|
根治堵车和污染的对策 ——快速直达交通体系 张瑞敬 一，改变城市交通现状需要创新思维
随着我们生活水平的稳步提高，堵车和污染现象也日益严重，越来越令人无法忍受。如何彻底改变我们赖以生存的城市环境，已经成为当务之急。 堵车和污染的原因是泛滥的私人轿车超过了城市承载能力，根治办法是以全新的交通体系取代私人轿车，一种比私人轿车更加快捷、舒适、方便的交通体系，才能吸引人们主动放弃私人轿车。 为解决堵车问题，大城市纷纷建设地铁、轻轨、BRT公交专用道，虽然这些措施提高了主干道交通速度，但是，它建设投资大、占用面积大，不适合覆盖所有街区和线路，而且仍然存在站站停车、不同线路要中转、高峰期拥挤以及夜间不能提供服务等问题，仍然无法取代私人轿车。 为了治理空气污染，众多车企争相开发电动汽车，政府以巨额补贴支持电动汽车。电动汽车确实可以解决空气污染问题，但却不能解决大城市普遍存在的堵车问题，不能解决停车位不足问题，现在的动力电池的高成本使它不具备商业竞争力，靠政府高额补贴不是长久之计。 互联网企业和车企又开始开发无人驾驶汽车、互联网汽车，我国一汽集团、百度公司、上海汽车集团公司也进军自动驾驶汽车。百度的自动驾驶汽车已通过测试，上汽集团已可量产。但是无人驾驶汽车仍然存在成本高和商业竞争力差的问题。并且都不可能解决道路通过能力不足问题，对解决堵车和污染问题毫无帮助。 真空管式高速交通系统的商业化更是遥远的事情。 现有交通技术无法彻底解决堵车和尾气污染问题，我们必须走出思维定势，另辟蹊径，开发全新的交通工具，一劳永逸地彻底根治堵车和污染问题。
二， 堵车和污染问题的原因分析
1，造成城市交通拥堵的原因： 一是汽车数量超过了城市的承载能力，每辆汽车占用的道路资源已经不足于维持其自由度。如2015年七月统计，深圳市每公里道路平均承载汽车502辆，如果都排成一排都挤不下。 二是私有汽车运行的不可调度性： 车多固然是堵车的重要原因，但不是主要原因；主要原因是私人汽车的独立运行和不可调度性，极易造成道路上车辆局部集中和各行其事难以疏解。我曾看到过仅有三辆车在某市场大门口堵车，原因是互不相让，这就是私人汽车运行不可调度性和各行其是的弊端。 三是独立运行汽车车速与车距的矛盾： 城市道路通过能力有限，不能适应汽车急速增长的需求，是造成堵车的另一个主要原因。因为道路难以拓宽，要提高道路通过能力，只能从提高车速加大行车密度上想办法。但是对于独立运行的汽车来说，车速和车距却是一对矛盾，车开快了车距就必须拉大；一缩短车距，就必须减慢车速。车越多车距就越小，自然车速越慢，造成交通拥堵。 独立运行汽车不可能既提高车速又缩短车距，道路通过能力无法提高。 四是开放的、平面交叉的道路互相干扰太大，限制了车速提高；如果全部建成高速路则空间不允许、投资太大，不现实。 五是私人汽车利用率低下，造成资源大量浪费； 私人汽车坐位利用率、时间利用率、道路利用率、能源利用率都非常低，不仅浪费了道路资源、物质资源，而且浪费了停车位空间资源。一些城市因为停车位不足导致大量占道停车。在大量中产阶层出现之前这些还不成问题，在中产阶层达到数以亿计之后，汽车私有的固有问题就暴露无遗了。 二，造成空气污染的原因 化石能源汽车的尾气排放是城市空气污染公认的主要来源。 氢动力和电动汽车是公认的清洁能源车，氢动力尚不成熟，而电动汽车动力电池的高成本是制约其发展的主要因素。全世界努力了几十年至今电动汽车成本仍然不具备商业竞争力，只能依靠政府补贴，所以道路上跑的依然是化石能源汽车为主。如果一半汽车换成电动车，政府再补贴根本负担不起，再说，这对买不起汽车的人来说也是不公平的。
三， 消除堵车和污染现象的切入点
根据以上分析，消除堵车和尾气污染的思路应从以下四个方面入手： 1，
开发比轿车更加快捷、舒适、方便的新型绿色公共交通工具，取代私人轿车。 2，
实现车辆统一调度： 在车辆保有量太高、道路资源不足的情况下，必须统筹利用有限的道路资源。使交通车辆运行具有全程可调度性，才可以科学、高效配置道路资源，避免车辆在城市道路上的随机局部集中。 3，
