未来城市的一体化快速交通 ——快速网轨系统

一、快速网轨项目简介

快速网轨是一种个人共享快速立体轨网交通系统，特征是：

1、小型共享车：像私家车一样舒适、快捷、私密、方便，快速直达。乘客随到随发车，可以24小时不间断服务。设施投资仅为地铁的几十分之一，中小城市也能建的起，可以大面积推广，市场广阔。

2、弹性运能：运能可变，能够适应大、中、小各种运量的需求，大可替代地铁轻轨，小可替代私家车。它既适用于主干道，也适用于支线街巷，干线交通与接驳交通通用，无需换乘。它适应客流大幅度变动，高峰期人再多不会拥挤，深夜人再少也不必停运，空驶率为零。

3、网络交通：轨网没有线路分割，可以在任意两站之间一站快速直达，中途不停车、不换乘；而且线路重复率为零，节约投资与能耗。可以通过轨网机动灵活的进行调度，极大提高轨道利用效率，避免局部交通拥堵。巨大旁路效应使局部事故可以快速纾解。

4、分布式交通：轨网各处运能相同，流量都能超过现在的主干道，车辆多路分流，运能成倍提高，不会发生交通拥堵。

5、数字化交通：通过数据链实现体系化运行，可以使交通资源利用效率最大化，大幅度减少车辆总数，使城市更宽敞。采用精准调度模式，完全避免小车变轨汇入时的互相干扰，做到小车全程不减速、不停车等待，车速将远超地铁轻轨，也远超私家车。

6、一体化交通：因为它的性能超越任何交通工具，所以必然会自然淘汰其他交通工具，使城市交通工具趋向单一化，城市交通管理趋向一体化、数字化、自动化。

快速网轨的使命是全面更新城市交通体系，消灭拥堵，使城市交通将进入高速度、大流量、高效率、零排放、低能耗和一体化管控的新时代。

二、现行城市交通体系不适应交通需求

交通拥堵困扰着全世界的现代化大城市，至今没有根治良策，说明城市交通体系已经落后于需求，更新城市交通体系势在必行。

现行城市交通体系是一个低效、无序、难以协调的混合交通体系，交通拥堵只是表象之一,各个方面都不能尽如人意。

大型公交车： 大型公交车载客量大，效率高，应是城市交通的首选，但是它：1，可达性差：大型公交车必须站站停车上下客，不同线路要中转，无法一站直达，注定是慢车。2，舒适性差：乘客人多、环境差、不舒适、私密性差、易传染疾病。3，运能僵化：运能无法调整，只能采用班车制，乘客少时空座、空驶率高，夜间干脆不能发车；高峰期又拥挤不堪。4，线路重复率高：线路重复率高达50%---80%，显然不经济。大型公交的缺点是它的本质特征，是无法克服的，当人们富裕起来后，就无法忍受大型公交车的种种不便，会毫不犹豫地选择小汽车。这是造成私家车泛滥的起因。

私家车：私家车是小型车，优点是可达性、舒适性、方便性好，但是缺点也是无法改变的： 1，私家车载客少，运能低，行驶中人均占道面积是大型公交车的几十倍，而城市道路的承载能力有限，只能允许少数人享受，用的人多了就是灾难；2，私家车的独立性造成无序运行，不可调度，相互干扰大；3，私家车的私有属性决定了无法共享，利用效率极低，车辆和停车位资源浪费严重，导致供应不足。

为了应对私家车的泛滥，很多城市采取了的限购、限行措施，限制人们的旺盛需求，而生产力的发展正是在不断满足人们日益增长的需求中实现的，限制人们的需求实际是限制生产力的发展，研发新型交通体系，最大限度满足人们的需求才是正确方向。

地面道路：地面平面交叉道路有变道车和道口红绿灯的干扰，无法高速行驶，运能有限。是造成交通拥堵的第二个主要原因。

可调度性：现行城市交通工具品种多，虽然有它的灵活性的一面，但是互相影响大，极易造成互相干扰，难以一体化管控和调度，所以效率低下，承载能力无法提高。

私家车的占道面积：私家车一般上下班仅一人乘坐，假设车长4米；大客车假设8米长30座，都以50千米时速、50米安全车距行驶，那么人均占道面积（含车距）分别为：私家车人均占车道54米长，而大客人均占道1.93米，相差28倍。也就是说，如果大客乘客都去开私家车，那么总占道面积将增加28倍，城市道路容量有限，私家车如果泛滥起来必然会导致交通拥堵。另外，城市的停车空间也会发生危机。所以，社会富裕程度普遍提高后，私家车就无法适应了。

