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“中国的埃隆·马斯克”杨南征:解码点单式智能出行新方式——管联网

“中国的埃隆·马斯克”杨南征:解码点单式智能出行新方式——管联网

Xtecher原创 丨 行业洞察

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2017-09-11

tuni

Xtecher特稿作者

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精通兵棋推演的管联网创始人兼CEO杨南征用了近14年时间,对管联网的可行性进行了充分验证,并将一个可能改写人类历史的新出行模式带到我们面前。


“管联网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。


其原理是沿着现有道路渐次延伸架空管内轨道网络,全面联通建筑物与地面,其内运行电动智能单体车;管道上部敷设太阳能电池,下部设置蓄电池,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;最终实现城际间的门到门点单式运输。”


杨南征说,管联网就在爆发前夜,我们每天乘坐管轨出行的日子已经不远了。


智能化、物联化是大势所趋,人类已能构想出未来智能出行的蓝图:各种共享化的智能交通工具,无人车川流不息,事故发生率趋近为0……但这些是人类未来出行的最终形态吗?或者说,仅仅依靠无人驾驶就能够满足人类对出行的所有需求吗?


目前仍无答案。因为这些都要依仗高度智能化的城市交通系统才能真正实现,而这一切需要时间。另外,无人驾驶并不意味着从根本上解决拥堵,它也无法瞬间将全球交通更迭到完全智能化。


如果说,有一种出行新模式能够解决当下所有交通痛点,并且有望做到颠覆日常出行,你信吗?这绝非科幻。


随着杨南征提出的“管内轨道互联运输网(Tubenet Transit System,TTS,简称‘管联网’)”从概念产生、科学论证、数学仿真、半物理仿真到实车工程验证,长达14年的探索前行后,这种全新的交通方式已经在江苏常熟的试点悄然发展,并预计3年内,将会带来一场智能出行革命,我们即将见证历史。


重新定义“出行”


“当今社会,服务行业要明确区分服务对象和服务者。在‘衣、食、住、行’四大刚需行业中,‘衣、食、住’三个行业都很清晰:我们买衣服、下餐馆、购商品房,不满意了,知道应该投诉谁。唯独‘行’,服务对象和服务者分不清楚。”杨南征总结。


比如驾车出行,我们是服务对象,但车要自己买,自己开,自己维护,又是服务者,走错了路不知该投诉谁。再如乘坐公交,我们是服务对象,但出行路线要自己选择、上下车要自己掌握站点和时间,又是服务者。


或许你会说,滴滴、Uber、摩拜单车都算得上出行服务商,但“服务者所依赖的主要服务条件不是他自己能掌握的。比如道路由第三方修建,好不好走都得走;再如遇到交通事故造成堵车,服务者与服务对象一起被无辜卷入一场博弈,共同承担时间和经济损失。”


那么,杨南征所构想的出行服务者是什么样的呢?


在杨南征看来,出行服务商不应只提供汽车、单车这些交通工具,更应该提供一整套的交通设施和出行解决方案,包括“车、路、站、库以及门到门的调度系统”,唯有这样,才能不断提升用户体验,将出行服务做到极致。


认识到这一点后,他便将“重新定义出行服务行业”当成了自己创业的使命。


“提供路网”的想法太疯狂了,而且还要把路网接到建筑物上,这在很多人眼中无异于天方夜谭。


但与很多年轻的创业者不同,杨南征并不是一个热衷于“讲故事”的人,1949年出生的他,出身于红色家庭,也是中国军队自动化的先驱。在用管联网定义出行服务行业这件事上,杨南征不仅敢想,还敢去做。


杨南征的父亲是钱学森的航天科技组织工作助手,其母亲是中国科大电子工程系创始人。在这样的家庭背景下,杨南征从小就崇尚并痴迷科学。在他成长的年代,“科技和共产主义二合一来造福人类”的思想深深融入他的血液。


由于文革时期高考制度被废除,杨南征于1968年参军。1970年代任职作战参谋时,他从钱学森的秘书那里得到了从国外引进的运筹学(OperationsResearch)教材,成了中国军队里最早钻研“统筹计划法”的人。


一次演习中,参谋长给他任务:利用现有铁路、公路资源,制定一个48小时内让3个集团军跨越黄河的交通计划。结果在杨南征的计算和统筹下,提前完成了上述任务。后来,杨南征自学计算机编程,成功完成了全军第一个铁路输送计划的软件编写。


