CN112906937A - 利用蛛网仿生规律的具备智能交通的智慧城市及其道路 - Google Patents

Abstract

一种利用蛛网仿生规律的具备智能交通的智慧城市及其道路，涉及自动驾驶、大数据云计算、基建、智能交通和智慧城市技术领域，特别是涉及智慧城市及其道路的规建技术。本发明试图进行开拓性发明，以蛛网的形式进行区域、道路以及相关基础设施的城市及其道路的规建，将城市蛛网的中心区域设置为高密度集中住宅区，将城市蛛网的向外辐射区域设置为农林工商服务区。根据蜘蛛从蛛网的中心区域至向外辐射区域随机位置的随机移动的全生命期整体成本收益累计趋于最优的仿生学原理，使市民日常交通的整体综合成本收益累计趋于最优，结合交通工具的自动驾驶技术方案设计，从而提升交通系统效率、增进市民自由福祉，城市文明形态产生跃迁性升级。

Description

利用蛛网仿生规律的具备智能交通的智慧城市及其道路

技术领域

本发明涉及自动驾驶技术领域、大数据云计算技术领域、基建技术领域、智能交通技术领域和智慧城市技术领域，特别是涉及智慧城市及其道路的规建技术。

背景技术

世界范围内，现有的整体城市形态，从空间结构到用途区划，从交通工具到交通系统，均由农耕与前工业的文明形态而历史性地自然演变至今，其空间结构与用途区划的形成源于城市聚居和工商业规模集中的同质化粗放性延伸扩大，其交通工具与交通系统的形成源于马车架构和小城镇生活交通形态的惯例性演变，大城市病不断蔓延、日益严重。相对于工业时代后高容积率集约型的现代大规模城市文明，相对于信息时代后突飞猛进的自动化数字化智能化技术手段，当前的城市形态缺乏层级跃迁性的协同创新，秩序导向和效率优化的城市系统架构设计相对滞后，传统的空间结构、用途区划、交通工具、交通系统等各方面协同要素的理念技术进步相对缓慢。

中国的城市形态，从规划设计到建设维护，从交通工具到系统管理，一直跟随在西方后面亦步亦趋，但继续学习复制西方文明的路在许多方面已经基本走到极限，新形势要求我们勇敢开拓出新路——世界范围内没有先例的路，无论在设计思想层面还是在科技工程层面。

提升交通系统效率和增进人类自由福祉，是城市文明创新的永恒追求，为此，近些年来，人们不断推进城市规划、基础设施、交通工具、交通方式、管理体系等各方面的创新，协同融合以带来城市文明层级跃迁的趋势渐显。

本发明作为下一代城市文明的系列发明之一，着重尝试在城市规划方面进行设计思想与科技工程的创新。

发明内容

现有的城市及其道路的规建方法存在以下不足。

传统大型城市不具备统筹优化的整体性规划建设。多年以来，城市在“量”的进步上较多，而缺少“质”的进步，城市面积越来越大，交通成本越来越高。传统的城市布局规划中，市民的居住区域与农林工商服务区域等虽也有适当区别和规划，但在大城市范围内是普遍混杂的，即，在所有方向和局部均有住宅区域供市民居住，在所有方向和局部均有农林工商服务区域供市民就业或就学。每当对城市新扩区域或旧有改造区域进行规划设计时，大多数情况下仍然将住宅区域与农林工商服务区域混杂交错地规划进去，这样简单同质化摊大饼式扩大的城市规建方法，难以对城市进行统筹优化，市民日常上下班的交通路线在城市内部无序随机生成，一定程度上导致了常见的大城市市民日常交通距离过远的困境，也导致大量的同时段的交通路线交叉和交通流量汇聚，形成在城市交通节点排队等待路权协调的交通拥堵。与此同时，传统城市的地铁和道路规划，令市民的交通路线很少能够尽量接近直线，常不得不根据可选的地铁线路和已有道路而曲线到达。无论选择公共交通方式还是私人交通方式，许多市民每天在上下班过程中耗费大量时间、精力和金钱，不少市民身处于类似“住所在城市东南、工作在城市西北、每天超远距穿城交通”的交通困境中，这样的交通消耗不直接产生经济价值和社会价值，可视作一种社会整体性损失。

