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发帖数: 3758 | 1 费氏半径或费夫曼半径指的是从城市一点出发，使用任何交通工具，人们可以在定义
的方式，感觉适宜的条件下达到的最远距离。
这种最远距离不见得是直线，是曲线积累的最远距离，要比“直观几何”
直线距离短一些。
这里需要澄清这个定义。因为这个定义的使用范围是城市设计和商业模式。
不定义清楚不行。因为许多城市会破产，也有太多的无谓争执。
这里的交通工具不包括地铁和飞机，至少目前不包括地铁。
两轮电动车4.7公里在城市正常交通条件下需要20分钟，这里是指有红绿灯，红绿灯的
时间是按照满足最大流量的标准汽车行车时间定的，在这种条件下，摩托车没有时间上
的优势。我用的是最高时速。这样的电动车用电一般是48伏特，12安培。充足电量可以
跑40公里。车身重量经过不精确的磅秤，在50公斤左右。
电动车的好处是消耗能源低，维护简单，廉价。坏处是只能在气候条件适宜的地方使用
，而且充电时间长，一般要在3-4个小时。自行车因该是不能作为长期交通工具，但是
电动车可以，60岁以下的人都可以使用，但是一般建议是50-55岁以下的人可以使用这
样的两轮电动车，因为有腰肌劳损的问题。我的电动车是二手的，是一两年新。一共
850元人民币，折合140美元以下。用的还不是锂电池。笔记本上的电池是120瓦特。这
个电池是576瓦特。比较大和重，但是一般的妇女都能提上楼。充电是方便的和暂时可
行的，即使不能快充，也可以买一个新电池当备用，这样充电就不花时间了。
可以预见，电动车未来可能会使用这种模式充电（即更换电池续航），但是仍然不能完
全解决动力问题。唯一的可能性是扩充一下“半径”，但是，这种可能性又受到停车场
和拥堵问题的制约。
二轮电动车目前在中国非常普及，在电池处理上还没有出现大的问题。电机是使用铜
的。数量还不大。问题是动力不足。这也是电动车遇到的困境。
四轮电动车要想能够成为实用的商品，电池应该在500-700公斤左右，续航能力在100
公里左右。除了减轻车身，加大磁场强度和使用新的电池技术以外，没有太多办法。
问题是，即使使用最好的电池，动力来源也是由于电化学反应快慢决定的。动力不足始
终是个问题。
最轻的电动车是日本的，一般在整车在9公斤一下，锂电池重量在1公斤以下。可以上地
铁。（整车的重量是可以了，或者还可以轻一点，但是那个电池可以重到10公斤。这样
仍然可以上地铁，但是，跑的比较快和远，这样才实用。）
载重的电动车在80公斤左右，可是负重10桶标准水桶，每桶标准容量18.5liter，加上
桶重是20公斤，可能是200公斤左右。也就是说，在中国的一般用于小规模运输的二轮
电动车，使用48-64伏特铅酸电池，能在平路上负载350公斤（包括人体重量），一次充
电能跑30公里路程。这样的负载对于一般大块头的美国人是足够的，困难在于上下坡。
电动车的电池是关键，电池寿命一般是2年，好一点的是3-4年。我的电池是2011年10月
15号的，重16公斤，一次充满电只能跑35公里，新电池可以跑40公里。电池放电不快动
力就不足够，在爬坡的时候尤其重要，这就是为什么需要用48伏特的大电池的原因。在
物理上很清楚，爬坡等于提升高度，这和滚动摩擦力是两个概念。在平路上，电动车可
以开很远，但是一到爬坡，动力不足的问题就很明显。目前的锂电池几乎就是手机上的
电池，对于放电快慢和储存能量上比传统的铅酸电池没有太大的改进，改进的是电池重
量和电池寿命。似乎，在这个关键技术上的进展不会太大。
这就涉及到两轮电动车，四轮电动车，残疾人车的大规模使用。但是小规模使用仍然可
行。但是必须做相应的调整，这个以后再谈。
就目前充电模式来看，路边的快充电是失败的。我的一个电池是专门买的为做实验的崭
新电池。快充一次需要0.5个小时，大概是0.75度电的能量。可是一共只能跑10公里。而
且是在南京市区比较平坦的路上，这样的距离和充电方式显然不够应用。这就是许多人
卖掉电动车的原因。经销商一口咬定是能跑30-40公里，可是这些人也会一口咬定是
在极度水平的路上，而且没有红绿灯造成的减速和停车条件。慢充电方式充满电（可能
5
个小时左右）在有3米高度差的路途上，1年新的铅酸电池，在没有红绿灯和交通阻碍的
条件下，可以不紧不慢地跑35公里，需要2小时20分。这里有两个问题，电池放电速度不