随后,他在外国资料里接触到被誉为导演战争 “魔术师”的兵棋推演(Wargaming)——推演者运用统计学、概率论等数学方法,对战争全过程进行模拟,优化战争决策。当时没人能理解他研究兵棋的行为,杨南征却觉得这是将军队带入自动化的关键。


1987年,杨南征发表专著《智能军队》,被复杂系统管理与控制国家重点实验室主任王飞跃誉为智能军队创始人。


对科学的浓厚兴趣以及推动军队自动化的经历,让杨南征坚信,科技必将造福人类。这也为他后来发明并推动管联网发展,埋下了伏笔。


解码管联网“大脑”


“我毕生的目标就是用兵棋推演来为社会做点什么。过去在军事领域用兵棋推演推进军队自动化,而如今社会‘衣、食、住、行’四大刚需里,我认为‘行’的自动化是最需要兵棋推演的。”


有想法还不够,还要知道怎么干。2000年,51岁的杨南征开始攻读工商管理博士。3年后,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,他研究制作了“管轨城市交通运输系统”缩比模型,并进行导向控制原理试验。这是管联网的雏形。


管联网的“大脑”——预约调度算法,正是杨南征运用兵棋推演方法实现的。它有多厉害?当2014年杨南征在国际交通峰会上宣布时,引起了世界交通专家的关注——不仅领先西方7年和3个数量级,而且颠覆了他们不能改变目的地的调度模式。


按照杨南征的说法,管联网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。


管联网是如何工作的?


“管联网的原理是沿着现有道路渐次延伸架空管内轨道网络,全面联通建筑物与地面,其内运行电动智能单体车;管道上部敷设太阳能电池板,下部设置蓄电池,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。”


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管联网概念图


管联网将把城区内和城际间的交通速度提高2~10倍。其背后的系统构成到底是什么样的?


管轨路网:沿城市现有道路上空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。


电动智能单体车: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;在城际管网的运行时速为160、320公里乃至更高速度;实现全天候、全地域、全人群、全生态,一坐到家。


管轨太阳能电站:管道上部外缘铺设太阳能电池,下部设置蓄电池和取电轨,全系统实行太阳能的分布式采集、存储和使用。


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。


确定性安全逃生:包括动力控制双冗余、空气防撞柔性追尾、避让线、直降逃生等排除不确定因素的避险救生机制。


立体矩阵式站库:车站与车库采用一体化设计,与既有建筑廊桥式对接,实现楼层到楼层的直达出行;还可实现私车随身、出轨到家、即叫即走和自动归位、站内存车。


可变动的基础设施:具有高度灵活性的模块化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—目的站的顺序,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。


如今,管联网已经获得中国、美国、日本、英国、德国、法国、意大利、比利时、加拿大、澳大利亚、墨西哥、新加坡、韩国、台湾等20余个国家和地区颁发的发明专利证书。


可行性充分验证


当脑海中的管联网出行系统愈发清晰,杨南征就迫不及待地着手将想法变成现实。


2003年9月,杨南征得到天使投资,在北京科学会堂召开“城市管轨交通新思路高级研讨会”,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,管联网团队用7年的时间深耕研发,能够做到千万级人口城市的分布式云调度系统和计算机数学仿真,证明管联网技术上可实现大规模实时动态调度。


2013~2014年,杨南征得到第二轮天使投资,注册成立征先管联运输科技研究院,带领由多位资深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9个街区的缩比半物理仿真模型和实比40米管轨、概念车和矩阵式站库系统的全尺寸试验,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。


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管联网试验线


2015年,他得到六合国际控股集团的投资,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。


同年5月,征先管联委托上海龙创汽车设计股份有限公司实施管联网智能电动单体车的整车设计、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,完成智能单体车的轨道热滑行试验,实现了车辆的自动控制。


至此,管联网已完成概念产生、科学论证、数学仿真、半物理仿真、实车工程验证5个阶段。精通兵棋推演的杨南征用了近14年时间,对管联网的可行性进行了充分验证,并将一个可能即将改写人类历史的新出行模式,带到我们面前。


