以智能道路走向互联、适应和环保的未来

面对快速的城市化、人口增长和出行新方式的兴起，法国的道路建设行业正在适应这种形势。随着习惯的改变以及对更智能、更环保交通需求的增长，基础设施行业的各大公司依靠大数据和新兴技术重新思考道路该如何设计。

法国拥有欧洲最大的公路网，总长近120万公里。如果现在重建这些道路，需花费2万亿欧元（15.6万亿人民币），与其全国GDP差不多。巴黎周边法兰西岛地区一半以上的氮氧化物排放量来自道路交通，幸而道路交通正朝着更环保的方式发展，例如汽车共享、自行车共享、电动自行车和有轨电车等。

法国基础设施行业的许多工作人员正致力利用这些新的交通方式，以促进车载技术和道路技术的发展。

Eiffage Route公司是城市发展和道路建设行业的大公司，其预测、技术和开发总监Hervé Dumont对此愿景十分支持。“现在有种发展趋势，利用共享的且适应性强的空间。”他说。“如今出行方式不断发展、数量倍增，基础设施也需要相应地适应这种发展。”

对于Eiffage Route公司的基础设施研究和创新技术总监François Olard来说，车辆的现代化是个完美的例子，可说明基础设施为什么需要适应。由于对二氧化碳排放的监管，汽车率先走向了环保。无论是电动还是混合动力的新车，不仅需要停车空间，还需要合适的充电站和道路标志。

“这些新的解决方案要求必须以动态的方式来利用空间，并配备适当的道路标志。”Olard说。“以为公共汽车和出租车预留的车道为例，想象一下，当公共汽车或出租车经过时，其他汽车必须让出车道，而在其余时间则可自由使用，就像其他车道一样。”

动态的道路标志系统还可以更好地管理通勤交通状况。为此，法国于2020年9月首创推出拼车车道，位于东南部城镇格勒诺布尔郊区A48高速公路中一段特别容易拥堵的8公里。

从法国此做法可见，拼车车道有双重好处：既能缓解交通拥堵，又能减少二氧化碳排放。格勒诺布尔这样的拼车车道需要适应这种做法的标志，需配备能检测车内人数的传感器。

尽管在新冠危机期间汽车共享和拼车有所减少，但道路交通将会按照气候条件而继续发展。对于Dumont来说，适应措施应包括重新考虑为汽车交通指定车道，并“预测需求将如何变化”。他举出一个实实在在的例子：冬天，通勤者可能更喜欢开车而不是骑自行车。他还说，“未来的道路有赖于能实时适应的技术。”

Routes de France公司总裁兼道路建设领军企业Colas公司负责任开发与创新副总经理Bernard Sala也认同这一观点。他表示：“经历新冠危机时，如果不采取行动，配备有助于整合环境和数字因素的新工具，那就太遗憾了。道路设计必须考虑到它的用途。”

道路设计还必须适应自行车的使用，自行车在疫情期间变得越来越流行，这种盛况有多种原因。过去几年，骑自行车一直深受重视减碳人士的青睐，政府也对此进行倡议和补贴，以促进骑行在法国各地（包括郊区甚至乡村）更广泛地普及。

今年春天，法国各地如雨后春笋般出现了960多公里临时自行车道，而且有些城市已将某些自行车道设为长期的，图卢兹市也计划这样做。然而，只有安装好提供支持的标志和设备（例如共享电动自行车充电站），这些举措才能持续下去。Dumont说，这些空间必须指定用途，以便得到优先考虑、保护和尊重。

“借助传感器和移动测量解决方案，现在可以更轻松地跟踪自行车的存在和穿越时间，比跟踪行人容易。”Sala说。他还接着解释，多参数技术是优化交通控制系统的关键之一。

如今，基础设施中的传感器可以评估道路状况。未来，它们将能够与车载传感器和智能手机交流信息，帮助指导驾驶员。还能将数据输入到智能基础设施、街道设施和路面标记中，让它们根据传感器数据进行实时调整，从而改善道路设计流程和整体运营的管理。

对于Sala来说，这一步骤对于未来几年开发更灵活、多功能的智能道路非常重要。他以城市自行车道为例，说这些自行车道“有时候空无一人，有时候则充满危险”。他接着表示，“道钉必须在一天中的不同时间可以伸缩或灵活使用，为交通和运输提供便利。”

2020年9月3日，法国政府宣布一项复苏计划，将拨款12亿欧元（约等于92.5亿人民币）用于日常交通，以鼓励基础设施的发展。该基金细分到两个主要用途：将用于自行车交通的资源增加一倍，改善现有公共交通并创建专属路线以扩大这些服务。总计有5.5亿欧元（约等于42亿人民币）资金专门用于加快目前正在进行的交通基础设施建设。

