全球大都市兩個(gè)病癥（高房?jī)r(jià)、交通擁堵）解決方案探索

摘?要：高昂房?jī)r(jià)及交通擁堵是大都市的兩大頑疾，探索將膠囊高鐵建設(shè)到城市中心，建立一個(gè)城市內(nèi)部獨(dú)立的快速客運(yùn)交通新系統(tǒng)。膠囊小車在軌道上由電腦控制從而實(shí)現(xiàn)無人駕駛，軌道下由地面感應(yīng)器做導(dǎo)航或遙控駕駛。淺析了膠囊小車的電池、轉(zhuǎn)向、自動(dòng)編隊(duì)、無人駕駛、共享模式及成本等問題，提出了平躺的摩天輪和摩天大廈的非站點(diǎn)高速高架系統(tǒng)設(shè)想。將高房?jī)r(jià)拉平，為堰塞湖導(dǎo)流但不決堤，并極大程度緩解大城市的交通擁堵，提高出行的幸福指數(shù)。

關(guān)鍵詞：膠囊高鐵建設(shè)到城市中心;非站點(diǎn);高架;高速;單人單座膠囊;地面遙控駕駛;軌道上無人駕駛

每年全球有一百多萬人在交通事故中死亡，主要原因之一是全球汽車交通模式都是混流。2019年10月10日18時(shí)許，國道312無錫段錫港路上跨橋橋面發(fā)生側(cè)翻事故，共造成3人遇難。該事故原因初步分析為半掛牽引車嚴(yán)重超載導(dǎo)致橋梁發(fā)生側(cè)翻，具體情況仍在繼續(xù)調(diào)查中。此事故再次敲響了警鐘，急需建立一個(gè)城市內(nèi)部獨(dú)立的快速客運(yùn)交通系統(tǒng)。

1 非站點(diǎn)高架高速交通系統(tǒng)的設(shè)想

新交通系統(tǒng)的核心理念就是把高鐵開進(jìn)城市中心，在城市中心建設(shè)高架體系，一種單人單座的車子最高時(shí)速可以達(dá)到300多公里，以下簡(jiǎn)稱城市膠囊高鐵。

圖1展示了城市膠囊高鐵概念平面圖。在城市中心建設(shè)幾道主要環(huán)線，即圖中所示3道粗圓環(huán)，再通過蜘蛛網(wǎng)一樣的支路延伸到城市各個(gè)角落。

在高架軌道系統(tǒng)上車輛全程由電腦來控制，從而用較低的成本實(shí)現(xiàn)無人駕駛，下了高架軌道之后，一個(gè)方法是乘客進(jìn)行駕駛（需要考過專業(yè)駕照）;另外一個(gè)方法是遙控駕駛，隨著5G技術(shù)的普及，可以通過像軍用遙控?zé)o人機(jī)一樣，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的遠(yuǎn)程遙控駕駛。近一年左右，中國移動(dòng)和上海馭勢(shì)科技等公司都已成功進(jìn)行了遙控駕駛實(shí)驗(yàn)。

目前無人駕駛主要通過車載攝像頭、激光雷達(dá)等設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。成本非常高：64線OS-2激光雷達(dá)售價(jià)定在24000美元，加上電腦及一些攝像頭，一輛小車成本接近一百萬人民幣。如何實(shí)現(xiàn)較低成本，同時(shí)又能控制好車輛？專用的高架軌道系統(tǒng)避開了車輛混流，所以不再需要復(fù)雜的雷達(dá)及攝像頭，只要最基礎(chǔ)的定位系統(tǒng)即可，成本將大大降低。

圖2展示了城市膠囊高鐵概念全景圖。最外圍的高架環(huán)線設(shè)置8車道（15米以內(nèi)），結(jié)合穿樓的高架支路及交通樞紐電梯墻形成路網(wǎng)。

2 Anycar（膠囊）小車

全球已有很多國家研制成了膠囊雛形車，如美國里奇科倫菲爾發(fā)明的Raht Racer，“拉特賽車”人力躺車（如圖3所示），挪威發(fā)明的Podbike（如圖4所示）、trisled tomahawk躺車等，其中“拉特賽車”人力躺車的時(shí)速高達(dá)160公里。圖5展示了Anycar（膠囊）小車的概念圖。