传统的城市规划建设方式令城市与居民在面对人生变化时的灵活性不足。居住地与工作地的无可避免的随机变化常导致市民、企业和城市整体的交通负担恶化，经济社会资源配置的优化常受到交通条件的束缚。对于市民家庭成员，工作地点、居住地点、受教育地点等的变动是必然和自然的，常常也是天然随机的，这样的变动常常导致市民日常交通距离发生重大变化，出于因此带来的对时间、精力、金钱等消耗的担忧，市民常常不得不在事业理想、舒适居家、教育深造等机会选项中作艰难抉择(例如，市民被迫放弃距离舒适居家位置实在过远的理想事业机会。)，或不得不作出“照顾某位家庭成员”而“牺牲某位家庭成员”的艰难取舍(例如，为照顾事业机会理想的丈夫而选择在丈夫工作地附近定居，妻子不得不牺牲放弃自己的交通距离过远的理想事业机会。)。企事业单位也常常因为优良的候选人居家过远而无法成功将其招聘入职，候选人即便勉强入职也将在长期的交通消耗中持续损耗而难以达到最饱满的工作状态。同时，企事业单位由于规模扩大等业务原因需要在本市内搬迁时，对应其满足各方面业务要求的本市内的场地位置也常是天然随机的，多数时候在新址的选择上无力兼顾职工交通情况的剧烈变化，因此常带来职工疲劳、大量离职、士气低落、工作状态下降等不利的组织内部震荡。可见，经济社会资源的优化配置常被日常交通条件所干扰束缚，难以取得社会整体性的最优配置状态，市民自身的自由福祉也常受到束缚。

传统城市“无序蔓延”的规建带来混乱而难以预测规划的过度增长的交通需求，交通成本高昂。交通基础设施被迫为满足城市日常交通的过度需求而过度建设，计划总是跟不上变化，只好不断采取拓宽道路、增建跨线桥、增建下穿隧道、增建立交桥、增建匝道、增建地铁、增加公交、双行线改单行线等措施，在交通系统架构的各个局部位置一层层地不断加补丁，导致基础设施成本高昂，效用递减，事倍功半。例如，当某城市区域由于产业发展的原因聚集起大量新增就业，但由于附近的规划建设早已僵固，难以在附近配套足够的市民居住区，于是就业者不得不大量居住在其他区域，年轻的新增就业者由于居住成本和住房供给的原因会倾向于住在更远的区域，刚性的交通需求和拥挤的交通状态导致城市管理者被迫不断地采取赶建地铁、增加公交等措施，于是我们观察到传统城市大量以高成本的盾构法补建地铁而无法采用低成本的明挖法、以及城市公交车排成火车一样的拥堵长龙，而上班族们在支出不菲的同时仍然深感疲惫。再例如，城市区域扩建或改建时，新建设的医院学校等机构设施的工作人员常随机无序地居住在其他区域，而许多在其他区域工作的市民又常选择来此区域的新建住所定居，如此反复，新增出大量随机无序、彼此交叉冲突的交通需求。无序的城市规建实际上放大了市民对日常交通的需求，从而要求城市提供更多的交通工具、更大的通行能力、更多的道路资源、更密的基础设施，其高昂的成本实际上通过车票、燃料、能源、交通工具购买、停车费、保险费、维护修理费、政府税收、政府补贴、政府基建工程等各种经济方式由全体市民显性和隐性地、个体和整体地支付。无序增长且难以优化的交通需求还导致全天里关键交通线路的流量的波峰波谷相差越来越大，实际上造成了社会整体性的交通资源浪费，对交通管理和社会治理也造成了过大压力。

以上问题，都是大型城市的管理者与市民们长期想要缓解和解决而一直无法取得本质性突破的。当面对超多人口、超大面积且仍在不断同质化扩大的城市时，几乎所有传统的城市设计规建思路都会失效。

