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【他山之石】日本丰田“编织城市”:从移动新模式到城市新范式的探索实践

转自:上海规划资源 2024-07-08 18:09:48

勒•柯布西耶在《明日城市》中指出,“汽车革命将颠覆所有城市规划的传统观念”。而随着传感器和计算机技术的不断进步,当今自动驾驶已逐步从未来幻想变成近在咫尺的应用技术。据预测,自动驾驶将于2040年在各大城市实现全面应用。2020年,日本丰田集团在CES 2020大会上提出将借助自动驾驶技术、数字技术等前沿科技,在富士山脚下的东富士工厂旧址上重塑一个“编织城市”。目前编织城市项目一期的先行启动区已于2021年开始建设,预计2024年夏季完工,2025年正式对外开放。

“编织城市”区位

来源:笔者根据openstreetmap改绘

日本智慧出行的前沿探索

日本是最早布局智慧出行的国家之一。依托汽车工业发展红利,20世纪70年代日本就启动了围绕车路协同等技术的智能化和数字化应用研究。1977年日本筑波机械工程实验室推出了全球首个运用计算机视觉检测导航信息的试验车。2014年后,随着技术落地,智慧出行的发展目标逐步由高效安全保障向多元创新探索延伸。其中自动驾驶技术是智慧出行的发展基石之一。

战略引领:把握创新前沿的方向盘

战略推进方面,日本制定了清晰可行的规划目标和行动计划。2014年起,日本内阁政府牵头组织警察署、总务省、经济产业省、国土交通省、文部科学省等多部门启动了产学政协同的自动驾驶技术发展推进项目(Automated Driving for Universal Service,SIP-adus)。该项目于2022年完成了第二阶段的发展目标,在自动驾驶验证实验、面向应用落地的技术开发、提升社会接受度和强化国际合作4个方面取得了一系列成果。

目标制定方面,《官民ITS构想路线图》1提出将在2025年实现全国范围内高速公路私家车和货车的“L4级”2自动驾驶。

具体行动方面,日本将围绕交通实时信息化、交通流量控制、高精3D地图应用等技术路径,实现“L4级”的智能系统支撑。2023年,在新一轮SIP项目制定中,出行即服务(Mobility as a Service,Maas )、自动驾驶技术应用的新型移动服务被纳入了下一阶段智慧出行领域的重点研究范围。

日本自动驾驶发展阶段目标

来源:《官民ITS构想路线图》

政策保障方面,2016年起,日本在先进技术测试、安全技术指南、数据伦理监管、民事责任认证等领域出台了一系列适用于自动驾驶的规章政策,包括《自动驾驶汽车道路测试指南》《远程自动驾驶系统道路测试许可处理基准》《车路协同汽车道路测试指南》《自动驾驶汽车安全技术指南》等文件。2023年4月1日,日本《道路交通法》修正案正式实施,提出在特定条件下日本可实现完全自动化驾驶的“L4级”运行许可制度,开启了包含私家车、公共出行、物流配送3大领域在内的“L4级”自动驾驶公路运行时代。

日本《道路交通法》修正案

2023年4月1日,日本《道路交通法》修正案正式实施,取消了在公共道路上对“L4级”自动驾驶的禁令。自动驾驶公共道路出行方面,执行特定自动驾驶操作的人员在获得公共安全委员会的许可后,可在公共道路上实现“L4级”级自动驾驶操作。近期在老龄化程度较高、人口稀少的区域,将“L4级”自动驾驶系统应用于公共交通的特定路线,未来还可以应用于高速公路的私家车和卡车。无人配送方面,允许通过远程操控的自动送货机器人按照行人规则在公共道路上行驶,时速不得高于6公里。

技术革新:跑出自动驾驶的加速度

技术研发方面,企业和研发机构是技术落地的重要推动力,在“技术突破—系统集成—服务应用”的实践中不断创新。以丰田集团为例,1997年雷克萨斯LS系列的日产版上首次使用了基于激光传感器制造的ACC(自适应巡航系统)。2005年,丰田在爱知世博会期间展示了IMTS(智能多模式交通系统)的车联网应用示范。2018年起,丰田集团提出向“移动出行公司”转型,以自动驾驶技术为核心开启了智慧出行领域的全方位探索,如2020年入局e-VTOL(电动垂直起降飞行器),2021年丰田集团“L4级”e-Palette无人驾驶电动车3在东京奥运会的广泛应用,2024年近千辆“L4级”无人驾驶出租车(Robotaxi)的投放运营等。