國家目前正在實(shí)施交通強(qiáng)國的戰(zhàn)略，不斷加大交通基礎(chǔ)建設(shè)，但是修通一條新的路或橋，沒有多久又堵上了，這說明交通設(shè)施建設(shè)趕不上人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的出行需求。截至2015年，美國家庭每百戶擁有汽車超200輛，歐洲部分發(fā)達(dá)國家每百戶擁有汽車超150輛，中國居民平均每百戶擁有汽車僅為30輛，這中間還有巨大的市場(chǎng)潛力。如果傳統(tǒng)的5座車模式不改變，未來交通擁堵的概率依然非常大，甚至發(fā)生擁堵災(zāi)害。

2.1 電池系統(tǒng)

小車動(dòng)力采用電力，在軌道上，由軌道提供電力同時(shí)對(duì)車上電池充電，在軌道下，腳踏或電池驅(qū)動(dòng)。電池會(huì)采用插片式及快拆裝模式，目前快遞小哥的模式，電池一拔一插在1分鐘之內(nèi)搞定。

2.2 小車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

戰(zhàn)斗機(jī)上面沒有方向盤，它一樣能精準(zhǔn)操控，所以小車將通過搖桿來精準(zhǔn)控制方向。拿掉傳統(tǒng)方向盤變成一個(gè)影音娛樂的曲線屏幕，戴上3D眼鏡沉浸式觀影。

2.3 無人駕駛

膠囊小車大部分是單人單座車。車輛除了充電、維修的時(shí)間外，可以自動(dòng)到附近合適地點(diǎn)接乘客，這樣可以節(jié)省在交通方面的巨大成本及社會(huì)資源。

2017年5月3號(hào)中國發(fā)明了量子計(jì)算機(jī)，這是所有設(shè)想的核心基礎(chǔ)。采用移動(dòng)閉塞技術(shù)，膠囊小車和軌旁設(shè)備必須保持連續(xù)的雙向通信。膠囊不間斷向軌旁控制器傳輸其標(biāo)識(shí)、位置、方向和速度。位置誤差在幾公分以內(nèi)，然后數(shù)據(jù)匯總到量子計(jì)算機(jī)，由它判斷每個(gè)車應(yīng)該加速或減速并發(fā)出指令。

2.4 小車及系統(tǒng)的成本

膠囊車的制造成本預(yù)估在3萬左右，是中國全自主研發(fā)，集中國家資源大規(guī)模生產(chǎn)后還能降低。

全程電腦控制小車之后，甚至可能把車輛上被動(dòng)式冗余安全設(shè)置取消，以降低成本。主要是通過主動(dòng)式安全冗余設(shè)置來避免交通事故。如安全氣囊，目前高鐵在座椅前面就沒有氣囊。

新系統(tǒng)最終目的就是普惠大眾出行，類似城市交通的主動(dòng)脈-地鐵。地鐵主要成本是在地下工程建設(shè)，而新系統(tǒng)只需要打樁，然后采用模塊化鋼結(jié)構(gòu)體系快速安裝，基本在地面上建設(shè)，將大量降低工程成本。車輛的自重相對(duì)于傳統(tǒng)汽車減到1/4，每輛車重量控制在300公斤以內(nèi)，因此它的靜荷載以及在軌道上面的動(dòng)荷載和沖擊荷載均會(huì)大大降低。所以高架橋的柱子和其他結(jié)構(gòu)尺寸可以設(shè)計(jì)得非常輕巧。綜上所述，預(yù)計(jì)成本控制在地鐵投資的1/10以內(nèi)。初步預(yù)想在環(huán)線上每輛車行駛成本是：一公里耗費(fèi)電力費(fèi)用控制在一毛錢以內(nèi)，這樣每人每公里（每公里人均耗費(fèi)）比地鐵還便宜。因?yàn)橛幸粋€(gè)很重要的原因，是地鐵每年都要大量的費(fèi)用維護(hù)地鐵站，然而顛覆性的新系統(tǒng)根本就沒有站點(diǎn)，是非站點(diǎn)的。