与此同时，当前几乎所有的城市，都从未将以交通工具自动驾驶为主要标志的智能交通以技术性方式整合进入城市整体的统筹规划。

在当前传统的框架内，已经很难对上述问题进行改进，因此本发明尝试实现如下的开拓性发明。

要建设拥有以交通工具自动驾驶为主要标志的智能交通的未来智慧城市，首要任务是追本溯源地对未来城市的整体交通需求进行统筹规划的优化。

蜘蛛从蛛网的中心区域至向外辐射区域随机位置的全生命期整体的移动成本收益累计趋于最优的仿生学原理：蜘蛛在亿万年的进化过程中，为尽量增大生存繁衍的概率，其物种已在无数世代的尝试迭代中将蛛网的形式趋于最优化，从蜘蛛盘踞守候的蛛网中心处出发，到达粘住猎物的蛛网上随机位置，其平均移动距离尽量短以利于在最短时间内抓住猎物从而减小猎物挣脱和损坏蛛网的概率，其累计移动距离尽量短以使蜘蛛全生命期捕猎移动所消耗的能量尽量少，其织网的蛛丝长度尽量小以使得所耗用的生物材料尽量经济节省，其网的覆盖面积尽量大以使粘住猎物的概率最大化，其网的可调整性和可维护性尽量好以利于灵活应对蛛网扩大、蛛丝增密、修复破损等相关需要。

利用上述仿生学原理所揭示的自然规律，本发明将城市及其道路在整体形态上规建为蛛网的形式。将蛛网中心区域设置为仅包含高密度集中住宅区(含必要紧密生活配套)：尺寸与形式各异的高密度住宅、食品市场、餐厅、诊所、绿化带、理发店、杂货店、便利店、洗衣店、上下水设施、能源设施、娱乐设施、市民服务设施、中小学校等；将蛛网向外辐射区域设置为农林工商服务区(含必要紧密生产生活配套)：农林、公园、工业、商业、服务业、超级市场、购物中心、宾馆酒店、高等级医院、高等级院校、物流仓储、研究所、图书馆、博物馆、美术馆、配套职工宿舍等。

所述“蛛网”需以常识来理解、认识和定义，本质上包括如下特征：具备中心位置，从中心位置以辐射性的经线发散出去，以中心位置为圆心有逐圈扩大的若干圈纬线，纬线与纬线之间、经线与纬线之间也有密布的连接线，上述中心位置、经线、纬线及其各自相互之间的连接线均无需完全地线条笔直、连续、对称、完整或规则，只需在形式上形成蛛网样式，其所有等同替代方式或明显变型方式都因基于同样仿生学原理而具备相同的性能或用途，例如射击靶心样式或帆船舵盘样式也属于本发明所指的形式上的蛛网样式。

将城市道路以蛛网的蛛丝形式进行分布规建，所述“道路”的定义是所有类型的交通通道。

在未来城市的整体交通需求的总量与形式得到统筹规划的优化后，进行针对智能交通的技术性融合。将经线和纬线的道路规建为仅允许自动驾驶交通工具上路的限定场景的道路，而将此外的中心区域、经线、纬线的各自相互之间的连接线道路规建为允许各种交通参与者上路的不限定场景的道路。在这样的城市和道路系统里，市民以自动驾驶交通工具出行时，将优先行驶在经线和纬线的道路上，即，当交通需求的起点和终点得以明确而通过电子地图对交通路径进行规划时，以经线和纬线的道路为路线优先，让尽量多的交通路线位于经线和纬线的道路之上，除非其他路线的交通时间成本更低。

