2008年推动计划:未成。
未来交通网络快车(网络快车可称ipbus或ip巴士)
网址ipbus.org
目前交通是一个世界性的难题,ipbus于97年开始思考交通问题,花了上万小时的精力思考它(对一件事情,花一小时、百小时、万小时精力的效果会是截然不同的),全新、先进、便捷、快速、高效的小型化的智能化的高速交换的线速路由的永磁磁浮的含交换式电梯的带微型延伸线路的网络化的网络快车(ipbus)集合现有交通形式的优点即解决缺点,来解决交通难题,最终可达到合理运输和必要运输的理想运输目的。
小型相对大型肯定低廉,智能化是成熟技术,高速交换是核心,永磁是已经验证是可行的,电梯是一体化,微型是理想化物流的需要。
将ipbus.org网站公开ipbus理论及技术的2005年定为世界交通年。ipbus当年就是参照1905年爱因斯坦发表相对论,因1905年定为世界物理年而决定在2005年建设网站发表ipbus,同时参照相对论将ipbus分为广义的ipbus理论及狭义的ipbus技术。Ipbus的命名参照了iptv(ipbus当时正在学习思科的iptv网络技术。它也证实了创新与学习、思考的密不可分性)。在最初思考未来交通的十年中(十年如一日的恒心、毅力、细心和耐心是一个人做事业所必需的,它决定人的事业的成败及事业的大小或说事业的高度),其中大约花费了两年多的时间才将ipbus技术上升到ipubs理论,在上升到理论之前受京沪高铁的影响在那时ipbus还是倾向于轮轨或轮路方案,在上升到ipbus理论之后,再用理论指导技术发展的方向,才逐步完善ipbus技术,并且从理论上阐明了,而且最终确定以系列不同速度的永磁磁浮线路为主,其它交通形式的微型延伸线路为补充的最佳的理想化方案。
在公开ipbus技术之后的近三年来进一步完善了ipbus的必要理论技术或说解决方案(需要实验的技术则暂时搁下),Ipbus用近三年的时间完成了磁轨、供电轨及减震降噪的技术方案(近三年ipbus是在做磨人的小生意条件下做的,而不是在科研所)。也曾经想申报政府的项目(已经有专门机构在做),ipbus不够资格。现在最需要的就是请大家提出问题或说疑问,从而确定课题,近三年来也只有kkww.com的于君提出过一些问题,其中解决车辆的震动问题就是一个很好的例子。近三年来知晓ipbus技术的其他人包括专家都没有提出具体的真正的问题(只提出过一些需要解释的疑问)。
其实,ipbus技术本来应该由国家/政府和企事业专业研究单位来做(中国已经有许多磁浮方面的研究机构,所取得的成果不少,但是就是不能从根本上解决交通问题)。Ipbus出身低微,在家人及身边的人眼中,无钱、无用、无能、无本事(到写本文时为止,家人都还不知道ipbus事业),由于无钱在家里有时就像被斗地主(该有多少有理想有事业心的人被唾沫星子淹死了啊!),因此,做ipbus事业只能也就像是作地下工作。Ipbus在一再失业的八年打工之后,2004年底失业时手中还有三千元钱,当时看到如果再不将ipbus写出来今后也许再没有机会写它了(近三年的惨况就证实了这一点),因此2005年花费半年的时间将ipbus写出来。
ipbus曾经做过网络、通信、智能化等技术和设计工作,ipbus得益于这种复杂的工作经历才有能力采用交换理论将交通与网络通信智能化统一起来, 提出未来交通的理论及技术解决方案。在没有花费国家一分钱的情况下完成了ipbus的理论和部分基础性技术工作,ipbus作为未来交通的先驱,下一步决定2008年对ipbus事业做一年的推动,目的是让公众初步知晓理想化的ipbus交通理论和设想。对政府和媒体甚至投资公司等,ipbus曾经努力做过一些推动工作,也许是事业太大了吧(其实还不如说人太卑微和无用无能),反正是碰壁,碰壁再碰壁。ipbus碰壁,甚至做不成事业都无所谓,可是社会要和谐发展,时代要进步,国家要富强,人民要富裕,人类要永存,这一切都需要以提高社会效率和节约社会资源来实现。它不仅仅是社会责任,更重要的是奉献。它需要勤劳、思考、学习、奉献。劳动是智慧的源泉,观察和思考是灵感的源泉,学习是灵感的起点,奉献是灵感的目的。
各位可以判断广义的网络快车的交通高速交换理论是没有问题的,实现狭义的网络快车的技术是一个渐进的实现过程。ipbus在全文中阐明了技术解决方案的多样性。有专家问ipbus现在具不具备实现它的技术,ipbus的回答是它是一个庞大的系统工程,时速百公里很容易实现,其它交通能够达到的速度在技术上它一样能够达到,ipbus认为目前的技术就可以实现时速千公里。
网络快车(ipbus)是一种将网络中的交换和路由原理应用到交通和电梯中的理论,即将网络、通信、公交、电梯通过交换理论统一起来,提出一种全新的网络化的公共交通工具,以及交换式电梯。网络快车的主要特点是公交小型化、网络化、运能大、随到随走、建站灵活、站距小、依据站距远近可以实现从低速到超高速的客货混运、在网络内可以真正实现点到点的乘座(可以不用换乘)、建设灵活(小到村镇中建几百米,大到全国甚至全世界联网)、单位建设成本低,车辆模式灵活多样。网络快车主要采用最理想的超强永磁磁浮系统。交换式电梯的主要特点是运能大、随到随走,交换式电梯主要可以分为斜式或螺旋式轮路或磁浮座梯、垂直轨道式电梯等。电梯可以看作是公交线路的延伸,小型货运甚至还可以到达建设有网络快车管道的住宅的户内,如厨房。网络快车的物流定义为物品从供应地或生产线向接收地或最终用户的实体流动过程。根据实际需要,将开采、汇集、运输、储存、运输线路存储、生产线存储、装卸、包装、流通加工、配送、分发、自动收货、信息处理等基本功能实施有机结合。是一种低能耗、低建设成本、低运营成本的全新先进的交通工具。总之,便捷、快速、高效的采用交换和路由原理的网络快车可以运送劳动者本身即人、可以运送所有生活资料即劳动产品、可以运送大多数生产资料即生产工具,小型网络快车在运输中可以避免一切不合理或不必要的运输。网络快车是交通发展的必然产物。网络快车可以将电梯、市内公交、城际交通及长途运输有机统一起来。并且将是大众化的交通工具。
网络快车的远景,网络快车最终可以实现从矿井或工厂等直接到工厂或码头;从工厂、商家、食堂、餐馆、酒店等直接到楼层或住宅门前甚至户内;从菜地或副食店等直接到楼层或厨房或户内;废物从户内外的垃圾桶直接到垃圾处理场;乘客从楼外、大楼、楼层、甚至门前直接到楼外、大楼、楼层、甚至门前。网络快车通常不用等车,并且中途一般不用换乘,对极少数的特殊乘客即残疾人等可以实现从户内到户内的始端到终端的运输。网络快车的货运网络最终可以建设成像毛细血管状的网络。网络快车最终可以实现完美的人流和物流。从低速到特别超高速的网络快车的运能特大,可以按照实际运输需要进行建设,实现提高社会效率和节约社会资源,最终达到合理运输和必要运输的理想运输目的。
ipbus理论曾经让百思不得其解的高级物流专家震惊,上海同济大学的教授们也进行过探讨和研究,并尽力传送该可行报告,但表示政府的效率是很低的(将会有很长的过程),2007年ipbus技术2年来首次得到了科技部高新司能源与交通处的“很振奋人心”的积极回应,并表示ipbus的产业化还有很长一段路要走(这是由于决策缓慢性所决定的,而并不是目前在技术上不能实现它)。因此希望各位多多通过讨论、传播、议论、网络论坛、QQ、报刊杂志、提案等途径进行该事业的推动。显然该理论本身没有问题,当然实现该理论的技术解决方案是一个渐进的过程。作为一位先驱,ipbus认为如果想在20年内实现它,需要在十年之内做两三次推动。
Ipbus的境况有点类似当年的陆步轩,不过还好没有学着任文林。一再想到总书记的“四个新一代”(即“理想远大、信念坚定的新一代,品德高尚、意志顽强的新一代,视野开阔、知识丰富的新一代,开拓进取、艰苦创业的新一代”)。作为一位先驱不管付出再多也曾经想尽许多办法对事业进行推动,进展甚微,遂决定于2008年作一年的事业推动。大致想法就是用一系列的行动向公众一步一步地验证ipbus技术的可行性(不包括在技术上暂时不能实现的特别高深的技术)。2008年ipbus的推动行动将作为不久将要发生的交通革命的前奏(目前以提速和扩建及智能化为标志的交通建设被称为交通变革,而不是交通革命)。Ipbus的推动行动不是造飞机(成功和失败都有)、不是造能飞的汽车(三种形式的飞行汽车都已经出现)、不是造飞碟(咱中国人没有造成功飞碟,可英国人还是造成功了的,这个问题值得深思)、也不是像李玉明一样执着地造潜艇(为经济目的而做不值,若为事业则应该做)、更不是造美国斯坦福大学造的无人驾驶的智能汽车(ipbus包含有智能汽车内容,当然国内在初期也可以采用手持摇控器控制)。(在ipbus理论中已经阐明了需要以其它交通形式为补充。ipbus并不像于君等人否定现代交通,毕竟现代交通方式在未来也只会是逐步减少而永存。)
其实,思想略为超前一点儿最好,最顺利。太超前了反而会有一些曲折。Ipbus就是例子。请看看ipbus,失业造就了什么?
