未来之路-网络快车 ipbus 


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人们希望交通舒适和高效,并且安全,采用磁浮最理想;人们希望交通便捷和快速,并且便宜于是需要采用小型化的网络化的线路以及低中高速线路;客运有长途和短途之分,货运物流有大小和轻重之分,与之相适应的车辆就需要有多种样式;人们希望随到随走,于是就需要有各种不同的交通站距,根据需要建站,由于人体对加速度有一定的承受极限,因此不同站距就会有不同的运行速度;由于现实中各个地点的运输能力需求大小不一样,于是站台就必须有大有小,根据运能需要确定建站规模;人们希望交通能够从出发点到目的点之间不用换乘,并且尽量少走路,于是公共交通还必须融合电梯;物流需要按照物品的消费循环过程进行自动化流动,并且需要尽量避免不合理或不必要的运输,因此货运需要延伸线路,用来完成最后一百米的到户运输;人们不仅希望速度快,还希望旅程时间尽量短,因此有必要采用交换式车站;人们希望交通的智能化程度越高越好,由于技术发展水平有一个不断提高的过程,因此网络快车在智能化上具有可升级性,以及不同规模站台的智能化水平将会具有不平衡性;人们还希望交通能够满足能源利用率高和符合环保要求。网络快车可以满足人们的以上愿望。因此由于交通需求的多样性,网络快车可以采用的线路主体模式、不同速度线路、车辆、站距、运行速度、站台大小、站台形式、智能化程度等等都具有多样性。这些是由客观需要决定的,从前由于客货运输需要量小以及技术条件的限制,即使敢想也做不到,因此人们虚幻出了万能的神仙。由于大规模建设需要大量的土地、资金、资源、时间,因此网络快车可以循序渐进地建设。

 

CCTV央视国际新闻[国际时讯](5月2日18:10首播) [新闻首页]《空中网络快车勾画未来交通空中网络快车”由一节节独立的车厢和一米宽的空中轨道组成。

各条轨道相互贯通,构成了明尼阿波利斯市空中交通网。乘客可以一人搭乘一车,也可以找个朋友结伴而行(可乘三人)。它快捷至极。乘客在上车前只要刷一下乘车卡,输入目的地的名字,车厢就会自动带你直达目的地,中间不用换车,也不用做任何停留。计算机模拟的“空中网络快车”交通系统显示,沿轨道依次行驶的车厢不会出现地面上车堵塞的现象。明尼苏达州议员迪安认为,它与其它交通体系互不干扰。整个系统固定在大约4.8米的高空,所以车厢不需要中途停下来。迪安称,这是解决当前交通难题的一个好方法。 “空中网络快车”计划的研究人员表示,已经克服了所有技术难题,现在问题的关键就在费用上。如果建造预算可以降低的话,“空中网络快车”计划很可能成为未来公共交通的蓝图。

中国提出了更加完善的采用高速交换和线速路由的“网络快车”方案,《网络快车》是一个具有超前思想的交通理论及系列技术解决方案。“网络快车”的网站为http://ipbus.org。从理论上说,“网络快车”理论包含现有的各种低中等级交通形式和/或交通方式和/或交通方案,美国提出的“空中网络快车”属于“网络快车”理论中的简单交换和路由的中等级方案

网络快车理论及技术所涉及到的问题是一个世界性的并且各国正在试图努力解决的交通难题。小型网络快车统一了公交运输、城际运输、长途运输、电梯运输、物流运输、延伸微型运输、交换式交通站(枢纽站),而不是像现在各个交通系统各自独立。网络快车的线路包括可以兼容的少数几种线路以及不兼容的微型的近程纯货运延伸线路,如此才可以达到无中转运输(网络快车一般可承运1米宽、2米高、3米长、重1吨的货物,重载为6吨,最长为6米;另外,网络快车可以随时单独启运的最小车厢为0.5米宽0.3米高0.3米长,即相当于人们日常随身携带的小型物品可以立即启运并且经济性高,例如一张贺卡、一本书、一支笔、食品、瓜果等等)。网络快车运能大、随到随走、建站灵活、站距小、在网络内可以真正实现点到点的乘座,可以达到便捷、舒适、快速、安全、便宜、高效。