地面道路承载能力极限：还按4米长私家车以平均50千米时速行驶、50米安全车距来说，每条车道每小时最多可以通过小车926辆，这就是地面车道承载能力的天花板。况且，地面道路有大量变道车和行人干扰，有道口红绿灯限制，车速无法维持50千米车速，高峰期车互相干扰更甚，车速更慢，通过能力更低，在车流量在没有达到极值前早就发生了拥堵。

城市交通问题是系统性问题，是整个体系落后于交通需求，是不可持续的，其中主要矛盾是私家车泛滥与地面道路承载能力不足的矛盾，所以，治堵的突破口就是替代私家车和脱离地面道路，这一矛盾一解决，其他问题就迎刃而解了。

系统性问题必须用系统性办法加以解决，局部改善无济于事。发展任何大型公交都无法替代私家车，也就无法消除交通拥堵的根源；发展任何在地面道路上行驶的车辆，再先进也无法逃避被堵的命运。彻底更新交通体系才是最终办法。

三、地铁轻轨不是最佳治堵方案

地铁、轻轨是轨道交通，车速快、载客多、效率高、安全可靠，自然被当做解决交通拥堵问题的首选方案，这种认识有失偏颇：1，它投资巨大、建设周期长，并不适用于所有城市，也不适合在整个城市全面覆盖，寄希望于它并不现实。2，它依然具有所有大型车的通病：必须站站停车上下客，频繁制动加速，注定是慢车。3，交通线路互相分割，不同线路要换乘，,既麻烦又费时间； 4，载客量固定、不可调整，必须采用班车制，定时发班车，造成乘客少时空载、空驶率高，不经济，夜间停止服务，很不方便；高峰期又运能不足，造成拥挤不堪，很不舒适。5，可达性差，地铁轻轨是大运量交通系统，只适合繁忙的主干线交通，人流少的支线还需要其他交通工具接驳。6，不是任何地方、任何时间都有车可坐，很不方便。乘坐地铁轻轨的大都是以前乘坐公交车的乘客，对私家车主没有吸引力，所以地铁轻轨无法与私家车竞争，不能替代私家车，也就不能消除交通拥堵的根源，北京地铁最多私家车也最多，就是例证。

四、低投资的快捷通道——PRT系统

因为大型公交车无法与私家车竞争，替代私家车的必然是小型车，小型车必须共享，否则依然无法提高效率和运能；这种小型车必须离开地面道路，才有可能避免交通拥堵。

上世纪六十年代欧美出现了一种PRT(Personal Rapid Transit)个人快速交通，它以小型车实现一站直达，以架空轨道脱离地面道路，而投资仅为轻轨的十分之一，可以用低成本在拥堵的城市里开辟一条快速通道，并先后在美国、英国、韩国等多地建成商业示范线，受到一致好评。遗憾的是，这几条示范线都没能推广开，究其原因是因为小型车运能小，无法满足城市主流交通体系的庞大运能需求，所以，很多城市宁肯多化几十倍的代价去建设地铁，也不肯采用低投资的PRT。

从商业示范线的竞争力来分析，它既不能与地铁轻轨比运能、又不能与私家车比可达性，和小汽车相比，它还要建设架空轨道，白白增加很多投资，人们为什么要选择它呢？

但是，PRT的重大意义在于为治理交通拥堵提供了一条思路。须

要对PRT进行系统性的改造，大幅度提高运能，使之能够承担起流

交通体系的重担，才能广泛推广。

四、快速网轨系统的构成和技术创新

快速网轨的设计标准和设计原则：极限运能标准和流水线原则。

极限运能：极限运能指使用小型车在市区街道条件之下，能够达到的最大运能，要求要在任何路段、任何时间都能够达到这个最大运能。鉴于现在市区街道的转弯半径，小车可以达到的最高时速是60千米。要实现大流量，必须缩短车距，缩短车距的最大限度是零车距。在零车距和60千米时速（即虚拟列车模式）下就能达到小车的流量极限，每条轨道每小时最多可通过小车20000辆，载客40000人次，再加上轨网多路分流，总体运能就可以达到地铁轻轨水平。这是快速网轨设计的总体目标。