ipbus也感觉到世界上也正在向ipbus所提出的理论和技术逼近,ipbus在想,即使ipbus现在不提出,估计二十年之内也会有人提出,当然可能不是像ipbus由一个人提出,而可能是由多个人逐步提出并完善。
ipbus须放眼全世界,树立顺应时代潮流的思想,发扬华人的智慧(技术)犹太人的思维(经济)德国人缜密的行为(管理)。推崇劳动学习思考奉献。将创新和提高社会效率作为灵魂,注重过程而非最终结果,崇尚高明与英明;ipbus须不断认识世界,努力改造世界,担负起社会发展和时代进步的责任。ipbus既不聪明也不精明,故学习和工作经历都比较坎坷,长期从事工程设计和技术性工作,并且一再失业,历经坎坷和艰难。ipbus认为第一尽量做高附加值的产品;第二尽量做能够全世界卖的产品;第三要做一般人做不了的工作。ipbus觉得对与错、法律、道德、良心、害怕等都不足以决定人的行为。ipbus树立起“后悔的事不做,做了不后悔”的行为判断标准。事前进行思考,分析可能出现的各种结果,若对每种行为的各种结果都不后悔的话,做它还会有后悔么?若对某种结果有可能会后悔的话则不能去做。后悔是没有多大意义的,吸取教训和总结经验才有意义。总之,后悔不做,做了不悔。对自己的所作所为要承担责任。ipbus主张多多观察和思考,把想到的和说到的尽可能去做到。一再失业后写出《未来之路-网络快车》,做小生意亏损后再次面对失业,将按照原计划接着做事业的推动(第一次大的推动,也将是交通革命的前奏)。
真正能够做到这些,不是天才就是怪物。心态决定命运,侧重成功的大小,性格决定命运,侧重命运的曲折性。
交通与能源和环保问题息息相关。能够彻底解决交通问题的网络快车是从根本上解决油荒的根本办法。便捷、廉价的交通也是缩小房价差距的根本办法(在未来三五十年内,当网络快车初步形成网络时,主城区尤其是中心城区的房价将会逐步向郊区靠近)。
未来之路网络快车2008年推动计划,没有成,需要放弃。
1、依靠群众,义卖筹资。达到筹资和宣传的效果。没有成。
2、采用木方制作网络快车的简单框架模型。向公众展示小型化的网络快车的优点(长途卧一人,近程可座两人,高峰还可站三人)。无力做成,需要放弃。
3、采用金属框架制作一个网络快车的简单框架模型。无力做成,需要放弃。
4、制作除电梯和微型延伸线路之外的全套框架模型,向公众展示不同速度和不同大小的车辆是理想化物流的需要,展示单个小货物都可以无资源浪费立即启运。无力做成,需要放弃。
5、制作大小不同的全套微型集装箱(货厢)框架模型(展示未来它还可用作大多数商品外包装的可能)。无力做成,需要放弃。
6、采用十比一缩微框架模型制作电梯和微型延伸线路,在此展示ipbus的理想化物流。无力做成,需要放弃。
7、采用约3000高斯的永磁制作两个直径3到5米或更大的两个小型磁环轨道,内环相当于可以无限延伸的路轨,外环看作是站台轨(包括减速带和站台及加速带),先合道,后分道。采用最简单的方式,只设置一条站台轨(即实验中只实现了简单交换)。车辆采用1米长的半长车辆,即只供坐一人(由于半径太小,不宜设太长的车辆)。当将它螺旋起来将显示的是电梯,当拉直则适合市内公交(该种简单线路为低速,由于不含卧车,因此也只适合于城际和市内公交(包含电梯))。该实验环线可以用于游乐,由于太小,离心力将比较大,再加上我不准备采用外高内低而是采用水平设置左右磁轨(当然车辆还是准备设置为向内偏,以抵消部分离心力)。由于轻简,出于安全考虑,将设计空载时速100千米每小时以上,而载人时速20-40千米每小时。无力做成,需要放弃。
8、将网络快车的磁轨制成履带样式(相当于将磁轨无限延长),制作一辆可以行走的简单的网络快车实体。向公众展示匚形对抱磁轨的可行性,永磁磁浮的浮力已经被许多单位和个人验证了,ipbus就不单独进行验证。无力做成,需要放弃。
9、进行网络宣传。没有时间,暂时搁置。
10、制作论坛网站。没有精力和费用,暂时搁置。
11、制作ipbus的flish动画片(网络快车含电梯和带微型延伸线路在此展示)。没有时间,将在打工业余时间去做,可能需要几年的时间才能完成。
12、制作ipbus的动画片(完全需要外协)。看来需要暂时放弃。
13、开发最简单的最基本的软件和硬件。暂时无力做,如有支持则可以做。
14、制作ipbus的模拟运行演示软件(需要用电脑软件来模拟分析超高速交换和路由,验证它的可能性,而不是flish动画片,智能化也是在此展示)。暂时无力做。
15、采用几十比一的缩微匚形对抱磁轨制作两个互相连接的垂直磁环(将磁环视作可无限延伸的轨道,将两个互相连接磁环的磁轨视作分道和合道的道岔),验证超高速分道和合道的可行性(验证时速1000至3000千米每小时),验证超高速分道和合道的可行性也即验证高速交换和线速路由的可行性,同时验证时速2000千米每小时需要采用强推车辆的必要性和可能性(车头需要耐高温材料)。验证之后再进一步加速,直到因空气摩擦而引起缩微车辆燃烧为止,由于是环状轨道,采用耐超高温材料制作缩微车辆的车头;再一步一步地加速,在强大离心力作用下,直到环状轨道散架,统计在一定半径的圆环条件下,高速交换和路由可以达到的极限速度。(若先建成实验线路,则取消此验证实验。),无限期暂放。
16、如果有可能,制作1000米以内时速20或40或60千米每小时的集线站的可实际运营的实验线路(最好是在人流量大的地方,不含站位每小时最高运能4000到10000人)。若筹到百万元即可一试(磁轨线路采用普磁和最低悬浮高度,车辆全部采用稀土磁)。无资金做。
17、如果有可能,制作1000米以内时速100千米每小时以内的含交换站和路由站的可实际运营的实验线路(最好是建在火车站旁),不含站位每小时最高运能60000人)。若筹到千万元即可一试(磁轨线路仍然可采用普磁和较低悬浮高度,车辆全部采用稀土磁)。若试验成功,则2010年上海世博会之前的京沪线可以采用时速100千米每小时建设(其运能远超过京沪高铁,一日之内乘客可以赶来回,完全可以满足世博会的运能需要)。并且沿途包括每个村镇都可以建站,当然也会直接建站到世博会(实际旅程时间不到京沪高铁的两倍)。除折迁费用之外的京沪线建设费用约需要百亿,远不到京沪高铁的十分之一(可以在十年之内再建时速1000千米每小时左右的京沪高速磁浮线路,总费用不过千亿,到时候关键的稀土磁和电子产品的价格会大幅下降,造价甚至更低)。无资金做。
推动网络快车求助
ipbus与许多人已经达成一个共识就是,ipbus技术本来应该由国家/政府和企事业专业研究单位来做,ipbus一个人来做未来之路网络快车是不现实的。一个人的能力只能是做一些推动。曾经有过很多很多的梦想,在残酷的现实面前只得一一的放弃。只留下一个不可丢掉的梦想—网络快车。不管困难有多大、也不管压力有多大,尤其是面对生存的压力,以及时代的责任。只要ipbus还能够做到的,ipbus就应该去做到。面对一系列的无奈,就是做推动事业一个人都感到力不从心,因此请公众一起来推动未来之路网络快车。早日造福人类社会。
