递速理论的确立及其在道路交通领域的应用

摘 要：随着社会发展，城市交通拥堵，公共交通先天缺陷，高速公路高伤亡率等传统载运模式下无法解决的许多重大交通问题，与人类发展需求之间的矛盾越来越尖锐。如何突破传统载运模式，构建能从根本上解决重大交通问题的技术方案，必需提出新的理论。在对飞机空中加油，航天飞机在地面与空间站之间转运人员物资等一类特殊载运工程技术实例进行分析研究后，发现此类事例有着共同的构成要件和载运机理，再通过进一步概括、推导，确立了递速理论。递速理论运用于道路交通领域，指导建立起新的递速・运行载运模式，开启以递速轨道列车和运行轨道列车为组合载运体系的道路交通新时代。

关键词：受载体；递速载体；运行载体；递速・运行载运模式；递速运行地铁；不停站递速运行高铁；递速运行融合高・铁

1 递速理论的确立

分析以下实例：

（1）某海域航线上一艘战舰需要在高速航行状态下接受油料、

淡水及作战物资的补给，执行补给任务的补给船必须从待命点加速靠近战舰后与该战舰等速航行，向战舰实施航行补给。

（2）空中加油机从地面起飞给飞行状态的战机加注航油。

（3）航天飞机从地面给空间站输送航天员M和太空生活物质，又将在空间站工作一段时期的航天员N带回地面。

（4）科学家计划用飞船向威胁地球安全的近地小行星输送安装能改变其运行轨道的施力装置。

在例1-4中的淡水、航油、航天员M、施力装置等人员物资，是在事例中接受载运的物体，统称为受载体。

在例1-4中的补给船、空中加油机、航天飞机、飞船等，它们作为明确的载运工具在载运受载体的旅程中，都要使自身及其受载体的速度发生递增或递减的变化，因而被称为递速载体。如航天飞机将航天员M从地面起飞时的零速，加速飞行到与空间站对接时的高速，以及航天飞机将航天员N接回地面过程中，从与空间站相等的高速递减到返回地面的零速。

在例1-4中的战舰、战机、空间站、小行星等称为运行载体，它们在接受加载或卸载时正以一定的速度运行。

在例1-4中的受载体航油，航天员M、生活物资等在进入递速载体前所在的库房、站场是相对静止的地点，称为静态点。受载体由递速载体逆性转载进入的站场、库房也是静态点，如例3中航天员N从航天飞机回到地面站场。

同一个受载体，出发前所在的静态点与逆性递速抵达的静态点，可以不是同一个静态点，如例3中航天员N回到地面某基地的静态点，而当初出发时可能是在另一个基地的静态点。

在例1-2中，作为运行载体的战舰、战机，都有他们的海域航线和空域航线，虽然它们的航线在战场环境不可能是预设的，不是稳定的航行轨道，但仍然可以认定，它们的位置、航向信息肯定要被它们的递速载体所获知，其航迹可作为递速载体追踪靠近予以参考的即时航行轨道；在例3-4中，作为运行载体的空间站、小行星都有稳定的运行轨道。

以上受载体、递速载体、运行载体、静态点、以及运行轨道构成递速理论的五个递速要件。（如表1所示）

受载体在静态点与递速载体间转载时，如例3中航天员M从发射站场进入航天飞机，例2中航油从油库输送到空中加油机等，静态点速度v1为0，处于停靠状态的递速载体速度v2为0，此时

v1=v2=0，这是递速过程中的静停等速转载。

受载体在递速载体与运行载体间转载时，如例3中航天员M从航天飞机进入空间站、例2中航油从加油机油箱加注到战机油箱，递速载体速度v2与运行载体速度v3必然相等，受载体才能在两个高速运行的载体间安全顺畅的实现转载，此时：

v2=v3，这是递速过程中一次至关重要的高速等速转载（或称有速等速转载）。

上述等速转载都是可逆性等速转载，如例3中航天员N可以从空间站进入航天飞机，以及从航天飞机到地面站等。

完成静停等速转载后的受载体，搭乘递速载体从零速递增到与运行载体速度相等的高速，或完成高速等速转载的受载体，从高速递减到与静态点速度相等的零速，这种使受载体行进速度发生的递增或递减变化称为速度递变。例3 中从空间站进入航天飞机的航天员N，随航天飞机降落，由与空间站速度相等的高速减速至到达地面站的静态零速，这种递速载体载运受载体由高速递减为零速的过程称为逆性递速。

如此，受载体在递速载体上的一段旅程，总是体现为一端是零速，另一端是高速，或一端是高速，另一端是零速的可逆行速度递变。

在静停等速转载与高速等速转载的两次等速转载之间，受载体随递速载体不仅完成了速度递变，还行驶了一段有一定距离的旅程，这一旅程称为递速旅程。

以上受载体的可逆性等速转载，递速旅程，以及可逆性速度递变，是递速理论必有的三个递速机理。

例3中，航天员M和生活物资（受载体），从地面站场（静态点）到航天飞机（递速载体），完成静停等速转载，随航天飞机起飞飞行一段距离的旅程后与空间站对接，完成递速旅程和速度递变，航天员M和生活物资从航天飞机进入空间站（运行载体），完成高速等速转载，最终实现从零速的地面站场到达在轨高速运行的空间站，这种从零速静态点到达高速运行载体的位置跨越称为速位跨越。航天员N及空间站生活垃圾随航天飞机从在轨高速运行的空间站位置，逆性到达速度为零的地面站场，这种从高速运行载体到达零速静态点的位置跨越称为逆性速位跨越。