从理论上说,现有的主要交通形式为低等级的集线站级别的低级别路由的大型化的网络快车,今后仍然需要它们作为小型网络快车的补充而承担大型货物的运输。网络快车达到了从低速到超高速度的各种速度的统一,在网络快车系统内,电梯为时速几公里到几十公里;市内公交为时速20至400公里;城际交通为时速100至400公里;长途交通为时速200公里以上(说明:地面客运极限值是时速3000公里,货运还可以采用更高速度,近期的建设应考虑时速一千公里之内)。网络快车指明了站距与速度及加速度之间存在一定的制约关系。网络快车可以依据实际需要采用各种站距。小型网络快车依据站距远近采用多种形式的交换站(站距依次考虑为500米左右、2000米左右、250或125或64左右、长途站距3000米以上;电梯可以采用每层、每4层、每16层、每64层从低梯速到超高梯速依次建设交换式电梯站)、挂在交换站之间的低等级的可以采用近站距的集线站(时速为20-40公里范围内并且对运输量要求不高的线路,集线站是交换站的补充形式)、路由站。与各种站距远近不同的线路对应的是从低速到超高速度的不同速度线路(最终主干道上将形成有多条并列的线路,初期可以只建设一两条线路)。除纯货运的特殊线路外都为客货混运线路。网络快车的路由分为车辆路由、站台路由和服务器路由,是智能运输系统(ITS)的最高形式。网络快车是众多最新的交通形式和交通技术的融合,吸取了众多交通技术的优点。网络快车是除梦想之外的最理想的交通形式。网络快车的核心技术就是实现高速交换和线速路由,包括地面、地下、高架、室内的陆地交通除垂直高速电梯外的技术难题(请见ipbus.org网上的课题提出)都已经提出解决方案(说明:意义并不大的入地和海空网络快车还没有写完)。当然,其中有很多技术还需要完善或提高,只是在没有更好的之前也有可行的解决方案,技术是一个不断发展和完善的过程,除线路的可升级性很小之外,其它的都具有可升级性,尤其是软件部分。

美国提出的“空中网络快车”只相当于“网络快车”的采用(高架)路中央设置导向轨进行导向的胎路系统;美国提出的是一米宽的轨道,并排可以坐三人,不适用货运(乘客携带货物除外);整个系统固定在大约4.8米的高空。它相当于“网络快车”的最简单的交换站以及最简单的路由站形式。因此它的速度单一,它只相当于小汽车的速度,只适用于市内公交客运。它不能够近距离建站,否则会影响速度及运能。今后交通都会采用刷卡乘车。它自动化运行属于智能运输系统的中等级形式。若建成未形成网络的几千米,它的优越性并不太。

中国提出的更加完善的采用高速交换和线速路由的“网络快车”方案除轮轨和胎路外还可以采用多种形式实现,其中最理想的是磁浮。“网络快车”为宽敞坐一人而挤不下两位普通成人,即座椅内宽0.5米,座椅外宽0.7米(车厢内宽可以达到0.8米)。“网络快车”客货车辆分为多种形式,市内和短途低中速客运采用只乘坐一人的车辆,长途中高速客运采用躺卧一人的车辆(当用作市内公交时可以对坐两人),长途高速车辆对线路向下兼容,即长途高速车辆可以在市内低中速线路上运行,如此才能达到长途的点到点的不换乘乘坐。货运采用约0.375、0.75、1.5、3米长的多种倍长车厢还可以方便对自动化的交换式货站和货库及车库的标准化管理运作,如此才能适应小型的生活消费性的物品立即运输,并且承载率高,才能达到经济、合理的运输。

网络快车的远景:小型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。网络快车的物流网络最终可以建设成像毛细血管状的网络

网络快车的近期迫切应用依次为:在非主干道上建设一到两道的网络快车低中高线路连接市内的交通枢纽(在非主干道上可以达到两点之间优选尽量短的线路);在城际之间建设高速或超高速线路;在国内运能需求量大的城市之间建设长途的超高速线路。以初步达到缓解市内交通,促进城市圈的发展,解决大城市之间的运输矛盾。电梯可以单独成系统。网络快车系统达到大街小巷近距离建站是小康社会的需求和体现。

实现网络快车是一种时代发展的趋势。根据以往的交通发展规律可以初步预知,在市内初步形成网络化大概需要五至二十年的时间;在全国初步形成网络化大概需要一二十年的时间;在初步形成网络化的基础上接着建设重点估计是线路延伸向物流需求量大的大型工矿企业或地区;网络快车结合电梯大概也需要十年左右的时间;网络快车延伸到户内大概需要在正式形成网络之后才考虑,大概需要近三十年的时间。当然,实现它甚至有可能需要更长的时间。网络快车实现自动化运输延伸到户内是未来大康社会的需求和体现,在未来城建规划中需要充分考虑。