场景应用方面,日本在自动驾驶轨交、自动驾驶巴士、自动驾驶物流配送等领域进行了多轮应用实践,实现了从封闭道路测试到公共场景开放的全面应用。封闭道路场景下,第一条全自动驾驶的铁路列车线百合鸥早在1995年便于东京湾成功运营。公共道路场景下,为有效解决市区公交盲区问题,2020年日本茨城县堺町市在公共道路上启动运营自动驾驶巴士,自动驾驶状态下占比高达73%。

空间实践:迈向未来城市的新探索

响应智慧出行领域技术革新对城市空间的影响,日本在基建设施优化、区域应用示范、未来城市畅想3个方面开展了一系列探索。

优化道路基础设施,探索完善专用和优先车道的自动驾驶公路建成环境。例如,新东名等高速公路设置了时速100公里以上的自动驾驶专用车道,茨城县日立市等通过在普通公路上安装传感器和摄像头并将其改造为自动驾驶车道等。

加速城市场景测试应用,推动更大区域内的全面应用。在SIP-adus的推动下,日本政府在东京滨水城区域、羽田机场区域等真实交通环境下开展了车路协同示范试点。2020年,日本修订了《国家战略特区法案》,放松了东京都、横滨市等11个未来技术测试特区(隶属于国家战略特区)内自动驾驶汽车、无人快递等智慧出行技术测试应用的监管许可,优先推动区域内自动驾驶技术先行先试。

国家战略特区—未来技术测试特区中先行先试的自动驾驶实验

来源:chisou.go.jp

结合智慧出行技术落地,描绘未来城市的规划蓝图。2016年,日本超智慧城市(Society 5.0)愿景中提出将打造自动驾驶技术基础下的“共享出行”之城。2022年,东京都在《面向自动驾驶社会的城市构想》中提出了面向2040年“自动驾驶社会”的4大愿景:通过自动驾驶技术在多领域的应用,构建集约紧凑的智能城市;通过轨道交通与科技技术的结合,构建人本优先的交通网络;通过道路空间再分配,构建富有活力的中心区域;通过数字技术优化,构建高效便捷的日常生活。在此基础上,东京都畅想了未来道路空间、站场空间、停车场等全新空间模式。

丰田“编织城市”的创新实践

2020年,丰田在全球最大科技圈盛会国际消费类电子产品展览会(International Consumer Electronics Show,CES)上公布了名为“编织城市”(Woven City)的未来城市概念,项目策划由建筑规划设计公司BIG、日建集团,区域开发可持续性咨询机构Atelier Ten、交通咨询机构Mobility in Chain共同参与。“编织城市”旨在通过构建一个可用于智慧出行测试的未来城市,探索移动的多种可能、增强人际交往、建立一个人人友好的社会(Expand Mobility, Enhance Humanity,Engage Society)。概念一经推出便受到广泛关注,目前项目已收到上千份的居住申请书,预计建成后将有2000名居民入住。

溯源再出发:链接出行未来的汽车之城

“编织城市”位于富士山脚下,建立在静冈县裾野市北部区域的丰田汽车工厂旧址之上,占地约为175英亩(约70公顷)。一期占地约34.7公顷,由已停产的东富士工厂改造而来。

东富士工厂是丰田东日本公司乘用车组装厂,创办于1967年,与紧邻的东富士技术中心共同形成了丰田汽车在裾野市“研发—测试—生产”的产业集聚区。作为日本汽车工业化成功的缩影之一,东富士工厂在过去的53年中累计生产了752万辆丰田汽车。2011年东日本大地震后,为了支持震后地区复苏,丰田集团将生产线转移至东北地区。正因如此,东富士工厂于2018年对外宣布停产,并最终于2020年正式关闭。

东富士工厂旧址

来源:woven-city.global

“编织城市”设计图

来源:woven-city.global

2018年7月,在宣布工厂停产之后,丰田集团首次提出东富士工厂的更新构想,通过建设一个面向未来汽车科技应用的理想之城,链接汽车工业的过去与未来。经过两年的设计构想,“编织城市”的概念于2020年正式对外公布。

2021年2月,“编织城市”项目一期的先行启动区正式开工。先行启动区占地面积约5公顷,将建成以低密度宿舍住宅为主的未来社区,包括丰田员工及其家属在内的约360人将成为首批住客。目前,先行启动区已完成建筑封顶,预计在2024年夏天完成建设,并于2025年正式对外开放。

“编织城市”一期设计图

来源:woven-city.global

移动新模式:锚定高效出行的先锋之城

创新道路体系,重构高效适应的城市空间结构。根据不同交通工具的速度,“编织”形成“3×3”路网结构的基础单元,单元宽度约150米。同时,基于交通工具的功能导向优化道路空间。针对效率优先的自动驾驶专用车道,将在路面下方布局无人物流专用车道和基础服务设施;针对慢行优先的行人及微型交通工具4的共享和步行道路,将通过蜿蜒步道、绿色小品置入等方式打造公园漫步的步行体验。与此同时,通过放大、缩小或扭曲基础路网单元,形成中央公园、中心广场等大型公共空间。