速位跨越、逆性速位跨越分别是递速和逆性递速过程要获得的递速效果。

至此，结合前述五个递速要件、三个递速机理以及获得的递速效果，可以确立如下递速理论：

以递速载体为中介，受载体依次完成：静停等速转载，在递速载体上的递速旅程以及旅程中的速度递变，高速等速转载，能够实现从静态点到在轨高速运行载体间的速位跨越，或逆性完成上一程序后，能够实现从在轨高速运行载体到静态点的逆性速位跨越。

――递速・运行载运模式应用于城市公共交通，将建成递速运行地铁，届时：

（1）全客运线附近的乘客能随时就近上下车，比乘坐路面公交汽车更方便，解决了现有地铁站距太长乘行不便的问题。递速载运模式下的地铁站距可缩短到150-250米，趟次间隔仅80-100秒。（其车站规模、站务人员大幅缩减，车站被简化成一个只突出安检功能的地下通道）。

（2）乘行舒适，通常情况下乘客都有座位，解决了现有地铁乘行拥挤不适的问题。递速载运模式下的地铁列车，其断面客流量比现有地铁增加1-3倍，高峰时段还可加编组。

（3）乘行速度快，解决了现有地铁旅行时速依然较低的问题。递速载运模式下的地铁列车，其运行列车中途不停，旅行时速可超过60千米，比现有地铁提高30-50%。

（4）并联式递速运行轨道列车在城市地下构建起纵横交织的轨道交通网，为市民提供特别方便、舒适、快捷的出行方式，将大幅减少市区内的自驾出行，在解决城市地面道路拥堵的同时，也将大幅降低城市交通能耗和污染排放。

――递速・运行载运模式应用于高速铁路，将建成可实施应用的不停站递速运行高铁列车，届时，像中国京广高铁列车全程通行两千多公里三十多个站，可节省减速停站时间共两个多小时。

――递速・运行载运模式应用于将高速公路与普速铁路融合的递速运行融合高・铁，将实现乘客、车辆及货物安全、高速的共线载运。届时，装载乘客的特种车厢，装载货物的特种集装箱，及各种车辆将通过递速列车转载到运行列车上，作旅行时速达150千米以上不停站运行，同时将即将到达目的地的特种车厢、集装箱及车辆转递到需要到达的路口或站点。与传统高速公路和普速铁路相比，递速运行融合高・铁将显著提高道路运行速度和通行效率，显著降低总的运行能耗和总的道路、车辆维护成本，搭乘列车的所有车辆不再有追尾事故发生，其驾驶员不再需要辛劳驾驶。这将是世界陆地上最庞大，最高效，却又是最节能环保的道路交通运输工程。

3 结束语

（1）递速理论是揭示一类特殊载

运工程实例中，作为一种载运工具的递速载体，不是将受载体从静态点直接传输到另一个静态点，而是将受载体从静态点传输到另一个在轨高速运行载体上，或从高速运行的运行载体上逆性传输到静态点这一可逆性过程的载运规律。

（2）将递速理论应用于整个道路

交通运输领域，构建起来的递速・运行载运模式为：

由功能分属的递速轨道列车（递速载体）和运行轨道列车（运行载体）联合组成载运组合体，接受载运的人员、物质（包括车辆）等受载体，依次完成：a.一次递速，实现从站台（静态点）到以一定速度运行的运行列车的速位跨越；b.运行列车上的一段运行旅程；c.一次逆性递速，实现从运行列车到终点站（静态点）的逆性速位跨越。最终实现从起点站到终点站的载运效果。

递速・运行载运模式具有递速理论概述的全部构成要件，遵循递速理论概述的全部载运机理，体现递速理论论述的速位跨越。

但是，在产生递速理论的源事例中，受载体只需经历一次递速（或逆性递速），也并不考量受载体在运行载体上的旅程。而递速理论在道路交通领域应用中所构建的递速・运行载运模式下，受载体必须先后经历一次递速和一次逆性递速，同时还需在两次递速之间经历运行载体上的一段运行旅程。

（3）以递速理论为理论基础建立的递速・运行载运模式，将解决传统载运模式下无法解决的重大道路交通问题，为人们出行、货物甚至车辆的运输提供方便、舒适、快捷、安全、高效、节能、环保的载运方式，将引发世界道路交通领域一场深刻的理论探讨和技术革命。

参考文献

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作者简介：周新华，递速理论、递速・运行载运模式创立人，并联式递速运行轨道列车及其载运方法发明人，递速轨道交通研究有限责任公司发起人，从事递速轨道交通技术研究和理论探讨。