提高城市道路的通过能力： 解决车速与车距的矛盾，使车辆能够以高密度高速度行车，使超高密度车流也可能像无车时一样快速行驶。 4，
降低电动汽车和无人驾驶汽车的成本： 电动汽车要商业化必须避开昂贵的动力电池；实现无人驾驶必须避开昂贵复杂的自动驾驶系统。使电动汽车、自动驾驶汽车不再依赖政府补贴，才能真正具有市场竞争能力。
四，新型交通工具的创新方向
从上述四个思路出发，按照现有知识，解决问题的途径只能是： 1，轿车化： 新型交通体系要像私人轿车一样快捷、舒适、方便，实现一站高速直达，那么交通体系只能采用轿车化的交通工具。因为大型公共交通工具必须站站停车上下客，无法像轿车一样快速直达。大型车高峰期非常拥挤，非常不舒适，根本无法与轿车相比。 2，轨道化： 既要使用电驱动，又要避开昂贵的动力电池，目前只有轨道交通可以直接通过电网供电，大幅度降低车辆制造成本，使电动车真正具有商业竞争力。 轨道交通化易于封闭运行，没有两侧干扰，无需频繁转向、制动、加速，紧急状况少得多，操控容易，安全性高，速度快。 轨道车无需360度不间断扫描，只需用传感器对前方进行监视，自动化模块相对简单，作无人驾驶车成本可以大幅度降低。 3，列车化： 独立运行车辆存在车速和车距的矛盾，不可能做到高密度高速度行车，道路通过能力无法提高。目前只有列车可以以零车距高速行车而不会追尾。列车化可以极大提高道路通过能力。 城市机动车保有量越来越高，列车化是未来高密度交通的必然选择。 4，智能化： 公共交通轿车化后，必须是无人驾驶车，因为不能要求每个乘客都会开车；而且只有具有通讯功能的智能化轿车才可能统一监控调度，科学、高效配置有限的道路资源。 5，体系化： 车辆密度低时，可以分散、独立运行；当车辆密度达到一定极限值以后，平均每辆车占用的道路资源已经不足以维持它的自由度，这时就必须统筹利用有限的道路资源，通过全程统一调度实现体系化运行。 综合起来，能够同时满足上述五项创新原则要求的交通工具，只能是：“智能轨道电动轿车”；并且轨道电动轿车要能以列车方式行车，能统一监控调度、能够体系化运行，能一站直达目的车站，即要形成一个全新的交通体系。这就是我们未来最为完美的、理想的交通体系。（以下我们简称这种轨道轿车交通体系为“快速直达交通体系”或称“快捷公交”，这种轨道轿车简称小车）
按照我们现有科学技术发展水平，和制造业工艺装备水平，完成上述快速直达交通体系经过努力是可以实现的。经多年研究，提出如下设计方案：
五， 快速直达交通体系的硬件构成
1，全覆盖、全立交、全封闭、全互联的轻型轨道互联网： 能不能实现这四个全是能不能实现任意站到任意站一站快速直达的关键，缺一不可。 轨道网只有全部覆盖每一个街区才能让每位乘客就近上车、就近下车，不需其他摆渡工具，才能像私人轿车一样方便。 轨道网只有全立交、全封闭，像高速公路一样，才能取消红绿灯限制，排除两侧和对面干扰，才能保持高速运行，保证一站直达目的车站，保证比私人轿车更快捷、更加安全。 如果轨道交通像地铁一样分成一条条孤立的线路，那么线路与线路之间就要中转，就无法保证一站直达；要把一条条孤立的轨道线路全部互联成网状，才能保证每位乘客能够从任意站乘车直达任意站下车。 2，智能轨道电动轿车： 高密度高速行驶的小车在纵横交织的轨道网上行驶，就必须具有对路线的记忆能力、和在交叉道口对轨道的快速选择能力。 小车高度智能化，可以自动驾驶，可以统一调度，可以体系化运行。 小车必须最大限度轻量化，应低于600公斤，只有轻量化才可以使用轻型轨道，才可以减少建设占地面积、减少建筑材料用量、减少工程量、缩短建设周期和大幅度减少建设投资，才有可能在所有道口和狭窄道路全部立交，在所有街区全覆盖，以保证快速直达和方便乘客就近上下车。 小车可以是公交车，也可以是私人车，并且都在同一轨网以统一的体系化方式运行，可以统一存放在郊外自动化车库。 3，统一监控与调度中心； 要设立统一监控和调度中心，设主机电脑负责对全部小车运行进行全程监控和调度，以保证全市轨网的均衡使用和科学、高效配置，保证道路畅通。 4，可快速分轨车站： 要想让每辆小车一站直达目的站，在沿途车站就不能停车，那么，在每个车站都要像交叉道口那样设高速分轨道岔，使高速穿越小车和进站停车小车可以高速分轨而互不干扰。 5，自动化立体车库： 为了减少市区占道停车现象，自动化立体车库应设在郊外。立体车库各层轨道之间要互联，以方便每辆小车自动自如地出入每层轨道。
