摘?要：高昂房價及交通擁堵是大都市的兩大頑疾，探索將膠囊高鐵建設到城市中心，建立一個城市內部獨立的快速客運交通新系統(tǒng)。膠囊小車在軌道上由電腦控制從而實現無人駕駛，軌道下由地面感應器做導航或遙控駕駛。淺析了膠囊小車的電池、轉向、自動編隊、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高速高架系統(tǒng)設想。將高房價拉平，為堰塞湖導流但不決堤，并極大程度緩解大城市的交通擁堵，提高出行的幸福指數。

關鍵詞：膠囊高鐵建設到城市中心;非站點;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時許，國道312無錫段錫港路上跨橋橋面發(fā)生側翻事故，共造成3人遇難。該事故原因初步分析為半掛牽引車嚴重超載導致橋梁發(fā)生側翻，具體情況仍在繼續(xù)調查中。此事故再次敲響了警鐘，急需建立一個城市內部獨立的快速客運交通系統(tǒng)。

1 非站點高架高速交通系統(tǒng)的設想

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

圖1展示了城市膠囊高鐵概念平面圖。在城市中心建設幾道主要環(huán)線，即圖中所示3道粗圓環(huán)，再通過蜘蛛網一樣的支路延伸到城市各個角落。

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現無人駕駛，下了高架軌道之后，一個方法是乘客進行駕駛（需要考過專業(yè)駕照）;另外一個方法是遙控駕駛，隨著5G技術的普及，可以通過像軍用遙控無人機一樣，實現對車輛的遠程遙控駕駛。近一年左右，中國移動和上海馭勢科技等公司都已成功進行了遙控駕駛實驗。

目前無人駕駛主要通過車載攝像頭、激光雷達等設備來實現。成本非常高：64線OS-2激光雷達售價定在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。如何實現較低成本，同時又能控制好車輛？專用的高架軌道系統(tǒng)避開了車輛混流，所以不再需要復雜的雷達及攝像頭，只要最基礎的定位系統(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)線設置8車道（15米以內），結合穿樓的高架支路及交通樞紐電梯墻形成路網。

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”人力躺車的時速高達160公里。圖5展示了Anycar（膠囊）小車的概念圖。

國家目前正在實施交通強國的戰(zhàn)略，不斷加大交通基礎建設，但是修通一條新的路或橋，沒有多久又堵上了，這說明交通設施建設趕不上人們日益增長的出行需求。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)生擁堵災害。

2.1 電池系統(tǒng)

小車動力采用電力，在軌道上，由軌道提供電力同時對車上電池充電，在軌道下，腳踏或電池驅動。電池會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分鐘之內搞定。

2.2 小車轉向系統(tǒng)

戰(zhàn)斗機上面沒有方向盤，它一樣能精準操控，所以小車將通過搖桿來精準控制方向。拿掉傳統(tǒng)方向盤變成一個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、維修的時間外，可以自動到附近合適地點接乘客，這樣可以節(jié)省在交通方面的巨大成本及社會資源。

2017年5月3號中國發(fā)明了量子計算機，這是所有設想的核心基礎。采用移動閉塞技術，膠囊小車和軌旁設備必須保持連續(xù)的雙向通信。膠囊不間斷向軌旁控制器傳輸其標識、位置、方向和速度。位置誤差在幾公分以內，然后數據匯總到量子計算機，由它判斷每個車應該加速或減速并發(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式冗余安全設置取消，以降低成本。主要是通過主動式安全冗余設置來避免交通事故。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脈-地鐵。地鐵主要成本是在地下工程建設，而新系統(tǒng)只需要打樁，然后采用模塊化鋼結構體系快速安裝，基本在地面上建設，將大量降低工程成本。車輛的自重相對于傳統(tǒng)汽車減到1/4，每輛車重量控制在300公斤以內，因此它的靜荷載以及在軌道上面的動荷載和沖擊荷載均會大大降低。所以高架橋的柱子和其他結構尺寸可以設計得非常輕巧。綜上所述，預計成本控制在地鐵投資的1/10以內。初步預想在環(huán)線上每輛車行駛成本是：一公里耗費電力費用控制在一毛錢以內，這樣每人每公里（每公里人均耗費）比地鐵還便宜。因為有一個很重要的原因，是地鐵每年都要大量的費用維護地鐵站，然而顛覆性的新系統(tǒng)根本就沒有站點，是非站點的。

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公里的停車場都可以改建為綠地或者其他，結合新共享模式，將更合理地配置資源，以滿足人們日益增長的出行需求。

未來一定由國資控股城市膠囊高鐵公司，類似于高鐵。民眾可以掏出手機用APP買票，像現在滴滴打車一樣方便，上車到目的地是點對點直達，沒有了惱人的換乘，提高了客戶體驗和通行效率。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。最主要問題是因為車輛運營商是民營，所投放的共享車沒有納入公共設施服務體系。但城市膠囊高鐵公司從建立開始就屬于國有資產，任何人在高鐵上的破壞行為都將由國家追責。破壞車輛就是破壞公共設施、破壞國家資產。

2.6 車輛自動編隊管理

目前沃爾沃貨車已經實現了自動編隊管理。如果膠囊每輛車中間間隔在30公分以內，空氣阻力變得很小，然后像個小火車一樣。人們一起出行時，可以根據路況由電腦自動編隊管理，考慮到紅綠燈等原因，到達目的地的時差不會超過幾分鐘。

3 高架軌道系統(tǒng)