郝中山邮政帐号6221885200074056161
(2008睥6月更新) 今年春节期间,我在荆州报纸上看到,有关8+1城市圈的文章,大意是荆州的洪湖也在武汉1小时圈内,荆州想靠洪湖对8+1城市圈沾一点边。文章结论是含糊的“既是机遇又是挑战”。依我看,他的实质问题是交通问题(如何解决交通问题另述),他的根本问题是经济实力问题,假如荆州超过武汉则是以荆州为中心,而不是以武汉为中心了。
经过近三年的推动,我也悟出了,在做招商引资之前所需要的准备。可视化演示,即我的flash和3D计划(将由本人完成),模拟运行的服务器演示软件,至少要包括基本的运行控制模块,计费系统,数据库等(演示版本即可),再用一台手提电脑演示给客户,这是跑业务时需要的东西(产品宣传资料容易准备),再就是需要注册一个公司。业务初期可以只跑天河机场和阳逻机场,再就是跑政府。我考虑注册公司后需要有能力进行最基本的研发才好(至少10万元,多多益善),不然也还是不能跑业务。在做招商引资之前需要完成最基本的软件和硬件研发(轨道供电、刷卡、磁轨道和系统集成等部分可由我完成),在研发的基础上就可以申请专利了,当准备好了这一些,也就可以进行招商引资了,毕竟假如投资商拿单子来,我需要能够进行正规的生产和建造。当然建有实验线路是最佳。
作为未来交通的先驱,我的一些观点与周围的环境是格格不入:主张提高社会效率和节约社会资源,推动社会进步;提倡勤劳、思考、学习、奉献、创新,事业是一个没有回报的付出,事业需要极大的恒心、毅力和耐心。从个性上看我有点类似爱因斯坦,虽然我的成就远不及爱因斯坦。我后来总结认为,这些观点也是两百多年来成千上万的人攻而没有攻下未来交通的重要原因。就像诺贝尔奖论坛结论一样:为钱做是做不到的。还有一个方面就是思维的局限性:许多交通专家只在自己狭小的领域死钻,进得去,出不来。当然他们也可以达到"高新尖",典型例子就是德国西门子的磁浮系统(报载德国自己已经放弃它了)。
我经过近十年的思考,于2005年上半年花半年的时间专门将《未来交通ipbus》写出来,并放到ipbus.org网站上。我从全世界范围考虑交通和物流,从各种地面交通形式分析和比较交通(如铁路公路磁浮等等)。最初文章的范围包括很广,经过近两三年的深入、细化和完善,一步一步地在缩小范围,目前已经删除了今后不会用到的技术(当时写一些无用东西的目的是,免得别人再花大量精力提出一些无用的技术方案,而我多写一点要不了太多的时间,我都尽力先给包括进去,基本上得到一致的认可之后,再将无用的东西删掉)。
我的ipbus分为理论和技术两部分。我首次从理论上阐明了现有交通的根本问题,及其解决方案,阐明了未来交通的发展方向和前景,阐明了基本的和关键的实现技术(技术内容绝不是我一个人能够完成的,因为还有许多高深的技术有待研究,许多高深技术现在还不是研究时候,先需要将基本的技术实现之后再说)。ipbus理论内容看起来简单易懂,不需要专业技术,一般人都能够看懂。近三年来,看过的人都肯定其内容,可以肯定地说,ipbus理论内容是没有问题的。只是创理论是世界上最难的事,假如您随便拿一个技术问题,我可以搭白说我可以解决,但是我不能说我可以再创一个理论。
ipbus从解决交通问题的技术开始,逐步上升到理论,再用理论完善技术,目前需要进行实践了,也就是说ipbus理论和技术需要进行应用了。有道是,理想越大实现起来越难。公认的观点是,ipbus应该由政府来组织实施应用,当然高校进行ipbus的实验或企业进行ipbus的研发实验,可能是中国目前的现状所决定的两条道路。就是这两条路也都还是要国家经费,没有经费他们还是不会去做。而在中国,申请政府经费是一个漫长的过程,据说政府的工作效率是很低的,通过此过程,可能需要几代人才能实现ipbus。您看,近三年了,ipbus还只有极少数的人知晓,我一个人推动它都倍感艰难,像这样下去,一百年都不能实现也不足为怪,当然这不是现有技术不能实现它的问题,而是政府不做它的问题(当然这其中也确实有中国体制和现状及现实的原因)。
目前,说中国没有钱做ipbus,说不过去。未来十年的中国交通规划就超过十万亿元,人均一万多元。目前正处在交通变革时期,它以提速和猛建为特征,理想化的ipbus就在交通变革时期出现,可以说ipbus是时代的产物。我也在想一个问题,如果早20年,估计我也做不了ipbus,如果我不做,估计20年之内也会出现,在我写ipbus的时候,就已经逐步接近它了。它将可能是:由多个人去完成我所做的工作(即多个人提出可行技术方案,一个人提出理论)。
现在,对实现ipbus不管需要多长的时候,首先要做的事就是推动,逐步地推动,义无反顾地推动。由国家来做当然是最理想的事,按目前的现状,我估计十年之内没有可能了;由风险投资和企业来做研发(这只是迟早的事),应该有这样的企业,但是他们现在还不知道ipbus啊(这需要去逐步推动了)。比建设可运营线路和研发低一个层次就是实验,至少也需要十万。比实验再低一个层次就是动画演示或电影演示(包括专家们通常都不喜欢看文字内容,对直观的电影大多数人应该说感兴趣):演示又可分为几个小层次,最佳的是带有情节的电影,最难做,一人一年都完成不了;其次是不带情节的三维动画,它至少需要一人大半年的时间;再次是分多批次花多年来完成三维动画;再次将是图片和gif动画(简单二维,只适合网络宣传,不具备演示性)。
按照上面的分析,再对比我的“控制、把握、做到、去做”四层分析把握方法。我能够“去做”的就是慢慢地逐步地增加图片和gif动画(面对的困难就不用提了,只是分析不能够做到);逐步地漫长地完成三维动画,这是最有可能的方式,但是它是不得已的方式,因为它不仅需要用空闲的时间学习三维动画(目前就正在看这方面的书,做好这方面的准备),更困难的是打工时将没有自己可以自由使用的电脑;能不能顺利地完成三维动画,最重要的就是看我自己的“把握”了。建设和研发将不是我个人能够“控制和把握”的了,并且近期肯定是“做不到”,就连“去做”都只能是“敢想”而已。
