环境与城市-未来的城市交通
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    像我们生命体中的循环器官一样,交通运输在城市建设中占有重要的地位。如果循环系统出现了问题,将会造成致命的伤害,所以要保证它一刻不停地正常工作。而且交通问题与我们特别关注的环境能源问题密切相关,在我们的日常生活和生产活动中占有很大比重。因此在谈到未来的城市生活时,交通问题是不可回避的领域。最初,人们为了生产,产生了移动、运输的需求,于是便产生了道路。随之而来的是更大量、更快捷的运送方法逐渐得到开发,最终发展成为今天这样高效率的船舶和铁路等运输系统。汽车如今成了我们生活的必需品。伴随着经济集团化、一体化的发展,国际上的运输越来越发达,空运的重要性也日益显著。机场也在城市的基础设施中占有日益重要的地位。

    时至今日,交通运输和经济的发展相互影响,在城市中伴随着人口的流入与集中,道路和交通系统也不断扩大、完备,交通的便利促使人口和经济进一步获得增长。虽然已经针对交通运输方面进行了大规模城市基础设施的投资建设,但是到目前为止仍然不能满足城市发展的要求。由于过去单从政治或经济的狭窄角度来考虑城市交通运输的发展,因此导致许多不合理的问题大量产生并堆积下来,尤其是环境问题。可以说世界上的城市正遭受日益严重的交通问题的“摧残”,其中一个重要的原因就是小汽车的持续增长。无视环境和公共健康的问题,仅从个人出行舒适的角度出发,小汽车显然比公共汽车或其他交通方式更具有吸引力。但我们人类不能任由这些问题随意发展,我们需要认真地考虑如何解决现存的问题。未来的城市将更注重环境保护,采取改善公共交通、鼓励步行和自行车出行的措施,以减少小汽车的使用,或者至少引导人们以不同方式使用小汽车。如同今天的高层建筑必须配备电梯一样,今后大规模的城市还将提供自动水平移动的系统,从而使未来城市发展可以不依靠私人小汽车。从城市居民使用交通的便利角度和城市环保的角度,未来的城市交通应该朝着以下三个方面的要求发展:

    一是快速。指的是从出发地到目的地两点间以直线方式相连接;交通工具高速化;最大限度地减少由于换乘或中途停留等因素所导致的时间浪费。

    二是便宜。指的是运费和通行费用低;交通基础建设、维护等的公共投资的间接费用低;减少大气污染、噪声震动等环境治理的费用。

    三是舒适。指的是减少由交通拥挤带来的精神焦虑;降低事故和故障的发生率;使广大的使用者不仅能在利用交通系统时产生舒适感,还可以为他们提供一个全盘的快捷、舒适的城市生活大环境。

    1.绿色智能的代步工具

    在不久的将来,没有大气污染、能源及环境问题的汽车将非常普及,在不丧失驾驶乐趣的同时,汽车的自动化和安全性将会得到大幅度的提高。而自行车将会重新受到城市居民的青睐,而且实现了智能化。

    电动助力自行车

    智能化电动助力自行车

    未来的新型智能化电动助力自行车骑行轻快,一次充电可行驶200千米以上;操作控制方便,只用两个按钮开关,其中一个三位按钮开关,改变三挡速度设定,另一个是微动按钮,通过不同的触按方式,来控制自行车三大运行模式之间的转换(1.自行车模式,采用脚踏方式骑行,不依靠电力,适合于锻炼身体和电能耗尽时使用;2.新型智能化电动助力模式,实现智能电力助动,适合于爬坡与远距离骑行;3.1+1运行模式,兼有电力驱动与人力骑行)。智能化电动助力自行车运行安全可靠,当处于智能化电动助力模式骑行时,其额定最高行驶速度为20千米;智能化电动助力自行车的电动助力控制系统采用自创的智能型数字式同步自适应控制方案,系统新颖独特且成本低廉。

    为了减少机动车辆的数量,未来的城市还将普及智能公共自行车,届时将在地铁站各站点和所有居民小区设立公共自行车“出租点”,“出租点”将遍及市区。公共自行车将采取低收费的运营方式,市民租骑公共自行车的费用肯定比自己购买自行车支出的维修费及存车费要低。新型的智能公共自行车外观和现在的普通自行车不一样,样子时尚,还装有车筐,具有方便、环保、节能等特点。每辆车都带有GPS全球定位系统,碰到逾期不还或车子丢失时,很容易找到。公共自行车的设计理念强调防盗、简便、轻快、易存放、易维护、结实、经济。每个使用公共自行车的人需携带身份证办理一张实名制磁卡,卡上有身份证等个人情况识别记录,取车时都要在公共自行车专用车架配备的电脑上刷卡。谁不还车,电脑都会读出来,这将在很大程度上降低自行车“有借无还”的情况。市民租用公共自行车,卡里事先要存入足够的租车保证资费,相当于押金。在公共自行车租赁点的POS机上刷卡,POS机收取一定金额押金;用好车后,还到任意一个公共自行车租赁点去,再刷一下POS机,押金原额返还。每天有专人维护的公共自行车,省却了市民自行维修及存车的烦恼。另外,公共自行车可以让出行者随时随地自由选择交通方式。出行者可以在一个地方租骑一辆公共自行车,到另一个地方去还。此外,公共自行车零污染、零排放,这种交通方式,可有效减少交通堵塞,减缓交通压力,使城市道路得到更好地利用,避免社会资源的浪费,降低个人乃至社会的出行成本。

