未来科技体验馆 07 | 我们能彻底告别堵车吗？

每一个生活在大城市的人，肯定都有过堵车的经验。当整条马路变成一个巨大的停车场时，那种感觉是令人绝望的。

假如让我写下若干条对未来的美好愿望的话，我一定会写下这么一条：希望未来不堵车。这个美好的愿望到底能不能实现呢？这就是我们今天要讨论的话题。

堵车这个问题由来已久，甚至在汽车还没有出现的年代，就已经有堵车问题了。1863 年 1 月，也就是第一辆汽车被发明出来的 22 年前，人类历史上第一辆地铁从英国的帕丁顿站缓缓开出。而英国修建第一条地铁的原因，就是因为马路上的马车实在是太拥堵了。

布雷斯悖论

每个人堵车的时候，可能都想过这么一个问题，那就是，如果脚下的路能够再拓宽一点儿就好了，这样就可以并排通行更多的车辆。但是，这些年来，我们修了越来越多的路，而城市里的交通状况却依然没有什么改变。有些地方，道路越来越堵反而成了我们习以为常的事情了。

我今天先不说首都北京。美国有个 405 号州际公路，是洛杉矶连接着美国南部地区的交通要道。这条路，每天差不多都会通过 40 万辆汽车。

于是，这里就成了一条著名的堵车公路。这条路堵车堵到什么程度呢？每天上下班从这里通过的人，会戏谑的把 405号公路称作 4 or 5，意思就是说，在这里开车的话，车速不是 4 迈，就是 5 迈，跟走路速度也差不了多少。

洛杉矶政府为了解决堵车的问题， 2011 年对 405 号公路位于萨普尔韦达山口附近的几处瓶颈路段进行了拓宽，这项工程总共花掉了 11 亿美元。

2019 年，南加州大学一直在跟踪 405 号公路堵车问题的一个分析小组发布了令人沮丧的数据：405 号公路在拓宽以后，总体通行时长不仅没有减少，反而每年都在增加，比起修路之前，人们的通行时间已经增加了 14 分钟[1]。

你可能会觉得，肯定是车辆增长的速度比修路的速度要快，才造成了道路的拥堵。但实际情况是，即便车辆的数量没有增长，仅仅是新修一条路，也有可能加剧道路的拥堵。

这个结论听着很不可思议是吧，但这事儿确实是真的。德国数学家布雷斯设计了数学模型证明了这种事情的真实存在。后来，在一个交通网络里新修一条路反而导致通行时间增加的现象，就被称之为布雷斯悖论。

产生悖论的原因，就是因为一条新修的路，很可能会影响原有交通单元的路径决策。如果用一句比较通俗的话来讲，就是很多车辆可能会因为主干道比较好走，就都开上主干道；还有一些车辆则由于频繁的变换车道，影响了更多车辆的通行速度。

交通拥堵的本质

我再给你举一个咱们国家自己的例子，咱们看数据说话。

《2016 年北京交通发展年报》中的数据显示，北京市中心城区市民出行总量同比降低了 4.4%，公共汽车客运量同比降低了 14.9%，出租汽车客运量同比降低了 12%，即便是永不堵车的地铁，客运量也下降了 1.9%。但是，北京市区每天的平均拥堵时间却增加了 1 小时零 5 分钟[2]。

所有的这些数据全部都指向了一个问题，那就是无论新增多少道路资源，都会被新增的私家车无情的消耗掉。公路上行驶的每一台私家车，都有完全不同的目的地，他们每一次并线、超车、减速的行为，都会让整条道路上的行车速度进一步变慢。

普通的公路交通就像是一条线，只要前面的车辆踩一下刹车，这次减速就好像蝴蝶效应一样，会沿着公路一直向后蔓延开去。即使是双向 8 车道的快速路，本质上也是线性的交通，因为如果左侧车道的车辆想要离开主路，就一定会向右并道，这就必然会影响到其他车道的车辆速度。一条公路上只要路上有一个红绿灯，就一定会影响到整条路的通行效率。

