发展的影响具有两面性。从道路交通角度来看：

自动驾驶的积极影响主要包括:一是改善安全，通过高灵敏的实时探测、行人优先规则设置，有望极大减少甚至杜绝人车事故，整个街道将成为安全空间;二是提高效率，通过车辆联动控制、车队化运行大幅提升道路容量;三是优化城市交通出行组织，自动驾驶结合数据、通信技术实现车辆共享使用，未来城市将以服务式运输模式为主完成个人出行，大幅减少车辆拥有率，城市汽车总量大大降低，道路上行车、停车空间大幅减少，而绿化、人行空间大幅增加，街道成为安全绿色的人行空间。

自动驾驶

自动驾驶技术也极有可能导致城市交通环境恶化:因自动驾驶消除了驾驶技能门槛，且保留了相对公共交通的便利性及舒适性优势，极有可能刺激私人小汽车出行大规模增长，城市再次进入类似道路拓宽-环境恶化-道路拓宽的恶性循环道路大部分空间被私人车辆占用，非机动化出行和交往、休憩空间进一步压缩街道活力也进一步降低。

四、道路设计

（一）道路设计原则

1、鼓励共享

道路设计应为共享车辆通行创造便利条件在减少普通车道的同时，增加公交和共享车辆优先车道，并利用车道规模减少的契机增加慢行与绿化空间。

2、安全第一

安全是自动驾驶规模化应用的基本前提,街道设计应在确保行人与非机动车安全的前提下确定最为关键的设计车速，再据此确定车道宽度、信号设计等具体参数。

3、复合功能

把道路作为城市空间来打造，按照城市需求实现多功能复合。例如结合“海绵城市”的要求来增加绿化来实现调节温度、减少雨水径流等功能；通过增加街道家具、休闲空间来提升街道活力。

自动停车

（二）安全设计

自动驾驶环境下道路安全设计，不应给行人增加额外负担，即安全性主要通过改善车辆性能与道路设计来保证。

对于人、车仍需空间隔离的街道，需重点保障行人安全过街安全，具体设计可延续当前街道化设计中的有效措施，如缩小交叉口、过街通道驼峰设计、路段设置小半径转弯、减少车道并增设路中绿化安全岛等，确保行人安全穿越街道。

对于人车共享街道应通过车辆准入管理、严格限定车速等来确保安全。

自动驾驶安全检测

（三）车速设计

自动驾驶环境下，道路设计主要依据车辆安全刹车距离来限定车辆运行速度，同时通过车辆联动、精细控制等措施来减少不必要的刹车、停车，以实现可接受的交通效率。结合国内外已有的街道限速设计的成功案例，以及关于车辆性能预测分析的前沿研究成果，提出以下三种设计时速环境。

人车共用车道：最高设计时速一般可采取30km/h。在此速度下，自动驾驶汽车可将刹车距离控制在6-8m左右，相较于有人驾驶车辆进一步改善。

商业、办公等人流较多的道路上：限速不宜高于20 km/h，将自动驾驶刹车距离控制在3m左右，结合探测精度的提升可有效保证行人安全。

在居住区内的共享街道上：车辆应随时准备停车，限速不宜高于 10 km/h，将刹车距离控制在1m以内。

示意图

（四）车道设计

车道规模主要包括车道数量与宽度两个方面。

车道数量。与交通量正相关，而车道宽度则主要取决于车辆行驶的稳定性。根据研究机构 RethinkX 测算，路上车辆总数大幅降低，车道数量需求比现状减少50%以上；Bernhard Friedrich 等研究表明通过自动驾驶通过实现车距精确控制与车队化运行，可将单车道通行能力最高提升100%。总体上可以判断，自动驾驶积极发展的情况下，车道数量需求有望比现状减少一半。

车道宽度。自动驾驶带来的平稳控制，将使小汽车道宽度从3-3.5m减少到2-2.5m，考虑到新型货车或公交车辆运行需求，车道宽度也可以控制在3m以内。

现今，卡车只有在有可用的停车位或装卸区时才能合法装卸。然而，装卸区的设计通常小于卡车的尺寸，或者装卸区被其它车辆垃圾桶等物体占据，使得装卸区变得不可用。路边其他停车位采用先到先得政策，也不会优先给送货车辆服务。

未来，路边停车动态价格可以更有效的管理路边的接驳停车，从而为运营商和接收方提供更多的便利，以减少它们的停留时间或承担更高的停车价格风险。并且，较小的车辆也可以提高装卸效率从而减少停车时间。

（五）人车交互空间

共享自动驾驶车辆出行过程中，需要多次停靠以满足多批次乘客需求，尤其是CBD等工作岗位集中区域的道路上，高峰时段将产生大量从车辆到步行的转换需求。道路车行空间与人行空间之间需要更安全、便捷的过渡。考虑到未来道路行车停车空间需求减少，可将道路多余的外侧车道或路侧停车空间改造为2-3m宽的“多功能路缘带”，作为人车交互空间。路缘带上优先设置公交与共享停车位其余空间首先满足车辆临时停靠要求，非高峰时段或节假日期间，则在多功能路缘带内布置餐饮、休闲、文化展示等功能，提升街道活力。

