——访管联网创始人 杨南征博士
文/黎明
管联网智慧城市
“管联网时代，世界将变成一栋建筑——人们从这个房间进入那个房间，没有了出行的感觉(无感出行)，无论远近都在1小时之内(等时出行)。”
初次听管联网介绍，你会觉得很“科幻”;但当看到杨南征博士二十多年来成批获得的国际专利、国际交通界对管联网的高度关注，以及近年来管联网逐步进入轨道建造、车辆测试等工程实施阶段后，就会产生一种见证历史的感觉。
是的，杨南征博士及其团队，正是一段新历史的创造者。如果管联网能够投入使用，那么人类历史将会就此改写。
如是，你我，以及读者诸君，何其有幸。
杨南征博士在2016中马(澳)智慧城市论坛作首席演讲
中马(澳)官员、学者、企业家与杨南征博士(左6)合影
在《第三次工业革命》一书中，杰里米·里夫金提出，能源形式决定社会形态。未来，世界解决日益短缺的能源问题的根本的出路，在于把互联网技术与可再生能源相结合，在能源开采、配送、利用上从石油世纪的集中式变为智能时代的分散式。
杨南征博士对此理解得更为深刻。他发明的“管内轨道互联运输网”系统(Tubenet Transit System,TTS)，简称管联网，沿着现有道路两侧渐次延伸架空管内轨道网络，全面联通建筑物与地面，其内运行电动智能胶囊车;管道上部敷设太阳能电池板，下部设置蓄电电容，从而把路网变成电网，让电动车不是背着电池走路，而是在电网的两极上飞跑。这样就能把轨道交通和小汽车交通的优点结合起来，实现个性化的点单式智能出行服务。
与马斯克的超级高铁(Hyperloop)不同，管联网着眼于门到门运输，造价更低，安全可靠性更高。
研发历程
对管联网的认识越深，人们越会觉得，这样的理念、设计，似乎更应该出自美国等引领世界科技潮流、代表人类最高科学研究水平的国度才对。可偏偏发明它的人是一位中国人。
杨南征，南京陆军指挥学院军事运筹学专业学士和美国加利福尼亚南方大学工商管理博士;曾任作战参谋、作战副处长、中国军事科学院研究员，对我军兵棋推演及智能化指挥系统等有重大贡献;1993年转业至清华大学，进入城市生态交通领域的研究。
1993年，他开始系统研究世界各国交通运输前沿技术方案，设计了“超轻型高架自动化轨道交通运输系统”。
2003年，他以《21世纪城市交通的EHR战略管理》论文获得美国加利福尼亚南方大学工商管理博士学位;同年7月，研究制作了“管轨城市交通运输系统”缩比模型，并进行了导向控制原理试验。
2013年11月，管联网1比1管内轨道、概念车测试
2003年9月，他得到天使投资，在北京科学会堂召开“城市管轨交通新思路高级研讨会”，国内外城市交通、资源环境、铁路工程、系统工程、系统仿真、自动化控制、轨道交通、材料、钢结构、空气动力、企业管理等22个领域的著名专家到会，联名签署向国家科技部《关于发展管轨城市交通运输系统的建议》的报告。会后，组织撰写了《城市管轨交通运输系统总体设计报告》。
2005-2012年，管联网团队研发成功400万人口城市、446公里路网、15万辆车、日运232万人次的分布式云调度系统和计算机数学仿真验证。
2013-2014年，他得到李湘鲁先生的第二轮天使投资，注册成立征先管联运输科技(北京)研究院，发明人带领由多位资深的相关行业专家组成的研发团队，充实验证了管联网的一系列核心技术;建立了管联运输科技实验室：包括60平方米缩比模型的半物理仿真和实比40米管轨、概念车和矩阵式站库系统的全物理试验，完成了点单式服务调度控制机制验证、太阳能充放电试验和装备建造成本的市场测算。
2015年，他得到六合国际控股集团的第三轮天使投资，注册成立征先管联科技发展(北京)有限公司和时空通道交通科技(常熟)有限公司。
2015年5月，征先管联与上海龙创汽车设计股份有限公司全面合作智能胶囊车的整车设计、样车制造、上轨测试。
2016年1月，管联网试验线在常熟国家大学科技园落地建设。2016年5月，完成智能胶囊车的轨道热滑行试验，实现了车辆的自动控制。
2016年5月，管联网智能胶囊车轨道热滑行试验