六， 快速直达交通体系的软件功能
1， 小车的信息共享和多车联动功能（以虚拟列车模式高密度高速行车功能）： 多车联动功能是极大提高城市道路通过能力的关键。 独立运行的车辆肯定存在车速和车距的矛盾，不能实现高密度高速度行车，限制了道路通过能力的提高，轨道轿车必须能够以列车模式行车，来实现以零车距快速行车而不追尾。 但是，如果轨道轿车要像列车一样用挂钩连接起来，那就和大型公交车没什么两样，还是要站站停车上下客。所以小车之间必须是无形连接，通过信息共享实现多车联动，即虚拟列车模式。 如果不采用虚拟列车行车方式，公交车也轿车化后，乘客人均占道面积肯定会远大于大型公交车，反而会加剧交通拥堵。采用虚拟列车行车方式，按照市区 2，小车程序控制功能： 小车以程序控制方式记忆和选择行车路线。 小车车载电脑装有自动形成行车程序的自编程序软件，当乘客上车时，即在电脑键盘或触屏上输入目的站编码（或在等车时在车站电脑上输入）车载电脑立即自动形成行车程序。 3，小车自动驾驶功能： 小车还装备各种传感器，小车车载电脑根据传感器探测数据做出判断，自动调整车速、应对突发情况，保证行车安全。 4，小车的统一监控和调度功能： 轿车无序运行会导致车辆在一些路段随机地局部集中，是造成堵车的最根本原因。要避免堵车现象发生，对小车必须统一监控和调度。监控中心主机电脑通过数据链通信系统和卫星定位系统双控监视小车运行，并根据监视情况进行统一调度。 小车车载电脑根据主机电脑调度指令改写自动形成的原始行车程序，从而改变行车路线，避开热点，将堵车消灭在发生之前，保持道路畅通。 5，小车的自我诊断功能： 以虚拟列车方式高速运行的小车，一旦有一辆小车发生故障马上会影响到后续一系列小车，造成连环事故。所以体系必须有故障预测预警功能。可以在小车上、轨道上安装各种传感器，车载电脑可以根据这些传感器的数据异常综合分析、预测出可能发生的故障，提前向管理人员发出预警，并自动引导问题小车退出运营，通知维修人员。
七， 快速直达交通体系的性质和特征
智能轨道电动轿车、轻轨互联网、监控调度中心、立体化车库，可快速分轨车站，构成快速直达交通体系的硬件系统。 而程序控制功能、自动驾驶功能、多车联动功能、统一调度功能，是快速直达交通体系的软件系统。 按照以上设计，这是一种个性化的公共交通工具，是一种全新概念的交通工具，是一种以体系化模式运行的交通体系，是将分散的、孤立的交通工具组织成一个统一、协调、高效的运行整体；是以信息技术来高效利用城市道路资源的尝试。从概念上它不是一种单一的交通工具，而是一种复杂的现代化交通体系。 快速直达交通体系是轻轨互联网和信息互联网的结合，是无人驾驶轿车技术和轨道交通技术的结合，是公共交通与私人交通的结合。是多学科科学技术、多行业知识技能的集成。 这一交通体系的显著特征和优势是： 1， 采用舒适、私密、安静的轿车化车辆； 2， 车辆完全程序控制、无人驾驶； 3， 可以以虚拟列车模式高密度高速行车； 4， 全程可统一调度,体系化运行，高效配置道路资源； 5， 全城高速轻轨，一站式高速直达目的站，中间无需停车、换乘，绝不堵车； 6， 站点覆盖全城，全城可就近上下车，无需摆渡； 7， 全天24小时无人值守提供服务，像轿车一样方便； 8， 直接从电网供电无需昂贵的动力电池； 9， 完全零排放无污染； 10， 公交与私交同轨运行，私人购置轨道轿车也可以上轻轨互联网参与高效的体系化运行。