交通技术背景及存在的问题:首先实现非常高的运行速度的动力是不存在问题的。就目前世界上各个单方面的通术而技交言,都已经够高了,那么为什么还没有彻底解决问题的交通工具出现呢?解决交通工具的缺点或者说集合各种交通工具的优点即可以彻底解决交通问题。目前限制交通能力的瓶颈问题关键有三个,一是前后车辆的大间距问题,法国和日本的智能运输系统已经提出了解决方案,日本采用在道路地下埋设磁块的自动引导方式,法国采用超声波检测距离技术,前后车辆的最小间距只有0.3米,也就是说减小前后车辆的间距问题是可以解决的;二是普通站台限制了车辆的通行能力,本文中称现有公汽或轻轨站等为集线站,即当所有车辆达到一定的速度之后,站台无能力供应满足线路运能的需要,也即要么运行速度高不起来,要么车辆的运行间隔时间或间距比较大,总之集线站的通行能力是很小的,其实早就已经被提出了待避线方案,并且美国的“空中的士”已经采用了单条待避线建站,但是它只解决了站台不挡道问题,“空中的士”的站台属于我所提出的最简单的低速的交换站,线路的通行能力及通行速度还比较小,我将交通交换上升到理论,我提出可以满足从低速到超高速线路的按运能和线路速度的需要能力建站的各种交换站,即按需要建设各种规模不同的交换站,它将可以满足客货及时并且快速地上下车,以及可以满足线路的最大运能(说明:运能与速度成正比),简单地说就是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像血管状或者说像信息网络状或像通信网络状的智能化高速路由的网络化交通系统,(说明:虽然公路和街道实现了这种网络,但是由于大小汽车存在诸多的不足,很显然其运能有限,公汽需要换乘,再说的士也不是大众化的交通工具。)很显然现有铁路或轻轨或地铁等的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,网络快车中提出的小型化的智能化的高速路由的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路路由,它是智能运输系统的最高形式。

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,需要把它想穿,看透。虽然说对其中一些(包括未写完的)上天入地的技术方案可能会存在争议,基本的交换、路由、分道、合道、加速带和减速带、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技术上不够成熟的问题。网络快车在基本的自动控制技术上还相对现有的智能化交通高技术简化了许多。交通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。这是研发人员的事情。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。(它类似于移动通信的基站、基站控制器、移动交换中心。)(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达到目的地等,它将需要计费和鉴权等服务器的配合。)

本文提出网络快车理论及技术解决方案有三个前提就是,一是存在大量交通需求而传统交通工具又不能从根本上解决问题;二是目前世界上单方面的交通技术而言,都已经达到很高了,出现网络快车是一种必然的趋势,写出《网络快车》是时代的产物。(如果早20年,我估计就是我也很可能写不出来,如果我现在不写,我认为20年之内也一定会有人将它写出来,只不过可能是经过多个人逐步地写出来或者说创造出来。因为我从众多资料上已经感到了交通技术正在向网络快车逼近,他们只差我的高速交换和线速路由理论而已,如果现在只公布网络快车的理论,其技术解决方案世界上的很多人都能够想出来。其实难就难在交通统一理论,难就难在将网络中的交换和路由理论应用到交通中去。第三就是需要个人复杂的思想或思维和复杂的经历,才能具备复杂的知识结构,才能够将复杂的看似不相关的事物联系起来,才能够比较全面地看问题(补充说明:《网络快车》初稿就像一个大杂烩,涉及到众多技术领域,例如并不重要的上天入地和海运等等,这些今后可能会在网上公布而没有必要重视它),才能够深刻地看问题,才能将“劳动、思考、学习、奉献”的人格达到一定的高度。

对高速交通工具的追求是人类创新的源泉和永恒的梦想之一。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。小型网络快车唯一的不足是不能运输太大太重太长的生产资料,而大型网络快车可以补充。从长远看仍然需要铁路和公路等作为它的有益补充,而不可能废掉铁路和公路等现有的交通方式。按照网络快车的高速路由理论适量改造已有的交通是必要的,即智能运输系统(ITS)也正方兴未艾。虽然现有铁路和公路可以按照网络快车的高速交换理论进行大型化改造,但其代价将会是高昂的,因此只适合对极少量的极繁忙的站进行高速交换站改造或新建站。

网络快车的初步定义:网络快车是一种将信息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。网络快车可以采用超高速胎路轨、最理想的超强永磁磁浮、胎路、轮轨、气浮、独轨、真空管道等形式。 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。特种车辆还能够提供侧移下货站或下电梯后的近距离运输。网络快车能够将各种不同速度的运输从理论上统一起来, 并且网络快车可以将海陆空交通从某种角度统一起来。网络快车系统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。

1.提出交通问题)人类在二十世纪实现了飞机上天,火箭等上太空。水陆交通更是缤纷多彩不胜枚举。人类在本世纪的交通构想有,高超音速飞机,空天飞机,飞出太阳系的第二宇宙速度飞船(最快的交通是上天),火箭入地(最难的交通是入地),汽车会飞,无人驾驶,智能运输系统等等。人类在本世纪初的交通现状,随着社会经济的不断发展和人们生活水平的普遍提高,整个社会对交通运输的需求日益增加,但交通状况恶化及其伴生的安全事故、空气污染等一系列问题越来越困扰着有关的政府当局。交通运输对经济发展的制约作用不同程度地普遍存在于每个国家/地区,如何解决大城市周围地区交通拥挤和堵塞现象几乎成了最为棘手的难题之一(问题最大的交通是陆地交通)。