2016年7月，完成管联网试验线一期A段建设。
2014年9月、2015年11月，管联网代表团作为唯一的亚洲团队，先后参加了在瑞典首都斯德哥尔摩召开的第八届国际豆荚车城市大会(PCC8)和在美国旧金山硅谷召开的第九届国际豆荚车城市大会(PCC9)，受到大会主办方的最高礼遇。杨南征博士在会上首次向国际社会介绍管联网方案，得到大会的高度评价，认为管联网是迄今世界上最全面彻底的智能交通方案。
截至2014年5月，管联网团队已获得中国、美国、加拿大、墨西哥、英国、法国、德国、西班牙、意大利、土耳其、日本、韩国、新加坡、台湾、澳大利亚等国家和地区的管联网相关技术发明专利证书。2014年6月，管联网团队向中国专利局提交了管联网第二批发明专利申请;2016年6月，管联网团队向中国专利局提交了管联网第三批发明专利申请。
就这样，管联网项目在不断地推进，在给世界带来惊奇的同时，也在逐渐提升着世人心里中国的国际形象。
系统构成
2016年，管联网在江苏省常熟市完成了试验线第一阶段的工程建设，包括自动车的调度、控制和轨道的滑行，年底可完成多辆车的控制，计划明年进入市场。
根据杨南征博士的设计，管联网系统由七部分构成，包括：
1， 管轨路网：沿城市现有道路侧旁上空5—10米架设管内轨道网路，圆管式金属承重结构，按行驶速度从低到高依次分成站库、端网、支网、干网，相互连通。
2， 电动智能胶囊车：2-4座;在城内的端网、支网和干网的运行时速依次为20、40和80公里;在城际和国际网路的运行时速依次为400、800、1200、4200公里;实现全天候、全地域、全人群、全生态，一坐到家。
3， 管轨太阳能电站：管道上部外缘铺设曲面光伏板，全系统实行分布式太阳能的采集、存储和使用。
4， 电脑分布式云调度系统：根据乘客在出发站静态预约、行进中动态预约下达的指令，迅速算出通达路径，实现全系统高密度、大流量、连续和均衡的车流管理。
5， 确定性安全逃生：包括动力控制双冗余、空气阻尼防撞柔性追尾、避让线、直降逃生等排除不确定因素的避险救生机制。
6， 立体矩阵式站库：车站与车库采用设计，与既有建筑廊桥式对接，实现楼层到楼层的直达出行;同时实现私车随身，即叫即走和站内存车，零占地(高架时)。
7， 可变动的基础设施：具有高度灵活性的模块化快速设计以及快速安装拆卸的建设方式，网路建成后仍可依据客流走向和流量变化及时调节路网布局。
管联网的运行方式为：乘客在出发站预约行程(静态预约)，预约车辆到站，乘客搭乘，由出发站—端线—支线—干线—支线—端线—目的站顺序，不停顿地完成行程;乘客中途也可以临时改变目的站(动态预约)。所有预约都可在数秒中达成。
杨南征博士提出，管联网建成之后，人们可以有更多的居住选择。随着运行速度的不断提升，人们可以居住在离工作城市很远的地方，快速、便捷地处理日常事务。对于饱受房地产市场冲击的普通人来说，这项变革无疑具有颠覆性。
优势比较
世界尤其是中国现行的交通模式，消耗巨量资源，又给社会带来拥堵、污染、事故、土地占用等等诸多问题。
杨南征博士介绍，管联网与现行交通模式相比，优势非常明显：
首先是节能。管联网以电动机取代热能转换效率较低的内燃机(90%以上Vs. 40%以下)，胶囊车在摩擦阻力最小的金属轨道上匀速不间断运行，消除了因交通规则和拥堵导致的频繁制动、停车怠速、启动加速和长时间低速行驶而造成能源浪费，达到优化的能源使用效率;管联网胶囊车自重350公斤，小汽车自重通常在1000公斤以上，以平均每车次承运4人载重350公斤计，两者相比，前者有效载重为50%，后者为13.04%，意味着能源的最终使用效率更高;仅就胶囊车与小汽车的设计能耗相比，前者为后者的0.8—0.9%。
第二是环保。管联网以太阳能为电源，可做到全系统的零排放。传统交通方式对动力的要求较高，在可预见的将来难以做到太阳能化;根据初步计算，假设管联网初期使用市电(传统电源)运营，因铺设长度及车站设置数量差异，管联网每位乘客每千米碳排放量仅为小汽车的4-5%;管联网的运行方式完全消除了汽车在道路行驶过程中的尾气排放、扬尘和噪音等污染。
