唐风
车的洪流
车的洪流
2000 第10期   - 科学故事

唐风


    交通堵塞并不是汽车发明后才出现的问题。史书记载了两千年前的罗马当局禁止双轮马拉战车在交通高峰时刻行驶的命令1900年，纽约市每天大致上要掩埋四百万磅的马粪。当汽车出现时，所有的人都松了一口气。《科学美国人》的创刊号上有这样的言辞：“如果汽车有缺陷，只需要时间就能使这些缺陷消失——没有哪种机械更无害，没有哪种交通手段更安全可靠。”

    现在，世界所有大城市在交通高峰时刻都有大约一半的车辆在慢慢爬行，每年因汽车相撞造成上百万人的死伤，数以亿计的人口生活在尾气排放达不到卫生标准的城市中，虽然《科学美国人》从4版小报变成有16个语种的权威杂志，但它也不再坚持说这种交通工具无害、安全和可靠。

    为解决这个问颗人们想了很多办法，其中大多数设想后来因为不实用而放弃了，但那介乎科技与科幻之间的奇思给后人留下了启发。现在我们来欣赏一下其中的几种。

        气动列车在一条有一个街区长的道路中修建一条隧道，抽光其中的空气，车体呈圆筒形，嵌在密闭的隧道里。控制隧道两端的阀门开启或关闭。周围空气的压力将推动隧道里的车厢到达其目的地。这个想法的好处在于速度奇快，计算表明它的平均速度是每小时620公里。但抽光隧道里的空气所需的费用很昂贵，而且沿隧道的任一点上发生了影响管道的真空程度或完整性的事故，都将导致整条线路的关闭。

        火箭背带

    用背带系上一台发动机。然后直冲蓝天(如图)，这个奇妙的发明使人们实现了独自一人遨游天空的自由。贝尔公司在1953年发明并开始制造火箭背带，它基本上就是一对可以操纵的化学燃料火箭，像背包一样背在身上。这一发明在飞行表演，商业广告和007电影《霹雳火球》中激起了普遍的想像力，不过飞行距离短是这种装置的缺陷。最初的那种火箭背带所携带的燃料。只够它停留在空中大约20秒的时间．很难说得上是一次飞行。而且它需要飞行员的脚充当起落架，因此飞行员在起飞或降落期间一失足就可能造成危险。它未获成功的最终原因大概是因为不存在一种非常需要使用它的用途。美国军方曾下订单购买此类装置,但却找不到足够理由把步兵送到天上做如此短暂的飞行。如果是侦察，可以用常规的飞机来完成。

        自动人行道

    科幻小说家们曾经设想未来的城市中可以建设像传送带一般的自动人行道以加快行人的速度，然而，保护长长的传送带不受室外风吹雨淋的破坏是一件花费十分昂贵的事情，因此自动人行道在错综复杂的现代飞机场内找到了更为适合的用途——充当把旅客和行李从一处送往另一处的高效的运输工具。

        核动力飞机和汽车

    核动力飞机是冷战时期的产物，当时人们希望有一批不需要加油的远程轰炸机，一边在同温层永不停留的飞着，一边用自己的核炸弹吓唬敌人。在设计过程中人们发现无法减轻反应堆屏蔽层的重量，一个5吨重的反应堆必须要一个至少50吨的屏蔽层，而这是不能接受的缺陷后来人们试图将这种小反应堆技术转向民用，结果出现一个更没有理由存在的项目——核动力汽车：谁也不愿意看到他的邻居在车库里停着一个强辐射源，即使他听到很多对安全的保证。最后项目下马了。但无法克制自己创造欲望的工程师还在努力，现在福特公司还有一个完整的、奇形怪状的底盘，只要在它的后部装上一个小小的反应堆，就可以把它开出展览室。

        高时速自行车

    但并不是所有奇特的设计都要失败。目前我们在图中看到的这种自行车就要投入试生产了，它大概要有13公斤重，全炭纤维外壳，封闭的整流罩不仅提高效率也保护了骑者。它有一套专门设计的传动系统。这车很昂贵，但拥有100公里/小时以上的速度，也许购买者会认为是值得的。