我完成ipbus的三维动画制作需要的条件:约一年的可自由支配时间,一台电脑和宽带上网,最基本的生活。家里总是要我挣钱,十多年来,我唯一就做了ipbus这个事业,没有落到钱,家人也确实受到了我的拖累。我将工作划分为四个层次:“谋生、就业、赚钱、事业”。绝大多数人并不真正存在生存的问题,绝大多数人也没有推动社会进步的事业心,一般人所说的事业实际上指的是我所说的“赚钱”,这是很多人都喜欢谈和听的(现实中许多人就只想要这个结果——赚钱,而不考虑过程,“如何去达到?”,“如何去实现?”我总是喜欢反问别人:如果没有呢?通常就是无话可回答我了。),因此我对许多大学生说,如果他们没有赚大钱的想法,那么他们只需要考虑一个好的就业就可以了。并且确定这辈子的工作就是求基本“生存”和“事业”,不以“就业”和“赚钱”为目标。我在写成ipbus的时候,我曾想到过自己去继续爱因斯坦的“统一场论”,因为至少需要如我的恒心、毅力和耐心(这不是常人可以比的),转念一想,ipbus还有许多很高很深的内容,它值得我一辈子去做,也需要我一辈子去做。也由此,我认识到如果想在20年之内实现ipbus,需要我在2008年、2012年、2016年左右做三次大的推动,之后如果还没有实现,就将不是我个人能够做的了。
我首先能够做到的事就是单凭一颗脑袋就能做到的事:如提出ipbus理论和基本的实现技术。其次想做的就是推动它去实现,尽早的实现,并且推动都不是我一个人能够做到的,推动事业需要社会的支持。
关于未来交通--网络快车(ipbus)是很大一个课题。 首先,网络快车包括ipbus理论和ipbus技术两部分。我首次从理论上阐明了现有交通的根本问题及其解决方案。
交通技术背景及存在的问题:目前限制交通能力的瓶颈问题,我归纳关键问题有三个,一是前后车辆的大间距问题;二是普通站台限制了车辆的通行能力,以高速公路为例,如正常速度通常为100千米每小时左右,而车辆在上下高速的入口处则通常只能20-40千米每小时,它对运能有一个很大的限制。合理化则是线路速度是多少,上下入口处的速度就是多少。网络快车的交换站将不再会限制线路的运输能力;第三就是需要不用换乘或无中转的网络化交通系统。很显然现有大型化的车辆相对小型化的车辆,存在土地空间和线路造价两个难以逾越的问题,绝不可能实现细网络化。网络快车可以实现细网络化,并且运能特大。网络快车的核心技术就是实现高速交换和线速路由,它是智能运输系统的最高形式。如果能够解决以上三个问题,则城市的交通问题就已经解决了一半。
网络快车理论的核心思想就是三个“高速交换”,分为车辆交换、货厢交换和货物交换。
关于三个“高速交换”理论的形象说明。以合理运送牛奶为例,先用大车厢将牛奶送到城内(里面采用小车厢分装),再将小车厢分别运送到各个楼内,再将每瓶分装到运送到每户的微型车厢内。车辆每经过一个道岔就是一次车辆的交换;将小车厢从大车辆上换到小车辆上就属于车辆交换;将牛奶从小车厢上换到微型车厢内,即货物的装卸过程为货物交换。 由于人体对加速度有一个承受极限,有加速的过程就会有一个加速的距离。因此我首次从理论上阐明了线路速度与最小站距的关系。也由于加速度和加速距离的限制因素,地面交通将存在一个实际极限值,我的定义为客运极限时速2000千米,货运极限时速3000千米(它是一个人为定值,也可取2000或4000甚至5000。)(另外,我在技术部分提到了时速3000千米采用真空管道技术是因为美国人提出了时速2万多公里的“行星列车”技术,以及中国人申请有真空管道相关的专利技术。因此我就借用了一下。)我从理论上阐明了采用系列小型化车辆的必然性。车辆既要满足长途客运的舒适性,个人需要最可能大的空间,同时还需要考虑高峰时尽量能够多运几个人。因此客车车厢内宽0.7米,以宽敞坐一人而坐不下两个成人为基准,内长当然是以能够卧一个成人为准,即1.8到2米。由于是悬浮系统,因此轨距需要尽可能的宽,用来尽量自动保持车辆的平稳(指在不耗电能的情况下尽量自动保持平衡),同时还需要考虑地下线路所需要的最小化遂道直径问题。因此初步定义标准车辆为0.8米宽2米长2米高。由于小型货物需要立即启运,而远距离则需要尽可能多的多运货物,因此就采用了大货厢能够相应地装下小货厢的原则,设计出系列的多种微型货厢。为了便于标识车辆的长度,相应地车辆也就可以采用半长和四分之一长的车辆,即一米和半米长的车辆。车厢还需要运送尽可能大的货物,由于最小化隧道的限制,车厢的高和宽是增加不了的(否则又会增加一些其它问题),在采用组合底盘的情况下,可以达到10米长的车厢,它只需要将变弯和变坡处的隧道鼓起来一些即可。(主干线如果设计能够满足通过20甚至30米长车厢的隧道,那么20甚至30米长车厢也可行(这需要依据设计来定)。 网络快车线路的载重量原则上以标准客车车厢载满人为基准,即半吨。还加上一些余量,线路的载重量至少需要每米半吨或半吨以上。以此确定线路路基的载重量。 由于电梯的本质也是一种交通形式,因此将ipbus斜起来或螺旋起来就成为电梯,垂直电梯则需要轿厢能够装下标准ipubs车辆。由于日常生活用品最好是能够直接运送到户,它是最理想的状态,则可以采用到户的微型化延伸线路来连接电梯,从而就可以实现电梯、公交、短途、长途、延伸线路运输的一体化。当然,它需要高等级车辆向低速线路兼容(这也就是初期设计时,需要考虑的问题,即初期的低速线路上要能够运行将来的高速车辆)。 实现车辆“高速交换”的理论需要将道岔分为分道和合道两部分。合道只需要考虑两车不相撞的问题即可,分道则可以分为左拐或右拐的问题。 由于低速车辆对线路的要求相对不高,因此就可以采用不同的悬浮高度,也就可以相应地采用不同厚度的磁轨,从而实现相对地降低成本。 我提出了市区低速度线路采用市电,即时速300千米每小时以内的线路,采用220或380伏供电(日本可采用190伏),高速线路采用通常的高压电供电,即1万伏。 从理论的角度来说,广义的网络快车理论已经包含现有的铁路、公路、公交、水运、空运等系统,只不过除空运外它们是最低级形式的大型化的网络快车系统,它们相当于网络快车的集线站的低等级(低等级指人工驾驶)级别。因此说网络快车是一个交通统一理论,它将各种形式的交通从理论上进行统一。微型货运管道和特种车辆只是补充形式,在初期可以不用考虑。网络快车的电梯可以单独成系统。网络快车可以将电梯、市内公交、城际交通及长途运输有机统一起来。并且是大众化的交通工具。狭义网络快车的高等级车辆对低等级线路向下兼容(高低等级的车辆造价差别将会有很大悬殊)。由于网络快车的运能特大,一般实行客货混运有利于提高线路的利用率(半高纯货运管道、延伸到户内的微型管道、时速3000千米以上的真空管道为纯货运线路)。在网络快车建设初期是达不到网络快车的理想化物流的。估计在十年内能够达到以网络快车为主的地面的站到站为主就非常了不起了,估计新楼连接上网络快车电梯的也只是极少数,车辆侧移下线路和下电梯可以在车辆上增加功能而实现,必要时可以考虑,试做几辆可以侧移的带有高能蓄电池电动的网络快车也要不了太多的成本。