智能胶囊车在管轨中运行
第三是安全。造成现代城市交通安全问题的主要原因是行人及车辆驾驶员的分散决策和人车混用的地表道路系统;管联网以智能化方式管理调度车流，完全排除了93%人为因素。车体在封闭的管内轨道上单向和匀速运行，使碰撞(人、车)的可能性基本消失;封闭管道内的空气阻尼，可使两车追尾柔性化，避免了恶性追尾等安全问题。
第四是经济性。由于轻型和中速(城市内最高时速80千米)运行车体的设计以及成熟的轨道和结构技术，初步估算，管联网双线(对开)综合建设造价将不高于4000万元/千米，仅相当于城市轨道交通系统平均造价6.3亿元/千米的6.3%;新建城市道路＋机动车的社会总投资为0.906亿元/千米，管联网投资仅为其44.2%;新建高架路＋机动车的社会总投资为1.406亿元/千米，管联网投资仅为其28.4%;管联网除以低能耗节约运营成本外，其全智能调度技术使运营、管理及安全人员大大缩减;综合折旧期20年以上，它的双线年运营成本为500万元/千米，是城市轨道交通系统的6.3%或城市道路＋机动车系统的38%。
管联网智慧光线通过约束游客的活动范围对自然环境加以保护
第五是节约土地。现代城市道路、停车占用城区土地30—70%, 而管联网系统仅占用城区土地0.02%。管联网将城区内和城际间的交通速度提高5-10倍，吸引居民出行使用管联网，地面车辆随之减少，占城市面积一半以上的道路和停车场变为绿地，“蛋壳城市”变成“海绵城市”，80%以上的降水回流，城市热岛效应随之消失。退路还野，将实现人类与生物界共享大自然的可持续发展模式。
第六是实现个性化、舒适与便捷。管联网胶囊车和点单式的静、动态预约系统为乘客提供了相当于自驾车的舒适、便捷、自由和个性化环境且免除了驾驶的疲劳;封闭的管道和密封车体可以在车内和管外双向屏蔽噪音。
第七是超大运能和总体出行效率。由于实行全智能化的列车自动编组和精确时间/速度管理，加上乘客从端网汇入和分流，总体出行效率极高。专车运行时，管联网干线的单向运能可达6.4万人次/小时;拼车运行时，可超过9.6万人次/小时。
简言之，管联网对传统城市道路＋机动车辆模式的比较优势，是环保、安全、更高的出行效率、资(能)源的高效利用和总体的经济性;管联网对传统城市轨道交通的比较优势，是舒适、便捷、极大的成本差别和无可比拟的总体出行效率。
管联网的分级路网布局示意图
推广计划
交通专家认为，管联网是互联技术在人类生活中新的延伸，它既是对现有各种交通系统的有效补充，又可以自成一体构成独立和全覆盖的新型交通体系。长远看，它的推广将带动一系列新兴产业的发展和传统产业的转型，深刻改变人们的生活方式，为建设未来既充满活力又绿色宜居的城市提供了一个安全、舒适、高效和个性化的交通出行模式。未来管联网的推广将分四步实施：
第一步，在建设试验线一期A段基础上，形成观光线产品;选择人流较多、交通管理难度较大的旅游景区，采用低速观光型设计，实现商业运营、投资收益和产业化布局;
第二步，在建设试验线一期B段基础上，形成小区线产品;选择小型社区，做为现有交通系统的补充，解决轨道交通进小区的最后三公里接入问题;
第三步，在建设试验线二期基础上，形成城区线产品;选择城市新区或独立的大型社区，引入城市规划的全新思路，全面展示管联网的运行特点和优势;
第四步，在建设试验线三期基础上，形成城市线产品;选择交通拥堵最为严重的超大城市中自驾车流较为集中的区域和线路，以减低自驾车出行的频率，缓解交通要道的压力，体现管联网解决超大城市交通难题的现实意义。
目前，从技术和经济的角度，管联网未来完全有可能在中型以上城市做到对行政商务区、住宅小区的所有城市区间的全覆盖，使管联网成为市民出行的主要选择。在非出行高峰期担负电子商务等中小尺寸货物的配送系统功能。
退路还野，人类与生物界共享大自然
更加令人憧憬的是，最终我们能够实现在过去看来遥不可及的梦想：免费出行;退路还野，与生物界和平共处;出行回到一树之高、让地球回归绿色……最终，与前两次工业革命一样，彻底改变世界。
我们拭目以待。