城市軌道交通作為大容量、中短途的客運基礎設施，具有便捷高效、安全環(huán)保、社會效益顯著的獨特優(yōu)勢，已經成為優(yōu)化城區(qū)布局、提升生活質量、促進經濟發(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僅為公共汽車的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)域也會出現擁堵情況，所以規(guī)劃設計之初，預留將高架軌道設計為多層，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。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。在城市上空俯瞰，它就是一條條長龍。移動閉塞技術縮小了追蹤間隔，使得小車可以在更小的運行間隔下安全行駛，運行效率得以提高。把車輛連接在一起并且勻速的好處是風阻小、耗能低。每條長龍的龍頭車都將設為風笠車（外觀類似高鐵的子彈頭，斗笠可以根據速度調整大小），這個車上沒有乘客，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 膠囊高鐵開進城市中心

目的是把客流與地面上的貨流進行分離。貨運就在地面上，因為混凝土罐車達四五十噸，還有鋼筋運輸車等工程車輛的載重是非常大的，而且常常超載，所以放在地面上進行運營。這樣大大地提高了客運的安全性及便捷性，同時地面交通壓力會大為減輕，從而減少大城市的交通擁堵。

3.4 城市應急系統(tǒng)組成部分之一

重慶穿樓輕軌列車在2006年正式運營，至今安全運營十余年，證明了軌道交通穿樓技術的成熟。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荷載的作用。隨著高度的增高，風荷載增大，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，很少有人選擇在強風下令輕微搖動的大樓作為住宅。摩天大樓不僅在建設過程中會產生大量的綜合性污染，而且建成后會產生系列污染以及一些難以清除的隱患，世界各國對此持越來越謹慎的態(tài)度。北歐、西歐國家早就掌握了摩天大樓建筑技術，但現在絕大部分建筑在5層以下。由此可見，摩天大樓籌劃興建應該科學從事，盲目而上甚至互相攀比是一種“近視”行為，從而會釀成不良的后果。

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現不了無人駕駛的主要原因之一，從無人駕駛測試結果反映，全球難以實現無人駕駛。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。他們的行動軌跡是布朗運動，是沒有規(guī)律的、突發(fā)的。他們電動車出現危險駕駛的時候，電腦及真人反應速度都難以避免交通事故。

3.7 系統(tǒng)的安全性

安檢時不需要人下車，而是環(huán)保的無損傷探測，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合適位置會設置檢測樁，對整個車輛進行無損傷探測。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封閉式系統(tǒng)。有N道軍用級硬件防火墻，防止黑客入侵。

3.8 膠囊高鐵系統(tǒng)研發(fā)重點、難點

城市軌道交通高架線具有建設和運營成本低、建設速度快，乘坐觀景效果好等顯著優(yōu)勢，在國內外均有較為成熟的應用。尤其是對于連接中心城區(qū)與外圍的郊區(qū)線或市域線，高架線無疑是一種比較經濟合理的敷設方式。橋梁是軌道交通高架線的載體，高架橋在長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300公里時速高速行駛時，路面若出現大的高差必定造成極大安全隱患，所以基本上要把軌道設置在一個平面上，只允許很小坡度，這樣會造成局部出現特別高的橋墩;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。現在城市在進行道路建設中基本采用傳統(tǒng)模式，高架系統(tǒng)建造必定在沿線搭設大量模板支撐體系，以及維護結構，把本已較稀少的路面資源再次臨時占用，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)的意義是劃時代的。簡述如下：（1）京滬高鐵的開通增大了站點城市和非站點城市之間以及非站點城市之間的差異，加劇了樣本區(qū)域發(fā)展的不均衡，但減小了站點城市之間的差異，促進了其均衡發(fā)展。據此推論，城市中心的膠囊高鐵同樣可以減少城市內各個區(qū)域之間的差異。建筑界人士認為，高度超過300米，在龐大的維護管理費用面前，摩天大樓已經失去了節(jié)約用地的經濟意義，所以平躺的摩天大樓更加具有成本及工期的優(yōu)勢。（2）因為傳統(tǒng)的汽車高架系統(tǒng)都進行了混流，所以高架橋的建造成本較高、周期較長的。新系統(tǒng)將改變傳統(tǒng)模式，它是真正意義上實現客貨分流的，在安全性上將大大提高。采用積木拼裝模式，建設周期以及成本都將壓縮一半以上，也保證了運營維護成本降低。（3）在軌道系統(tǒng)上全程由量子計算機進行操控，人為操縱是非法的，用相對低成本實現了無人駕駛。（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?、公共汽車出行服務品質也有待大幅提升。膠囊小車類似戰(zhàn)斗機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注，是綠色出行方式。通過建設軌道交通快線等方式縮短長距離出行時間，減少由長時間出行引起的負向情緒。（6）全球為擁堵付出了巨額成本：美國每年浪費燃料和時間的總成本高達872億美元，其中包括42億小時交通時間和28億加侖燃料浪費。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)將大大提高整個城市效率并降低交通事故率及出行成本，同時降低能耗、減少污染。

5 結語

我國能將高鐵建設到海底，同樣有實力將膠囊高鐵建設到城市中心。新系統(tǒng)建立了一個城市內部獨立的快速客運交通系統(tǒng)。將高鐵、高速公路網絡以及電動自行車、膠囊軌道的優(yōu)勢整合在一起，將綻放無限的生命力，形成一個嶄新的交通生態(tài)系統(tǒng)。它能將高房價拉平，為堰塞湖導流但不決堤，并極大程度緩解大城市的交通擁堵，提高出行的幸福指數。在此刻換道超車，釋放傳統(tǒng)車市中的核能，我國綜合實力將極大提升，中華民族復興夢指日可待！

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