2.5 共享模式探討

目前私家車使用率都不高，占用了大量社會(huì)資源，所以很多大城市采取了限制措施。停車難的問題日益突出，搶車位的矛盾越來越激烈，為緩解此矛盾，建議在市中心建設(shè)膠囊小車的專用停車大廈。同樣的建筑體量，它將是傳統(tǒng)汽車幾倍的容量。方圓3公里的停車場(chǎng)都可以改建為綠地或者其他，結(jié)合新共享模式，將更合理地配置資源，以滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的出行需求。

未來一定由國資控股城市膠囊高鐵公司，類似于高鐵。民眾可以掏出手機(jī)用APP買票，像現(xiàn)在滴滴打車一樣方便，上車到目的地是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直達(dá)，沒有了惱人的換乘，提高了客戶體驗(yàn)和通行效率。共享單車已變成各城市的頑疾，很多城市不允許再投放共享單車。最主要問題是因?yàn)檐囕v運(yùn)營商是民營，所投放的共享車沒有納入公共設(shè)施服務(wù)體系。但城市膠囊高鐵公司從建立開始就屬于國有資產(chǎn)，任何人在高鐵上的破壞行為都將由國家追責(zé)。破壞車輛就是破壞公共設(shè)施、破壞國家資產(chǎn)。

2.6 車輛自動(dòng)編隊(duì)管理

目前沃爾沃貨車已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)編隊(duì)管理。如果膠囊每輛車中間間隔在30公分以內(nèi)，空氣阻力變得很小，然后像個(gè)小火車一樣。人們一起出行時(shí)，可以根據(jù)路況由電腦自動(dòng)編隊(duì)管理，考慮到紅綠燈等原因，到達(dá)目的地的時(shí)差不會(huì)超過幾分鐘。

3 高架軌道系統(tǒng)

城市軌道交通作為大容量、中短途的客運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施，具有便捷高效、安全環(huán)保、社會(huì)效益顯著的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為優(yōu)化城區(qū)布局、提升生活質(zhì)量、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要舉措，廣泛受到世界各大城市的歡迎與青睞[7]。表1比較了城市軌道交通與其他交通方式。從表1中可以看出，城市軌道交通的運(yùn)輸能力是公共汽車的3～6倍、私人小汽車的7～20倍、自行車的10～30倍。從節(jié)約能源角度分析看，城市軌道交通的每公里每人次能源消耗量?jī)H為公共汽車的1/2、私人用車的1/8，具有明顯的節(jié)能效果[7]。

3.1 類似于摩天輪的交通樞紐

隨著未來交通流量加大，可能在局部區(qū)域也會(huì)出現(xiàn)擁堵情況，所以規(guī)劃設(shè)計(jì)之初，預(yù)留將高架軌道設(shè)計(jì)為多層，一旦擁堵，可以在上面再加層，每層之間在最外緣區(qū)域，通過斜坡車道進(jìn)行連接。圖6展示了新式電梯墻的概念立面圖。電梯可以上下及左右移動(dòng)。高架軌道分很多層，通過新式電梯來快速切換小車軌道。

3.2 平躺的摩天輪

平躺的摩天輪：在系統(tǒng)環(huán)線上，快速車道上行駛的車都是勻速的，而且間距很合理，如果環(huán)線出口目的地一致的話，每輛車的間距可能控制在幾十公分以內(nèi)。在城市上空俯瞰，它就是一條條長(zhǎng)龍。移動(dòng)閉塞技術(shù)縮小了追蹤間隔，使得小車可以在更小的運(yùn)行間隔下安全行駛，運(yùn)行效率得以提高。把車輛連接在一起并且勻速的好處是風(fēng)阻小、耗能低。每條長(zhǎng)龍的龍頭車都將設(shè)為風(fēng)笠車（外觀類似高鐵的子彈頭，斗笠可以根據(jù)速度調(diào)整大小），這個(gè)車上沒有乘客，它一直在軌道環(huán)線上行駛，作用就是減少后面車的空氣阻力。

3.3 膠囊高鐵開進(jìn)城市中心

目的是把客流與地面上的貨流進(jìn)行分離。貨運(yùn)就在地面上，因?yàn)榛炷凉捃囘_(dá)四五十噸，還有鋼筋運(yùn)輸車等工程車輛的載重是非常大的，而且常常超載，所以放在地面上進(jìn)行運(yùn)營。這樣大大地提高了客運(yùn)的安全性及便捷性，同時(shí)地面交通壓力會(huì)大為減輕，從而減少大城市的交通擁堵。