    智能汽车

    随着社会的发展,汽车越来越多,这不但使车速不断减慢,堵车次数增多,而且交通事故不断增加,驾车人员必须高度紧张,以免出错。能不能让机器替我们照顾车辆呢?科学家也正在考虑这一问题。美国科学家对此进行了研究,取得了一定的成绩。这就是他们的一些成果:美国的研究人员目前正在设计一款新的智能汽车,这款智能汽车可以自动分析道路状况和车流量,能够提示即将到来的风险并做出正确的驾驶选择,从而最大限度地避免车祸的发生。

    美国科学家对智能汽车进行测试这一项目是由美国新墨西哥州桑迪亚国家实验室牵头实施的。分析驾驶员的脑电波智能汽车非常贴心聪明,如果看到你因忙于应付复杂的交通状况而不希望分心,它可以帮着关掉手机;或者它会在怀疑你因注意力分散而不足以应付路况时,向你提出一些用以提高警惕性的针对性问题。

    桑迪亚国家实验室的高级技术员凯文·迪克松说:“这个项目与物理学和心理学有关。如果驾驶员的确看上去正在为复杂的交通状况头疼不已,智能汽车就会接管驾驶员的手机,发出推迟来电提示。同样,当系统确定驾驶员不能再受到视觉干扰,全球定位系统就会关闭显示屏,转为使用语音报读。遇到一些危险状况时,智能汽车还会借用空军技术,比如,使用女声录音警告驾驶员,或者在汽车失速时震动操纵杆。”

    该智能汽车还能自动处理潜在危险,智能汽车实际上是智能汽车和智能公路组成的系统,目前主要是智能公路的条件还不具备,而在技术上已经可以解决。当遇到交通阻塞的情况时,导航系统将引领驾驶员绕道而行,并且可以随机应变,依据不同道路状况和速度变化状况自动启动、加速或刹车制动。智能汽车由一部道路图像识别装置、一部小型电子计算机和一套用电信号控制的自动操纵系统组成。道路图像识别装置用来识别复杂的路况。

    只要按一下方向盘上的按钮设定速度,汽车便可在不需踩油门的情况下按照预定的速度向前行驶。如果遇到前方一定距离内有其他车在行驶,智能汽车即会自动减速,以与前车保持一定的车距。要是前车加速,智能汽车也会随之自动加速。这主要是因为这种汽车的车头上装有雷达,可自动检测与前车之间的车距,并将数据传送到电脑分析,再把计算出来的合适车速向引擎发出指令。如果前车突然刹车,或有其他车插进来,报警系统还会发出警告,提醒驾车人注意,同时要求驾车人辅以手动刹车。智能汽车与一般所说的自动驾驶有所不同,它指的是利用GPS和智能公路技术实现的汽车自动驾驶。智能汽车首先有一套导航信息资料库,存有全国高速公路、普通公路、城市道路以及各种服务设施(餐饮、旅馆、加油站、景点、停车场)的信息资料;其次是GPS定位系统,利用这个系统精确定位车辆所在的位置,与道路资料库中的数据相比较,确定以后的行驶方向;道路状况信息系统,由交通管理中心提供实时的前方道路状况信息,如堵车、事故等,必要时及时改变行驶路线;车辆防碰系统,包括探测雷达、信息处理系统、驾驶控制系统,控制与其他车辆的距离,在探测到障碍物时及时减速或刹车,并把信息传给指挥中心和其他车辆;紧急报警系统,如果出了事故,自动报告指挥中心进行救援;无线通信系统,用于汽车与指挥中心的联络;自动驾驶系统,用于控制汽车的点火、改变速度和转向等。

    智能汽车是一种正在研制的新型高科技汽车,这种汽车不需要人去驾驶,人只舒服地坐在车上享受这高科技的成果就行了。因为这种汽车上装有相当于汽车的“眼睛”、“大脑”和“脚”的电视摄像机、电子计算机和自动操纵系统之类的装置,这些装置都装有非常复杂的电脑程序,所以这种汽车能和人一样会“思考”、“判断”、“行走”,可以自动启动、加速、刹车,可以自动绕过地面障碍物。在复杂多变的情况下,它的“大脑”能随机应变,自动选择最佳方案,指挥汽车正常、顺利地行驶。

    智能汽车的“眼睛”是装在汽车右前方、上下相隔50厘米处的两台电视摄像机,摄像机内有一个发光装置,可同时发出一条光束,交汇于一定距离,物体的图像只有在这个距离才能被摄取而重叠。“眼睛”能识别车前5~20米之间的台形平面、高度为10厘米以上的障碍物。如果前方有障碍物,“眼睛”就会向“大脑”发出信号,“大脑”根据信号和当时当地的实际情况,判断是否通过、绕道、减速或紧急制动和停车,并选择最佳方案,然后以电信号的方式,指令汽车的“脚”进行停车、后退或减速。智能汽车的“脚”就是控制汽车行驶的转向器、制动器。

    无人驾驶的智能汽车将是新世纪汽车技术飞跃发展的重要标志。可喜的是,智能汽车已从设想走向实践。随着科技的飞速发展,相信不久的将来,我们就可以领略到智能汽车的风采。

    所以,智能汽车实际上是智能汽车和智能公路组成的系统,目前主要是智能公路的条件还不具备,而在技术上已经可以解决。在智能汽车的目标实现之前,实际上已经出现许多智能技术,已经广泛应用在汽车上,如智能雨刷,可以自动感应雨水及雨量,自动开启和停止;自动前照灯,在黄昏光线不足时可以自动打开;智能空调,通过检测人皮肤的温度来控制空调风量和温度;智能悬架,也称主动悬架,自动根据路面情况来控制悬架行程,减少颠簸;防打瞌睡系统,用监测驾驶员的眨眼情况,来确定是否很疲劳,必要时停车报警……计算机技术的广泛应用,为汽车的智能化提供了广阔的前景。