道路和交通专家设计过很多新型的公路交通方案，

• 比如说使用立交桥取代红绿灯

• 比如说在容易堵车的路段禁止机动车变换车道

但是车辆之间互相干扰的问题依然无法完全避免。

更糟糕的是，一条道路上的车道越多，由于变换车道而造成的车辆干扰就越严重。相反，倒是那些单行车道上，反而拥有比较稳定的通行效率。车辆之间的互相干扰问题，才是交通拥堵的本质。

所以说，想要彻底解决交通拥堵的问题，不仅仅要拓宽道路，绿色出行，更重要的是让每一辆交通工具都能尽量不受干扰的抵达目的地。目前只有两种交通工具真正意义上避免了车辆之间的干扰，那就是轨道交通和飞机。

不用解释大家也明白，轨道交通和飞机都是由控制中心统一调度的，它们不会随意的停靠和变道，也不会随意的加速和减速，自然就不存在车辆之间的干扰问题，也就从根本上消除了交通拥堵。

技术飞轮分析

有交通专家说，要想让公共交通打赢私家车，只有一条路可以走，那就是提供一个 B2B 的交通解决方案。这里的 B2B 可不是我们常说的企业对企业，而是 bed to bed（床对床），也就是要从人们一起床开始，就给他们提供一个全套的交通方案，直到人们躺回床上为止。只有这样，才能让人们彻底放弃对私家车的眷恋。

对此，我们有三条技术路线可以走。

第一条技术路线，是飞到天上去。让道路向着几乎无限的空间中发展。如果每天早晨上班，我们都从小区的空地起飞，然后在几分钟后降落在办公楼的楼顶上，花费的交通费也与出租车相差不多，这肯定是一个吸引人的解决方案。

第二条技术路线，是钻到地底下去。想想看，如果用不着出小区就能坐上地铁，用不着走到地面上，就能坐上通往办公室的电梯。这样，至少在上下班的时间里，你就真的用不着私家车了。

第三条技术路线，是大力发展无人驾驶技术，让公路上奔跑的汽车能够充分利用道路资源，把互相干扰降到最低。如果每天上下班都有租金便宜的无人车接送，当然我们也就用不着私家车了。

目前，这三类技术都是非常热门的创业领域。我们不妨拿起我们的工具——技术飞轮，来分析一下上面提到的三个方案，看一看哪类方案可能会更有前途吧。

飞行汽车

飞行汽车听起来很科幻，但是这个概念并不新鲜，在很多年前，科幻小说和科幻电影中就常常能看到飞行汽车这样的交通工具。

说到飞行汽车，你会不会很想提一个问题，就是为什么我们会认为飞行汽车比微型飞机更有前途呢？

这个问题的答案就是，飞行汽车既能当作普通汽车在道路上行驶，又能飞到空中高速飞行。

这就解决了一个飞机和汽车的换乘问题。我们可以在地下停车场里乘坐飞车，然后开到小区的广场上起飞，这才符合前面说的床对床的城市交通服务目标。

飞行的汽车拥有着几乎无限的道路资源，而且还拥有无法比拟的高速度，这是作为交通工具的天然优势。不过，现在的飞行汽车公司，主要的研发方向，都是那种翅膀可以折叠起来的轻型飞机。这种小飞机的虽然既能在公路上跑，也能在天上飞，但最大的缺点就是起降的时候还是需要机场的，不能够利用城市中的空地垂直起降。2017 年，吉利汽车收购的美国太力飞车公司，生产的就是这种轻型飞机类型的飞行汽车。

能够应用于城市交通的飞行汽车必须满足两个条件，

• 一个是飞行汽车必须能够利用小块空地实现垂直起降

• 另一个就是要用电力驱动

电力驱动并不仅仅是为了节能减排，更因为小尺寸的电动喷气引擎可以有效降低大尺寸螺旋桨带来的噪音污染；

就在两年前，很多专家还认为目前电池的能量密度不够，无法驱动飞行汽车。但是，就在 2019 年的 5 月 19 号，由腾讯公司领衔投资的 5 人座电动飞车已经完成了首次飞行。这款名叫 Lilium 的电动飞车采用电动喷气引擎，可以垂直起降，充一次电就可以持续飞行一个小时[3]。

