交通拥堵的根源和终极解决方案

声明： 我不是业内人士。虽然查了不少资料，但如果大家发现文章中有错，请帮助指出。我会尽快改正。

1. 根源

交通拥堵的根源是什么？太多人同一时间想从分散的区域抵达一个同一个狭小区域（或者反过来）。

这个狭小区域为何能够容纳这么多人？高楼大厦。几十层楼让人口密度得以激增。

换句话说，如果市中心没有高楼大厦，交通拥堵问题就基本不存在。

这本质上是一个数学问题： 人口聚集地区是3D结构，而交通系统是2D结构。人员在移动时，不得不在3D系统和2D系统之间进行转换。

理论上，如果把车速从平均100公里/小时，提高到1000公里/小时，我们就可以在同样的时间把交通系统的效率提高十倍。但，这受物理规则限制。即便将来拥有了完美的无人驾驶汽车，车速也很难超越200公里/小时。所以，加快车速只能轻微缓解问题，不能真正解决问题。

最后的问题是，我们真的需要高楼大厦吗？很不幸，是的，绝对需要。消除距离才能提高人与人之间，组织与组织之间的合作效率。在家工作只能轻微缓解问题而不能取代传统的商业楼。 同理，我们不能通过鼓励更多人半夜上下班来改善交通状况。

2. 解决方案

3D交通系统。

尽管有少量地铁和高架公路，目前的交通系统主要只有一层： 地面交通。

要构建3D交通系统只有两个选择： A. 飞行汽车； B. 地下隧道（火车或汽车）。

飞行汽车是一个虚幻的概念，其效率远远比不上直升飞机。而直升飞机最大的缺陷并不是成本和安全性。成本可以通过工艺改进和大批量生产来降低，安全性可以通过无人驾驶来提高。但有一个物理限制绕不过去： 噪音。在技术出现奇迹般的突破之前，几十万几百万辆"飞行汽车"带来的噪音，是不可忍受的。 另外， 飞行汽车受天气影响很大。

剩下的唯一方案是地下隧道。

3. 地下隧道的成本

众所周知，地下隧道无噪音，不受天气影响，但极其昂贵。

为什么这么贵？除了复杂的（自然或人为）地下环境，还有两个原因。

a. 支撑系统

地表是土壤层(一般不超过三米）)，土壤层之下是约40公里岩石区。

https://www.ducksters.com/science/earth_science/soil_science.php

岩石很坚硬。可惜，不够坚硬。至少无法直接支撑直径7.28米的坑道。

https://www.premier.vic.gov.au/names-for-metro-tunnels-boring-machines-revealed/

支撑系统很贵，而且耗时长。

b. 大功率换气系统

坑道中为啥需要大功率换气系统？因为引擎。引擎需要燃烧汽油或者柴油，从而消耗大量氧气并散发大量热能和废气。（电力驱动的火车不存在这个问题）

要保障每一辆汽车的引擎都能得到充足的氧气，就必须保证隧道内每一个角落都时刻拥有新鲜空气。

这种换气系统成本高昂。

埃隆·马斯克(Elon Musk)旗下隧道挖掘公司Boring Company针对这两点提出了完美的解决方案。

Boring Company 的隧道直径约4米，急剧降低了对于支撑系统的要求: 4*4/（7.28*7.28）=0.3

人呼吸消耗的氧气极少，而电动汽车不消耗氧气，散热也极少。 车体在隧道中移动，本身就会将新鲜空气不断带入， 并同时调节温度。 这就将换气系统的要求降到了最低。

我猜，隧道只有成本很低的被动式换气系统。

隧道如此狭小，在里面开车就像走钢丝，一不留神就会撞到边上。所以，这种隧道只支持能够全自动驾驶的电动汽车。

也因为隧道狭小，并依靠技术创新（据说大量借鉴 SpaceX 和 Tesla 的技术），新型挖掘机 Proof-Rock 的速度将达到常规挖掘机的 30 到 45 倍。
https://www.teslarati.com/elon-musk-the-boring-company-tunnel-boring-machine-gantry-takes-shape-chicago/

其成本约为传统隧道的二十分之一到百分之一。
https://www.citylab.com/transportation/2018/12/elon-musk-tunnel-ride-tesla-boring-company-los-angeles/578536/

4. 地下隧道的效率和扩展潜力

目前在测试隧道中的速度只有 187 公里/小时（由人驾驶）， 目标速度是 240 公里/小时。 假定最终速度是 200 公里/小时。
https://www.teslarati.com/video-tesla-model-3-drives-boring-company-tunnel-at-116-mph/

假如地下每十米搭建一层交通网， 在210米深度就可以搭建约20层交通网。 如果需要， 最多可以在一千米深度搭建 100 层交通网。 再往下温度就太高了。

没有红绿灯，中途不停，全自动驾驶。

这是什么概念？举个例子。

从 NSW Newcastle 到市中心的直线距离是 100 公里。 假如使用 Minibus 作为公共交通工具，每辆 Minibus 载客 10 人， 每两分钟发出一辆车，每一条隧道的单向运力是 10*30= 300 人/小时。

感觉运力有限是吧？让我们换个思路。

之所以两分钟才能发出一辆车，是因为上下车耗时。 但一辆 Minibus 的成本远远低于一辆火车，我们可以准备很多很多车辆。 乘客大可以事先坐进车内，然后由电脑调控，依次进入隧道。因为电脑的响应速度是毫秒级， 我们不妨假定每1000毫秒一辆车进入隧道。 这样，单向运力就是 10*3600 = 3.6 万人/小时.