流水线原则：要实现上述极限运能目标，只能采取流水作业原则。流水线生产方式是美国福特汽车公司于1913年建立的生产系统，从此汽车生产进入规模化、大批量、低成本时代，现代汽车工厂仍然普遍采用流水线生产模式。流水线的原则是：1，主链恒速运转：流水线的主传送链行进速度必须保持不变；2，工位节拍同步：沿线各个工位或支线的各项工作节拍必须与传送链行进速度同步。这样做可以避免流程混乱和一个工位拖全线后腿，使工作效率大幅度提高。

将流水线原则运用于快速网轨系统，同样可以大幅度提高速度和效率。1，小车恒速行驶：就像汽车厂的流水线一样，确保小车在主轨上全程恒速、高速行驶，中途不停车、不减速，否则，在高峰期车流量很大时，一旦一辆小车停车、减速，就会导致整列、乃至全线停车、减速，小车高速行驶就没有保障。2，各环节节拍同步：快速网轨由多个环节组成，包括轨网各个节点、车站、车库等，各个环节的各项操作都要满足虚拟列车以零车距和60千米时速通过的需求，例如小车通过道岔分流、小车汇入、车站的进站、出站，车库存车、取车等。必须打通所有瓶颈环节，才能达到高速度、大流量的极限标准。

它以小型车和网络轨道提高可达性，以立体轨道避开地面道路，以虚拟列车模式提高车流量，以精准管控避免汇入干扰，以分布式交通分散交通压力，以体系化运行实现资源利用效率最大化,以快速变轨系统打通瓶颈环节,以小型车和轻量化降低设施投资。简介如下：

1、智能轻轨互联网：轨网全立交、全封闭，以排除一切对小车速度的干扰因素，保持高速行驶；轨网全互联、全覆盖，可以在全市任意两个车站之间一站直达，实现中途不停车、不换乘；以多路分流来提高道路总体承载能力；以旁路效应纾解交通压力；网络轨道可以为全城范围精准调度提供条件；智能轨道为轨车快速互动创造了条件。轨网就像贯通全身的血管系统，是人体充满生机与活力的基础。

2、共享轨道轿车；采用小型车载客，快捷性、舒适性、方便性才能与私家车竞争；程控导航比无人驾驶汽车的卫星导航、地标导航、360度不间断扫描简单可靠、成本低廉，更易于推广；第三轨供电避开了电动汽车昂贵的动力电池，既降低了成本、又大大降低了小车自重、还避免了报废电池的污染；小车通过共享可比私家车的利用效率提高30多倍；小型车的设施投资比大型车降低一个数量级。

3、监控中心（中央控制室）：监控中心是快速网轨系统的神经中枢，核心是大型计算机或电算中心，负责全市整个交通系统的信息收集、信息处理、信息分发以及应急调度、空车平衡调度等全局性问题的协调。

4、超快速变轨系统：快速轨网满布节点，每个节点都是道岔，道岔是决定小车行驶速度的瓶颈环节，决定了虚拟列车模式能否实现。现在的缓慢笨重的铁路道岔无法满足虚拟列车快速行驶的需求，快速网轨采用了采用了超快速互动变轨系统，变轨速度可达到0.1秒以内，即每秒可以变轨十次以上，可以满足虚拟列车以零车距和60（城际100—120）千米时速通过道岔并分道行驶的需求，小车在通过道岔时不必减速或停车等待。

5、智能离线车站：车站离线设置，保证过路车快速穿越和到站车进站停车互补影响，也能确保进站车进的来、汇入时不减速。车站管理电脑对进出车站、空车/空位比例进行自动管理。

6、智能快速立体车库：无提升机车库，可以允许虚拟列车以零车距和60千米时速进出车库、定位泊车或提车。智能车库也是区域空车调度中心。

7、虚拟列车模式：独立小车以信息共享、多车联动方式、灵活编组机制和任意头车机制形成虚拟列车，各个小车操作保持等时性、等效性，实现等速等距行驶，做到零车距快速行驶而不会追尾。虚拟列车模式是小车获得大运能的唯一途径。