Lilium 的试飞成功，要归功于电池技术的新突破。在这之后，相信会有很多企业，投身到能够垂直起降的电动飞行汽车的研发中来。

不过飞行汽车目前面临的最大问题，仍然是拿到各国政府颁发的商业运营执照。其次，即便是允许商用，这些飞车也不可能被允许随时在马路上起飞，或者飞着飞着就降落在马路上，它们也需要一些配套的起降站点才行。

所以，虽然目前飞行汽车已经突破了技术瓶颈，而且有明确的市场需求，但还是存在不少用钱也解决不了的事情。

所以，飞行汽车暂时还无法通过技术飞轮的检测，短期内还无法获得快速的发展。

地下轨道交通

说完了飞行汽车，我们再来聊聊地下轨道交通。

根据《中国城市轨道交通 2017 年年报》[4]中的数据，截止到 2017 年年底，已经有 34 个城市开通了轨道交通，运营总里程达到了 5033 公里。据统计，已有 62 个城市获得了建设城市轨道交通的批准，规划线路总长度有 7424 公里。

从这些数据看起来，中国的地铁建设依然在加速展开，似乎地铁铺到小区底下，只是一个时间问题了。但是，事情可并没有那么简单。截止到 2016 年底，全国只有北京、广州、深圳、武汉这 4 座城市的地铁实现了收支平衡，而地铁里程排名世界第一的上海，不仅没有实现自负盈亏，每年还要花掉 15 亿元的政府补贴。

所以，从技术飞轮的角度来看，地铁这种交通方式，虽然看起来技术成熟，市场需求也十分旺盛，但实际上隐含的问题是：在目前的技术标准下建造地铁，是很难通过运营来回收成本的。目前中国地铁建设的每公里成本大约是 8 亿元左右，想要用这么高昂的成本，把地铁铺设到小区底下，几乎是永远不可能完成的任务。

硅谷钢铁侠埃隆·马斯克也是轨道交通的支持者。他面对建设和运营成本居高不下的问题，提出了一个大胆的设想。他认为导致地铁建设成本过高的最重要原因，就是地铁隧道的直径太大了。马斯克投资的隧道公司尝试用自己研发的小型盾构机挖掘了一段直径 4.3 米、长度 1.14 英里的实验隧道，最终核算到每公里的花费只有 4000 万元人民币[5]。

我们现在最常用的隧道直径是 6 米，马斯克的实验证明，隧道的内径只缩小了不到三分之一，隧道挖掘的成本就能得到指数级别的降低。如果能够使用更小的胶囊式的地铁车厢，那么就完全有可能进一步缩小隧道尺寸，降低施工成本。

目前基于小直径隧道的轨道交通方案，从技术储备上是基本充足的，现在只是缺少一个统一的标准。不过，连马斯克的隧道公司，也并没有把胶囊式车厢的最终尺寸确定下来。确立一个新标准需要面对的问题很多，这就不是靠花钱就能解决的了。

所以说，虽然基于小直径隧道的地下轨道交通不会遇到科学瓶颈，而且也证明了这项技术的成本优势。

但是由于与现有的地铁建造标准不能兼容，所以暂时小直径隧道的技术飞轮还没办法立即旋转起来。

无人驾驶技术

再说说无人驾驶技术。无人驾驶技术应该是最能合理利用现有道路资源的一项技术了，而且从体验上来看，无人驾驶技术也最符合我们现有的习惯。不过就是在呼叫网约车之后，来接我们的汽车没有驾驶员而已。

2007 年，谷歌的 CEO 拉里·佩奇找到了刚刚率队获得无人车越野赛冠军，人称无人车之父的塞巴斯蒂安·特伦，拉里·佩奇就问特伦：“你的无人车能在加州的城市街道上安全行驶吗？”