    电动汽车

    电动汽车大致分为蓄电池电动汽车、燃料电池电动汽车和混合动力电动汽车。电动汽车的一个共同特点是汽车完全或部分由电力通过电机驱动,能够实现低排放和零排放。1881年就出现了电动汽车,它比内燃机汽车还早一些。但内燃机汽车后来居上,在性能、机动性、车辆重量等指标远远超过了电动汽车。电动汽车在20世纪20年代达到鼎盛时期后就一蹶不振,成为“电瓶车”式的辅助车辆。

    武汉理工大学开发的混合动力电动汽车

    早期电动汽车不仅有电动轿车,还有电动货车和电动大客车等多种形式的电动车辆。在20世纪初,蒸汽汽车、电动汽车和内燃机汽车基本是三足鼎立,在汽车保有量中,蒸汽汽车占40%,电动汽车占38%,而内燃机汽车仅占22%。在内燃机的性能还不高的时期,电动车十分盛行。后来,由于石油的发现及大量开采,内燃机的性能迅速提高,电动车在速度和续驶里程等方面愈来愈无法与内燃机汽车竞争,逐渐衰落。从1953年到1955年,电动汽车完全从公路上消失,进入一个“沉睡时期”。直到目前环境问题日益严重威胁人类健康的今天,电动汽车重新受到人类的重视。

    燃料电池电动汽车

    太阳能汽车

    太阳能是一种新能源,它取之不尽,用之不竭。太阳能汽车是靠太阳电池作电源的。当太阳照射到车身上的太阳电池板时,根据光电转换原理,立即能产生直流电,供给直流电动机运转,驱动汽车行驶。但这种只装有太阳电池板的汽车,在无光照射时,就会马上停止。如果要汽车在阴天或夜间也能继续行驶,还要把太阳电池板和蓄电池配合使用。当阳光照射时,太阳电池板就产生电能,一部分提供给电动机,汽车便可奔跑;另一部分供给蓄电池充电。这样,等到没有阳光时,蓄电池放电供电动机运转,让汽车行驶。因此可以认为太阳能汽车,是太阳能和蓄电池组成混合动力的电动汽车。这样的混合动力汽车在沙漠和草原上可以是风力发电机与发动机组成混合动力,或者用风帆作为汽车的辅助动力。

    醇燃料汽车

    醇燃料(主要指甲醇和乙醇)是汽车清洁替代燃料的一种,与汽油和柴油相比,醇类燃料氢碳原子比大,且为含氧燃料(甲醇分子含氧量达50%、乙醇分子含氧量达35%),比汽油和柴油更容易完全燃烧,除了常规的有害排放较低外,CO2的排放量也比燃用汽油和柴油低。此外甲醇和乙醇是可再生资源,可由一些廉价原料,例如家庭垃圾、秸秆、木材、甘蔗、粮食,也可以通过煤、煤层气、液化石油气等制造,所以醇类燃料的供应不会枯竭。美、德、加、法、日、瑞典、新西兰等发达国家政府和汽车公司,都大力推动醇燃料的研究试验和示范推广,并由国家议会列为清洁燃料予以发展。世界各大汽车厂都在积极研究开发、示范了许多不同方案的醇燃料汽车,如专用优化的醇燃料小轿车(曾是巴西汽车的主流)、全醇燃料的大轿车、大载货汽车等,在醇燃料汽车技术上有很大进展。

    2.公共交通“软流动”

    实现零排放:英国未来城市公交车概念雏形历史进入了21世纪,小汽车仿佛从地底下冒出来的一样。从2003年至2006年,中国机动车每年都以30万辆的速度“井喷式”增长。2007年5月26日,北京机动车更是历史性地突破了300万辆。据统计,在承担了相同出行量的情况下,小汽车要占用68.9%的道路资源,而公交车只占用10.2%。东京、巴黎、伦敦等国际大城市公共交通出行比例已经达到了60%甚至80%,而2003年北京公共交通承担的出行比例仅为26%,小汽车的出行比例却高达23%。大量机动车辆的涌现使城市交通压力不断增加,道路拥堵、废气污染已成为当今世界上几乎所有大城市的一个通病;与此同时,为缓解交通压力,许多城市的道路仍在不断扩张,此举又极大消耗着有限的土地资源;此外,对能源增长的需求也是人们必须面对的一个现实。据称,通过一天的无车日活动,全中国可节省燃油3300万升,减少有害气体排放约3000吨,数百人可免于交通事故伤害。无车日对改善交通环境和生态环境,功莫大矣,人们一致拍手叫好。当然,无车日不是说所有的车子都不开动了,而是限制公车和私家车,鼓励市民利用公交工具出行。“无车日”,在相当程度上可说是“公交日”。第58届世界公共交通大会传达出一个重要信息:必须发展“智能”与“绿色”的公共交通,大力提高城市公交的市场份额,因为公共交通是城市的血液和命脉,交通畅达,则城市兴旺。