网络快车是交通发展的必然产物。从以下十多点可以看出未来之路必定是采用交换和路由理论的网络快车系统。①现有交通工具缺点集合→解决缺点。②现有交通工具优点集合→综合优点。③公认无污染的绿色化、高速化、智能化以及舒适、便捷是基本趋势,人类交通将大发展。④人们展望未来,提出了新型交通总趋势是向运输量大、安全、快速、舒适、省钱、节能和少污染的方向发展。⑤公认交通面临新的改革,建立自动化、高效率的,既有公汽大众性和经济性,又有小汽车灵活性和适应性的新型客运系统十分必要。⑥公认轨道线路形成网络,车辆小型化,在电脑控制下,许多车辆协调地在网络上自动运行,能如同出租车满足乘客需要。但速度、安全和环保方面,均远优于小汽车,且无人驾驶。⑦智能运输系统方兴未艾。⑧目前的交通问题最终是交通工具与技术、运输需求、运能、效率、资金投资及其回报效益的平衡问题。⑨目前迫切需要一种能够达到技术上先进、大运能、高效率、环保、较低建设运维成本的新型交通工具。⑩公众角度考虑交通,首先要便捷便宜,其次是快速安全,再次是舒适零换乘。政府、社会和单位考虑交通需要运输量大、高效、绿色、环保、节能和少污染、材料、形状、高度智能化、资金投资及其回报、交通占地、低建设运维成本等问题。公众希望人流最好是从楼层或大楼或其它出发地开始到楼层或大楼或其它目的地,即点到点运输;随到随走零换乘;便宜、快速、安全、舒适。社会希望物流是从源头经生产和消费再循环回到源头的符合环保的交通运输。 采用高速交换和线速路由的网络快车系统是一种更高形式的智能运输系统。可以满足以上要求。从理论上说,网络快车可以采用多种形式去实现。
下面缩小范围,将网络快车限定为主要采用超强永磁磁浮系统。
以上属于ipbus理论的内容。显然ipbus理论的内容是没有问题的。技术的发展有一个渐进的过程。ipbus技术也绝不是一个人能够完成的。
上面已经提到了网络快车是交通发展的必然产物。下面则缩小范围,网络快车的磁悬浮车的优点
1、网络快车的磁悬浮车的磁悬浮系统是以超高磁能积稀土永磁体的磁力完成悬浮、导向功能的,悬浮安全平衡,不存在断电后有类似电磁磁悬浮车辆的安全保障措施问题。分道的换向动力由电池提供稳定的能源。所有磁浮都是由电磁提供驱动功能的,网络快车的磁悬浮车不存在线路停电后的列车制动问题,因为网络快车带有可以直撞的防撞车辆,并且在前面的车辆出现故障停车后其后面的车辆不需要制动而是直接推动故障车辆运行,除站台外一般没有制动的能量损失。具有高速稳定性和可靠性。还具有悬浮力大且不需控制和双向稳定,悬浮、推进、导向三大系统的结构都比较简单、能耗低、推进效率高、车厢自重轻等一系列优良性能。2、网络快车由于车体较小,因此对线路的平整度、路基下沉量及道岔结构方面对悬浮高度的要求较低。不像常导磁浮在较低悬浮高度情况下对线路的平整度、路基下沉量及道岔结构方面要求较超导技术更高。3、网络快车的磁悬浮车可以采用轨道炮式的直线直流电机驱动。不存在超导磁悬浮技术由于涡流效应悬浮能耗较常导技术更大,冷却系统重,强磁场对人体与环境都有影响。 4、磁悬浮车辆快速、低耗、安全、舒适、经济、无污染。网络快车的磁悬浮车可以具有比超导磁悬浮车辆更高的高速度。运行成本和能耗低是它的又一优点。由于没有轮子、无磨擦等因素,相对其它交通工具特别省电。因无轮轨接触,震动小、舒适性好,对车辆和路轨的维修费用也大大减少。 5、磁悬浮网络快车有利于保护环境。它在运行时不与轨道发生磨擦,且爬坡能力强、转弯半径小,所以发出的噪音很低(只有当时速达到200千米以上时,才会产生与空气磨擦的轻微噪音)。它的磁场强度非常低,与地球磁场相当,远低于家用电器。网络快车的磁悬浮车的爬坡能力为30%,而一般磁浮的最高坡度只有10%。 6、磁悬浮车辆在路轨上运行,按飞机的防火标准实行配置。车辆底下的左右U形磁轨合抱车辆的底部,将车厢底部紧紧搂住,绝对不可能出轨。车辆运行的动力来自固定在车辆底部的电磁流,同一区域内的电磁流强度相同,不会出现几辆列车速度不同或相向而动的现象,车辆追尾或相撞的可能很小。线路与车辆的整个安全系统可以相互检测,自动替补,这在其它交通工具是不具备的,因而它是一种高安全度的交通工具。
下面再谈狭义的网络快车的优点。
小型化的智能化的高速路由的永磁磁浮的网络快车的优点
优点对于乘客,其优点是: (1)首先是便捷便宜,其次是快速安全,再次是舒适零换乘。 (2)可以设置密集的站点(包括交换式电梯站点),乘客易于步行至站点。 (3)收费简单方便,前期以非接触式IC卡为主,以后还可以用帐号加密码、指纹识别、脸相识别、手机手动或自动付费、货物的条码识别付费等多种方式作为补充。 (4)乘客可实现即到即乘,一般不需要等待时间。 (5)空间较大,车内宽敞卧一人,也可换成坐两人,也能够小家同乘,保留顾客私人空间。 (6)车辆运行稳定,无交通堵塞,预测到达站点时间准确。 (7)可全天候运营。 (8)可实现无需停靠、无需转乘直达终点,点到点的客货混运。 (9)小型货物可以立即启运。 (10)建设到户内的微型纯货运管道可以将小型货物直接送到户内。
对于交通营运部门,其优点是: (1)可根据高峰、非高峰时间,灵活提供服务(尤其是货运)。 (2)建站灵活,可以按照实际需要设立不同密度的不同规模的站点,方便客货运输。 (3)容易搭建、改线和扩延。由于车辆小型化,建设线路可以大量采用预制构件。时速100千米以下的线路建设成本低廉。 (4)线路可以穿越建筑物。可以采用电梯的交换站将公交线路与交换式电梯连成一体。网络快车的电梯可以单独成系统。网络快车可以将电梯、市内公交、城际交通及长途运输有机统一起来,实行一体化的客货混运。 (5)在具备大量微型纯货运延伸线路的细网络条件下,可实现点到点的无中转货物运输。 (6)在同等速度线路的前提下比较,运输能力高于其它陆上交通工具。 (7)占用土地少。 (8)与其它交通工具相比,客货在同等总运输时间条件下,运营成本最低,而且相同客货的总运输时间最短。 (9)在细网络条件下,它的运输效率是最高,从而实现节约社会资源。 (10)可以按照实际需求和投资金额来确定建设方案。 网络快车系统具有很强的可扩展性和可升级性。在陆地交通系统中,永磁磁浮车辆的能源消耗是公认的最低。 线路的最大坡度可达30%(30%坡度用于电梯,一般线路坡度不过15%),另外还有交换式垂直磁浮或非磁浮电梯。网络快车的最小转弯半径为最高5米每秒平方离心加速度条件下的不同速度线路的最小转弯半径,对特别超高速度线路可以采用减速转弯的方式。 适应气候情况,全天候运营。地面和高架线路在雨天、大雪、冰雪天、一般冰雹气候、低于80 英里/小时风速条件下正常运行,地下或封闭区域不受气候的影响。
