張 輪 張 孟 楊文臣 莊倩倩

社會(huì)文明的進(jìn)步與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，給人類的出行方式提供了無(wú)限的想象空間。現(xiàn)代意義的交通工具，人類已經(jīng)不再將人或物的“到達(dá)”作為機(jī)動(dòng)出行的惟一目標(biāo)，速度、安全、服務(wù)、節(jié)能及可持續(xù)等多層次的出行需求正在發(fā)展，磁浮列車、超級(jí)圈列車及大飛機(jī)等高速、經(jīng)濟(jì)和綠色的新型交通工具不斷涌現(xiàn)，不斷提升并豐富著人類對(duì)城市及交通文化的追求［1］。同時(shí)，人們更要求交通工具具備越來(lái)越高的安全性、節(jié)能性、環(huán)保性、舒適性和智慧性，又要兼顧城市景觀，誕生了很多介于“航空”與“地面”、“軌道”與“自由駕駛”、“駕駛”與“自動(dòng)控制”等之間的中間類交通工具。新型交通工具在縮短心理體驗(yàn)的物理距離的同時(shí)，更注重滿足人們不同層次的出行需求。

本文收集國(guó)內(nèi)外新型城市軌道交通工具、新型城市地面交通工具及新型航空交通工具的運(yùn)行數(shù)據(jù)，跟蹤其工程應(yīng)用進(jìn)展和關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)進(jìn)展，通過(guò)新系統(tǒng)、新工具及新技術(shù)的跟蹤，分析國(guó)內(nèi)外新型交通工具的發(fā)展趨勢(shì)，并結(jié)合我國(guó)城鎮(zhèn)化階段發(fā)展的特征，探討新型交通工具的發(fā)展對(duì)我國(guó)構(gòu)建城市綜合交通運(yùn)輸體系的啟示。

1 新型城市軌道交通工具

城市地鐵歷經(jīng)多年的技術(shù)研究和運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)積累，逐漸發(fā)展成為城市公共交通的骨架。以磁浮列車、新型有軌電車等為代表的新型城市軌道交通工具見(jiàn)表1。

表1 新型城市軌道交通工具

1.1 磁浮列車

磁浮列車（magnetic levitation train，Maglev）是利用磁鐵吸引力和排斥力使車輛浮起來(lái)，且運(yùn)行在特殊軌道上的列車。磁浮列車系統(tǒng)主要由高速磁浮牽引供電系統(tǒng)、線路軌道系統(tǒng)、車輛及運(yùn)行控制系統(tǒng)4大子系統(tǒng)組成［2］。Maglev速度界于高鐵和航空交通工具之間，具有速度快、運(yùn)行安全、平穩(wěn)舒適、無(wú)噪聲等特點(diǎn)。但是，其牽引供電系統(tǒng)斷電后的系統(tǒng)安全保障措施至關(guān)重要，而且，強(qiáng)磁場(chǎng)運(yùn)行對(duì)人體健康及生態(tài)環(huán)境平衡等的潛在影響是大眾關(guān)注的焦點(diǎn)。2002年12月，世界上第一條最快的商業(yè)運(yùn)營(yíng)磁懸浮列車正式在中國(guó)上海投入運(yùn)營(yíng)，線路全長(zhǎng)30 k m，雙線上下折返運(yùn)行，最高設(shè)計(jì)運(yùn)行車速達(dá)431 k m／h。

1.2 儲(chǔ)能式現(xiàn)代有軌電車

有軌電車（tram，電車）采用電力推動(dòng)，單節(jié)編組的車輛（最多3節(jié)）通常在街道沿線運(yùn)行，是一種環(huán)保公共交通工具。歐洲、美國(guó)對(duì)有軌電車交通技術(shù)長(zhǎng)期不懈的研發(fā)已證明其能夠安全、經(jīng)濟(jì)、高效地運(yùn)營(yíng)。進(jìn)入21世紀(jì)，儲(chǔ)能式現(xiàn)代有軌電車完全靠超級(jí)電容提供動(dòng)力，無(wú)需架設(shè)外部供電網(wǎng)，且采用100%低地板的包容性車輛設(shè)計(jì)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)乘客的水平上下車［3］。其節(jié)能環(huán)保，可去除傳統(tǒng)有軌電車在城市上空的視覺(jué)污染，且可與機(jī)動(dòng)車共享路權(quán)。2012年，中國(guó)南車株機(jī)公司生產(chǎn)出全國(guó)首創(chuàng)的儲(chǔ)能現(xiàn)代有軌電車。2013年6月，儲(chǔ)能式現(xiàn)代有軌電車廣州海珠試驗(yàn)段動(dòng)工，完工后將實(shí)現(xiàn)其在世界的首次示范運(yùn)行。