    应对挑战,路在何方?一个重要策略就是大力发展“智能”和“绿色”的城市公交系统,使舒适、高效、人性化、环保、节能的公共交通成为城市中人员流动的主要载体。

    国际公共交通联合会新任主席弗劳施在第58届世界公共交通大会上提出,在未来的城市交通中,人员流动的方式应当主要是“软流动”模式,即城市居民用步行、自行车或公共交通工具完成近距离移动。实现城市居民的“软流动”,是应对上述诸多挑战的有效办法。因此,在城市规划及改建中,“软流动”模式应始终放在首位。与此同时,城市交通规划也应按照人员“软流动”、物流交通和私人交通的顺序来安排。大力发展城市公交更应是实现城市居民“软流动”的重点方向。

    城市公交系统关系着人们日常生活的诸多方面,要用最新的技术、材料和管理模式装备城市公交,推进它的智能化、人性化和节能性。为提高城市公交对民众的吸引力,要运用先进科技和服务理念来装备公交系统,提高其安全性、舒适性和便捷性。发展城市公交的另一关键,是促使人们改变习惯性的生活方式,脱离私人交通,参与到城市“软流动”中来,以自身的行动为城市增加“绿色”。与此同时,不断创新、增加科技含量、节约能源,是提高公交市场份额的重要途径,为此需要相当的投入。随着信息化、数字化技术以及新型材料等高新科技的广泛应用,“聪明”、先进和方便将成为未来城市公交的新“形象”。绿色、节能公共交通将成为未来城市人的出行首选。

    3.创造步行城市

    步行,是最绿色的出行。人有两只脚,本来是用来走路的。汽车的发展,将人的腿装上了轮子,大大提高了行速,自然是一种现代化的进步。在汽车发明一个世纪之后的今天,城市的汽车却成为众多难以处理的城市环境问题的根源。市郊大片的农田随城市的蔓延而被吞没,汽车的噪音和威胁使昔日的社交体系不复存在。汽车对资源的消耗及其对天空的污染破坏了全球的生态系统。所有这些问题的出现都是用高价换来的。

    以步行为主的城市中心区汽车给社会带来的问题,尽管人们作了半个世纪的不懈努力,也没有得到解决。可持续发展的社会将要求在人类活动中大量减少能量和原材料的使用。在城市中消灭汽车将大大改进城市的可持续性,同时使城市成为人类更好的生活场所。出于这个原因,步行城市被看做是未来城市可持续发展中的一块基石。

    目前,威尼斯是唯一的大型现代步行城市。在威尼斯,步行是最常见的出行方法,一个人用一小时可以步行穿越整座城市。宜人而缓慢的公共交通靠渡船提供,这种交通方式可以让人们一览这座美丽城市的风光秀色。在那里,城市是安静的,大大小小的公共场所分布在城市的每个角落,人们聚集在广场上享受生机勃勃的街区生活。

    步行城市已得到人们的关注和效仿,也取得了相当大的进步。现在大多数欧洲的城市都有步行区域。甚至美国,许多城市在市中心也已经设立了步行区。步行区的例子有哥本哈根(Stroget)、里昂的维克多·雨果街(法国)、格罗宁根(荷兰的GroteMarkt区)、德国弗赖堡中心的大部分地区、瑞士的采尔马特。大部分德国和瑞士的城市在商业中心至少有一个小步行区,这些区域几乎都是位于城市最古老的地区,在那里,街道狭窄,商场、剧院、咖啡馆和餐馆林立,吸引了大量的人群。

    在中国,许多城市的商业中心也开辟了步行街,如广州北京路商业步行街、上海南京路步行街、北京的王府井大街、哈尔滨中央大街、重庆解放碑中心购物广场、南京夫子庙文化商业中心、沈阳中街-小东路商业步行街、深圳东门步行街等。

    除了商业步行街外,还有把居住小区建成步行小区的尝试,如阿姆斯特丹的居住区。这个项目大约有600个住宅单元,但是对单元的需求量高出可供单元数量的10倍。这已进一步证明了步行开发的可行性。

    解决城市的交通危机,外国学者提出把汽车拒之门外。汽车的功能可以靠铁轨系统实现。铁轨系统占地小、提高速度、舒适、安全、经济和节能,还可以建在地下。

    尽管城市的交通危机难以解决,但是从步行城市的增多证明了人类正努力改变以密集的、无数汽车支配城市街道的现状,向以步行支配城市街道的方向发展。

    未来步行城市的步行街系统将有以下几个部分组成:

    (1)步行购物中心区。未来城市的中心区将是一个现代步行购物中心,购物中心是一个规模庞大的,集购物、娱乐、消闲、观光于一体的室内建筑,并通常附以灯光、花草树木、雕塑及其他使人赏心悦目、心旷神怡的舒适物。步行购物中心通常提供以下场所和服务:零售业,包括百货商场和各种专业商店;餐馆、酒吧、咖啡厅、电影院、剧院、商业俱乐部、儿童乐园、生意及业务洽谈室等等。

    (2)步行通道。步行通道是步行街区的重要组成部分,其主要功能是将市中心的主要步行点连接在一起。步行通道可分为凌空型,如空中走廊和天桥;地面型,如便道、步行街及地下通道三种类型。

    (3)广场。广场通常是指购物中心与公园之间的空旷地带,是市中心步行街区的结合部,它可以提供专门来此消闲和过往行人稍事休息的场所。广场的三个基本用途是:循环功能——提供足够的步行空间;休息功能——为步行者提供稍事休息区域;美化功能——为步行区增加一些绿色。