        超高速列车与喷气式赛车等等

    交通管理部门很早就发现了一个道理：你越修路，你要应付的交通阻塞就越多。这个问题大概要涉及人的基本权利——自由。人类是那么贪婪的物种，对对流动性的追求是无止境的，路修好了只会让以荫不出门或少出门的人也经常往外跑。日本没有辽阔的领土。而国力又相对富强，所以他们一度把交通问题列为最亟待解决的问题。在城市规划上，他们把购物中心和娱乐设施修在居民区的边缘，给市中心黄金地段标上天文数字的地价，再给汽车保有者课以重税……还不够就努力发展高速列车了。这很有效，日本现在的超高速列车技术在世界上首屈一指，美国只能瞠乎其后。欧洲国家也效仿跟上，比如法国的双层高速列车已经是城市一景。它很快，事实上快得来有车的人都不想开车了——平均时速320公里。高速列车技术比人们通常认为的要复杂，它的前景取决于几个关键技术难点，一是磁悬浮动力系统使用起来没有传统动力那样稳定，尤其是负重架很难稳定。而在那么快的速度下脱轨将使公众有足够的恐怖经验来摆脱这种技术。还有一个就是隧道压力。我们知道列车进入隧道后空气压力会增大，轻微的压力只让耳朵有不舒服的感觉，光滑，而车头如一颗子弹，用长长的车鼻子来减轻压力。人们后来速度的要求变得那么过分，有人开发出一种用喷气引擎推进的赛车，最高时速970公里。它的用途与其说是跟人赛车，不如说是对制造业水准的一种检验和技术优势的炫耀。

    人们在提高车速的同时也在车辆之间的互相协调上想办法。安装了自动驾驶仪的汽车群可以用一个无线局域通讯联结起来，不断交换速度、路况、障碍物等情况，使这些汽车变成了通过电子方式连接的无轨列车。

        解决塞年的种种对策

    做了那么多事，还是塞车。

    美国联邦政府的公路信托基金在5年中投入1400亿美元用于道路建设，但每天早上依然有许多人从高速路上那些蜗牛般爬行的车流中打电话来，用很不客气的言辞表达自己处在困境中的心情。挨了足够的骂以后，有关人士开始认真思考了。

    以前预测车淹模式的方法是把车流看作是均匀流动的流体的统计模型，却忽略了驾车人个人之间的差别。对交通网络中各个部分的分析常常是完全孤立地进行的，没有考虑到各因素之间的相互作用。然而，由于处理复杂问题的数字方法有了各种改进，再加上计算机能力的大幅度提高，使交通分析发生了革命性的变化。

    美国洛斯阿拉莫斯国家实验室里有个专门研究交通问题的学者，名字叫克立斯托弗·巴莱特。他说过这样一段话：“交通正好在介于社会系统和物质系统之间的一个绝妙的位置上，它超越了物理学的范畴而涉及到人的问题。”所调物质系统就是那些五花八门的车和道路系统，还包括了天气和其它环境因素。而社会系统则不仅是驾车者的个人爱好和随时作出的反应，也包括了社会的其它部分所采取的行动——从大超市的选址到足球队的训练和比赛场地。如果要对交通做整体规划，决策者就要分析所有这些复杂得令人头大如斗的各种可能结果。

    一个合乎逻辑的解决方案却导致与直觉相矛盾的结果，这对交通规划人员来说已经屡见不鲜了。比如设置一条步行街，看上去应该导致附近更大规模的交通阻塞，实际上却因为人们绕道反而缓解了一些；修一条社区内的林荫大道应该使人们更能享受生活的静谧，然而却吸引了附近一些走捷径的车流反使区内治安和交通同时恶化。尤其令交通管理人员厌烦的是。人们抱怨车太多，同时又都向往热闹的地方，结果是几个生意火爆的餐馆和酒吧就造成了交通阻塞，而离那里100米远的某个路灯下，老鼠在快车道上打盹。

        大功率的计算机和合理的管理模式成了必不可少的东西

    10年前，麻省理工学院开发了一种智能交通电子地图，其原理是在公路上设置传感器，发出信号引导驾车者避开阻塞的车道。1993年，美国交通部和环境保护局赞助了一个叫“TRANSIMS”的系统，到1995年．该系统经过改进，比较成功地模拟了达拉斯地区的交通，它细致到把人们采用的复杂通勤方式的情况也考虑了进去。比如乘汽车到一个火车站坐火车，然后再坐公共汽车完成一段上班路程。这个系统试图用数学手段模拟人的各种行为，目前看来还算有效。用它可以计算什么地方需要多少交通能力，以及什么时候应该改进，波士顿投资80亿美元的中央干道／三码头隧道工程正是使用该系统进行模拟，设计者用它来设计附近辅助公路的修建，还有保持车辆畅通的信号灯密度(并不是越多越好)和驾驶员背景视野的安排，比如设置一个重要的弯道指示牌，它的背后就不能有什么广告或其它分散视线的东西。

    巴莱特说过这样一段话，可以作为本文的结尾：“计算机就是计算机，它的工具身份在今后许多年里无法改变；建立模型可不是闹着玩的。对交通管理人员而言，最有价值的东西就是对所有这些复杂系统的想像力。”