下面再接着对网络快车系统作一下简介。 网络快车定义。网络快车(ipbus)是将网络、通信、公交、电梯通过交换理论统一起来,提出一种全新的网络化的公共交通工具,以及交换式电梯。网络快车的主要特点是公交小型化、网络化、运能大、随到随走、建站灵活、站距小、客货混运、点到点运输、建设灵活、单位建设成本低,车辆模式灵活多样。网络快车主要采用最理想的超强永磁磁浮系统。电梯可以看作是公交线路的延伸,小型货运甚至还可以到达建设有网络快车管道的住宅的户内,如厨房。网络快车的物流定义为物品从供应地或生产线向接收地或最终用户的实体流动过程。根据实际需要,将开采、汇集、运输、储存、运输线路存储、生产线存储、装卸、包装、流通加工、配送、分发、自动收货、信息处理等基本功能实施有机结合。
小型化的智能化的高速路由的永磁磁浮的网络快车是一种全新、先进、快捷、基于永磁磁浮、从低速到超高速客货混运的交通系统。它们车身小巧,能乘1-4 名乘客。在运行的过程中由微电脑和/或服务器全程操控,可以实现零停靠,零换乘。服务质量和舒适程度可与私家车相媲美,服务效率高于常规公交。是一种低能耗、低建设成本、低运营成本的全新先进的交通工具。
总之,便捷、快速、高效的采用交换和路由原理的网络快车可以运送劳动者本身即人、可以运送所有生活资料即劳动产品、可以运送大多数生产资料即生产工具,小型网络快车在运输中可以避免一切不合理或不必要的运输。小型网络快车唯一不足是不能运输太大太重太长的生产资料,而广义的大型网络快车(包括公路和铁路等)可以补充。从长远看仍然需要铁路和公路等作为它的有益补充。网络快车可以将电梯、市内公交、城际交通及长途运输有机统一起来。并且是大众化的交通工具。狭义网络快车的高等级车辆对低等级线路向下兼容。
再说一下网络快车的线路
网络快车的线路采用磁悬浮车辆在路轨上运行。车辆底下的左右磁轨为U形对抱磁轨,将车厢底部的承重磁体及电机的电磁导线组紧紧搂住,绝对不可能出轨。车辆运行的动力来自固定在车辆底部的电磁流与上下磁轨的相互作用。供电轨面位于U形磁轨内垂直面内侧,不同速度线路分别采用市电、高压电供电, 电磁导线组外侧的电刷直接从供电轨面受电,通过左右电磁导线(即电机)之间的控制电路控制电机在不同电压下的电流。
网络快车的站
网络快车(含电梯)的站分为集线站、交换站和路由站三种。挂接在交换站和路由站之下的集线站就建在低速线路上;交换站是一种并联形式的具有一个或多个站台的车站,各个站台之间及站台与线路之间通过一系列的分道和合道组成,在线路的分道和合道之间通常依据不同站距通常设有长度不等的减速带和加速带;路由站指带有路由功能而不带站台的一种特殊的交换站。多种不同速度的线路和远近站距的车站根据客货流量的需要可以灵活组成网络快车的交通网络。 一般线路与垂直电梯及微型纯货运管道之间采用带有车辆或货厢自动中转的交换站进行连接。包含电梯站在内的部分交换站还设有货厢自动交换处理设备,完成货物的自动交换和处理。
实现高速交换需要解决的问题是分道和合道 网络化交通的特征是交换和路由,网络快车的特征是高速交换和线速路由。
现有火车的道岔就是一种典型的交通交换系统,在火车站可以非常明显地看得到它,它有多条斜道,将一系列的直道连接起来,从而一条车道上的火车可以转移到任意一条车道上。汽车在十字路口通常是由驾驶员人工完成交通交换,就是索道也早就实现了交换。飞机则通过机场进行交换。但是这些交通交换有一个问题,就是交换的速度或者说是交换效率不高。怎样实现高速交换?可以将交换分成分道和合道两个部分,即分道和合道两个问题。分道比较容易,因为分道不存在两车侧面相撞的问题,只需要解决车辆从一条车道上转到另一条车道上的问题即可。因此分道可以实现全速分道,即高速分道。 合道就需要解决防两车侧面相撞和合道速度两个问题。对合道速度通过加速带的方式解决,同时在有加速带的情况下,合道处的相对速度一致或差不多(空中加油就实现了这个技术),就基本上解决了两车侧面相撞的问题,再就是通过时隙来解决,适当拉开合道时两条车道上车辆的距离,再还有一个问题就是紧急制动的问题,这个问题比较好解决。很明显在合道处的最高速度受加速度大小和加速带长度的影响,因此在高速线路上可以适当地在合道处降低车速,当然它需要以增加经过相应线路的车辆的运行时间为代价。这就是一个运行时间与加速带长短的平衡问题。 当然,在分道与合道之间的站台速度属于低速度运行,集线站和交换站在减速与加速之间站台的动力通常由站台直接提供慢速驱动力,其驱动效率比较高,因为乘客上下车的地方车辆移动速度是快不起来的,只相当于人的步行速度,当然也可以由车辆自行驱动,由高速车辆动力提供的慢速运行其动力效率是很低的。当然也可以采用站台倾斜自滑方式。而路由站通常由车辆自行驱动,因为低速和中速线路经过路由站的车辆运行速度通常是线速运行,而高速和超高速线路经过路由站至少也应该达到中速运行。高速线路的最高路由速度必须能够达到中速,否则会影响到高速线路的运能。在考虑成倍加大超高速线路运能的必要情况下,部分超高速线路在建设超高速路由站的时候也可以建成超高速线路以线速经过的路由站,这种硬件提高运能方案需要相对增加占地及建设成本。必要的情况下也可以通过采用减低交换频率的方式来提高运能,即相对加长经过路由站的车辆编组,它属于路由设置软件提高运能的方案,它是路由软件的基本功能之一。
网络快车的道岔
网络快车的所有轨道都是通过“人”字形的分道或合道进行连接,没有叉形连接。在道岔两线交叉的内侧部分只有底部磁轨,而无供电轨,由车辆的惯性向前运动,必要时也可以通过蓄电池供电的辅助电机驱动车辆。转向电机位于前车辆承载磁体的前部,为车载蓄电池供电的板栅电枢或线圈电机。当车辆经过道岔时,车辆自动给转向板栅电枢或线圈电机通电,板栅电枢在上下磁轨的作用下使车辆受力靠向所需转向一侧,或者是线圈电机与导向磁轨相吸,从而实现分道或合道。由于导向轨与车辆存在斥力,道岔处车辆与轨道仍然只会靠近而不会紧贴近。还可以在道岔分支口内角后侧设置板栅电枢,板栅电枢的整体高度不超过下磁轨的上平面。板栅电枢分别位于分支口内夹角延长线内侧,并分别与夹角平行,二者的直流电流方向相反,当检测到有车辆经过分道夹角附近时通给适当电流。根据安培定律,使车辆向板栅电枢左侧或右侧偏行,起到一定的导向纠正作用,防止车辆撞到分道夹角上。
网络快车的动力
网络快车采用位于前后承载磁体之间的与轨道垂直的水平板栅电枢作为动力电机,即利用轨道上下磁体与电枢相作用的直线直流电机。通过线路两侧的供电轨直流供电(整流后没有滤波的半波直流即可)。也可以采用交流供电,而由车辆进行半波整流,当采用交流供电时,在同一个变压器下,需要将线相进行分段交换,以平衡不同相之间的电流。将板栅直流电机的控制部分设置在左右两侧板栅直流电机之间,用来控制电机的电流大小,从而控制车辆的运行速度。每辆车的受电电刷可以为单对也可以为多对。也可以将板栅直流电机分成前后分开控制的多个小板栅直流电机,相应地由多组开关控制,以提供多种不同速度及加速度的动力,其中一组或多组小板栅直流电机的电流要求也可以进行自由调节。另外各个小板栅直流电机的额定功率大小可以相同也可以不同。
我对网络快车的设想为什么有这个把握呢?