对于Dumont来说，道路现代化的关键在于道路的建设方式以及它们如何很好地融入数字技术和新兴技术。其目的是将环境因素和可持续性融入到建筑施工中，同时也跟上不断变化的旅行者习惯和需求。

“道路不仅仅是一种用于出行的方式了，”Sala说。“还有许多其他用途有待开发——充电和储电的基本设施，以及停车管理——作为标准……这方面的发展空间还很大。”

这种新的现实情况正在推动市场各方去调整、适应。“过去几年，我们一直在朝着更系统化的方法迈进，”Olard说。“我们要为越来越互联的交通方式敞开大门。这种新的方法现在主要围绕着大数据和能源加速发展。”

这是有充分理由的：尽管欧洲拥有的道路已足以满足需求，但放眼未来，必须依靠地理信息科学(GIS)数据和新兴技术来维护和改进，而不是新建道路。为应对这些变化，道路行业的公司正在考虑源于数字化转型的设计方法，特别是集成数据丰富的流程，例如建筑信息模型（BIM）。

Eiffage团队承认遇到了其他行业没有的挑战。“我们行业的目标物体更难以描述，因为这种类型的基础设施是线性的，并且几乎是无限的，”Dumont说。“以数字化形式来表示各种不同的属性（例如厚度、材料类型，甚至热性能）并不容易。”

尽管有困难，但这种方法的目标是要生成足够的数据来创建数字孪生。“最终的挑战涉及整合项目的每一步，从最初的想法一直到施工，使系统在设计的各个阶段都可以互操作。”Dumont说。

Sala则表示，这种跨领域的方法不仅可以提高路面质量和安全性，还可以利用设计来解决排水、储存和热扩散方面的问题。“让数字孪生和人工智能发挥作用，充分利用它们，”他说。“很快我们就将用上极其复杂的系统。通过数字建模和仿真，可以提供数据更准确的新解决方案，帮助设计师和地方当局更好地将道路与周围环境结合起来。”

另一种已证明很有说服力的解决之道是衍生式设计。它在Colas公司的Flowell项目中经过试用，在巴黎一个十字路口用道路嵌入式LED面板动态地进行照明，从而让路口更安全。

2020年9月该项目荣获法国BIM d'Or大赛的先锋方法类BIM银奖。Sala表示，用衍生式设计可纳入的“参数和约束条件比人类设计师所能做的更多，从而在创纪录的时间内创建出多个场景”，还让设计团队能得出一种最大限度减少施工期间交通中断的解决方案。

由于新型电动车、自动驾驶和碳中和交通方式的兴起，基础设施设计现在可以在欧盟制定的、作为“绿色协议”一部分的节能政策中发挥作用。

例如，法国近一半的温室气体排放是因使用基础设施产生的。通过低碳计划和电动汽车的发展、软性城市交通政策和相关基础设施，到2030年可以实现15%–30%的减排。

在法国2009年签署的《自愿承诺协议》等倡议的推动下，绿色道路项目在整个行业各处如雨后春笋般涌现。如今，基于植物的解决方案可以满足许多基础设施需求，而无需依赖石油产品。正如Dumont指出，这可以鼓励项目相关方采用更环保的解决方案。

“我们的使命之一是要开发新的流程和方法，以便支持订约负责部门的咨询工程师可以从更环保的替代方案中受益。” Dumont认为，这就是该行业可如何在经济、技术和环境因素之间达到平衡，以做到“可持续建设、尊重连续性和重复利用资源”。

生态道路材料领域的先驱Eiffage集团已展示出这一发展趋势的早期潜力。他们开发了多种基于植物的工艺，例如Recytal-ARM®，可减少50%以上的能源消耗和70%以上的温室气体排放。这是用一种名为Rectyal®的松树汁乳液通过冷混合回收工艺而完成的。Eiffage Route公司成为法国第一家获得用于道路建设和城市发展的有机产品认证的道路工程公司。

在这些新技术和生态解决方案的推动下，道路行业正逐渐成为绿色的、可持续社会的驱动力。然而，为了建设未来的道路，行业本身必须首先经历一场基于数字化、系统化方法的转型。“转型与管理基础设施的新方式相结合，让这一切成为可能，”Sala说。“建筑行业已经历了这种转型，道路行业没理由不这样做，以便实现对能源、可回收性和环境影响的全面管理。”

本文最初发布于2020年11月，现已更新。