高新运输技术的前景展望

人类利用科学技术的进步改造自然、社会取得了巨大的成功，这种成功将进一步得到辉煌。运输行业的情况也不例外，为了适应经济社会发展的需要以及提高运输方式的市场竞争能力，许多高新技术不断地被应用到运输领域中来，运输技术创新的活动也一直在进行着，除了围绕提高运输服务质量、提高劳动生产效率和运营管理水平以及降低运输成本的一系列常规技术创新活动以外，运输技术的创新更是在以微电子、人工智能、新材料、新能源等高新技术领域里，展现了广阔的前景，并取得了相应的成就。

交通运输可以说是各种科学技术的实验场，许多现代高新科技都将能够在其中得到充分的利用。交通运输科技种类虽然很多，但大致可以分为软科技和硬科技两大类。其中软科技在交通领域中的应用主要体现在先进的交通管理和控制方面，如现代物流科技作为一种全新的管理和组织技术在交通运输领域的应用，ITS管理技术在各种交通方式中的全面展开和应用。硬科技在交通运输领域的应用主要体现在各种新交通工具的开发和推广应用，各种运输设施的现代化、智能化等。未来将有更加大量的高新运输技术涌现，加速推动运输的飞速发展。

1.ITS（智能运输系统）技术及现代物流技术的推广

未来的高新运输技术除了上述的硬件成果以外，还有许多软件成果可供人类使用。交通运输的能力是由硬件能力和软件能力两部分组成的。任何一方面的失衡都将导致交通运输能力的低效化。交通运输软科技的发展应用主要体现在：ITS作为先进的技术手段、控制手段、管理手段将在未来的各种交通运输方式中得到广泛的应用；现代物流技术作为一种先进的组织方式、管理技术将对各种运输方式加以系统的集成，提高各系统的协作性和有序性。

（1）ITS的推广应用。ITS是将先进的信息技术、数据通信传输技术、电子传感技术、电子控制技术以及计算机处理技术等有效地集成运用于整个地面运输管理体系，而建立起的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合运输和管理系统。具体地说，该系统将采集到的各种道路交通及服务信息经交通管理中心集中处理后，传输到公路运输系统的各个用户（驾驶员、居民、警察局、停车场、运输公司、医院、救护排障等部门），出行者可实时选择交通方式和交通路线；交通管理等部门可自动进行合理的交通疏导、控制和事故处理；运输部门可随时掌握车辆的运行情况，进行合理调度。从而使路网上的交通流运行处于最佳状态，改善交通拥挤和阻塞，最大限度地提高路网的通行能力，提高整个公路运输系统的机动性、安全性和生产效率。

对于公路交通而言，ITS将产生的效果主要包括以下几个方面：一是提高公路交通的安全性。二是降低能源消耗，减少汽车运输对环境的影响。三是提高公路网络的通行能力。四是提高汽车运输生产率和经济效益，并对社会经济发展的各方面都将产生积极的影响。五是通过系统的研究、开发和普及，创造出新的市场。

目前，国际上正在研究的“新一代道路系统”即智能交通系统的道路和车辆的智能化，这项研究将对未来的道路交通产生深远的影响，其直接导致的结果是促使人、车、路的一体化，智能车辆、智能道路的出现。它将从根本上解决道路交通的拥挤问题，极大地减低交通事故的发生，改善道路交通对环境造成的不良影响，如全球变暖、噪声、废气等。通过先进的信息采集、传输和处理系统，将有效地实现人、车、路的实时通信和控制指挥，极大地提高道路交通系统的整体效率。未来智能交通领域将是各种高新科技的大会堂，人类智慧的集成在这里体现无遗。

（2）物流技术的经济学分析。

略，见第十一章。

2. 高速铁路技术

（1）高速铁路的技术经济优势比之普通铁路、公路、航空等，都非常明显。

① 极强的经济性。运输对于使用者来说，在于节约旅行时间和旅行费用。若单从时间节约的角度进行定量分析，当高速铁路的运营速度为 300 km/h、公路为 100 km/h、飞机为800 km/h时，且假定乘客利用上述三种方式所花费的非旅行时间分别为1 h，0.5 h，和3 h，从花费的旅行总时间来看，高速铁路在75～1 440 km范围内，比上述两种方式节约时间。

② 运输能力大。我国高速铁路客运专线的列车追踪间隔为 4～5 min，京沪高速铁路年运量已达2.1亿人次。

③ 占用土地少。运输的发展要占用相当的土地资源。高速铁路占地是高速公路的1/3。与航空运输相比，尽管飞机航线不占用土地，但是一个大型机场占地就高达20 km2，这相当于1 000 km双线铁路的占地面积，而1 000 km的航线一般设有2～3个大型机场，由此可见，高速铁路的占地比航空运输也要少得多。

④ 改善日益恶化的环境。以小汽车为中心的运输系统，是真正环境污染的发生源之一。高速铁路不仅具有能耗低的特点，而且由于采用电力牵引，基本消除了粉尘、油烟等废气的污染。在噪声方面，在高速铁路外轨中心线两侧 30m处，繁忙干线繁忙区段内的噪声监测值约为68 dB，较航空、小汽车更低。因而在环境保护方面，高速铁路较公路和航空具有明显的优势。

⑤ 最安全的运输方式。安全是旅客最为关心的问题，公路交通事故给旧的运输模式蒙上了一层阴影。如欧盟国家用于处理公路交通的事故费用，竟然占其国民生产总值的2.5%，然而，高速铁路客运系统却很少发生旅客伤亡的事故。