3.4 城市應(yīng)急系統(tǒng)組成部分之一

重慶穿樓輕軌列車在2006年正式運(yùn)營，至今安全運(yùn)營十余年，證明了軌道交通穿樓技術(shù)的成熟。圖7展示了穿越醫(yī)院塔樓的概念示意圖。未來醫(yī)院急診也許在八樓，小車通過穿樓軌道直接快速進(jìn)入醫(yī)院大樓。

3.5 平躺的摩天大樓

建筑物的立面要受到風(fēng)荷載的作用。隨著高度的增高，風(fēng)荷載增大，建筑物的橫向振幅增大，使居住性變差。迄今為止，幾乎所有摩天大樓都被用作辦公，很少有人選擇在強(qiáng)風(fēng)下令輕微搖動(dòng)的大樓作為住宅。摩天大樓不僅在建設(shè)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的綜合性污染，而且建成后會(huì)產(chǎn)生系列污染以及一些難以清除的隱患，世界各國對(duì)此持越來越謹(jǐn)慎的態(tài)度。北歐、西歐國家早就掌握了摩天大樓建筑技術(shù)，但現(xiàn)在絕大部分建筑在5層以下。由此可見，摩天大樓籌劃興建應(yīng)該科學(xué)從事，盲目而上甚至互相攀比是一種“近視”行為，從而會(huì)釀成不良的后果。

可以這樣想象：把摩天大樓里垂直電梯在平面上放平，把小鎮(zhèn)穿在一起，它就形成了一個(gè)平躺摩天大樓。電梯就是快速便捷的城市膠囊高鐵。

3.6 混流模式是全球最大的交通難題

混流模式是未來十年實(shí)現(xiàn)不了無人駕駛的主要原因之一，從無人駕駛測(cè)試結(jié)果反映，全球難以實(shí)現(xiàn)無人駕駛。尤其在我國有幾百萬快遞小哥，他們每月收入可以到1萬多，但是傷亡的快遞小哥也不少。他們的行動(dòng)軌跡是布朗運(yùn)動(dòng)，是沒有規(guī)律的、突發(fā)的。他們電動(dòng)車出現(xiàn)危險(xiǎn)駕駛的時(shí)候，電腦及真人反應(yīng)速度都難以避免交通事故。

3.7 系統(tǒng)的安全性

安檢時(shí)不需要人下車，而是環(huán)保的無損傷探測(cè)，在上高架軌道系統(tǒng)的引橋上，或者通過電梯上高架軌道的一個(gè)合適位置會(huì)設(shè)置檢測(cè)樁，對(duì)整個(gè)車輛進(jìn)行無損傷探測(cè)。系統(tǒng)建立必須有軍方及高鐵軟件專家的介入，必須由國家力量建立一個(gè)封閉式系統(tǒng)。有N道軍用級(jí)硬件防火墻，防止黑客入侵。

3.8 膠囊高鐵系統(tǒng)研發(fā)重點(diǎn)、難點(diǎn)

城市軌道交通高架線具有建設(shè)和運(yùn)營成本低、建設(shè)速度快，乘坐觀景效果好等顯著優(yōu)勢(shì)，在國內(nèi)外均有較為成熟的應(yīng)用。尤其是對(duì)于連接中心城區(qū)與外圍的郊區(qū)線或市域線，高架線無疑是一種比較經(jīng)濟(jì)合理的敷設(shè)方式。橋梁是軌道交通高架線的載體，高架橋在長(zhǎng)度上基本占高架線路的90%。高架橋在城市中穿越，占城市空間比例較大，是高架線景觀主體，且為永久性城市建筑。當(dāng)300公里時(shí)速高速行駛時(shí)，路面若出現(xiàn)大的高差必定造成極大安全隱患，所以基本上要把軌道設(shè)置在一個(gè)平面上，只允許很小坡度，這樣會(huì)造成局部出現(xiàn)特別高的橋墩;在高架軌道上采用裸露或者是隱蔽式軌道，還要在研發(fā)中綜合考慮?，F(xiàn)在城市在進(jìn)行道路建設(shè)中基本采用傳統(tǒng)模式，高架系統(tǒng)建造必定在沿線搭設(shè)大量模板支撐體系，以及維護(hù)結(jié)構(gòu)，把本已較稀少的路面資源再次臨時(shí)占用，造成交通越來越堵，甚至局部直接封路。未來在新體系建造中，將研發(fā)像立竹竿一樣的積木式快拆體系，這對(duì)路面影響是最小的。