将城市蛛网边缘区域、以及城市蛛网与城市蛛网中间的交叉区域，规建为与城市蛛网中心的集中住宅区相反的稀疏住宅区。

本发明的智慧城市及其道路的具体规建方法的步骤如下：

步骤1.根据参数，规划城市蛛网中心的集中住宅区及其道路系统。输入目标规建城市的规划常住人口数量、集中住宅区户型配比参数、常住人口年龄数据、常住人口家庭状态、常住人口住房已有数据和需求预测、常住人口生活空间已有数据和需求预测、常住人口生活配套已有数据和需求预测、水资源禀赋、能源禀赋、自然环境禀赋、生活生产污染处理容纳能力、城市最大边界内地理地质信息、当地当时期建设成本定额参数等信息数据，由电脑或人工进行综合性分析计算，以尽量笔直、连续、对称、完整和规则的蛛网形式规划城市蛛网中心的集中住宅区的位置、区域、面积、建筑数量、建筑形态、户型安排、配套设施等，相应生成集中住宅区内道路规划，同时对上述建设标的的建设计划、统筹顺序、工期安排、建设成本、维护成本等作出经济指标估算；

步骤2.根据参数，规划城市蛛网向外辐射的农林工商服务区及其道路系统。输入目标规建城市的农林工商服务就业区域规划、业态规划、配套规划、定点项目计划、弹性流动人口容纳裕量、交通物流效率规划、水资源禀赋、能源禀赋、自然环境禀赋、生活生产污染处理容纳能力、城市最大边界内地理地质信息、当地当时期建设成本定额参数等信息数据，由电脑或人工进行综合性分析计算，以尽量笔直、连续、对称、完整和规则的蛛网形式进行城市蛛网向外辐射区域的经线道路和纬线道路的规划以及相应的由经线和纬线区隔开的城市区块规划和建筑设施规划，同时对上述建设标的的建设计划、统筹顺序、工期安排、建设成本、维护成本等作出经济指标估算，所述“定点项目”指与特定地点强关联而不能随意移动位置的设施，如水源地处的城市用水生产枢纽设施、与跨地域输电主线相连接的城市用电枢纽设施、与航道相连接的港口设施、与铁道相连接的站点设施等；

步骤3.根据需要调整与更新。根据各种因地制宜的实际需要，对上述生成的规建方案和经济指标进行电脑或人工的调整，例如由自然约束、国家政策、国防安全、文物保护、环境保护等因素所带来的调整；

步骤4.生成和输出城市蓝图。将规建方案和经济指标以电脑计算等方式进行生成，以电脑大数据等方式进行储存，以打印文稿、屏幕显示、光学立体显示等方式进行输出；

步骤5.建设并更新城市蓝图。按照规建方案进行建设，在建设中对城市蓝图大数据进行及时更新：城市规建各标的的规划/在建/使用/维护状态、建设进展、工期进度、建设运营维护的收入支出状态、资产数据、现金流数据、城市经济指标分析等；

步骤6.根据需要回到步骤1，重复本方法包含的步骤。例如，新增常住人口需求、新增企事业单位用地要求、新增交通设施需求、对城市经济指标分析的优化需求等将触发相应的集中住宅区域扩大、新增建筑、新增设施、城市区域扩大、经线纬线道路延长、道路增减修补、城市区块规划更新、建设标的更新、建设计划更新等规建变更，此时回到步骤1，实现城市整体的滚动规建。

本发明带来以下有益的技术效果。

采用本发明所规建的新型城市里，市民的住所在蛛网中心的集中住宅区中的随机点位，市民的就业地点在蛛网向外辐射的农林工商服务区中的随机点位。市民整体的普遍日常交通将成为蛛网中心的集中住宅区的随机点位与蛛网向外辐射的农林工商服务区的随机点位之间的日常往复行程，这样的交通形态与蜘蛛从蛛网中心盘踞位置向蛛网上随机猎物捕获位置所作的往复运动在本质上是一致的，细节虽有不同但非常近似。

蜘蛛在亿万年的进化过程中，为尽量增大生存繁衍的概率，其物种已在无数世代的尝试迭代中将蛛网的形式趋于最优化，从蜘蛛盘踞守候的蛛网中心处出发，到达粘住猎物的蛛网上随机位置，其平均移动距离尽量短以利于在最短时间内抓住猎物从而减小猎物挣脱和损坏蛛网的概率，其累计移动距离尽量短以使蜘蛛全生命期捕猎移动所消耗的能量尽量少，其织网的蛛丝长度尽量小以使得所耗用的生物材料尽量经济节省，其网的覆盖面积尽量大以使粘住猎物的概率最大化，其网的可调整性和可维护性尽量好以利于灵活应对蛛网扩大、蛛丝增密、修复破损等相关需要。