    (4)公园。公园通常是位于市中心的一块草坪或绿地。公园的主要功能是为娱乐和公众集会提供一个场所,但也可作为步行者的休息场所。

    (5)艺术画廊。艺术画廊是连接一系列艺术景点的步行路。城市的艺术画廊设计精美,它不仅是步行街的一部分,而且具有很强的教育和文化观赏特点。

    可以说,步行,不仅是人们行路的一种不可少的方式,有助于减少现代交通的拥堵,而且其随意闲行的散步,也是一种怡心悦情的生活方式。古人是充分重视散步之乐的。《千家诗》中第一首程颢的诗:“云淡风轻近午天,傍花随柳过前川。时人不识余心乐,将谓偷闲学少年。”写的就是在花丛柳树间信步游春的赏心悦目感受。原来的城市也是有众多散步好去处,为市民所喜爱的。上海人所习惯的“逛马路”,也就是一种现代的散步。可惜散步的环境为尘嚣所损,“每况愈下”。城市要成为环境友好、以人为本、适宜人居的城市,需要以“可步行”作为建设目标。

    4.轨道交通成为主流

    城市发展的不同历史时期,城市公共交通系统有不同的形式,相继经历了马车时代、有轨电车时代、公共汽车时代后,现在正步入城市快速轨道交通时代。随着城市化进程的加快,城市交通需求与现有交通供给间的矛盾日益突出。进入21世纪,传统公共交通已越来越不适应现代城市居民的出行需要。而城市轨道交通的大运量、快速度、高准点、低能耗和轻污染等优势弥补了传统公共交通的不足。从长远战略发展看,以城市轨道交通为核心的综合交通系统是解决城市交通问题的首选。轨道交通全称叫城市快速轨道交通,是指城市中有轨的大运量的公共交通运输系统。主要有以下几种类型:

    一是地下铁道。俗称地铁。国际公共交通联合会使用重型轨道交通系统或快速轨道交通系统(Rai1R即idTransit)来定义地铁。地铁是由电力牵引、轮轨导向、车辆编组运行在全封闭的地下隧道内,或根据城市的具体地理情况和条件,运行在地面或高架线路上的大容量快速轨道交通系统,最大运量单向每小时达5万~8万人次。一般情况下,地铁线路全封闭,在市区内全部或部分位于地下隧道内。据不完全统计,目前世界上地下铁道地下部分约占70%,地面和高架部分约占30%。新的发展趋势是:为了节约投资、降低工程造价,许多城市将地铁系统大部分采用高架形式。

    二是轻轨交通。轻轨交通是在有轨电车的基础上发展起来的城市轨道交通系统。城市轨道交通种类繁多,技术指标差异较大,各国评价标准不一。主要包括:有轨电车系统、单轨交通系统、线性电机牵引的轨道交通系统。

    三是城市市郊铁路。又称城市市郊快速铁道系统,是由电气牵引或内燃机牵引,轮轨导向,车辆编组运行在城市中心与市郊,市郊与市郊、市郊与新建的卫星城之间,以地面专用路线为主的大运量的快速轨道交通系统。另外轨道交通还有有轨电车以及悬浮列车等多种类型。

    当前,人类城市环保状况不容乐观,在环境污染中比较严重的是大气污染和噪声污染。如今城市大气污染已由工业和燃煤污染变成了交通尾气污染。据统计,中国大气污染物主要有悬浮颗粒、氧硫化物、氮氧化物、氮氢化物、一氧化碳等气体,城市交通是这些污染物的主要排放源。虽然我国目前机动车数量与发达国家相比仍然较少,但由于车型、燃料、保养维护不善等原因,使单车尾气和噪声污染均高于国外。

    轨道交通具有污染少的特点。在所有交通方式中,轨道交通是最节能的一种方式。以每百千米人均能耗为例,公共汽车是小汽车的11.9%;无轨电车是小汽车的10%;快速轨道交通是小汽车的6.2%。在大城市中,如果轨道交通客运量达到50%左右,CO和氮氢化合物的排放量可分别降低92%和86%,乘坐小汽车出行要比乘坐轨道交通出行平均每年每人多产生4.1千克的氮氢化合物、28.6千克的CO和2.3千克的氮氧化合物。同样,城市交通引起的噪声污染也相当严重,有些大城市交通高峰地带噪声甚至超过了80分贝(A),对城市环境造成严重影响。

    还有轨道交通的运量大、速度快。地铁的运输量单向每小时可运送4万~6万人次,轻轨可运送2万~3万人次。而公共电汽车的客运量每小时最多1万人。对大城市而言,客运量特别大的地区,常规的公共交通已远远不够,如果无限制地增加车辆,将使本来就拥挤不堪的城市交通变得更加拥堵。轨道交通的运行速度都在30千米/小时以上,比公共电汽车要快一倍以上。如坐公交车一个半小时的路程,坐地铁可能只需半个小时。从运行方式看,轨道交通在舒适、准时等方面,都优于常规公共交通。还具有占地面积小,节能、污染少等明显的优点。可见,轨道交通可以在很大程度上缓解城市的交通压力,改善交通拥堵,减少交通事故。同时也能减少汽车尾气的排放,改善城市环境质量,减少城市对环境治理的投资。快速轨道交通充分利用地下和地面空间,能减少城市交通用地,节约拆迁和安置费用。同时由于快速轨道交通的安全、正点、舒适、快捷、大容量、污染小的特点,使其成为新世纪的绿色交通工具。因此,建立和发展以快速轨道交通为核心的城市公共交通体系是实现环保节能城市的必然选择。