能最快，而且一旦电量低到一定程度，电动车就几乎一步也跑不动。这是一个设计的重大
失误：即不能用理想状况去衡量实际情况。载重的二轮电动车似乎仍有实用价值，可是
也不能使用现在充电模式。这是因为电池太重，不应该经常手动提电池，腰受不了。
目前，似乎铅酸电池的容量不比锂电池低。所以，电动车的实用性希望非常脆弱，要补
充许多条件，而且变化缓慢。目前似乎能用的方式是减轻车身自重，加大电池重量，使
用换电池方式（而且需要机械换电池），很可能必须使用备用小马达。这就改进比较
大了。
在混合动力车方面，进展也不是太大，但是有一点希望，不过不是汽车生产商说的那样。
电动车唯一能够做到的是扩充一下那个半径。把步行10分钟的半径从300-500米扩充到
2-3.5公里左右，而且需要根据实际条件，这里是指耗时在10分钟左右。而自行车
在10分钟的活动半斤在电动车以下。
未来的混合动力汽车仍然有希望扩充这个心理上的10分钟活动半径。
http://www.washingtonpost.com/blogs/wonkblog/wp/2013/01/29/how-
美国公路工程师在普通公路上的过于节俭，导致了目前的交通困境。当然，我不能去指
责这些人，因为这些人在高速公路上的勤奋是显而易见的。男人，也许都喜欢做大项目
。自行车不可能成为主流交通工具，但是电动车在美国仍有一定的市场，同时，可以负
载较高的流量。这取决于美国人的环保意识。在中国，像南京这样的大城市，我的两轮
电动车在城市里，不会比保时捷差的太远。普通的奔驰和法拉利，在白天平均交通条件
下，也就比我的宝车在城市里快一点点。要是堵车的话，还不如我的宝车。可是价格是
我的宝车的300倍以上。我的宝车要是电池动力再提高50%，在南京市这样的城市里，应
该比法拉利更实惠。因为跑得的速度在一般交通条件下几乎是一样，而且不需要停车费，
到处都能跑。即使不提高电池动力，也没什么，这样更安全。不会有车祸，也不用买保
险。这就是说，家用汽车在许多地方实际上是一个奢侈品，而不是一个必须品。
同时也要强调：摩托车是个交通事故率最高的交通工具，摩托车是2轮，这是一个不稳
定力学结构，在车速高的时候无法控制突然变化。这个发明以后要逐渐淡出日常工具的
行列。
walmart有卖适合美国人体型和重量的二轮电动车，虽然美国的街道长度一般都在1-
2mile左右，但是使用64伏特的电池，减轻车身重量和加大电池动力仍然可以满足美国
人的部分实际需求，但是，这是一种心理上的拒绝。因为，普通的美国人喜欢风驰电掣
的感觉。但是，这种感觉是要付出绝大代价的。摩托车的事故在世界上任何地方都无法
隐瞒。
其实美国人顶多比亚洲人重量大一倍，在平路上，这点增加是不算什么的。但是在爬坡
上，就非常困难了。所以，长期把路修平和加宽，要比许多汽车技术改进都来得合算。
心理上的满足是一种极为重要的商业需求，这一点，经销商都看得过重，但是，不看重
这一点，将会不可避免的破产。二轮电动车是可以满足一般美国社区的部分局部需求的
，但是步行无论如何也不可能成为很重要的交通方式。
当然，像亚特兰大和西雅图那样山地城市，二轮电动车是不太可行的，但是仍然必须把
普通公路加宽和加密。人行道和自行车道仍然有许多必要。妇女和孩童需要这样的道路。
公路要严格分级，Jacobson那本关于道路的书讲的很明确。南京图书馆里有这本书的中
文翻译。确定道路以后，才能根据社区需求划定区域大小。这里需要精细计算和实际模
拟。这点模拟的代价是值得的。但是用途是可以商榷的。一般来说，外国人是不愿意多
管闲事的。许多猜疑都来自陌生和仇视。但是教育可以消除这种隐患。
未来的设计必须十分谨慎，因为我们是在从地下到地面一定高度的三维空间里做各种文
章。而许多交通工具都不具有爬坡的优势。
箴言上说：“要修平你脚下的路，坚定你一切的道。”可是，修平脚下的路的代价也是
不小的，而且，有几个海拔高度可以使用，是以前没有考虑过的。即使是使用地铁，地
下的岩石状况也是工程上可行的条件之一。
这里先总结一下未来的交通模式：
飞机，铁路（包括高铁），高速公路，轮船是主要的联系城市间和国家间的交通模式。
飞机和轮船是唯一的联系越洋交通模式，不可替代。一个是物流，一个是客流。高速公
路和铁路是城市之间的物流方式，也不可能有多少变更。
高铁，至少在美国还没有看到很强的可行性，因为这需要打网络，不太容易。个别临近
的城市或在一条线上的城市有可能性（比如美国东海岸和西海岸线）但是，这取决于城