2.  (人类交通的大发展)总之,进入20世纪以来,世界交通运输技术的发展,可谓是日新月异,其变革的速度之快,也是前所未有的。那么,到21世纪,世界的交通将怎样发展呢?普遍公认为,无污染或低污染的绿色化、高速化、智能化以及舒适、便捷是21世纪交通发展的基本趋势,人类交通将大发展。

3.(新型城市客运工具展望) 展望新型城市客运工具,人们已经提出了新型城市交通工具总的趋势是,向运输量大、安全、快速、舒适、省钱、节能和少污染的方向发展。

4.(划时代的新交通系统)公认的观点是,城市交通面临着新的改革,建立一种自动化、高效率的,既具有公汽的大众性和经济性,又有小汽车的灵活性和适应性的新型客运系统十分必要。自动化程度最高的是轨道运输系统的线路形成网络,车辆小型化,在计算机的控制下,许许多多的车辆协调地在网络上自动运行,能如同出租小汽车一样,满足乘客需要。但速度、安全和环境保护方面,均远远优于小汽车,且无人驾驶。未来大城市的交通发展前景将是划时代的新交通系统。同时指出,随着社会经济的不断发展和交通运输量的持续增长,利用智能运输系统(ITS)来提高道路的利用率、道路交通的安全程度和道路使用的舒适性,已成为未来交通运输的发展方向。

5.  (交通工具与运输的平衡问题)但是在目前,就陆地交通工具而言,绿色(无污染或低污染)化已经能够达到,如氢燃料汽车;高速化也已经能够达到,如高速轮轨和磁浮等;便捷也已经能够达到,如的士;运输量大、安全、快速的交通工具如火车;节能和少污染可采用各种电动车;智能化以及舒适也已经能够达到。
    同样地,未来个人交通工具的材料、形状、高度智能化、高效和环保五个特点目前也可以分别达到。

换句话说,交通工具的“高新尖”都已经初步实现,为什么交通还是一个非常突出的问题呢?问题就是还没有同时达到这些特点的交通运输工具

虽然目前已经提出了许多的具有众多优点的新型交通运输工具。显然小汽车智能运输系统还将会保留小汽车的众多不足,轨道化的空中的士仍然保留有的士的不足,桥网存在运输量小和速度慢的不足。换句话说,目前需要一种交通理论将现有的各种交通工具的优点统一起来,即需要实现快速交换和路由的交通工具——网络快车。
   
总之,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,也就是说目前迫切需要一种或多种能够达到技术上先进、大运能、高效率、环保、低(或较低)建设运维成本的新型交通工具。

6. 公众与政府、社会、企业考虑交通角度不同。公众角度考虑交通,首先需要便捷、便宜,其次是快速、安全,再次是舒适、零换乘。而运输量大、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、低建设运维成本是政府、社会和企事业单位考虑的问题。因此,较理想的交通是少走路,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,即点到点的运输;随到随走,零换乘;便宜、快速、安全、舒适。能够满足它的交通必需是网络化、小型化、快速、高度智能化的交通工具——网络快车。若网络快车还满足运输量大、高效、绿色、环保、节能和少污染、材质优良、形状美观、资金投资相对较少及其回报率高、交通占地相对较少、低建设运维成本则是最理想的大众交通工具。

7、 根据发明创造的演化发展规律我们可以预测到未来具有全新意义的新型个人交通工具。其突出特点是:①交通工具的部件很少是由笨重的金属材料制造而成,而是由介于有机物与无机物之间的一种新型生物质制成,质量小、强度大。②它将是柔性的,不再像现在汽车这样坚硬、冷冰,可以根据行驶需要自由伸缩、改变形状,人在里面也十分舒适。③它将具有高度的智能化。具有自我控制的能力,可以自动与附近其他交通工具进行沟通交流,目前车辆之间的相撞等交通事故到时将不复存在。④其能量利用效率几乎达到极限,能够把有效的能量最大限度用在作有用功上,运行成本低廉。⑤几乎不向外部环境排放有害废弃物。

这种预计与智能运输系统的发展基本趋势相一致。 网络快车可以达到它,但是在短期内可以不必全达到。

也可以将以上七点换成下面提法。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智能运输系统,并且是最高形式的智能运输系统。

(公认的)未来交通的发展前景

总之,未来交通运输发展必将是高新技术的广泛应用,是高速安全交通全面发展的时代,人类社会的时空观念将发生深刻变革。科技的发展是日新月异的,运输工具的重大变革将深刻地影响和改变我们的生活方式和生活习惯。 