每一层交通网，对于一对端点，大可以安排20条隧道（每个方向10条）。这样，单向运力就能达到 36 万人/小时。 理论上，20层交通网，每一层都能这么干，那么单向运力就是 720 万人/小时。

即使不采用 Minibus，而是普通全自动驾驶纯电动出租车，一条隧道的运力也能达到 4*3600=1.44 万人/小时。（假定每辆车坐四个人）

悉尼新铁路的目标运力是 4万人/小时： https://www.sydneymetro.info/about

Newcastle 的人口总数2016年是 32.2 万.

进出隧道端点的出入口将分散在 Newcastle 和悉尼 CBD 的不同点（2D 结构）。

目前的火车耗时 160 分钟，也就是说， 可以节省 130/160=81% 路途时间。 距离悉尼市中心仅仅三十分钟而不是两小时四十分钟，相信很多人都不会介意住在这样一个"遥远"的地方。

如果这能够让 Newcastle 的房价整体增值 100%。。。。。。肯定远远超过隧道的挖掘成本。

5. 站台

3D 交通系统的站台虽然由电梯构成，但更加类似于公共汽车和火车站台，而不是电梯。

电梯井成对安装。每一对电梯井中有多个电梯。电梯升到地面后会平移几米进入旁边的电梯井并回到地下。同理，在最底层会平移几米进入旁边的电梯井再返回地面。

这样就构成了一个矩形回绕通道。

6. 3D 交通网的本质

打个比方。

人类突然获得了外星科技，能够让铁轨悬浮在空中（高度不超过一千米，不同高度的铁轨之间距离约十米）

这样，我们就可以最多建设一百层铁路交通网。

在这样一个3D悬浮铁路交通网中，所有火车都只有一节车厢，并完全交给电脑调控。

乘客通过电梯进入火车站台。交通网四通八达，在悉尼有一万个分散各地的“站台”。

最妙的是，因为外星科技，这个交通网不受天气影响，没有噪音，也不会影响飞机航线。

这样的交通网能否解决拥堵问题？

如果不是一百层，而是两层，能否大大缓解目前的交通拥堵？三层呢？十层呢？

7. 地下隧道的缺陷

a. 地震

这里存在严重误解。实际上，地震时，因为整体位移,隧道反而是最安全的地方。

从历史上看，地震并未对隧道造成任何破坏。例如，1985的墨西哥城地震，1989年北加利福利亚地震，1994年洛杉矶地震。

b. 车辆故障

交通速度会受轻微影响。

因为每一辆车都由中央电脑系统控制，一辆车出现故障后，可以由前后车辆推拉前行。
这需要技术革新，但并不存在巨大障碍。

c. 火灾和恐怖袭击

交通速度会受较大影响。

隧道每隔一段距离就有通风口和逃生通道。一个地点出了问题，电脑会控制所有车辆避开那个区域。对于全自动驾驶来说，在隧道中往前和往后开，难度相同。

隧道和隧道之间存在交口。

人员可以尽快进入另外一层交通网，由电脑安排离开。

8. 花絮

a. 以色列对于这种隧道表现出浓厚兴趣。
显然，这种隧道将让以色列对于核打击拥有无与伦比的抵抗能力。
http://www.sohu.com/a/306556329_532789

全世界其它城市需要预备抗核打击能力吗？

b. 猜猜看，在严重缺乏氧气，酷热酷寒的火星，怎样的交通系统和交通工具比较合适？

c. 个人拍脑袋预测第一套系统于2030年建成

所有技术都已具备，不存在无法逾越的障碍。

参考链接： https://www.boringcompany.com/faq

【20190906】

在市区，这些汽车永远在地下运行，不进入地面。去偏远地区，可能有专用出入口。但个人觉得，这些客运车辆都应该永远留在地下。

这样，在3D 交通架构中，地面出口占地面积就很小。完全可以在悉尼设置一万个点。每个点每小时只要能出入500人，系统就能支持 250万流量/小时。

端点的大小和密度，由电脑根据各种信息（人口密度，人口流动方向，地理条件，等等）进行设计。


很有可能，90%人口都只需要最多步行500米就能找到一个这样的端点。车辆的行驶路径很可能都由电脑动态分配。人可以通过手机与电脑沟通（例如，多少人，多少行李，什么时候去哪里，是否愿意额外付费）

"The built urban area is estimated at 4,064 square kilometres which translates to a density of 1,237 persons per square kilometre"
https://www.cityofsydney.nsw.gov.au/learn/research-and-statistics/the-city-at-a-glance/greater-sydney

这个交通系统是全新，无与伦比的宏大系统，有很多技术挑战，也无法照搬现有经验。

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除了水管以外的所有线路（电缆，光缆），都可以转入这种隧道。顶多两层就够了。

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货运不存在 3D 问题，可以通过路面 2D 交通系统解决。