对应地，从城市的宏观整体上看，市民整体日常交通的综合成本收益将累计趋于最优：从蛛网中心集中住宅区的随机居住地点到蛛网向外辐射农林工商服务区的随机就业地点的往复运动，其平均交通距离趋于最短、平均交通耗时趋于最短，全生命期累计交通距离趋于最短、累计能源消耗趋于最少，充分覆盖城市面积的道路长度趋于最小，道路建设成本更经济节省，相同长度道路充分有效覆盖的城市面积趋于最大，城市和道路系统结构有良好的可伸缩性、可调整性和可维护性。

需要注意的是，这里的成本收益趋于最优，不是个体的最优而是整体的最优，不是分散的最优而是综合的最优，不是微观的最优而是宏观的最优，不是短期的最优而是长期的最优，不是单次的最优而是累计的最优：对于市民家庭整体、对于企事业单位或组织机构的整体生命周期、对于全体市民整体生命周期、对于城市整体生命周期的趋于最优。

常住市民的日常交通线路不再是大城市范围内无序随机生成，而表现为如下有序形态：对市民个体而言，做类似于“蜘蛛从网中心与网上固定点”的往复运动；对市民整体而言，做类似于“蜘蛛从网中心与网上随机点”的往复运动；对宏观的城市交通而言，做类似于“血液被中心心脏经过主血管和毛细血管泵至全身再回到心脏”的往复运动。上述往复运动的交通具体形态里，大部分交通路线将位于最靠近目的地的经线和纬线的道路之上，如此，同时段的交通路线交叉和交通流量汇聚相应减少，在交通节点排队等待路权协调的交通拥堵将得到缓解。

市民的住所变动将是其住所地点在集中住宅区内的随机变动，即仍为蛛网中心区内的任意点；市民的工作或学校等变动将是其就业或深造地点在蛛网向外辐射的农林工商服务区内的随机变动，即仍为蛛网向外辐射区的任意点。因此，对于绝大多数常住市民的整体而言，换住所、换工作、换学校等变动可能导致日常交通的方向发生变化但不会大幅提高日常交通距离，其日常交通形态仍将是从蛛网中心区任意点到蛛网向外辐射区任意点的往复运动，这将缓解当前常见的大城市市民日常交通距离过远的困境，缓解甚至消除类似“住所在城市东南、工作在城市西北、每天超远距穿城交通”的困境，节约无论以公共交通方式还是以私人交通方式出行的市民每天在上下班过程中耗费的时间、精力和金钱，减少对应的社会损失。

此外，对于市民家庭成员，其工作地点、居住地点、受教育地点等的变动是必然、自然和随机的，由于在时间、精力、金钱等交通消耗方面的担忧得到缓解，市民家庭所有成员将更容易在理想事业、舒适居家、教育深造等机会选项中作出抉择，不必为舒适居家而放弃理想事业机会，也不再需要在交通便利上为“照顾某位家庭成员”而“牺牲某位家庭成员”。

企事业单位和组织机构所遭遇的因优良候选人居家过远而无法成功招聘入职的情况将得到改善，员工在长期交通消耗中持续损耗而工作状态低下的情况也将得到改善。企业事业单位和组织机构等在经营场地搬迁时，员工交通状况大面积改变可能带来的职工疲劳、大量离职、士气低落、工作状态下降等不利影响也会得到缓解。

由于常住市民的住所建筑都处于且仅处于蛛网中心的集中住宅区内，当有需求更换住所时，将更多考虑面积、朝向、环境、基础教育(非高等教育)、生活配套等居住因素，而较少考虑对应于就业地点的交通因素。因此，整体而言，市民更换住所的权衡因素减少、自由度增大、灵活性提高，更换住所的频度将会降低，市民的满意度和幸福感将会提高。