网络快车的基础知识。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。由于交通工具在启动和停车时都有一个加速度问题,并且加速度与加速距离、车辆运行速度、最小站距有着紧密关系。

为了便于对交通速度进行讨论,首先对公交站距和速度进行讨论。由于大众交通若采用太高的加速度,乘客的舒适性可能会受到影响。因此以加减速度为5m/s2,紧急刹车时减速度为30m/s2 ,最高速度为100m/s即360千米每小时来讨论。对时速三千公里和两万公里暂不讨论。  

 

 

 

站距  

最高

速度

平均

速度

理论

最高

运人量  

加速带

需长  

加速带

实长

实运

人量  

实运

货量  

重载

运货量  

1

30-125米

40

20

4000人

60米内

20米内

4000人

2000吨

1万吨  

2

125-500m

40

40

2.5万人

62米

62

2.5万人

1.25万t 

8万吨  

3

500-2KM

80

80

5万人 

50米 

50米

5万人  

2.5万吨

15万吨  

4

2K-8KM

160

160

10万人

800米

100米

7.5万人 

3.75万t

22.5万t

5

8KM以上

320

320

20万人

800米

100米

7.5万人 

3.75万t

22.5万t

6

8KM以上

320

320

20万人

800米 

200米

10万人

5万吨  

30万吨  

7

8KM以上

320

320

20万人

800米

800米

20万人

10万吨

60万吨

8

10KM以上

360

360

24万人

5KM

5KM

24万人

12万吨

72万吨

关于站距与速度、加速带长度、运输能力表格。说明:1、运量为最高运输量,即满负荷的运输量。数值为略数,而不是确数,平均实数取值的10%-30%-70%为宜,即客运平时取值的30%,后半夜取值的10%,高峰时取值的70%。2、客货线的货运平时取值的10%,客货线的货运高峰时取值的30%,纯货运重载线的货运平时取值的30%,纯货运重载线的货运高峰时取值的70%。3、客运按每辆车箱长3米,车箱内长为外长的一半,内长1.5米,另1.5米为撞击缓冲部分,可以坐2人,在人流高峰必要时市内还可以站2人,但长途时每辆一般只坐1人,带动力的单体货车的车箱内外长与客车一致,不带动力的纯货运挂车按每辆车箱长3米计算。4、长途客运量在以上基础上减半计算。5、满负荷的运输量按每辆车箱1吨计算,重载线满负荷运输量按每辆车箱6吨计算。6、上表是加速度为1米每秒平方的加速带长,若为5的加速带长由表值除以5即可。7、每条线路的最高总运输量是各种不同速度线路之运输量的总和。  

网络快车的交换组网

交通特点需要交通形成网络,并且还需要高速交换的交通网络,即网络快车。交通还需要便捷、运输量大、安全、快速、舒适、节能和少污染的绿色化、智能化。交通面临改革,建立自动化、高效率的,既具有公汽的大众性和经济性,又有小汽车的灵活性和适应性的新型客运系统十分必要。自动化程度最高的是运输系统的线路形成网络,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,能如同出租车一样,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。这将是未来交通发展前景。网络快车必需满足以上特点和需要才能成为理想的交通方式。从交通特点和需要出发,网络快车需要小型化才能尽可能达到乘客不换乘,人或货物即到即走。

  网络快车的站台分类

以网络快车的站距与速度为基本点,网络快车的交通网络可以由多种低速、中速、高速、超高速线路、甚至特别超高速线路组成,同时网络快车的交通网络由集线站、多种形式的交换站、路由站组成,并根据客货流量的需要可以灵活组网。即由多种不同速度的线路和车站按照交换和路由理论并且可以按照需要灵活组成网络快车的交通网络。

  集线站是一种串联形式的一个或多个车站,即集线站的站台是线路的一部分,或者说集线站的站台就建在线路上。原有的公汽和轻轨等公交站就属于集线站。集线站的特点是站台的车不走,后面接着的车辆就走不了,因此集线站的前后车辆之间有一个较大的时间间隔,因此集线站严重地限制了其运输量,但是集线站有站距小,成本低的优势,是交换站的一种补充,在近距离交通中需要大量采用。在网络快车系统中一系列的集线站也可通过简单的路由站形成一片低速交通网,简单路由站可不建加速带。

  交换站是一种并联形式的具有一个或多个站台的车站,即交换站的站台不是线路的一部分,或者说交换站的站台不是建在线路上,而是并在线路的旁边。铁道上原有的待避线若建成站台就属于交换站。交换站的典型特点是站台上的车不走,站台侧和站台后面的车辆还可以超过站台的车辆行走,因此交换站的运输量很大,在较大的站距条件下,交换站线路的速度也可以达到很高,即交换站可达到从低速到超高速的运行。 