“编织城市”的空间生成模式

来源:woven-city.global

“编织城市”的3种道路

第一种是自动驾驶车辆专用道路。

第二种为行人及微型交通公用道路,供自行车、踏板车、丰田i-walk和其他个人交通工具使用。在这条共享道路上,通过置入景观装置打造蜿蜒曲折的休闲长廊。

第三种是行人专用道。基于慢行友好的理念,通过线性公园的空间模式设计了专为行人、植物和动物考虑的道路载体。此外,该生态步道还将连通前往富士山的生态步道。

试点前沿技术,探索灵活便捷的智慧出行模式。一方面,通过共享车辆丰田e-Palette与零售餐饮、医疗、酒店和办公等功能结合,形成灵活多变、可移动的新型公共空间,探索“出行即服务”的城市应用。另一方面,通过地下高效物流网和地上配送机器人的协同衔接,实现包括垃圾处理、货物物流在内的点到点配送服务。

编织新范式:践行绿色包容的智创之城

倡导低碳发展,构建气候适应的绿色单元。采取以氢能为主的清洁能源体系,通过在项目北侧新设“制氢加氢”的一体化加氢站5、氢燃料电池在移动出行工具上的全面应用、社区智慧能源管理系统(CEMS)对其运营优化等措施,实现氢能“制―储―运―加―用”的全产业链应用,并将设置联合研发的氢能源技术示范中心,加快氢能研发突破。此外,选用碳中性的木材作为建筑材料并推动屋顶分布式光伏,同时结合AI模拟有效控制建设过程中的碳排放。

坚持以人为本,塑造更有温度的市民家园。一方面,通过路网简化释放更多日常生活所需的公共空间,同时在重建过程中保留了承载丰田历史的汽车冲压车间,并将其改造为“编织城市”的公共设施。另一方面,开展“丰田学校”数字孪生虚拟体验等一系列社会活动,加强与社区的文化互动。

强化万物“链接”,实现数字赋能的城市智理。丰田携手日本电报电话公司共同打造“智慧城市平台”,通过数据采集与分析保障居民生活便利和出行安全。此外,通过数字孪生系统对规划措施、空间布局、技术应用给予模拟验证,从而实现建设规划方案的迭代优化。

激发科创活力,打造开放共享的创新热土。丰田科学家、相关企业的研发人员、初创企业家将成为“编织城市”的主要居民。“编织城市”通过提供研发设施(如3D打印设施、移动实验室等)、原型测试场地和众创社区,加速创新落地。目前,除自动驾驶外,项目已在能源、物联网、物流和健康食品4个领域有了阶段性成果。

“编织城市”前沿领域最新探索

来源:woven-city.global

面向未来城市的地区行动

“编织城市”项目所在裾野市是日本知名的“制造之乡”,工业人口占比高出日本平均近10%。在新一轮规划中,裾野市提出将以“编织城市”为发展锚点,建设“令所有人都引以为豪的未来田园城市”,并于2020年后出台了一系列行动计划。

夯定基石:形成全方位的规划支撑

调整“编织城市”的用地规划。2021年,“编织城市”所在地区的用地性质由“专业工业用地”调整为更弹性复合的“准工业用地”,并设立“研发功能特别用途区”,限制与研发功能不符的商业开发,保障项目的开发建设。同时,加快制定“东富士工厂地区计划”,明确区域土地整备、开发建设、建筑物利用的计划,其中为保障富士山与裾野市的视线通廊,将严格管控“编织城市”的建筑高度。

日本的工业用地分类和特别用途区

日本有3类工业用地,分别是专业工业用地、工业用地和准工业用地。专业工业用地指以危险性较高的重工化工业为主的地区,无法建设住宅、学校、店铺、医院、酒店等;工业用地指以工业为主的地区,可以建设住宅、学校,但不允许建设医院、旅馆;准工业用地指不会对环境造成影响、以环保无公害的轻工业为主的工业生产活动地区,对建筑的形态和功能无要求限制,可以建设住宅、学校、医院、旅馆等。

特别用途区旨在通过更详细的指标如建筑功能、建筑高度、容积率等,对特定功能应用进行管控,具体细则一般由各级政府自行决定。叠加“研发功能特别用途区”将有效保障建筑用于研发活动,并对不符合研发功能的建筑进行开发管制。其中禁止建设3类建筑,一是占地面积超过1万平方米的大型建筑,二是马术场、射击场等设施建筑,三是歌舞厅等商业娱乐建筑。