8、体系化运行：现代战争的特征是体系化作战，使战争资源利用效率最大化，同样，体系化运行可以使城市交通资源利用效率最大化，与私家车相比小车利用效率可以提高30多倍，可以大幅度减少小车数量，使城市更加宽敞。

快速网轨通过数据链技术使小车、轨网、车站、车库、监控中心数据共享，统筹利用。采用精准调度技术避免小车在道岔汇入时互相干扰，做到小车途中不停车、不减速、一站直达。体系化运行是城市交通发展的必然趋势，是现代交通系统与旧交通系统的最大区别。

9、轨梁一体构造：由于小车采取了轻量化设计，高架桥可以省掉混凝土桥梁，采用轨梁一体设计，这不仅省掉了混凝土工程量，降低了投资、缩短了工期，而且可以大大减少高架对视线和光线的遮挡，一改公路高架桥傻大笨粗的视觉感受。小车比大型车的设施投资至少可以降低一个数量级。

10、系统安全保障：包括小车与轨道的自我诊断和预警系统、小车的缓冲吸能结构、发生事故后的快速救援系统（几分钟就可以清空一条轨道）、在统一监控调度系统瘫痪时的备份装置和应急处理预案等、非常时期的脱网运行预案（略）。

五、快速网轨的性价比优势

快速网轨系统采撷了轨道交通的高速度、高可靠性；小型车的可达性、舒适性、方便性、快捷性；电动汽车的零排放，无人驾驶汽车的智能化；而摈弃了它们的缺点；因此，快速网轨对所有交通工具都具有绝对的性价比优势。

1、运能极限大：每条轨道每小时最多可以通过小车20000辆，载客40000人次，通过能力达到地面车道的20倍，再加上轨网多路分流，最大运能达到地铁轻轨水平。

2、人性化：快速网轨是轿车化的公共交通，和轿车完全一样舒适、私密、方便、不拥挤，地铁、轻轨等大型公交车根本做不到。

3、快捷性：可以让每位乘客一站直达目的地，中间不停车、不换乘、不减速，快捷程度远超地铁、轻轨和小汽车。

4、24小时不间断服务：快速网轨的运能是弹性的，乘客少时少发车、高峰期多发车，既不会空驶也不会拥挤；乘客随到随发车，可以全天24小时不间断服务。

5、低投入：但它的投资仅为地铁的几十分之一、少于轻轨的十分之一。快速网轨是迄今为止最为完美的交通系统。

6、省心省钱省时间：乘坐快速网轨小车不需要买车、买车位、交停车费、交保险、办驾照、洗车、维修保养，省去很多开支和麻烦。

7、封闭性：小车不会交叉感染，病毒疫情下不必担心感染（乘客下车后自动消毒，或内饰采用自消毒材料）。

以石家庄市为例加以分析：石家庄市现在运营的地铁线路是三条，大约50个站点，现有市内公交线路大约180条。经计算，如果以建设三条地铁同样的投资建设快速网轨系统，大约可以建设90条线路，相当于1500个车站。但是城市公交线路都有大量重复，据报道，厦门市某区曾统计城市公交线路的重复率高达50%到80%，而轻轨互联网重复率为零，那么这90条快速网轨线路至少相当于180条公交线路，其覆盖面积恰好与石家庄市市区现有公交线路一样大，甚至更大，这样整个石家庄市就会布满快速轨道交通，整个城市交通可以大幅度提速，交通拥堵将被消灭，这和三条地铁线路的覆盖面积不可同日而语。有了它，政府还会多花几十倍的投资去建设地铁、轻轨吗？投资门槛低了，以前建不起地铁、轻轨的城市也可以实现快速轨道交通的梦想了。又因为所有乘客都可以一站直达，中间不停车、不换乘、不减速，比地铁轻轨快得多、舒服得多，也比私家车快得多，还少了停车、洗车、修车的麻烦，与乘坐地铁轻轨的感受也是天差地别，有了它，你还会选择地铁轻轨吗？还会去花大价钱去购买私家车吗？还会去坐缓慢的公交大巴吗？所以，其结果是全部城市载客交通工具几乎全部会受到它的挤兑，有可能成为城市近乎唯一的载客交通体系，实现城市交通一体化。