路由站指带有路由功能而不带站台的一种特殊的交换站。路由站主要是为线路服务,而通常不直接提供站台服务,若路由站提供站台服务则称之为带路由功能的交换站,以便于区别讨论。在同一段路上究竟建多少多种低速、中速、高速、超高速线路,需要按照需求和投资能力确定。

网络快车的交换站设置。了方便讨论,首先将单列客车和货车辆长度定义为3米。对列车定义为5、10、20辆货车或客车车厢的长度,列车前后各加一辆甚至多辆防撞缓冲车辆,再加上一列动力牵引车(磁浮不用加牵引车),则列车的整体长度为24、39、69米,也可以由各个货车或客车车厢自带动力。将集线站定义为停2或3辆车,将微型交换站定义为停4辆车,则可以将集线站、微型交换站、小型交换站、中型交换站、大型交换站的站台长度定义为6-12、12、25、40、70米,集线站的货站长度为3米。无中高梯速电梯的首层需要按中高梯速站设置,因为首层的客货流量比较大。

下表以5米每秒平方的加速度为例,计算速度、站距、站台长、加速带的长度。  

序号

千米时

速度类型

典型值

站距 

站台长

加速带长

1

300以上

最高速

300

7千米以上

40或70米

700-1000米

2

200-300  

高速  

200

3至7千米

40或70米

310-700米

3

100-200

中速

100

770-3000米

40或70米

80-310米

4

100以下

低速

80

500米

40或70米

80米以下

5

80-120

超高站速

120最大

1000米

40或70米

50-112米

6

57-80米

高站速

60

250米

40或70米

25-50米

7

40-57

中站速

40

125米

40或70米

13-25米

8

20-40

低站速

20

30-64米

9-12米

3-12米

9

50-72

超高梯速

72最大

200-400米

25-40米

20-40米

10

25-50

高梯速

36

50-100     米

12或25米

5-20米

11

12-25

中梯速

18

12.5-25米

6或9或12

1.2-5米或无

12

6-12

低梯速

9

3-10米

6或9或12

1米或无

  由于网络快车可以站挨站地建站,因此建站先以500米左右站距来讨论,在典型时速为80千米每小时的低速线路上建站,站台长40或70米,合道的加速带长为50米,分道长20或50米,以及分道后的暂存带15米,加速前的合道及暂存带长15-25米,低速站站长共140或210米。站台可设置一条或多条站道,对两条站道用靠内的站道为客站道,对两条站道用靠外的站道为客货混用站道,相应地设置两条站台,内站台为客站台,外站台为货站台,即客站台可以两边上客;对多条站台依据实际情况灵活设置客货站台;对只有一条站道的站台,将站道的最前面的一辆车位的站台,在作为客站台的同时还作为货站台,由站台自动完成上卸货。

其次建站以1000米右为站距。再次建站是在大中型交换站的下面挂250米和125米站距的小交换站或64米站距的微型交换站或30-64米站距的集线站。最后是讨论3000-6000米左右站距和7000米以上站距。(上表中有讨论数据,具体讨论在本网页中省略。)

 电梯可分为垂直梯、斜梯和螺旋梯三种。对垂直梯可以车辆底盘与车厢分离或不分离,现有塔式存车楼就是车辆底盘与车厢不分离的形式。垂直梯又可分为多种,吊拉单厢梯、单厢爬升梯、多厢爬升梯。直接在垂直线路上停靠站供上下客货为集线站,在垂直线路旁边建站则为交换站。对纯低梯速线路可以只建一条垂直道,每层的站台可以建两辆或三辆车厢长度的电梯站台。对客货量销大一点的大楼可以建两条低梯速线路,供一上一下。每层在两条线路之间建三到五辆车厢长度的电梯站台,并且将电梯站台最前面的一个车厢位作为货站台。  

按照四比一集线的原则,在每四个低梯速站旁可以建一个中梯速站,在每四个中梯速站旁可以建一个高梯速站,在每四个高梯速站旁可以建一个超高梯速站,即根据实际需要考虑,每四层建一个中梯速站,每十六层建一个高梯速站,每六十四层建一个超高梯速站;即对八层以上的大楼可以建低中梯速线路,对三十二层以上的大楼可以建低到高梯速线路,对一百二十八层以上的大楼可以建低到超高梯速线路,垂直梯从低一级的线路上直接并到高一级的线路上。对大楼的首层或客货流量大的电梯交换站,还可以在与首条站台平行或垂直增加建设多条电梯站台,在与首条站台垂直增加建设的电梯站台即为在中到超高速线路侧直接建站台。  