4 膠囊高鐵系統(tǒng)的意義

新高架軌道系統(tǒng)的意義是劃時(shí)代的。簡(jiǎn)述如下：（1）京滬高鐵的開通增大了站點(diǎn)城市和非站點(diǎn)城市之間以及非站點(diǎn)城市之間的差異，加劇了樣本區(qū)域發(fā)展的不均衡，但減小了站點(diǎn)城市之間的差異，促進(jìn)了其均衡發(fā)展。據(jù)此推論，城市中心的膠囊高鐵同樣可以減少城市內(nèi)各個(gè)區(qū)域之間的差異。建筑界人士認(rèn)為，高度超過300米，在龐大的維護(hù)管理費(fèi)用面前，摩天大樓已經(jīng)失去了節(jié)約用地的經(jīng)濟(jì)意義，所以平躺的摩天大樓更加具有成本及工期的優(yōu)勢(shì)。（2）因?yàn)閭鹘y(tǒng)的汽車高架系統(tǒng)都進(jìn)行了混流，所以高架橋的建造成本較高、周期較長(zhǎng)的。新系統(tǒng)將改變傳統(tǒng)模式，它是真正意義上實(shí)現(xiàn)客貨分流的，在安全性上將大大提高。采用積木拼裝模式，建設(shè)周期以及成本都將壓縮一半以上，也保證了運(yùn)營維護(hù)成本降低。（3）在軌道系統(tǒng)上全程由量子計(jì)算機(jī)進(jìn)行操控，人為操縱是非法的，用相對(duì)低成本實(shí)現(xiàn)了無人駕駛。（4）營造良好的交通環(huán)境，提升出行幸福感。公共汽車和地鐵的開心程度低于其他方式，公共汽車和地鐵的疲勞程度較高，地鐵的難過程度較高?？梢姡袊鞘熊壍澜煌?、公共汽車出行服務(wù)品質(zhì)也有待大幅提升。膠囊小車類似戰(zhàn)斗機(jī)的玻璃罩可以讓人感受陽光和城市周邊的美景，比在地鐵里的體驗(yàn)感好了很多。（5）城市交通發(fā)展的道路擁堵壓力大大減輕，類似自行車的出行受到關(guān)注，是綠色出行方式。通過建設(shè)軌道交通快線等方式縮短長(zhǎng)距離出行時(shí)間，減少由長(zhǎng)時(shí)間出行引起的負(fù)向情緒。（6）全球?yàn)閾矶赂冻隽司揞~成本：美國每年浪費(fèi)燃料和時(shí)間的總成本高達(dá)872億美元，其中包括42億小時(shí)交通時(shí)間和28億加侖燃料浪費(fèi)。在歐盟，交通擁堵成本占其GDP的1%以上，每年超1千億歐元。新系統(tǒng)將大大提高整個(gè)城市效率并降低交通事故率及出行成本，同時(shí)降低能耗、減少污染。

5 結(jié)語

我國能將高鐵建設(shè)到海底，同樣有實(shí)力將膠囊高鐵建設(shè)到城市中心。新系統(tǒng)建立了一個(gè)城市內(nèi)部獨(dú)立的快速客運(yùn)交通系統(tǒng)。將高鐵、高速公路網(wǎng)絡(luò)以及電動(dòng)自行車、膠囊軌道的優(yōu)勢(shì)整合在一起，將綻放無限的生命力，形成一個(gè)嶄新的交通生態(tài)系統(tǒng)。它能將高房?jī)r(jià)拉平，為堰塞湖導(dǎo)流但不決堤，并極大程度緩解大城市的交通擁堵，提高出行的幸福指數(shù)。在此刻換道超車，釋放傳統(tǒng)車市中的核能，我國綜合實(shí)力將極大提升，中華民族復(fù)興夢(mèng)指日可待！

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作者簡(jiǎn)介：唐建軍（1975-），男，湖南衡陽人，本科，礪劍（武漢）科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司總經(jīng)理，主要研究方向：未來城市交通模式。