特伦回答说：“还不能。”

拉里·佩奇追问道：“那么，有什么技术上的困难吗？”

特伦回答说：“没有。”

于是，拉里·佩奇向特伦发出了邀请：“为什么不加入谷歌，让你的无人车开上街道呢？”

特伦简短的回答透露着对无人车的自信。事实上他也有资格自信，因为他和他的团队设计的算法，现在广泛的应用在几乎所有的无人驾驶汽车当中。

所以说，无人驾驶技术目前不存在科学瓶颈，符合技术飞轮第一条的要求。

技术飞轮的第二条测试，是看这项技术有没有充足的市场需求。交管局提供的数据显示，截止到 2019 年 6 月，我国的机动车保有量达到了 3.4 亿辆[6]。有多少机动车，就有多少司机。无人驾驶技术可以解放出大量的司机，这可以节省大量的劳动力成本，市场需求自然是非常大的。

所以说自动驾驶完全符合技术飞轮第二条的要求。

但是，面对技术飞轮的第三条测试，也就是，是否存在钱解决不了的问题这一条，无人驾驶技术暂时恐怕还无法通过检验。

因为如何实现无人车与传统汽车的新老交替问题，还缺乏一个关键的契机。在这个契机到来之前，无人驾驶的技术飞轮，暂时还转不起来。

下面我还是以 5 年为一个节点，来预测一下未来的交通发展。

预测

第一个五年

如果你刻意留意过身边的车辆的话，你可能早就看到过头上顶着激光雷达的无人车在城市里穿梭的景象。从 2017 年开始，国家就陆陆续续的批准了不少的无人车测试牌照。就在 2019 年世界智能网联汽车大会上，上海市还为 3 家公司颁发了无人车示范应用牌照，这三家公司中，就有著名的网约车公司滴滴打车[7]。

与以往的测试牌照不同，这次的示范应用牌照允许 50 辆车上路行驶，还可以尝试运载乘客。这就意味着，在上海的测试区域内，我们使用 APP 叫车的时候，很有可能开过来的就是一辆无人车。当然，无人车上还是坐着一位可以随时接管车辆的驾驶员的。

在未来的 1 到 2 年内，这类的示范应用会越来越多。随着政策的逐渐宽松，网约车公司也会为一些符合条件的签约车主免费安装激光雷达，将他们的车辆改装成无人驾驶汽车。一旦车辆被改装，司机唯一需要做的事情，就是“监督”无人驾驶汽车的工作状况而已。

对于无人驾驶汽车而言，乘客的接受程度是一个很重要的因素。如果你坐上出租车，发现在司机的位置上没人，甚至连个方向盘都没有，在现在这个阶段，肯定会让人有些心里发毛的。所以，在现阶段，乘客坐上无人车后能够看到司机，还是一个很重要的心理安慰。

能够全面自动驾驶的无人车以网约车作为突破口，进入到寻常百姓的生活当中，这就是我刚才提到的，无人车与传统汽车新老交替的重要契机。

5-10 年

在未来的 5 到 10 年之间，公交车有可能会全面配备无人驾驶装置。交通管理部门也会分配给公交车更多的路权。公交车在自动驾驶系统的管理下，会根据其他车辆的位置随时调整行车速度，还会根据客流量自动调整发车密度，这会让公交车的准点率大大提升，甚至有可能与地铁不相上下。

与此同时，可以自动驾驶的网约车数量一直在稳步上升。由于政策法规的限制，此时的自动驾驶车辆还是需要配备驾驶员，以便能够随时应对突发情况。

所以，自动驾驶汽车在这一阶段并没有享受到成本优势，只是驾驶员变成了监督员而已。所有的自动驾驶汽车运营公司，都在紧锣密鼓的布局，整个市场都在等待着一个重要契机的来临。

10-20 年

在未来 10 到 20 年之间的某一天，一个非常重要的无人车管理法规出台了，那就是允许无人车无需配备驾驶员，也可以上路行驶。这就意味着网约车从一份工作，变成了一种投资。车主完全不需要付出辛苦，只要配备了自动驾驶系统，就可以把爱车放出去赚钱了。