1.3 空中軌道及自動(dòng)導(dǎo)軌交通

空中軌道列車（sky train，空軌）是一種懸掛式的單軌交通運(yùn)輸系統(tǒng)，列車被吊在半空中行駛。其具有能耗低，零污染、軌道可拆卸變更等特點(diǎn)，且造價(jià)低，占地面積小，但其速度偏低且運(yùn)營(yíng)里程短，對(duì)城市公共交通的分擔(dān)能力有限［4］。自動(dòng)導(dǎo)軌交通（auto mated guideway transit，AGT）則是依靠導(dǎo)向軌引導(dǎo)方向，采用橡膠車輪車輛在平板軌道上自動(dòng)運(yùn)行的新型快速客運(yùn)交通系統(tǒng)。AGT系統(tǒng)可分為個(gè)人快速交通系統(tǒng)（PRT），自動(dòng)客運(yùn)系統(tǒng)（APM）及無(wú)人駕駛直線電機(jī)交通系統(tǒng)（L M）。其運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，環(huán)保，但軌道會(huì)發(fā)生波浪磨耗，維保困難，且行車密度難以提高［5］。1900年，世界首條空軌運(yùn)營(yíng)線在德國(guó)烏波塔爾誕生。目前，PRT系統(tǒng)已在阿聯(lián)酋馬斯達(dá)爾城、韓國(guó)順天等地示范運(yùn)行。

2 新型城市地面交通工具

以石化燃料為動(dòng)力的傳統(tǒng)地面交通工具能耗較高，噪聲和尾氣排放等帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境污染。新型城市地面交通工具從動(dòng)力能源、車輛結(jié)構(gòu)、車輛控制、車輛材料入手，采用創(chuàng)新動(dòng)力驅(qū)動(dòng)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)，突破傳統(tǒng)地面交通工具的缺陷，為解決城市交通問(wèn)題提供新的解決方案。以新能源汽車、智能車等為代表的新型城市地面交通工具見(jiàn)表2。

表2 新型城市地面交通工具

2.1 新能源汽車

新能源汽車是指除汽油、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)之外所有其他能源汽車，主要包括混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車和燃料電池電動(dòng)汽車等。混合動(dòng)力汽車（hybrid electric vehicle）采用石化燃料和電力混合驅(qū)動(dòng)，其可靈活切換驅(qū)動(dòng)方式，但長(zhǎng)距離高速行駛基本不能省油。純電動(dòng)汽車（batter y electric vehicle）主要采用蓄電池作為儲(chǔ)能動(dòng)力源，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)約能源，且可利用晚間用電低谷進(jìn)行充電［6］。但其連續(xù)運(yùn)行里程、動(dòng)力性能、電池研制及配套設(shè)施建設(shè)仍是技術(shù)難題。燃料電池電動(dòng)汽車（f uel cell electric vehicle）通過(guò)氫氣、甲醇等燃料的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其動(dòng)力性能好，無(wú)噪聲，零排放，但是燃料電池組的一體化，商業(yè)化電動(dòng)汽車燃料處理器和輔助部件的集成化是尚存的技術(shù)挑戰(zhàn)［7］。日本豐田等汽車廠商的混合動(dòng)力汽車的研制處于世界領(lǐng)先，美國(guó)特斯拉（Tesla）的Model S全電動(dòng)車的性能已逼近甚至超越傳統(tǒng)汽車，以燃料電池為動(dòng)力的運(yùn)輸大客車在北美的幾個(gè)城市中正在進(jìn)行示范項(xiàng)目，我國(guó)目前上汽等大型汽車廠商均瞄準(zhǔn)汽車驅(qū)動(dòng)電力化趨勢(shì)，推進(jìn)新能源產(chǎn)業(yè)化，代表性車型有比亞迪“秦”系列純電動(dòng)汽車及上汽氫動(dòng)力汽車等。

2.2 智能車

智能車（cybercar）是一種具有完全自動(dòng)駕駛能力且在道路行駛的智能車輛，其繼承汽車的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，且依托于公共交通系統(tǒng)的新機(jī)動(dòng)性的理念，提供點(diǎn)到點(diǎn)服務(wù)，形成一種新的車輛共享的組織形式，是“以人為本”理念在新型交通工具中的最佳體現(xiàn)［8］。其現(xiàn)階段已應(yīng)用于殘障人士、停車場(chǎng)、交通樞紐等特殊領(lǐng)域服務(wù)。cybercar具有零污染、多功能、機(jī)動(dòng)靈活、安全可靠等特點(diǎn)，具有雙向運(yùn)行模式的cybercar如何逐步替代私人交通，以及智慧基礎(chǔ)設(shè)施（具有專用高速智慧行駛區(qū)間）的建設(shè)，將是其大范圍應(yīng)用的挑戰(zhàn)。