因为交换和路由理论是现有技术的综合和总结以及升华,或者说创新,它符合理论发展的规律,它也符合一系列公认的交通发展趋势;对解决问题的技术也经过了从简单到复杂,再从复杂到简单的过程。基本的交换、路由、分道、合道、加速带和减速带、超强稀土永磁磁浮、直线直流电机等都有现实的原形,并且技术原理比较简单,实现它并不难,它不像现有的超导和常导磁浮因技术复杂而存在我国技术上不够成熟以及成本高的问题。网络快车在基本的自动控制技术上还相对现有日本和美国的智能化交通系统(简称ITS)高技术简化了许多。网络快车中的路由还了路由词义的本义。路由软件的高复杂性体现在高可靠性、高可用性以及鲁棒性。实现交通路由软件的功能同实现数据路由软件的功能一样并不复杂。但是难点在于需要该软件每年365天,每天24小时高效可靠地运行。属软件研发管理风险。再说交通路由软件是分车辆微电脑、站台电脑、服务器三级协调实现或两级甚至车辆微电脑一级动态实现,并且软件具有可升级性。(现有轻轨和地铁等交通控制通常是车辆和站台电脑两级控制,因为它限制在一个城市的小范围内,没有大范围的路由控制需要;第二可以说乘客在地铁等车上任何都不能改变,而在网络快车上的乘客将可以在车辆上自由改变到达目的地等,它将需要计费和鉴权等服务器的配合。)
前面已经讨论了网络快车的理论和技术。现在将短期内还不能实现的技术暂时放下。不予讨论。
我个人认为以现有的技术可以实现时速1000千米左右,即飞行速度,以目前中国的技术实现时速100千米以内是很容易的。对于速度需要,可以如下来概括:时速800-1000千米线路用于国道(最小站距70-80千米),时速300-500千米线路用于省道(最小站距7-19千米),包括连接卫星城镇,市区次干线采用时速200千米线路(最小站距3千米),市区主干线采用时速300千米线路(最小站距7千米)。时速100千米以上的市区线路不直接设置站点,通过时速100千米以下的线路,将客货汇聚到时速100千米以上的线路中。低速线路究竟选用多高速度的线路,下面可以简单地加以说明,现有6车道及6车道以上建时速80或100千米线路(最小站距500米),现有4车道建时速60千米线路(最小站距300米),现有2车道建时速20或40千米线路,也可以采用梯状单线建设,对需要运输量小,且对速度需要不高的小支线可以采用集线站。 首先,我们对时速1000千米以上的技术(需要解决动力问题和强震动问题,及噪声问题,防止摩擦高温问题等)、真空管道技术(极速货运暂时肯定可以不用考虑)、垂直ipbus电梯技术(比螺旋ipbus电梯技术要复杂得多)、延伸线路技术。先放下它们,暂时不予讨论。实际上,解决城市交通问题只需要时速300千米就可以了(还需要解决震动等问题)。按照ipbus在时速100千米时,每小时的最大运能可达6万人(即相当于地铁的最高运能),其实就是实现时速100千米也足够缓解现有的交通困扰。
关于地下交通与高架的补充说明
目前,轨道交通基本上倾向地铁。原因为,高架轻轨影响城市景观;高架轻轨通常占用1到2车道路面;轻轨站占地需要拆迁及高昂的拆迁费;市民反对最强烈的就是轻轨的噪音污染。地铁就可以克服这些问题。 ipbus作为理想化的交通形式,在初期有必要采用低架,即3到6米高的低架,理由是ipbus可以直接建在现有公汽站、花坛或人行道等的上方,方便与公汽实现有效衔接,它不占用车道,无拆迁费,无噪音污染。低架影响景观,只是初期的一个权宜之计,低架ipbus可以尽量美化和与街道浑然一体。ipbus初期采用低架的重要原因是低架相对地下造价低廉,需要用它迅速缓解交通问题。根本原因是初期的速度低,为时速100千米以内,ipbus至少要等到时速300千米的技术非常成熟之后,才能对城市进行ipbus的整体规划,再设计则以地下线路为主,对规划未建的新建道路侧可以考虑建在楼内,直接与ipbus电梯实现一体化。
ipbus理论2005年就已经在ipbus.org网站中公布出来了(网站的访问量很低),近三年来还只有极少数人知晓。我个人也感觉到很难推动。公认的看法还是需要国家出资来实现它(虽然我个人想筹资实现它)。
采用时速100千米在非主干线上,采用低成本的梯状单线连接现有交通枢纽的线路。 在建成实验线路之后,接着采用时速100千米线路在非主干线采用低成本的梯状单线连接市内的交通枢纽(火车站、长途汽车站、飞机场等),每建一段开通一段。在现有公交站点线上主要采用500米以内的中小站距,站台尽量建在现有公交站的上方,以便换乘,主要采用右拐的简单路由站连接单线。它也可以应用于迫切的远程交通,如京沪高速等(若干年后再增建时速500或1000千米的线路)。
下一步将是推广低成本的“交通局域网”
在小区、学校、公园、单位等局部区域,采用单线建设,采用简单交换站和集线站,以及右拐的简单路由站。由于交通局域网的速度不高,因此可以采用减薄磁轨降低车辆悬浮高度的低成本方案。同时它也可以连接主干和电梯。它的成本只有普通双线的20%左右。
实验时速300千米的线路及高速交换站和线速路由站
在连接市内的各个交通枢纽之后,实验时速300千米的线路及高速交换站和线速路由站,接着采用双道高速线路连接各个卫星城镇及建设市内主于线。站距8千米左右。从这一步起,就需要尽量考虑采用地下线路了,对于ipbus的站台还是可以冒到地面上来,毕竟它占地面可以只能1米宽,加上1米宽的遮阳板,上部也就是2米宽,比现有的公交站宽不了多少(顶上可以考虑做绿化)。
网络快车的远景
网络快车最终可以实现从矿井或工厂等直接到工厂或码头;从工厂、商家、食堂、餐馆、酒店等直接到楼层或住宅门前甚至户内;从菜地或副食店等直接到楼层或厨房或户内;废物从户内外的垃圾桶直接到垃圾处理场;乘客从楼外、大楼、楼层、甚至门前直接到楼外、大楼、楼层、甚至门前。网络快车通常不用等车,并且中途一般不用换乘,对极少数的特殊乘客即残疾人等可以实现从户内到户内的始端到终端的运输。网络快车的货运网络最终可以建设成像毛细血管状的网络。网络快车最终可以实现完美的人流和物流。
网络快车的效益评估
网络快车系统建成后,将有很大的经济效益和社会效益。
从线路、遂道、磁轨、信号采集和控制、车辆、动力电机、转向电机、供电、车站、通信、服务器、软件等方面评估网络快车的成本。
1.网络快车由可宽敞卧一人的标准客车,变化形成的系列轻小微型客货车辆,及最小化线路,是实现随到随走的零停靠的零换乘的细网络化,和低建设成本的基础;智能化是交通发展的必然趋势;交通的高速交换是网络快车的核心;U形磁轨和丫形道岔是实现线速分道和合道即实现高速交换的技术方案;加速带和减速速是在人体能够承受的加速度范围内实现线速分道和合道的技术需要;在车辆通过道岔时,只需要车辆路由软硬件控制左或右转线圈通电,即可完成分道的车辆路由,它是实现线速路由的最简单的技术方案;市区通常采用220或380V交流供电的直线直流电机,即板栅电枢可达到最低能耗;依据站距近远设置从低速到特别超高速的线路,并且相应采用不同悬浮高度的永磁磁浮,它是实现低建设成本和最低运维成本的基础;通过路由站和交换站及集线站的不同规模灵活建站连接不同速度线路,并且高等级车辆对低速线路向下兼容,从而实现市内公交、城际交通及长途运输、交换式电梯、微型延伸线路的无换乘,一体化的有机统一的大众化的理想化的客货混运。
2. 网络快车的车道宽度不过一米,只有轻轨或公汽的三分之一,因此占地少。高架线路所需的承重轻,每米不过半吨,因此可以采用相对轻型的桩柱及高架梁,并且柱和高架梁可以采用钢筋水泥预制构件,U形磁轨和弧形供电轨面可以与高架梁一起制成预制构件,从而可以相对节约材料及施工成本,高架双道的轨道路基成本约为高架轻轨路基的10%(包含顶棚)。郊外地面路基成本与高架相差不多(本文中都不算征地费用)。网络快车地下磁浮的管道直径约3米,并且一管双道,当采用运行线路紧跟掘进机的模块化施工方案时,由于线路可供一进一出,因而相对节约大量隧道建设成本,为现有线性地铁隧道成本的20%。