无数的网约车车主都会主动购买价格昂贵的激光雷达设备，几乎是一夜之间，网约车变成了无人车的天下。很快，当我们打车的时候，如果上车之后看到了司机，才是值得奇怪的事情。不过，这时候大量的私家车依然存在，由于激光雷达设备的价格限制，普通的私家车车主并没有将自己的汽车改装成无人车的动力，他们会继续享受驾驶的乐趣。

网约车比起私家车有明显优势的地方，就是它在行驶之前，就会把自己的行驶线路报告给调度中心。这样，我们就可以通过算法预测出每条道路上行走的网约车数量。虽然路上行驶的私家车没有计入统计，但也算是有个基本依据了。当一条行车线路被规划的时候，就可以躲开可能发生拥堵的路段了。

人们已经完全习惯车接车送的日子，把私家车停到遥远的停车位，再走路回家变成了一件很不舒服的事情。就像现在的城市人，极少会有人购买代步用的自行车一样，15 到 20 年年之后，也很少有人再去购买代步用的汽车了。汽车逐步成为一种野外旅行工具，只有追求驾驶体验和野外旅行爱好者，才会去购买一辆汽车。

大量的网约车不再需要停靠在路边，它们在把乘客送到目的地后就会立即开走，要么寻找地方充电，要么赶去接下一个乘客。于是，路边的停车位会被逐渐取消，用于通行更多的车辆。停车位的稀少，则会进一步推动私家车的淘汰。

这时候，一个新的契机出现了。数量庞大的网约车总是需要一个空间停放，这就催生了一个巨大的地下停车工程的启动。每一个建筑物的底下，都会被开辟出来，用于网约车的临时停放和充电。而这个地下工程的运营商，很可能会愿意顺便将居民区与周边的地铁站彻底的连通起来，从而利用地铁的流量做些生意。到时候，从小区内搭乘自动人行道或者胶囊式轨道车去换乘地铁就会成为一件很现实的事情了。

在这一阶段，物联网技术也得到了普及性的发展。网约车之间可以互相通信，实现实时协调，这就进一步避免了车辆之间的干扰，减少了地面上的交通拥堵。

30 年以后

未来 30 年之后的某一天，如果我们出行的目的地位于周围 300 公里范围内的某个卫星城市，网约车系统很可能会派一辆飞行汽车前来接驾。飞行汽车的外观与普通汽车差别不大，它会载上我们，行驶到附近的一个起飞点，然后垂直起飞，随后再以每小时 500 公里左右的速度直接飞向目标城市，再就近寻找降落地点。降落之后，飞行汽车会像普通汽车一样，径直驶向我们的目的地。

结语

就这样，自动驾驶的网约车、四通八达的地铁以及卫星城市之间的飞行汽车，把一幅美好的未来城市交通的画面勾勒了出来。有序而且繁忙是未来交通的主旋律，我相信，拥堵问题一定会被科技所彻底攻克。

好，这就是本期的未来科技体验馆。下星期，我会带你一起体验一下未来的艺术，看看艺术在科技的影响下，会发生哪些有趣的变化。

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参考资料：

[1]https://ktla.com/2019/05/07/traffic-on-405-freeway-has-gotten-worse-despite-billion-dollar-widening-project/

[2]https://wenku.baidu.com/view/c0734791d05abe23482fb4daa58da0116d171f6d.html

[3]https://www.telegraph.co.uk/technology/2019/05/16/flying-car-company-lilium-completed-first-unmanned-test-flight/

[4]http://www.camet.org.cn/index.php?m=content&c=index&a=show&catid=18&id=13532

[5]https://www.youtube.com/watch?v=nSIzsMlwMUY

[6]http://www.sohu.com/a/327195726_427550 

[7]http://baijiahao.baidu.com/s?id=1644830089807367493&wfr=spider&for=pc

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