    轨道交通发展较好的国家是日本。日本是一个狭长的岛国,1.27亿人生活在37.8万平方千米的国土上,而且80%居住在城市,因此人口密度很高,但是在日本,人们几乎看不到交通拥挤的情况,主要原因就是多年来日本一直致力于发展大城市的公共轨道交通。东京最大的车站新宿车站始建于1885年,有11条地上地下线路和33个站台,是日本第一大车站。据悉,每天在这里上下车的乘客一共有347万人,不仅是日本,也是世界上平均每天客流量最多的车站。由“电车”和地铁组成的星罗棋布的电气化轨道交通网由于载客量大,方便快捷,目前已成为东京人最主要的公共交通工具。这里虽然人来人往,川流不息,但一切都井井有条。这里仿佛就是日本公共交通的一个缩影,四通八达,结构合理,运营顺畅。此外,由于轨道“电车”和地铁都是电力驱动的,这在很大程度上也帮助都市改善了大气环境。

    5.无轨电车再现雄风

    汽车尾气是城市空气污染的最大来源之一,但完全摆脱汽车是不现实的,尽量减少汽车废气的排放,成为当前一些国家和地区采取的共同措施。无轨电车以其尾气零排放、无污染、低噪音及使用清洁、廉价能源的优势,被誉为绿色交通工具,受到了许多国家的青睐。洛杉矶从2000年起,一半的车辆被改装成电动汽车;在巴西库里蒂巴、葡萄牙里斯本、德国柏林,有轨电车和无轨电车正在代替汽油车和柴油车。

    在法国西南部的小城利摩日,无轨电车是人们的最爱:安静、平稳、舒适,颇有几分复古的气息。利摩日市内共有200千米的公共交通线路,其中无轨电车的线路并不长,只有大约34千米。但是,由于大多数无轨电车的线路处于市中心,承载着大量公共交通负担,每天大约有54%的上班族乘坐无轨电车。当然,无轨电车线路的建造和维护费用也比较高。但是,这些都不足以与无轨电车的优势相比。无轨电车作为公共交通的主要形式,最符合防治空气污染的理念;在汽油价格波动频繁的今天,使用电力的无轨电车根本不必担心受到影响。无轨电车的噪音与其他交通工具相比也要小得多,起步和加速都十分平稳,不会引起乘客任何的不适。

    然而,正当国际上兴起“电车复兴”热之时,中国无轨电车业却日渐衰落,无轨电车生存和发展面临新的抉择。随着城市化的加速发展,在我国,有着50年运营历史的城市公交无轨电车急剧萎缩,发展陷入低谷。

    自上个世纪50年代初引进这一新型交通工具至80年代中期,我国城市无轨电车曾经有过辉煌时期。但进入90年代以后,随着我国城市建设步伐的加快和公共交通的迅猛发展,由于存在集电杆经常脱落和线网繁杂影响城市美观等缺陷,无轨电车受到了种种非议,有的城市缩减了电车规模,有的则干脆将电网拆除了,其生存空间受到严重挤压。

    与此同时,我国城市公共交通却获得了飞速发展,机动车特别是公共汽车数量的急剧膨胀。大量排放的汽车尾气和烟尘、噪音等造成的交通污染,使城市空气质量日趋恶化,对城市生态环境造成了严重威胁。目前公交车使用的燃油普遍含硫较高,燃烧后造成尾气中含大量的二氧化硫、三氧化硫等,腐蚀尾气净化器使之不能正常发挥作用;司机不规范的驾驶行为,如急加速、急刹车等,极易造成短时间内供油量增加,使燃烧不完全,排出黑烟;个别公司对车辆的维护保养把关不严,公交车燃油状况较差。这些都对环境造成了污染。汽车排放的尾气会严重影响人类健康。汽车尾气中的一氧化碳能给人造成可怕的缺氧性伤害,轻者眩晕、头疼,重者脑细胞受到永久性损伤。汽车尾气中的铅粒随呼吸进入人体,可伤害人的神经系统,还会积累于骨骼中。如落在土壤或河流中,会被各种动植物吸收而进入人类的食物链。人体内积蓄一定程度的铅,会出现贫血、肝炎、肺炎、肺气肿、心绞痛、神经衰弱等多种症状。

    环保世纪呼唤无轨电车。从发展绿色交通、保护环境、节约能源的角度看,无轨电车使用的是清洁、廉价的电能源,尾气零排放,无污染,低噪音,有显著的环保效应。每辆汽车的年排污量高达4吨以上,主要是一氧化碳、氮氧化合物等对人体十分有害的物质;而无轨电车排放的一氧化碳等四项主要污染指标几乎为零。

    我国水电资源丰富,水电作为一种可再生的清洁能源,是我国发展电气化产业的有力保障。如今燃油价格不断上涨,电力成本相对低廉,一辆汽车用汽油跑1千米约需0.95元,而用电只需0.45元。因此,发展以电为能源的经济型无轨电车,既能合理利用能源,节约不可再生的油气资源,又对环保有利。

    无轨电车自身的确存在着需要布设线网和机动性较差等弱点,但通过技术更新和线网改造,无轨电车完全可以改变原貌,克服差、乱、故障高的弊病。采用精美优质电杆和整齐、简明的线网,无轨电车与城市景观可以协调一致。