七大优势PK 埃隆·马斯克


事实上,在世界上拥有“重构出行系统”奇思妙想的不止杨南征一个人,闻名天下的特斯拉创始人埃隆·马斯克(Elon Musk)也曾提出过类似的创想,他的产品是Hyperloop(超级高铁)。根据马斯克的规划,太阳能供能的电磁悬浮列车在减压的管路中,平均时速可达962千米、最高时速1,220千米的速度沿轨道超高速行驶。


杨南征在模式创造以及产品技术开发合理性上另有独到匠心,俨然是一位中国的埃隆·马斯克。


杨南征认为,马斯克的构思不如管联网全面。“如果有一天跟马斯克面对面的交流,我可以跟他PK,至少城里那段地下隧道他就想错了,我们做的比他巧妙得多。”


他强调,“管联网不像Hyperloop一开始就追求比飞机还快的速度,而是由慢到快、自下而上,先解决城市居民最需要的日常出行最后3公里小区低速出行自动化,再解决城区与城区间的中速出行自动化,最后解决城际间的高速出行自动化。到那时超级高铁可能已经实现了,我们的电动单体车就进入超级高铁车厢搭载运行而无需自己研发。这个搭载方案的‘套鞋’装置和变压管闸发明专利,我们早就拿到了,提前等在了超级高铁投入应用的风口上。”


更关键的是,交通的顶级技术是调度控制而不是一两种交通工具。全球居民出行的统一自动调度控制,是世界级的大数据处理难题。管联网正是在这里占据了全球制高点。并因此拥有了七大优势:


节能。管联网以电动机取代热能转换效率较低的内燃机,电动单体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。


环保。管联网以太阳能为电源,可做到全系统的零排放。


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,完全排除了占事故原因93%的人为因素。


经济。由于超轻型和中速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4,000万元/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%。


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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%。


舒适与便捷。管联网单体车和点单式的静、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。


超大运能和高效出行。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,管联网干网的运能可达6.4万人次/小时;拼车运行时,可超过9.6万人次/小时。


在七大优势的支撑下,杨南征对自己发明的管联网信心十足。


正在爆发前夜


一路走来,管联网正逐渐从构想走向现实,但要落实这一全新而庞大的交通系统,仍旧不乏挑战。


管联网要落地,一定要得到政府支持,为了这一点,杨南征和团队相继三次向政府高层提出申请。2014年管联网终获中央支持,国务院副总理马凯批示交通运输部:“请会同相关部门研究、论证。”


现在,万事俱备,只欠东风。杨南征说,“就差一个样板工程了,之后可以直接拷贝,所有的新城区都能建。”


“有了一个好的商业模式,再得到政府的支持,我预计管联网的发展要比无人驾驶汽车快很多。” 这是杨南征几十年来,从调度兵力到交通智能管理,用兵棋推演为解决交通难题交上的一份答卷。


但项目持续推进需要大量资金支持,这也成为了摆在杨南征面前的最后一道难关,“我们计划是2019年完成。但是现在资金并不充沛。”


杨南征算了一笔账:我们1公里的综合造价是2,000万,样板工程要做很多改进,试错成本在里面,所以初期1公里的价格比2,000万略高。


在杨南征看来,管联网这个耗费了心血的项目,已经完成了无数次验证,现在就差临门一脚。倘若资金到位,按照规划,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3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。


“目前最大的困难就是不能得到投资商的认可。只要资金到位,一年之内我让你坐上这个车,一定。”杨南征信誓旦旦。


他给未来三年到五年之后的城市面貌做了描述,“三年到五年,大家坐着这个车进高铁、进地铁应该都可以了,起码有几十个城市都在用这个。只要形成标准,普及起来就会非常快。在中国这个大环境下,我相信比哪个国家都会实行得更快,因为有一个执行力强大的中央政府。政府的推广力度会大于其他任何国家,就像推广高铁一样,一下就起来了。”


目前来看,管联网有潜力成为下一代交通技术标准的制定者,在人类未来的交通运输体系中,有希望代表中国成为世界级的“名片”。


只要迈过“样板工程”的坎,管联网就有望像互联网一样爆炸式发展。先在三四五线城市建设,然后迅速在一二线城市周边地区联网。


杨南征的终极目标是,让交通变得无感,让所有的人,包括老弱病残都有出行的自由,这也是他的理想。


“不超过十年,全中国就会连成一张网”,杨南征笃定,“管联网就在爆发前夜。” 

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