斜梯相当于将水平的公交线路大坡度地倾斜起来建设,当然它可以包含弯道和折返线路,对站台可以水平建设。电梯中因斜梯最接近公交线路,因此电梯中相对以斜梯的运能为最大螺旋梯可以看作就是将斜梯螺旋起来电梯单箱站是一种垂直的集线站形式。

在规划时大站优先考虑在市区内一般将500-1000米左右作为基本建站,相应地在市区内一般建有低速和或中速的线路。再根据实际需要在大中型交换站下一级挂接徽小型交换站和或集线站。在市区内一般对高速和超高速线路不直接建站台,通过在交换站的上一级建路由站解决中低速线路接入高速线路的问题。在高速线路上直接建站台,主要是针对没有低中速线路的远程线路,即在长途线路的沿线建高速和或超高速线路的站台,对卫星城镇也按市区的模式建站。

线速路由转弯及5m/s2减速路由时变速转弯最小时速100公里,5 m/s2转弯的离心加速度与加减速距离及转弯半径和左右拐道长的关系。见下表:    

时速

秒速

m/s

转弯

半径

转弯

右拐长

转弯

左拐长

减速转

弯半径

加减速

距离

减速

右拐长

减速

左拐长

1

360

100

2000

3210.59

13424.78

154.31

922.84

2411.2

2882.87

2

300

83.33

1388.9

2250.64

9322.69

154.31

617.28

1705.8

2271.75

3

200

55.56

617.27

1030.61

4143.37

154.31

231.48

777.12

1500.14

4

100

27.78

154.31

310.39

1035.80

154.31

27.77

212.63

1092.73

5

120

33.33

222.22

410.07

1491.64

154.31

33.95

256.40

1105.09

6

80

22.22

98.76

220.14

662.94

49.99

24.39

174.44

384.35

7

57

15.81

49.99

140.53

335.56

24.69

12.65

114.84

191.64

8

40

11.11

24.69

100.78

165.70

24.69

0.00

62.83

166.33

9

72

20.00

80.00

10

50

13.89

38.59

11

25

6.94

9.63

12

12

3.33

2.22

 市区一般只对中速及低速线路设置交换站,高速和超高速线路通过路由站接入。线路首先选择地面,其次是高架,尤其是在城市内,一种是在道路建筑间隙空地的上方,另一种是从建筑物内穿过,甚至部分线路还可以从建筑物顶经过。再才是地下。可以将交换站或集线站设在人行道旁边的大楼内。同时尽可能将主干道侧的网络快车的电梯接入到交换站上。对普通公汽到不了的小街道可以采用单线经过方式,设置集线站或者是交换站(只需要1米宽的高架线路,而现有高架双线轻轨约10米宽)。它还要承担楼群电梯接入网络快车交通网的任务。对单线还可以设置简单路由站。对不同速度线路的线路量及建站量可以按照实际需要设置,也可以从小到大或从低速到高速大致按照四比一的方式集线。基本上大楼的每层、每4层、每16层、每64层分别设置低梯速站、中梯速站、高梯速站、超高梯速站。

线路的延伸。 从电梯的货站开始建设微型的通道到住户的厨房。一种方式是水平设置微型线路,它比较适合微型集装箱长300毫米,宽600毫米,高300毫米。一种方式是在首层水平设置微型线路,最好是将水平线路构成环状以便设置成单行线,再设置多个垂直通道通到每户,最好是将临近的两个垂直通道的顶部连接起来,以便在繁忙时实行单向运行,它比较适合微型集装箱长300毫米,宽600毫米,高600毫米。对水平通道可以采用滚轴或皮带等运输方式,对垂直通道可以采用垂直电梯的各种运输方式。还需要在厨房内设置微型的货站及货箱库。它占地不过1平方米还可以两家共用。它可以达到日常用品自动运输到家,如菜米油盐酱醋茶鸡鸭鱼肉蛋等等。日常垃圾进行分类密封存储并且可以自动运输到相应的垃圾处理中心,它可以符合环保观念而省掉垃圾袋。

  采用毛细血管结构从路由站延伸到矿井内的生产线。每一个生产线相当于一条货站站台。由一个或多个货站站台构成一个低速交换站;再将多个低速交换站汇集到中速交换站;再将多个中速交换站汇集到高速交换站;多个高速交换站汇集到超高速交换站。网络快车延伸到码头的分散装卸线路或到工厂生产线的分散线路与上述方式类似,只不过是从超高速交换站到低速交换站的延伸。从进工厂的交换站延伸到工厂内的车间甚至直接到生产线的原材料端或产成品端。对网络快车能够承运的大件设置标准的线路;对运输量相对较小而且体积相对较小的物品可以采用类似到厨房的运输方式。当它与网络快车到矿井进行配合就可以达到原材料无中转地直接运送到生产线。当它与线路到厨房进行配合就可以达到日常用品直接自动运送到家。