“编织城市”所在区规划用途变更内容

来源:《裾野都市计划的变更决定》

推动周边地区城市更新。JR岩波站是距离“编织城市”最近的交通枢纽,并形成了具有活力的城市功能片区。2021年,为了保障“编织城市”的居民对活力生活的空间需求,岩波站周边地区城市更新启动。一方面,通过空间梳理和布局优化提升站前地区的城市功能与可达性。另一方面,规划新增一系列居住社区和公服设施以承载“编织城市”项目带来的未来人口涌入。

蓄势待发:强化跨地区功能协同

重塑区域城市功能,实现协同互补。2021年《裾野市北部区域战略规划》完成编制,在“编织城市”周边划定了城市功能区(JR岩波站周边地区)、未来居住社区和产业集聚区3大功能板块,加强项目与周边地区的功能联动。除此之外,未来裾野市北部将新设工业区以吸引面向前沿领域的高新技术企业,构建在“编织城市”研发测试、在裾野市生产制造的产业协同模式。与此同时,裾野市将加快新型公共交通系统的研究和应用,强化无缝链接的交通骨架支撑。

裾野市北部区域战略规划设想(左:裾野市北部区域分阶段发展目标 右:岩波—御宿范围城市功能分区)

来源:《裾野市北部区域战略规划》

疾驰前行:加速最前沿的技术创新

加快在数字领域的实践探索。2018年,丰田集团宣布“编织城市”的概念构想后,裾野市成立了由市长领导的数据利用部,发布了全国首份《促进数据利用的城市宣言》。随后,加快了多领域的合作,如与东京大学产业技术研究院联合成立研究小组,制作了线上城市地图并开展了一系列社区活动。

2020年“编织城市”概念正式对外公布后,裾野市制定了“裾野市数字化创意城市计划”(Susono Digital CreativeCity,SDCC),由丰田集团和东京大学工业科学研究所共同担任发展顾问。除了加快推动“编织城市”与裾野市的融合这一目标之外,SDCC在智慧出行、智慧产业、智慧环境、智慧教育、智慧医疗、智慧农业、智慧观光、智慧治理等8大领域均提出了数字化目标。尽管2022年9月,裾野市宣布中止该计划6,但是在运营的2年内,SDCC先后吸引了东京大学等87个产学组织共同参与,并启动了43个相关示范项目,为裾野市的数字化转型奠定了坚实的基础。

探讨先行先试的政策特区。静冈县与裾野市两级政府形成合力,针对受现行法律限制而难以落地的项目,在《裾野市综合规划(2021―2030)》中提出将考虑在裾野市划定政策特区,通过放宽政策限制推动前沿技术在“编织城市”和裾野市的测试应用。

日本“编织城市”是全球迄今为止为数不多并在稳步推进的未来城市实践。它从自动驾驶测试应用切入,通过物质空间的建设优化和数字技术的应用支撑,共同构建了未来城市的理想范式。尽管面临技术落地不及预期、研发投入导致亏损的潜在风险,但“编织城市”一石激起千层浪,推动了更大范围内对未来城市探索实践的地区行动,为智慧城市的建设探索提供了新的路径。中国或将成为全球最大的自动驾驶市场,在推动技术快速示范应用的同时,也需关注城市对新技术的空间响应,在推动智慧出行与未来城市建设的协同发展方面走出创新之路。

1作为SIP-adus的重要成果之一,《官民ITS构想路线图》由政府和私营企业联合制定实施,其中详细描绘了自动驾驶在私家车、物流领域和出行服务3个方面的阶段性发展路线图,并且每年进行一次动态修正。

2根据美国汽车工程师学会(SAE)标准,自动驾驶可分为L1-L5五级,L4级指在特定场景下车辆几乎可以完成所有的操作,基本不需要驾驶员的操作。

3丰田e-Palette是一款可定制的多座多功能汽车,具备酒店、餐车和流动医院等用途,时速仅为20公里。此外功能设计与丰田自动驾驶平台相结合,并且可通过智能手机的APP来操作实现。该设想最早于2018年向公众公示。

4微型交通工具指时速低于25公里、由人力或电力驱动的新型交通工具,如共享单车、电动平衡车、电动两轮车等。

5当前加氢站普遍采用“工厂氢+气态管车运输+加氢站”建站模式。与一般加氢站不同,“编织城市”北侧的加氢站将通过电解槽利用可再生能源制备氢气,并通过管道直接供应至“编织城市”的能源系统。

6据裾野市政府发文,SDCC计划中止原因有2点:一是SDCC计划的市民接受度和推广度仍相对较低;二是与2020年底日本内阁推动的数字化转型计划(DX)有较高相似度。

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(来源:市规划院)