八， 快速直达交通体系的对比优势
快速直达交通体系是轿车技术与轨道交通的结合，是分散的交通工具与体系化的运作模式的结合，是信息互联网技术与轨道互联网技术的结合，那么，它也必然是多种交通模式和技术优势的集成。 与以前轿车、公交、地铁、出租车相比，快速直达交通体系的具体比较优势如下： 1，
与私人轿车相比; 快速直达交通体系可以做到以平均60公里以上的时速一站高速直达目的站，中间不停车，远比私人轿车更加快捷。 乘坐快速直达交通体系不用你考驾照、不用维修保养、不用洗车、不用年检、不用买停车位、交停车费、不用交保险，减少很多体力、财力、和心理负担。 2，
与公交大巴相比： 快速直达交通体系可以一站快速直达目的车站，中间不用站站停车、不用换乘，远比大巴快捷得多。 快速直达交通体系使用的是轿车，高峰期也不会拥挤，远比现有大型公交车舒服得多。 快速直达交通体系可以全天24小时提供服务，这也是现有公交根本做不到的。 它还不会污染空气。 3，
与地铁相比： 地铁列车虽然没有红绿灯影响，但和公交大巴一样仍要站站停车，不可能一站快速直达目的站，快捷程度远不如快速直达交通体系快捷。 地铁线路不可能全覆盖每个街区，不是随处都可以乘坐地铁，因为地铁无法覆盖每个街区，不能方便每位乘客；而快速直达交通体系可以做到。 乘坐地铁常常非常拥挤，常常没有座位可坐，高峰期能把人挤成相片，太不舒适；而快速直达交通体系像轿车一样舒适。 4，
与电动汽车相比： 电动汽车确实是零排放，但仍然在瞬息万变的公路上行驶，无法保持高速行驶，无法与快速直达公交系统相比。 电动汽车仍是独立运行车辆，存在不可调度性，无法高效配置道路资源，堵车在所难免；而快速直达公交系统永远不会堵车。 电动汽车也存在停车位不足问题、维修保养问题、驾照问题、年检问题，一大堆麻烦事；。 电动汽车动力电池存在高成本问题，如果没有政府高额补贴，马上就会退出市场。 而快速直达交通体系能直接以电网供电，既是零排放、无污染，又避开了昂贵的动力电池，大大降低了制造成本，使之真正具有市场竞争力，不需要政府补贴。 5，
与未来的无人驾驶汽车、互联网汽车相比： 无人驾驶汽车、互联网汽车都是在全开放、平面立交的路面上跑，都有360度扫描系统，要随时应对四面八方的状况，因此控制系统非常复杂，非常昂贵，缺乏市场竞争力。轨道轿车则在封闭的轨道上前行，只需注意前车速度与距离，自动控制简单得多，因而控制系统简单的多，成本低得多。 无人驾驶汽车仍然是独立运行车辆，不能统一调度、不能以虚拟列车方式行车、没有全封闭、全立交的道路条件，车速仍无法保证，远不如快速直达公交系统快捷。 6，
与出租汽车相比： 快速直达交通体系与出租车都可以点到点直达，都舒适方便，但使用费用相差很多。出租汽车与私人轿车一样，也有红绿灯影响，也会堵车，快捷程度无法与快速直达交通体系相比。 7，
比现有所有交通工具都更节能： 快速直达交通体系是一站快速直达目的车站，中间不停车，没有频繁的制动和加速，可以一直保持以原设计的经济时速运行，所以更加节能、更加低碳。
由以上分析可以得出结论：这一交通系统比现在城市的所有交通工具都更加具有竞争优势，完全可以吸引人们主动放弃私人轿车而选择公共交通，还会把其他公共交通的乘客全部吸引过来，使城市交通逐步单一化，这一切不需要政府强制推行，完全可以自发完成。
九， 快速直达交通体系会给城市带来哪些变化