2.3 超級(jí)圈列車

超級(jí)圈列車（hyperloop）是以“真空管道運(yùn)輸”為理論核心設(shè)計(jì)的交通工具，其車體采用膠囊狀的增壓艙，利用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在減壓管道中懸浮運(yùn)行。超級(jí)圈列車最高設(shè)計(jì)時(shí)速可達(dá)1 220 k m／h，且真空管道運(yùn)輸?shù)脑靸r(jià)較低，其可附著到既有高速鐵路架橋上以節(jié)省成本。它是elon Musk于2013年8月公布的一種新型交通系統(tǒng)設(shè)計(jì)概念，具有超高速、低能耗、零污染等優(yōu)點(diǎn)。

3 新型航空交通工具

3.1 大型飛機(jī)

大型飛機(jī)（large aircraft）是指起飛總重超過(guò)100 t的運(yùn)輸類飛機(jī)，國(guó)際航運(yùn)體系習(xí)慣上把300座以上的客機(jī)稱作“大型客機(jī)”，而在我國(guó)150座以上的即被稱作“大型客機(jī)”。其特點(diǎn)是尺寸大、高可靠性及長(zhǎng)壽命，飛行高度在10 000 m左右，航程可達(dá)15 000 k m，載客量為150～600名。但其投資大，氣動(dòng)外形要求嚴(yán)格，零件材料和形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜［9］。歐洲空客A系列和美國(guó)波音7系列已投入運(yùn)營(yíng)，我國(guó)C919大型飛機(jī)也于2011年12月順利通過(guò)國(guó)家級(jí)初步設(shè)計(jì)評(píng)審。

3.2 無(wú)人駕駛飛機(jī)

無(wú)人駕駛飛機(jī)（un manned aerial vehicle）是一種依托機(jī)載自動(dòng)駕駛儀和程序控制裝置，地面采用無(wú)線遙控設(shè)備對(duì)其跟蹤、定位、遙測(cè)、遙控及通信，實(shí)現(xiàn)程序自動(dòng)控制的不載人飛機(jī)［10］。其空氣動(dòng)力性好，機(jī)動(dòng)靈活，但受氣候環(huán)境影響大，飛行距離有限，系統(tǒng)控制的滯后性及安全保障仍有待突破。無(wú)人飛機(jī)雖本身不是一種交通工具，但其作為一種空中檢測(cè)平臺(tái)已廣泛應(yīng)用于交通領(lǐng)域，包括交通監(jiān)控和信息采集、交通管理控制和自然災(zāi)害監(jiān)控等方面。

4 展望

4.1 新型交通工具發(fā)展態(tài)勢(shì)

在軌道交通工具方面，以城市軌道交通為骨架的城市公共交通系統(tǒng)經(jīng)歷了從無(wú)到有、再到網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)的階段，以高鐵和動(dòng)車組為骨架的城際軌道交通極大地促進(jìn)了城市間的聯(lián)系。但是，軌道交通在中心城區(qū)內(nèi)地鐵600 m服務(wù)半徑的覆蓋率達(dá)到55%，仍存在部分薄弱地區(qū)以及缺乏地鐵線路覆蓋的高客流走廊。新型有軌電車可以作為中心城區(qū)地鐵線路的補(bǔ)充與延伸，同時(shí)可以作為區(qū)域內(nèi)部公共交通系統(tǒng)的骨干，或是作為組團(tuán)內(nèi)與地鐵站點(diǎn)間的快速聯(lián)絡(luò)紐帶，形成地鐵線路的飼喂線，進(jìn)一步擴(kuò)大地鐵系統(tǒng)的服務(wù)范圍。

在地面交通工具方面，小汽車交通的高強(qiáng)度、高密度和高聚集使用帶來(lái)了嚴(yán)重的交通問(wèn)題，其最大優(yōu)勢(shì)是便利性、機(jī)動(dòng)性和舒適性，交通需求的本質(zhì)是人和物的移動(dòng)，而非交通工具的移動(dòng)。因此，我們應(yīng)采取機(jī)動(dòng)交通“管、限、控”等綜合措施，緩其發(fā)展速度，限制其使用，發(fā)展貼近出行者起終點(diǎn)且換乘便利，出行時(shí)耗小且舒適，可與小汽車競(jìng)爭(zhēng)的公共交通與慢行交通一體化系統(tǒng)，以高效的公共交通代替小汽車。同時(shí)，“綠色、低碳、高效、優(yōu)質(zhì)”的電動(dòng)汽車等新型地面交通工具正在進(jìn)入并改變?nèi)藗兊某鲂蟹绞健?/p>