  采用网络快车连接蔬菜种植加工基地及鸡鸭鱼肉蛋等等养殖加工基地。对运输量大的基地采用标准线路配合滚轴或皮带等运输方式,对运输量小的基地可以采用滚轴或皮带外加管道等方式直接连接到道路上的货站。也可以将它看作是一种生产车间或生产线。在加工地将新鲜蔬菜洗净,将鸡鸭鱼等宰杀洗净,再通过网络快车直接快速地运送到居民的厨房。在系统建设早期及老居民区可以采用居民在车站自己取货或由物业或家政公司代取并送到户的方式配合进行。对季节性的农作物产品运输可以采用网络快车的标准货箱进行包装和运输及存储,除采用传统汽车运送方式外,当然也可以采用可以侧移上下网络快车线路的特种车辆进行运输。总之,网络快车可以省掉一切不必要的中转环节。按照大多数物质的循环过程,快速高效地实现从原材料开采线或农牧业基地到生产线到下一家生产线到用户到垃圾处理中心到农牧业基地或工厂的物流运输

  网络快车的车辆。设置标准客车车厢长3米, 车辆外宽800毫米,内宽700毫米,总高2米,底高100毫米,净高1米八。车体有1米5的长度用于设置空气弹簧等缓冲防撞设备,前部缓冲超过一米,后部缓冲不过半米。车厢内长1米5,一般在后面的车轮上部设置一个座位,在前面的车轮上部设置一个加座板,平时加座板翻向前上收起来,再将后椅设置成可以向前移动而靠背可以向下移动的躺椅,在1米5的长度范围内可以供一个人躺卧,在加座位置可放置行李等小型货物。在市区运行时,在加座上可以坐一人即一辆车厢可以座两人,在客运高峰时,还可以在后座乘客的膝旁边站一个人。

  对车厢的设计构想是长途只坐一人才能达到随到随走,并且需要尽可能的宽敞和舒适;在市区运行时既可以达到乘座一人的宽敞和舒适及随到随走,又可以满足在客运量需要比较大时的一车两人的运输,还可以满足客运高峰时的一车三人的运输。它可以满足两到三人同乘一车,符合小家庭同乘,以及可以实现对老弱病残的关照。对车厢的设计构想是左右只能让乘座一人而挤不下两人才可以达到车厢小而且质量轻,从而可以减少道路及隧道的单位建设成本半长车为1米5,可以坐一人的客车。

  相应地,不算防撞缓冲在内,标准货车车厢长3米,两倍长连体杆体运输车6米。半长货车1米5,四分之一长车为750毫米,八分之一长车为300毫米,车厢只有0.3米长,车上存放0.3米或0.6米高的车厢。

为了运输比较高的电器或家具,可以将部分货车设置成100毫米高的平板车厢,可以不带动力,由动力车辆推动。整3米的客车或货车,5、10、20辆成列的专列客车或货车,加上3米长的动力车,也可每辆车自带动力,前后自带一辆3米长的防撞缓冲车辆,当然列车只有单辆车厢运行则为3米的客车或货车。 纯动力车辆也可分为总长3米、1米5、750毫米、370毫米四种,相应防撞缓冲车辆也可以分为总长3米、1500毫米、750毫米、370毫米四种。车厢左右上角呈弧形,并列两辆车的外角构成圆,可减少管道直径。按标准车长为3米,可设半长、整长、倍长车辆,列车算牵引车与防撞缓冲车长4、8、16、32、64辆车,或者是不算牵引车与防撞缓冲车。

 网络快车可以采用超高速胎路轨、最理想的超强永磁磁浮、胎路、轮轨、气浮、独轨、真空管道等形式。为了实现道岔系统的高速交换,网络快车系统中只采用一分二的分道及二合一的合道所形成的人字形道岔,平交部分不采用叉形道岔而是采用由合道和分道联合组成,先合道后分道。网络快车采用的轮轨系统是将已有的高速轮轨系统微型化。轮轨系统的道岔也可以采用使用两套车轮与轨道的切换车轮与轨道方式,也可以采用使用两套导向轮的切换导向轮方式,甚至可以采用阶梯形导向槽的切换导向轮到不同阶梯实现导向,还可以采用切换导向壁的方式,或者是其它方式,总之,不适宜采用扳道方式。

目前已经实用磁浮的主要是电磁型或电动型,而永磁型则是利用车载磁体与轨道磁体间的吸力和斥力的共同作用来产生悬浮力。与现有车辆抱轨道方式相反, 永磁型磁浮适宜采用轨道抱车辆底部的方式,以方便设置道岔。

  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或纳米晶巨能积复合永磁体或室温超导体磁力完成悬浮、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列车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缓冲车辆,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。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