快速直达交通体系给城市带来的变化将是颠覆性的，前所未有的。 1， 道路上汽车会大幅度减少，车速加快，堵车现象完全消失，交通非常顺畅，市区交通平均车速可达每小时60公里以上，城际交通时速120公里以上； 2， 空气更加清新，天空更蓝，不再有雾霾和光化学烟雾发生，人们不再需要外出躲避雾霾，城市更加宜居； 3， 交通工具日趋单一化，最后基本上只有快速直达公交系统在运行。因为有了快速直达公交系统，人们不可能再去忍受其他交通工具的折磨。城市交通管理更简单，更程序化、数字化，这一交通体系可能成为现代城市交通方式的终结者； 4， 城市交通方式的改变必将会影响到城市规划和建筑设计风格的改变，城市风貌必将产生难以预测的变化。 5， 轨道轿车快速直达交通体系不仅适合市内公交，也适合城际长途。市区轻轨互联网和城际轻轨直连，市内交通和城际长途交通将完全一体化，交通枢纽失去作用，将被取消。 6， 像京津冀、长三角、珠三角城市群完全可以形成统一的巨型交通网络，使城市群趋向同城化，城际交通更加便捷； 7， 由于快速直达交通体系节约了大量宝贵时间，人们工作效率提高，城市运转节奏必将因此而加快，有利于加快城市经济发展速度； 8， 上班族不用在道路上花大量时间拼消耗，生活变得更轻松而愉快，人们有更多时间去锻炼与消遣，有利于身体健康。
十， 发展快速直达公交系统的可行性
1， 经济性： 快速直达交通体系的轨网建设投资和建设周期都远低于地铁和高速路，甚至低于公路建设投资和周期； 小车制造成本远低于电动汽车（不需要昂贵的动力电池，自动驾驶系统也比公路自动驾驶汽车简单）； 这一交通体系运行费用远低于汽车（用电比烧油便宜）。 快速直达交通体系不仅是最快捷、舒适、方便的交通系统，也是最经济的交通系统。 2， 可操作性： 轨道轿车、轻轨互联网、虚拟列车、可调度性、体系化运行这些概念听起来很超前，但是这一切都是基于现有高新技术的组合，只不过是把不同领域的知识经验加以移植和集成，完全没有不可逾越的难关。 现在在我国轿车技术、轻轨技术、计算机技术、软件设计技术、卫星定位技术、数据链通信技术、遥控、遥感、遥测技术、自动控制技术、电驱动技术、电控技术等都已经发展到相当成熟的水平，为发展快速直达交通体系奠定了坚实基础。 现有的制造业装备和生产流水线稍加改造就可以批量生产。 快速直达交通体系轻轨架构简单，施工容易，在非机动车道上或在人行道上方3——4米高度架设轻轨，不影响主干道正常交通。 占地面积小、设置灵活，即使在狭窄街道上也可以架设轨道和立交；可以在居民小区内、大型企业、机关、学校院内设置车站。 轻轨和其支撑结构较轻巧，完全可以在工厂做成预制构件，工程建设速度很快，建设周期短。 3，普适性： 快速直达交通体系不仅比私人轿车更加快捷、舒适、方便，档次很高，同时消费也很低，所以，它既适合于腰缠万贯的大老板，也适合于低收入的工薪层，更适合于整天忙得团团转的高知白领，它给一切乘客带来方便、轻松、愉快和享受。 4, 先进性： 快速直达交通体系在国际上未见报道，当属世界首创。 5，政策适应性： 快速直达交通体系符合党和国家关于能源、环保、交通各项方针政策，符合可持续发展战略，有利于国家能源安全，符合低碳、节能的国际潮流。 9， 市场独占性： 企业超前介入，获得独立知识产权，就可以获得市场独占权。 10， 世界性： 城市的堵车和污染问题是世界性的，世界比较发达的国家都普遍存在堵车和污染问题，快速直达交通体系同样适合这些国家的交通市场。同样会受到乘客的普遍欢迎，快速直达公交系统的市场是世界性的。
十一， 展望
现在，快速直达交通体系已经完成了总体思路设计和一些关键技术的攻关，做出了模型，下一步需要的是投资开发。 开发快速直达交通体系完全不同于以往开发一种交通车辆，它是要建设一个复杂的交通体系。它涉及城市建设规划、城市交通管理、国家产业政策，是一个系统工程。需要政府的决策和规划。 快速直达交通体系是多行业、多学科技术的集成，涉及汽车制造、轨道交通企业、互联网企业、自动化企业、卫星通信、计算机硬件与软件开发等，需要多个行业技术专家的不断努力，并且会随这些行业技术的发展不断提高和完善。 国外也存在城市交通问题和污染的共性问题，相信这一交通体系不仅是国内城市交通市场的迫切需要，这一首创技术必将走向国际市场。 企业超前介入、超前开发、抢占行业技术制高点、控制知识产权，打造核心竞争力，必能先声夺人、独占这一全新产业的世界市场，获得丰厚回报。 希望快速直达交通体系早日变成现实，希望我们大家早日从堵车和雾霾的噩梦中解脱出来。
|
|
|