⑥ 经济效益好。高速铁路的直接经济效益显著。日本和法国的经营实绩表明，其直接投资收益率均在12% 以上，回收期一般在10年左右。在2020年新冠肺炎疫情对全球交通运输行业造成严重冲击下，京沪高铁仍实现盈利45.86亿元，保持了较好的盈利韧性。

（2）磁悬浮列车。超导技术的研究与开发，给高速铁路技术带来了新的生力军。从德国和日本试验运行的结果来看，其主要优点是：① 速度快，普通超导磁铁的超导线性电动机列车，速度可以达到500 km/h，而新一代的线性电动机列车由于采用高温超导磁铁，最高速度可以达到700 km/h；② 噪声小，由于磁悬浮列车的车体轻，而且浮在铁轨上运行既没有与铁轨接触的车轮，车体上也不带有动力装置及其他的转动装置，几乎不存在噪声的发生源；③ 能耗低，以速度为400 km/h运行的磁悬浮列车，单位运量耗能只及飞机的一半，同时由于磁悬浮列车的电力驱动优势，相对于以汽油驱动的汽车和飞机，对改善环境具有极大的优越性。2021年1月13日，由我国自主研发设计及制造的首列高温超导磁悬浮列车在西南交通大学正式投用，标志着中国在高温超导悬浮技术上具备了完全自主的知识产权。(www.xing528.com)

（3）智能列车。2019年，复兴号智能动车组开始在京张高铁上运行。智能列车主要有以下的特征：① 智能。车体上安装了用于各种控制作用的高性能计算机，这种列车将发挥出许多新的功能，如动态开展功能，自动辅助驾驶功能等。② 车体的轻量化和大功率化。③ 拐弯时速度高。由于智能列车的车体重心较低，所以允许这种列车拐弯时有较高的速度。

由于高速铁路与智能列车，既符合时代的高速化的要求，又有能耗低等资源节约的优势，加之其技术与经济的可行性，将很可能成为未来世界运输发展的主流。

3. 新汽车技术

由于传统汽车文明与新时代要求的生存哲学（更高的环境质量、更安全的运输系统、更舒适的旅行等）相背离，因此汽车技术的创新已经迫在眉睫，新一代汽车将应运而生。

（1）新能源汽车崛起。新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括四大类型：混合动力电动汽车(HEV)、纯电动汽车（BEV，包括太阳能汽车）、燃料电池电动汽车（FCEV）、其他新能源（如超级电容器、飞轮等高效储能器）汽车等。非常规的车用燃料指除汽油、柴油之外的燃料。

（2）革新的汽车制造技术。革新的汽车制造技术的根本目的是在于解决传统汽车制造业面临的许多课题，如节能、环境保护、资源的回收利用等。

（3）辅助驾驶汽车技术。辅助驾驶汽车是通过车载传感系统感知道路环境，自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标的智能汽车。辅助驾驶技术能够降低交通风险，提高驾驶安全性，同时提高道路交通效率，避免阻塞，还能减少环境污染，降低成本。辅助驾驶汽车技术还在进一步研究和完善中。

4. 新的船舶技术

新的船舶技术创新的主要目的是在于节能与提高水运的速度，以改变传统水运的慢速形象。

（1）超导船舶推进系统。超导船舶推进系统主要有两种类型：① 超导电气推进系统。这种系统在船舶发电机、电动机上采用超导材料，驱动船体前进仍靠螺旋桨。② 超导电磁推进系统。这种系统是在船上安装超导电磁铁，使之在海水中产生电磁场，同时在海水中通以电流，从而依靠电磁驱动力驱动船体前进。

（2）高科技超级班轮。这是通过船体自身的浮力、水中船翼的升力以及气垫的空气压力三者巧妙地结合在一起，以复合支撑型新概念而设计的船舶。这种船舶载重在1 000 t，速度达 50 km/h，即使在浪高达6 m的大洋中，也能安全运行。这种高科技超级班轮在本世纪将作为一种高速班轮投入在一些地区进行商业性试运行。需要解决的关键性技术是开发复合性的支撑推进系统，船体姿态控制技术，以及耐候性的船体材料。

5. 新航空技术

新航空技术开发的主要目的是增大航空运输能力和提高航速。

（1）高超速客机。这种飞机的独特之处在于它完全采用燃料效率高的吸气式发动机，而不只是依赖于火箭推送到轨道。航天飞机的技术将可以用来研制特超高速飞机。高超速客机的速度为4～6 Ma，载客量为200～300人。

（2）新型宽体飞机。根据预测，全世界的航空客运量将继续增加，但机场的建设受到许多条件的限制，而不能需求增长同步，为此，一些国际航空公司需要发展新型宽体客机。它的显著特点主要体现在：飞机大，但噪声比现在的飞机低得多，速度高了，飞行高度也高了，而且所需的燃料量比较少，飞机上各项设施更加舒适。从运输能力来看，航空公司可以节约成本 20%，这种飞机要利用许多先进的技术，包括推进动力系统；计算机和数字航空设备，先进的金属材料和非金属材料，空气动力学结构，以及复杂的设计工具和制造工艺。

（3）具有耐高温发动机的飞机。多年来，人们一直在努力用超级合金使发动机尾气器温度提高几十度，但今天人们已经开始设想将温度提高几百度，这将产生一种质的突破。目前，有关研究人员在几个交叉领域已经做出了很大的贡献，发明了几种高级材料，并探索了未来高温喷气发动机的研究方法。