自动停车

（六）多功能街道

当前城市街道化改造的核心要求之一，就是加注重视街道的城市公共空间属性，道路设计要统筹考虑城市功能、空间活力等多重目标，往往需提升休憩、海绵和市政廊道等功能。

为适应未来自动驾驶环境，在当前街道设计中，应充分预留未来多功能街道的休憩空间、人车交互空间以及智能设施空间 (如车辆定位、通信设施等)。其中最便捷的措施之一，是利用路侧绿化预留上述空间，近期可改善道路景观、落实海绵要求，远期可以最小影响实现道路功能升级改造。

(七)其他

更多过街机会:未来无人驾驶时代，路中过街将会再次成为常态。每隔50-100米的路中过街，以及无人驾驶车流会有的充分的间隔将缓解交叉口拥堵，使行人流线更流畅。

停车距离:为保证街道安全，车速可以通过技术管理控制在40km/h以内，且在市中心等自行车、公交车未与其他机动车隔离的地区，车速应低于30km/h。车辆间的协调，车流量的降低以及信号灯延迟的减少将会创造更流畅的交通。

新设计理念

车辆间距:车辆间距的减少有助提高道路的通行能力，与街道的宽度。

环岛及分隔带:在连接且自动化的车辆时代，交叉口能容纳更流畅的通行量。在一些交叉口，环岛及慢速交通更加合适。

上客落客点:减少主干路上路边停车的机会，使其必须右转到支路才可路边停车。这样主干路的人行道可被用于更多人行活动。

（七）道路类型分类

1、当前道路分类

现行国家规范按照机动化交通功能、设计车速车道数、红线宽度等工程技术指标，将道路划分为快速路、主干路、次干路、支路。主要考虑机动车交通特征差异，对于道路慢行交通考虑不足，大量城市窄街老巷难以纳入该体系。为适应存量阶段城市道路可持续发展要求，国内城市相继开展了地方性道路设计规范。2017年发布的《上海街道设计导则》，提出将街道划分为商业、生活服务、景观休闲、交通性综合性等五种类型，更加重视道路的公共空间属性，拓宽了城市街道的覆盖范围。

2、面向自动驾驶街道分类

自动驾驶时代，除部分服务快速交通的汽车专用道路，所有人车共用的街道都将以人行安全和优先为第一原则，机动车优先时代过度强调的车速车道宽度、转弯半径等工程指标普遍降低，交通效率主要通过智能化管理和运行实现。道路红线宽度也是当前界定道路等级的重要元素，未来街道宽度将更加关注从建筑到建筑边的完整空间。

因此，城市道路将转变为以客流疏解功能为标准来分类，不同类型道路的区别将主要体现在沿线用地功能、客流规模、公共交通等级。各类型道路均需加强人车交互与交通方式衔接。

3、多车道林荫大道。

中央公共交通车道，位于道路中央的公共交通走廊确保其不被其他车辆阻断，突出公交优先理念。辅助车道，为路边下客、接客、送货等提供空间。作为行人优先空间，该车道可在特定时间转换为其他用途。绿色景观设施，不仅为行人提供可观赏游玩的生态空间，还可以吸收雨水保寺城市气温，降低热岛效应。

4、主要公交车道。

公共交通专用车道。中央公共交通专用车道供公交车及轻轨使用，其他小型汽车可以在更窄的车道行驶。移动枢纽，公交干线点对点无缝连接，城市层面的数据分享使不同交通产品出行方式变为可能。灵活多功能区，货车及小型车在灵活多功能区低速行驶，计价管理系统使该区域在公共空间，卸货，落客等功能中灵活切换。

5、市中心街道。

机动车仍会存在，骑行者需要与灵活区分割的单独车道以保证其安全。过街不再是困难或费事的一件事。更少的机动车，更频繁的停车频率及更窄的车道使过街更加安全。重新平衡的道路将容纳更多活力公共空间，为街边咖啡店和拓宽的人行道提供空间。在市中心不需要路边停车。

6、社区主要街道。

小型货车行驶在人行道一侧的车道。由于体型较小，因此这些卸货车可以快速有效地货且不会影响行人安全。当车辆速度与自行车速度一样，二者可以无逢流畅地在各自车道通行，街道表面的分割引导各类车辆通行的规则。可渗透的隔离带可进行雨水管理，也可使社区环境更加优美，同时也为过街行人提供停留空间。

（八）道路设施：交通控制设备

1、路面标线

路面标线支持自动驾驶技术，因为摄像头和机器视觉系统可以检测和跟踪ADAS功能的路面标线。路面标线质量影响摄像头和机器视觉系统的检测和跟踪，包括在眩光条件下可见的标记、与激光雷达技术兼容的标记等。

2、交通标志

交通标志的应用、统一性和设计是行业面临的挑战。例如，植被遮挡了传感器技术检测到的标志。电子标志的照明部分，应具有标准刷新/闪烁率，发光二极管(LED) 的刷新率应大于200 Hz，以便于车辆摄像头检测。

3、交通信号

交通信号灯布置一致性，车道方向一致性指导，LED交通信号会产生与其工作频率(以Hz为单位)相关的可见性挑战。

示意图