3. 在时速100-1000千米范围内,磁轨厚度因速度而异,网络快车磁轨的单位成本比非电力型磁浮的常导或超导磁浮的单位磁轨成本要低。时速100千米以下的低速线路采用减小悬浮高度的低成本方案,其单位磁轨成本只有一般磁轨的10%-30%。
4. 线路的信号采集和控制设备成本与地铁相当,通信工程部分的成本与地铁相当。
5.网络快车的标准车辆一般由四块承重磁体、两台板栅电枢即动力电机、两台分道转向电机(即小线圈)、电机控制电路及充电电路、高能蓄电池、车辆路由的微电脑、车辆与线路及车站之间的通信和检测设备、车厢、撞击缓冲设备、附件等组成。它比其它磁浮和轻轨车辆的结构都要简单,并且采用小型化和微型化的车辆,车辆的单位成本低廉。它与轻轨相比,在运载相同质量客货条件下,它的车辆成本不到轻轨的十分之一。标准客车可以卧一人或坐两人或坐站四人,满足客流在时间上和空间上不平衡特点。在低中速线路上运行半长单人客车的成本更低。小型化和微型化的车辆可以提高车辆的利用效率,以及减少中转交换和即时启运。车辆路由的微电脑接受并存储站台或服务器的指令,只需要完成一系列分道时的是否右拐的简单判断和控制。车辆在站外线路的车速依据车辆路由微电脑的速度与地址表决定。
关于车辆成本的比较。也是关于运能与车辆数的解释。在一次交谈中,以时速100千米运能6万人为例。以高峰时4人一车算,他得出了需要15000辆车的结论。地铁达到最高运能6万人,实际上也只是在每千米上有一列列车,每列1000人,每小时60班。同理按他的算法,就应该需要60列地铁,以每列8车辆计算则为480辆。如此计算下来,ipbus与地铁在时速100千米每小时达到最高运能6万人的同等条件下,ipbus的车辆数为地铁的32倍。实际上,由于乘ipbus不用等车,相对提高了车辆的利用率,ipbus的车辆数可减为地铁的20-30倍。再加上实际中高峰时段是短时的,在不同路段的运输需要量也是不同的,以及ipbus在系统范围内,可以根据实际需要自动地调节不同地段车辆的密度(地铁是班线,在高峰满负荷时无法调节车辆密度),还可以相对地减少车辆。实际上ipbus的车辆数相对为地铁的20倍,即可达到同等运能。时速100千米以下的低速ipbus的车体可以用塑钢制作,成本可以为1万元左右(中速车辆需要2万元,而高速的高等级的车辆成本与此相差很大)。而地铁车辆的单价是ipbus车辆单价的几百倍,远高于20这个比值。即在满足同等运能条件下比较,地铁车辆成本比ipbus要高十倍以上(同样,高铁的动车组与ipbus的高等级车辆成本相比也还是要高十倍以上)。
6. 网络快车可以运送劳动者本身即人、可以运送所有生活资料即劳动产品、可以运送大多数(80%)生产资料即生产工具,小型网络快车在运输中可以避免一切不合理或不必要的运输。当建成细网络线路则可以实现最理想化的客流和物流。
7.车辆中部底下的左右两台板栅电枢夹在前后承重磁体之间,通过板栅电枢外侧的电刷直接从磁轨内侧的弧形供电轨面受电,在两台电机之间设置电机控制电路及充电电路,相应电路的制造成本并不高。动力电机和转向电机都是通电导线直接在磁轨内运动,其结构简单,成本低廉。转向电机直接从高能蓄电池取电。
8.网络快车磁轨内侧的供电轨面采用市电及万伏高压在不同速度线路下直接给电机电刷供电。车内电能直接从电机控制电路窃取,并将电能存储到高能蓄电池内。
9. 车站分为集线站、简单交换站、大中小微型交换站、路由站。集线站直接利用线路上下车,集线站成本低微;简单交换站类似“空中的士”的车站,车站成本比相同长度的线路成本略高;大中小微型交换站和路由站的成本需要依据规模而定,交换站和路由站内的车道总长与相同长度的线路成本相当。站挨站的情况就相当于建设一条低速到中速线路的成本。货厢和货物交换(含汇集和分发)处理站因规模和处理速度差异而成本差别很大。
10. 每台站台路由服务器可以控制许多站台的路由(即区域路由)。城域和全国路由服务器的设置类似互联网的服务器。计费系统类似现有的刷卡和通信计费系统。通过其它应用服务器连通内网和互联网。
11. 路由软件可以看作一个三级(车辆、站台、服务器)动态数据库系统,路由软件和计费软件是全国通用的大型软件,采用自行开发或业务外包可以大大降低软件的成本。其它应用软件也一样。初期也可以采用
简单版本节约软件开发费用。
12. 总之,在时速100-1000千米范围内,在站距700-8000米左右,网络快车的单位建设成本不到地铁的一半(即每千米1亿元人民币以内)。当适当拉大长途的站距时,网络快车的单位成本不到目前正在大力建设的京沪高铁的三分之一(即5000万元),并且运能比高速轮轨系统还要大多倍。时速100千米以下的低速线路的最高运输能力可达每小时6万人,采用低成本车辆,采用低速的低悬浮高度的简单交换站,采用梯状单线是初期缓解交通压力的低成本方案,其单位成本不到中高速线路的20%(即每千米1000-2000万人民币)。
13.由于网络快车的运行速度和运输能力都比现有公交系统高,并且可以建设一段就开通运行一段,在与现有公交系统相当的运输量条件下比较,网络快车可以相对减少车辆的投放量。从而又可以相对节约大笔资金投入。
14.由于网络快车可以建设一站就开通运行一站,因此可以滚动式发展。
15.与其它陆地交通方式相比,网络快车的运维成本公认的最低。
16.建设网络快车连接市内交通枢纽之后,可以很好的实现现有交通枢纽之间的有效衔接,有效地分流部分客流,减轻沿线的交通压力。当网络快车线路覆盖市区的主次干线和连接卫星城镇之后,可以取代大量的短途巴士和部分公汽,初步解决道路拥挤状况。低成本的“交通局域网”可以取代其建成区域的现有公交。网络快车的电梯与线路连接可以达到公交到楼层。建设时速几百千米的省道和国道后,可以承担沿线的大多数客运和部分货运。市区支线建成网络化后,可以基本上取代市内公汽和部分的士。建成细网络化线路和新建大楼微型管道到户之后,可以实现日常物流到户。主次干线上增加建设低速线路后可以实现近距离上车。波浪式低速线路的落地集线站站台方便乘车。网络快车线路延伸到生产线后,可以实现大量货物的无中转物流,并且可以减少库存。网络快车的最终目标是在世界范围内实现一日直达的交通“地球村”,逐步取代现有公路、铁路、空运的大部分人流和多半物流。建设楼道敞坐专用线路可以解决(极少数)大楼内的长距楼道运输,一般采用网络快车的特殊车辆完成线路外的近距离临时延伸运输,线路外的远距离运输仍然采用联运方式,另外加上大件运输的需要,因而网络快车不可能彻底取代铁路和公路运输。网络快车的最终目的是实现接近理想化的最优化的最佳的人流和物流。最终物流达到从源头经生产和消费再循环回到源头的符合环保经济合理必要运输。
17.从低速到特别超高速的网络快车的运能特大,可以按照实际运输需要进行建设,实现提高社会效率和节约社会资源,最终达到合理运输和必要运输的理想运输目的。
结论
本文探讨采用高速交换的小型永磁磁浮系统,即小型化的智能化的高速路由的永磁磁浮的网络快车(ipbus),来解决交通难题。该新型公共交通工具融实用性、先进性、延伸性、景观性为一体。可以解决线路覆盖范围内的交通压力。最终达到接近理想化的最优化的最佳的人流和物流。本文阐述了采用网络快车的必然性和必要性(优点)。
本文对网络快车的近期尤其是初期进行了初步的规划和研究。通过成本和效益评估来论证,采用网络快车具有极高的可行性,并且会有很高的经济效益和社会效益。