上述情况都提升了市民的个体和整体的自由福祉，也提高了企事业单位和组织机构的相应自由福祉，带来了人和城市的综合自由福祉的进步，经济社会资源优化配置被日常交通条件所干扰束缚的程度得以减轻，更趋近于取得整体性最优配置状态。

本发明所述的智慧城市及其道路，其整体交通需求趋于最小从而节省燃料与能源消耗，服务相同城市面积的道路里程将趋于最短从而节省基础设施的规建运维成本，相同里程的道路系统能够覆盖的城市面积趋于最大从而提高了基础设施的使用效能，因此，从整体上，减轻了对交通工具、通行能力和道路资源的需求压力，交通基础设施的规建运维更加经济高效，市民和政府付出的成本更低，也缓解了交通管理和社会治理的压力。

另外，类似于蛛网的可伸缩性、可调整性和可维护性，由于城市蛛网的整体结构形式在确定的同时又富于弹性，“计划总赶不上变化”的窘迫局面将得到缓解，城市及其道路将更加易于进行容量扩大、建筑新增、区域拓展、线路伸长、道路增密、基础设施修补等调整运维工作，绝大多数工程可采用低成本的明挖法进行施工。如有需要，中心区和辐射区均可方便灵活地扩容扩大、增加建筑设施，也可方便灵活地根据需要而改变非经线纬线的道路的密集程度或进行道路增减修补，而不改变城市整体的蛛网式布局。例如，如城市因工商业的繁荣或人口流入而有需要扩容，可以相应增建中心住宅区内的住房建筑及其配套设施以承住更多人口，可以相应在向外辐射区内增加农林工商服务的建筑和设施，并相应延长经线纬线道路和增建扩建各种非经线纬线的道路。城市的发展将从传统城市的“无序蔓延”转为“有序发展”，从而为未来智慧城市开发中“政府控制发展模式”和“市场自由发展模式”的两极平衡建立起全新的技术基础。

同时，将城市蛛网边缘区域、以及城市蛛网与城市蛛网中间的交叉区域，规建为与城市蛛网中心的集中住宅区相反的稀疏住宅区。城市蛛网中心的市民集中居住，在降低居住成本、优化生活效率的同时，一定程度上牺牲了生活舒适性，高楼密布、喧闹拥挤，因此，相应地规建低密度的以个性化舒适生活为导向的稀疏住宅区，可以为大量提出安宁环境、艺术美感、田园生活、清净养老等需求的市民提供选择余地，对市民整体的生活体验提供客观的改善和福利，从而使城市及其道路的规建照顾到市民整体的方方面面。例如，在稀疏住宅区开发建设度假村落、艺术社区、湖边木屋、乡间别墅、农耕院子、养老居所等多样化的人居业态。

本发明的创新实质为基于蛛网仿生学原理的自然规律。需要区别的是，一些现有的或传统的城市布局规划在形式上貌似蛛网，辐射状、多环线、逐圈扩大，但实际上其住宅区并不仅存在于中心位置，其住宅区与农林工商服务区也在城市各区位各方向上混杂分布，形成的市民日常交通需求则在城市全范围内随机无序生成，不存在常住市民从中心区到辐射区的往复交通形式，从而并未取得本发明所带来的对市民、社会和城市均有益的效果。

将经线和纬线的道路规建为仅允许自动驾驶交通工具上路的限定场景的道路，而将此外的中心区域、经线、纬线的各自相互之间的连接线道路规建为允许各种交通参与者上路的不限定场景的道路。市民以自动驾驶交通工具出行时，将优先行驶在经线和纬线的道路上，即，当交通需求的起点和终点得以明确而通过电子地图对交通路径进行规划时，以经线和纬线的道路为路线优先，让尽量多的交通路线位于经线和纬线的道路之上，除非其他路线的交通时间成本更低。经线和纬线的道路，是仅行驶自动驾驶交通工具的限定场景道路，交通参与者性质单一，行驶环境单纯，干扰因素相对较少，使得自动驾驶的可靠性和安全性相对较高，交通效率相对较高。由于市民的大部分交通路线将位于最靠近目的地的经线和纬线的道路之上，自动驾驶增进了市民的自由福祉，缩短了交通用时，提高了交通效率。