    从世界范围来看,电车的发展经历了建设—拆除—重建的曲折过程,20世纪六七十年代逐步减少甚至取消的无轨电车重新回到城市,出现电车回归热。在莫斯科、旧金山、米兰、温哥华等欧美许多著名城市,无轨电车成了城市公共交通的主力。有“无轨电车王国”之称的俄罗斯,全国电车共有8万辆之多;美国如今已恢复了六七十年代淘汰的电车;日本广岛明确提出电车优先。

    在我国,北京、上海、广州等城市开始重新评价和认识无轨电车,带头加大无轨电车的投资和建设力度,以重振电车雄风。专家预言,无轨电车将成为以“环保世纪”著称的21世纪常规城市绿色公交的主力。电动公交车已被列为“十五”规划重点发展专项,绿色奥运也要求我们发展更多的无轨电车。电动车使用的铅酸电池实行全封闭、免维护,基本可视为零污染。电动车作为一种具有环保和节能优势的绿色车型,是未来公共交通的发展方向。

    6.无人驾驶巴士送客到家

    未来城市居民可以把无人驾驶巴士叫到自家门前,想去哪儿就去哪儿,巴士会把他们直接送到各自的目的地。在拥挤的街道上,由激光制导装置控制的,“无人驾驶巴士”能够有效缓解交通拥堵,减少一半以上的乘车时间。在行驶过程中,无人巴士将按照路面上的磁路标行驶,其自身配备的障碍探测与防撞系统可以有效防止与其他车辆和行人发生碰撞。这种巴士将使用电力驱动,在居民住宅区的街道,它的最高时速可达40千米;而在主路专用线路,时速可提高到70千米。无人驾驶巴士系统在设计上保留了个人交通服务的优点,同时又避免了由私家车引起的拥堵和污染问题。系统安装费用比较昂贵,但运营成本却要比现行的公交系统少得多,因为光支付司机的工资就占了一辆巴士运营成本的60%。除此之外,它的票价也和现行的巴士差不多。这一公交概念由英国皇家艺术学院和一些运输公司联合开发,伦敦交通局计划在2012年使用该系统运送斯特拉特福德奥林匹克公园周围的观众和运动员。

    7.地下交通系统让城市重心下移

    国际上有学者预测21世纪是全球开发利用地下空间的世纪,人类越来越多的活动将会转入地下,并认为这是解决越来越严重的土地紧缺、环境污染、交通拥塞、能源浪费、防灾安全等问题的战略性方向。交通拥挤是21世纪不变的城市问题,城市道路建设赶不上机动车数量的发展也是21世纪城市发展的规律。21世纪人类对环境、美化和舒适的要求越来越严格。人们的环境意识越来越强,对城市的环境要求将越来越高,以前修建的高架路,如美国波士顿1950年建成的中央干道将转入地下。地下交通将成为大城市和高密度、高城市化地区城市间交通的最佳选择。以地铁为例,据统计,城市规模越大、人口越多,采用地铁建设方式的比重越高。在轨道交通的建设方式上,人口200万以上的城市采用地铁条数占77.5%,运营长度占90.5%;人口在100万~200万的城市,采用地铁线路条数占69.3%,运营长度占64.0%。即使采用轻轨,在市区也以地下为主,在郊区则居地面。即使郊区铁路,进入市区也转入地下。进入21世纪以来,随着国内城市人口剧增、环境污染、城市交通拥堵的日益严重,加速城市地下交通建设,实施综合性的地下空间开发得到越来越多业内人士的认同。

    利用地下空间建设地下交通可以起到以下作用:提高土地利用率;节省土地资源;缓解中心城市车流密度;人车立体分流;疏导交通;扩充基础设施容量;增加城市绿地;保持历史文化景观;减少环境污染;改善城市生态。

    未来地下交通的主要功能和特点是:

    ——先进的集运系统。集运车辆系统线选用了自动旅客输送系统,无人驾驶、全自动运行。系统车辆采用橡胶轮胎,由计算机全自动控制。具有运量适中、安全、噪音小等优势。

    ——实现人车分流。专供城市居民步行、自行车行驶的地下交通系统,能较好地做到人车分流。

    ——轨道交通是地下交通的主要工具。地下不仅有四通八达的地铁线,而且有专为解决地面机动车辆交通拥挤问题“量身而做”的汽车地下专用道,汽车地下专用道是与地面汽车通道在空间上平行的一条专门为缓解交通压力而设计的道路,能缓解地面交通,减少城市空气污染。

    ——智能化火灾自动系统。在该核心区消防监控中心,工作人员可在电脑上监控数据,停车、收费以及紧急情况下的疏散都将变得方便、可靠。

    ——空间资源共享。地下空间将被整合为一个统一的空间体系,进行系统设计,实现地下资源共享。

    除了有地下交通外,还会建设一个使用智能化交通诱导系统的地下广场,有了这个系统,人们能及时地了解城市的交通状况,快捷便利地到达目的地。而地下车库里,有多少空车位,分布情况如何,也都一目了然。运筹帷幄、独具匠心,我们相信通过人类的不断努力探索,依托城市轨道交通带动地下空间综合开发的实践成果会越来越丰硕,人类居住的城市定会越来越美好!