六、快速网轨会给城市带来那些变化

快速网轨给城市带来的变化是全面的、颠覆性的，现在可能想象不到的：

1、交通工具趋向单一化：由于快速网轨系统相对于所有交通工具都具有巨大的性价比优势，足以遏制其他各种交通工具的发展，私家车、地铁、轻轨、公交大巴都会被逐步取代，交通工具趋向单一化，这利于整个城市交通管理的一体化、数字化、自动化。

2、城市路网细密化：因为快速网轨不管街道宽窄每条轨道的通过能力都会超过现在的主干道，所以没有必要再去保留宽阔的主干道，而改为更加密集的普通街道，这样可以使每栋楼房都更接近道路，乘车更方便；同时，由于轨道网格密集，就没有必要再去建设立交桥的左转弯匝道，立交桥变得简单紧凑。

3、交岔道口流畅化：若要进一步提高小车车速，道口的弯道应当有更大的转弯半径，街心留做花园。

4、交通立体化：轻型轨道不一定都沿街而建，可以在高层建筑中间穿行，可以从底层建筑顶上穿越。也不一定完全高架，也可通过地下隧道，在郊外则可以地面建设，也可多层布置。立体化住宅，和立体化交通，构成立体化城市，就像大规模集成电路。

5、交通更便捷：可以将车站直接深入到学校、商场、工厂、医院、公司、居民小区、机场、码头等，不用再接驳，乘车更方便。

6、城市群交通一体化：将市内交通与城市群城际交通无缝对接，形成整个城市群的一体化交通，实现整个城市群内一站直达，加速城市群的融合与协同发展。也包括城市之间的乡镇农村，也形成了城乡一体化交通，有利于消灭城乡差别，促进农村城市化进程。

7、由于快速网轨为市民节约了大量路途时间，城市发展节奏将加快，人们的生活更轻松，更多时间用于休息娱乐或学习。

8、占道停车将大幅度减少，城市街道会变得宽敞。

七、快速网轨的市场策略

快速网轨涵盖范围大，总工程量庞大 ，应当分步实施。

1、建设城市骨干轨网，阶段目标是替代地铁轻轨。也可用于专线交通，如机场线、景观线、通勤线。

2、建设泛在轨网，逐步加密轨网网格，提高覆盖率，阶段目标是替代公交大巴。

3、轨网进一步细密化，阶段目标是替代私家车，彻底消灭了交通拥堵的根源。

4、向卫星城和郊县辐射，替代长途客车，实现城乡一体化交通。

5、建设城市群范围的一体化交通网，在整个城市群内实现一站直达（含乡村），使城市群同城化。

八、结 论

1、快速网轨系统将一劳永逸地彻底消灭交通拥堵，使城市交通步入高速度、大流量、高性能、高效率、零排放、低能耗的新阶段。

2、快速网轨采用的都是各行业和学科成熟的技术路线，是多个领域技术的移植、嫁接和集成，没有不可逾越的技术难关。5G网络、人工智能、卫星定位、物联网、大型计算机技术、传感器技术的发展已经为新体系的发展准备了充足条件，大规模发展快速网轨系统时机已经到来。

3、快速网轨量产可以利用现有电动小汽车生产流水线改造后生产，不必建设新厂，可以充分利用我国过剩的汽车产能，既可以盘活存量资产，又可减少进入成本、降低投资风险、加快量产步伐。

4、快速网轨建设涉及城市建设、小车制造、互联网应用，必将给建筑业、汽车制造业、钢铁业、建材业、互联网产业、自动化产业、汽车零部件产业、轨道交通产业、芯片产业带来巨大商机，促进这些行业的科技进步和发展壮大，外溢效应极大。

5、快速网轨的轨网建设涉及城市规划、小车制造涉及国家产业政策，它需要政府的论证和决策。

6、该项目可以以营运利润作为回报，可以贷款投资，也可以向私人和国际资本开放，多渠道融资开发，以加快全国布局。

7、这一小车大运能的交通系统目前尚未见报道，当属世界首创，有独占国际市场的可能性。企业如能超前介入，抢占该领域技术的制高点，获得核心竞争力，必能先声夺人，取得世界市场的优先地位。

8、快速网轨将使城市交通系统走向一体化、数字化、体系化的飞跃，将揭开城市交通史新的一页。

（快速网轨系统或2020年河北省创客大赛优胜奖，受邀在2020第十三届可持续发展城市交通系统研讨会上做介绍）