综上所述，观察当前普遍的城市交通状况，尤其是大城市病下的市民日常交通负担与困境，从常识上我们可以得知，大城市的管理者和市民们普遍希望交通压力得到缓解、交通效率得到提升，渴望有新型的具备智能交通能力的智慧城市及其道路系统能够让人们得偿所愿。对于这些大城市的管理者与市民们长期想要缓解和解决的问题，本发明并非提供了在原有层级上打各种补丁的方案，而是尝试取得层级跃迁性的本质性突破，尝试缓解或解决人们一直渴望解决但始终未能获得成功的技术难题——大城市运行发展中与交通系统相关的综合成本收益最优问题。

无论古今中外，本发明的内容特征从未在任何城市规建的理论和实践中被提出和应用过，代表了具备智能交通能力的下一代智慧城市文明中城市及其道路规建的新技术发展趋势。

本发明将具备智能交通能力的智慧城市及其道路的规建过程视为一种个人产品或公共产品的生产过程，虽然每个城市将由于其自然禀赋的天然不同而可能被规建得细节上有所不同，但是其所直接利用的由本发明所阐述的深层次自然规律是一致的，从而使本发明在应用于每一个新城市或每一个新城区时具备较大尺度上的可复制性，可以得到人类文明城市化进程中不断的产业性应用，以取得以上所述的在城市智能交通领域增进个人和公众的利益、达成个人和公众的目标、解决个人和公众的问题的各种实用技术效果。

在相当长的时间里，对于城市及其道路，人们不认为其是可以凭借技术性方式进行规划、建设、生产、制造的普遍人类制品，不认为其可以被产业性成批量地生产制造而为人所使用，而普遍倾向于认为其是历史性被动生成、发展性自然生长的，或倾向于认为其在设计规划的形式与结构等各方面均由人为主观制定而无统一客观规律可以遵循，且一旦制定完成，仅能进行少许打补丁式的、头疼医头脚疼医脚的修修补补，因此，甚至连“城市规建技术”这样的技术领域都不存在于“国际专利分类表”中。这是一种技术偏见，它引导人们不去考虑智慧城市及其道路的规划建设可以是一种遵循自然规律的客观技术的可能性，阻碍了人们在此领域进行科研开发并善用自然规律而进入下一代城市文明的进程。本发明尝试克服这种技术偏见。

一个基本清晰的趋势是，随着城市化进程的固有趋势，随着人类平均寿命的提高和城市人口的持续增长，人类在短期里不得不继续同质化复制和扩大已有的大城市，因此苦于大城市病的继续恶化，而中长期里，人类更应尝试兴建许多的新型智慧城市，建立对人类福祉更加积极有益的跃迁性进步的下一代城市文明。从这个意义上，“智慧城市及其道路”可以被视为人类遵循自然法则进行优化规建、以技术能力进行批量生产以供人使用的产品，对新城市或新城区的智慧城市及其道路的规划、建造、运营、维护也将在实践中成为一种普遍产业。必须指出，对于超越传统、超越西方和超越自我的创新，其在“国际专利分类表”里没有已有的科目是正常现象。如果要超越性创新，对“国际专利分类表”的旧分类旧科目不仅要继承应用，还要变化发展。如有可能，建议增加“城市规建技术”科目。

附图说明

图1是本发明的智慧城市及其道路系统的形态示意图。

具体实施方式

本发明适用于规建全新的城市或为已有城市规建独立的新区，例如雄安新区、海南省自贸区、粤港澳大湾区等地的新城市与新城区的全新规划建设，尤其适用于类似深圳特区从一个小渔村规建起一个新城市的场景，或者类似在上海浦东规建起一个城市新区的场景。本发明也可应用于基础条件充分适应、成本可被接受的旧城市改造性规划建设，例如改造成本相对低而有规建扩大化需求的小城镇，或例如已经形成环路辐射状类似蛛网的城市规划形式而有能力有意愿承担升级改造成本的城市。在每一个上述场景中，本发明所述的智慧城市及其道路可以被批量地、重复性地、可再现地规划和建设，并均将发挥出同样的对应于本发明所述自然规律和客观技术原理的对人类城市生活有益的效果。