    8.智能化的交通管理系统

    交通堵塞几乎是每个大城市都要面对的一个问题,美国平均每位驾车者每年因为堵车要在路上耽搁36个小时,目前这个数字还在增长之中,而由此造成的经济损失则高达780亿美元,这就意味着45亿小时的时间和68亿加仑的汽油被白白浪费掉了。为了治理交通堵塞所花费的资金则更多。科学家正在致力于寻求用新的低成本的交通管理辅助设备来取代过去的设备。未来的数字化设备会给我们的交通带来许多改变,交通将朝着智能化的方向迈进。21世纪将是公路交通智能化的世纪,人们将要采用的智能交通系统,是一种先进的一体化交通综合管理系统。在该系统中,车辆靠自己的智能在道路上自由行驶,公路靠自身的智能将交通流量调整至最佳状态,借助于这个系统,管理人员对道路、车辆的行踪将掌握得一清二楚。

    工业化国家在市场经济的指导下,大都经历了经济的发展促进汽车的发展,而汽车产业的发展又刺激经济发展的过程,从而使这些国家尽早实现了汽车化的时代。汽车化社会带来的诸如交通阻塞、交通事故、能源消费和环境污染等社会问题日趋恶化,交通阻塞造成了巨大的经济损失,迫使道路设施十分发达的美国、日本等也不得不从以往只靠供给来满足需求的思维模式转向采取供、需两方面共同管理的技术和方法来改善日益尖锐的交通问题,这些建立在汽车轮子上的工业国家在探索既维护汽车化社会,又要缓解交通拥挤问题的办法中,旨在借助现代化科技改善交通状况,达到“保障安全,提高效率、改善环境、节约能源”的目的的智能化交通概念便逐步形成。

    智能交通是一个利用现代电子信息技术来服务交通运输的系统。它的突出特点是以信息的收集、处理、发布、交换、分析、利用为主线,为交通参与者提供多样性的服务。其实,仔细观察不难发现,智能交通系统已经深入我们生活的方方面面,如电子警察、GPS、不停车收费公路等都属于智能交通范畴。

    在公路交通智能化飞速发展的21世纪,智能交通技术将多项技术结合在一起,以人工智能控制交通领域的方方面面,它的普及将有效地减少交通事故的发生,降低环境污染,有效合理利用资源,也有助于最大限度地发挥交通基础设施的优势效能,提高交通运输系统的运行效率和服务水平,为公众带来出行的方便。数种因素结合下,智能交通必然会成为未来城市交通的主角,人们的交通出行也将逐渐走向“智能化”。可以立体停放的自行车、能够实时报告公交到达时间的停车牌、电子警察的运用、车牌识别技术的发展……智能交通越发深入我们的日常生活,将先进的科技与日常交通融会贯通,将人、车、路、环境等多种要素以传统交通无法比拟的动态方式组合在一起形成一个崭新的系统。在这个系统当中,人们赋予机器“思考”的能力:车辆能够在道路上自由行驶,道路可以依靠自身的智能将交通流量调整至最佳状态……高效、安全、舒适、畅通、准确,瞬息万变的时代科技改革了生活、改善了整个运输系统的运行。

    另外未来的高速公路也将实现智能化,高速公路将以计算机管理为主体,广泛采用各种电子技术。在高速公路出入口,车辆通过时将不用专人直接收费,而是以特制的贴在车窗上的电子卡片让联网计算机识别,它会自动收取通行费,因为届时每辆车都有一个账户。电子系统使收费变得简单、快速,并且不会出错,将避免由于人为因素而导致的通行费款项流失。在整条高速公路上,电子监视系统日夜工作。一方面管理人员可以通过画面来了解车辆的行驶情况,相机与分析仪会自动测量车速,并在转弯和陡坡地段对超速车辆发出警告信号,还会将这些情况记录在管理中心的主控计算机上,作为处罚记录。一旦发生事故,无论是白天还是晚上,这种监视系统会立即向控制中心发出警报,管理人员就可立刻得知事故发生地点,于是清障和救援的直升机就会迅速赶到现场,一方面救助伤员,在事故发生瞬间后,警告信号就会沿路继续发布,以使其他车辆减速,防止追尾。

    有些汽车的车况很差,比如制动失灵、车体倾斜等,是不适宜在高速公路通行的。这在出入口的测试路面上就能被电子传感器感知。对于一些超限、速度不够以及可能对路面造成损害的车辆,传感器会作出甄别,自动拒绝通行。这将防患于未然,把事故隐患消灭于萌芽之中。高速公路虽然事故率低,但由于车速过高,一旦发生事故就将是很严重的,因此传感器的使用是极有价值的。

    在高速公路修建时,路面下将埋设包括传感系统和快凝的修补液等智能材料,使之自动修路。当路面出现裂隙时,传感器会通知管理中心的计算机,而修补液会起到暂时的填补作用,迅速膨胀的高分子材料会马上填充裂隙,使高速公路在短时间内仍可继续使用。对于路面下出现的问题,这种系统尤为关键,它会减少事故的发生,并为以后的修补赢得宝贵的时间。

    为了使高速公路适应智能汽车行驶,将在路面设置磁性传感器,以便于自动驾驶车辆的电子探头感知,利于车载电脑正确判断路况,这样,行驶中的智能汽车就可根据前后车辆和路上障碍作出减速、转弯和进出高速公路的反应,这将极大地提高高速公路的行驶速度和通行量。智能电子系统的反应时间是0.05秒,而人的反应在0.5秒以上。这将使高速公路的限速朝着300千米的时速迈进。也许未来的高速公路还会设置自动清理系统,使行驶的车辆在雨雪天不受路滑的影响。智能化是高速公路发展的趋势,其智利于汽车安全,其能利于汽车行驶。

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