在航空交通工具方面，我國(guó)民航年平均運(yùn)送旅客及空中物流處于高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，世界民航運(yùn)輸機(jī)將繼續(xù)向大型化發(fā)展，并逐步培育“樞紐＋輻射”的航空運(yùn)輸發(fā)展模式，即旅客通過(guò)支線航班匯聚到樞紐機(jī)場(chǎng)，再由大型運(yùn)輸機(jī)運(yùn)送到另一樞紐機(jī)場(chǎng)，最后再乘坐支線客機(jī)到達(dá)目的地。大飛機(jī)作為一種高安全、高速度、大客量及低排放的高品質(zhì)大型空中運(yùn)輸方式，可實(shí)現(xiàn)大量人群或大宗貨物的長(zhǎng)距離“高效益”出行。在經(jīng)歷了以汽車為代表的陸上交通文明和遠(yuǎn)洋船舶為代表的海上文明，以大飛機(jī)為代表的空中文明正在發(fā)展。

4.2 我國(guó)城市交通發(fā)展的戰(zhàn)略選擇

我國(guó)城市化率迅速提升，已從1980年的19.8%發(fā)展到現(xiàn)在的50%，城鎮(zhèn)化發(fā)展必然帶動(dòng)城市交通的發(fā)展。為滿足不同層次交通出行需求，多種交通方式全面發(fā)展，包括大運(yùn)量的地鐵，中等運(yùn)量的磁懸浮、中低運(yùn)量的BRT系統(tǒng)，低運(yùn)量的常規(guī)公交等，大城市多模式綜合交通系統(tǒng)格局初步形成。城市交通的快速機(jī)動(dòng)化帶來(lái)了中國(guó)城市與交通的巨大變化，但在提升出行便利性和質(zhì)量的同時(shí)，由于交通機(jī)動(dòng)化與城市建設(shè)、管理發(fā)展、交通行為及文化的不適應(yīng)，中國(guó)城市的交通阻塞、事故和污染等問(wèn)題日益嚴(yán)峻。

為更好地解決新型城市化交通發(fā)展的問(wèn)題，打造國(guó)家樞紐城市，自快速網(wǎng)絡(luò)化地發(fā)展地鐵和修建BRT系統(tǒng)后，新一輪的新型有軌電車系統(tǒng)建設(shè)正在國(guó)內(nèi)大中城市推行。不難看出，引入高品質(zhì)的新型交通系統(tǒng)，構(gòu)筑“模式多樣、層次分明、等級(jí)合理、銜接有序”的多模式一體化綜合交通系統(tǒng)，成為“北上廣”等眾多城市所采取公共交通政策的基本出發(fā)點(diǎn)，以“共享、暢達(dá)、綠色、公平”為特征的現(xiàn)代服務(wù)型綜合交通體系正在演變和發(fā)展。

5 結(jié)語(yǔ)

交通與城市及其文化和公共政策之間高度關(guān)聯(lián)，如何選擇正確的交通戰(zhàn)略，科學(xué)發(fā)展交通系統(tǒng)并動(dòng)態(tài)地應(yīng)對(duì)其問(wèn)題，優(yōu)化整合多種交通工具，不僅決定著交通發(fā)展，更決定其城市的命運(yùn)。因而，高度認(rèn)識(shí)城市及交通發(fā)展對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和民生的關(guān)鍵作用，采用可持續(xù)發(fā)展原則及高新交通工具技術(shù)，構(gòu)筑“共享、暢達(dá)、綠色、公平”的現(xiàn)代多模式綜合交通系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)城市與交通，交通系統(tǒng)構(gòu)成要素與社會(huì)、心理、生態(tài)、資源及環(huán)境等多目標(biāo)間的和諧，是破解城市交通困局，加快推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化可持續(xù)健康發(fā)展的關(guān)鍵。比新型交通工具更重要的是，建立新技術(shù)的評(píng)估及跟蹤評(píng)價(jià)體系，交通決策者必須從感性及行政化的決策走向理性地系統(tǒng)科學(xué)論證，并根據(jù)自身城鎮(zhèn)化發(fā)展的條件和特點(diǎn)，對(duì)接高品質(zhì)的交通出行服務(wù)需求，因地制宜地發(fā)展和改善城市交通系統(tǒng)。

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