将经线和纬线的道路规建为仅允许自动驾驶交通工具上路的限定场景的道路，而将此外的中心区域、经线、纬线的各自相互之间的连接线道路规建为允许各种交通参与者上路的不限定场景的道路。例如：将经线和纬线的道路规建为快速路、主干道，如同主血管，以交通流量为目标导向，追求交通工具通过道路能够高速大量地通行，道路相对宽，车道多，行车速度高；将此外的中心区域、经线、纬线的各自相互之间的连接线道路规建为慢速路、非主干道，如同毛细血管，以交通可及性为目标导向，追求交通工具通过道路能够到达距离用户最终目的地尽量近的位置，道路相对窄，车道少，行车速度低。例如：限定场景的道路可以以封闭管制等方式仅允许满足特定标准要求的自动驾驶交通工具行驶，设置相应的自动化控制设备，对大流量通行的交通工具进行统一协调控制，从而进一步提高交通效率和交通安全性。

当交通需求的起点和终点得以明确时，通过电子地图对可能的交通路线进行计算和生成。例如：产生出多条交通路径备选，通过路径的各分段长度除以各分段平均行驶速度而后累加的方式对总交通用时进行估算，优先选择经线纬线的道路作为路径，以自动驾驶方式进行交通，除非其他路径的总交通用时更短。

Claims (5)

1.一种具备智能交通的智慧城市及其道路，其技术特征包括：

根据蜘蛛在蛛网上移动的仿生学原理，以蛛网形式对城市进行区域、道路以及对应基础设施的布局规建，所述“蛛网”需以常识来理解、认识和定义，本质上，具备中心位置，从中心位置以辐射性的经线发散出去，以中心位置为圆心有逐圈扩大的若干圈纬线，纬线与纬线之间、经线与纬线之间也有密布的连接线，上述中心位置、经线、纬线及其各自相互之间的连接线均无需完全地线条笔直、连续、对称、完整或规则，只需在形式上形成蛛网样式，其所有等同替代方式或明显变型方式都因基于同样仿生学原理而具备相同的性能或用途；

将城市蛛网的中心区域规建为城市常住人口居住的集中住宅区，将城市蛛网的向外辐射区域规建为农林工商服务区；

将城市道路以蛛网的蛛丝形式进行分布规建，所述“道路”的定义是所有类型的交通通道。

2.根据权利要求1所述的具备智能交通的智慧城市及其道路，包括如下特征：将城市蛛网边缘区域、以及城市蛛网与城市蛛网中间的交叉区域，规建为与城市蛛网中心的集中住宅区相反的稀疏住宅区。

3.根据权利要求1所述的具备智能交通的智慧城市及其道路，包括如下特征：将经线和纬线的道路规建为仅允许自动驾驶交通工具上路的限定场景的道路，而将此外的中心区域、经线、纬线的各自相互之间的连接线道路规建为允许各种交通参与者上路的不限定场景的道路。

4.一种权利要求3所述的具备智能交通的智慧城市及其道路的使用方法：市民以自动驾驶交通工具出行时，将优先行驶在经线和纬线的道路上，即，当交通需求的起点和终点得以明确而通过电子地图对交通路径进行规划时，以经线和纬线的道路为路线优先，让尽量多的交通路线位于经线和纬线的道路之上，除非其他路线的交通时间成本更低。

5.一种对权利要求1所述的具备智能交通的智慧城市及其道路进行规划建设的方法，其步骤包括：

步骤1.根据参数，规划城市蛛网中心的集中住宅区及其道路系统；

步骤2.根据参数，规划城市蛛网向外辐射的农林工商服务区及其道路系统；

步骤3.根据需要调整与更新；

步骤4.生成和输出城市蓝图；

步骤5.建设并更新城市蓝图；

步骤6.根据需要回到步骤1，重复本方法包含的步骤。

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