市之间的客流量和人们的选择。也取决于电力的供应。
城市之内的交通可能有太大变化，地铁线路的规划，电动车的使用，普通公路的扩展都
会有相应变化。但是这里的关键是能源供应量和模式。同时，城市的大小也会有变化。
这是因为住房和交通变更引起的变化。
但是，这所有的变化不仅取决于技术的进步和投资，也取决于人们对于费氏半径的认识。
我们这里注重分析这个半径对于城市生活和商业模式的影响。
就目前看，影响城市交通的能源供应方式已经接近极限。因而，可能的交通模式将会很
快定型，剩下来的问题是能源的数量，平衡和世界范围内的波动。因为城市一旦定型就
很难变动很快。这个估计是十分重要的。是需要多方面，多学科的努力合作。
http://www.haaretz.com/jewish-world/rabbis-round-table/tu-bishv
这里还有一个能源供应模式的问题。假设一棵树是2吨重，需要长50年。那么每年出产
是40公斤，如果能够转换成为汽油或煤气。够美国一辆私家车车开一个星期。假设美国
有一亿辆这样的私家车，就需要52X1亿=52亿颗树。
假设一平方公理能张10000棵这样的树，就需要52万平方公里的面积来长树。
这对于美国是轻而易举的。可是，许多人有不同的看法，认为没有必要使用这么多的含
碳能源，而且对于能源生产工业压力过大，森林资源在环境中的意义等等。
同时，我们可以看到，汽车交通在大城市的失效不仅是由于能源需求紧张的原因，而且
是由于能源优化和城市效率的的需要。也就是说，汽车作为唯一的城市交通模式不是非
常有效的。混合模式也许是优化的出路。
同时，木材在全世界许多地方还有更多的用处和经济价值。完全依赖木材作为能源的供
应将会是有亏损的做法。如果对于能源的多种组合进行优化，达到平衡和提高生活品质
是可行的。
一个城市，不仅是需要维持，同时也是需要优化和降低成本，是更多地人能够使用快
捷，低廉，方便的交通方式和物流方式。这也是人道主义的需要和考虑。同时，也能够
使更多的人的生活品质得到改善。
日本方面对于美国的建议就是取消红绿灯，在交通路口架桥和做一些环路。这样，就可
以提高普通公路的速度。这是很好的建议。实际上美国的许多普通公路也非常堵塞，这
个建议造成了效率上优化。不过，这种桥梁的假设成本比较大，只在某些方向和某些地
点上可行，某些交汇点可用。这就需要扩一扩十字路口。在一个方向上架桥，使用两排
到三排道。一排直行，一排拐弯。这样稍微省一些。在需要许多改进的时候成本比较
低。目前，美国只有极少的路段是这样做的。即使这样做，也只能把车速提高到40公里
每小时，因为，还有校车和可能的电动车在通行。
据我观察，绝大多数美国的普通公路过于狭窄，而且没有自行车道路，尤其是小路。这
是很奇怪的，即使美国的工程师没有意识到电动汽车的出现，也应该给自行车和跑步的
行人留下安全通道。5-6米宽的自行车道，中间栽上树和汽车道隔离，很安全，单向流
量有3排道的公路交通那么大，而且电动车很灵活，再小的路也能进。平时，没有流量
的时候，还可以成为安全的临时停车点。这样道路在南京比较普遍，在欧洲也很盛行。
美国有何乐而不为呢？家庭主妇去买买菜串串门，很方便。就是休闲散步和锻炼也是很
好的选择。
另外一个建议是来自Jerusalem post，经过计算，美国的公路离开住宅太远，这给公交
车站的设置和出租车运行造成了巨大的麻烦。（这是一个公路的间距或者密度问题，也
是一个社区块大小的问题）
这两个问题是涉及到公路交通的流量和流速问题，同时也有一个网络流的吞吐量的问题。
当然，美国有很强的私有财产法保护个人权利，很难说动居民容许新路跨过居民的私有
领地。但是目前普通公路的现状，尤其是小的枝流普通公路都无法胜任高吞吐量的网络
运输。
美国的工程师在红绿灯的时间，单行道上下足了功夫。但是在开拓关键道路和拓宽道路
上却非常羞涩。也许美国人当时，至少在1980年以后认为汽车交通是主要交通。但是即
使在那个扩张时期，也应该看出高速公路的流量和覆盖限制。
到目前为止，我不建议使用三个椭圆的高速公路城市网。这将会使更多的人依赖汽车交
通，而许多低收入的人将被困在家里。这是一个社会问题了。
美国问题是过于依赖汽车交通，这在能源消耗，成本（包括交通成本）和城市效率上都
产生了巨大的负担。汽车是灵活自由的，但是完全依赖汽车的城市交通是是可悲的。
下回的谣言就不仅是富人不让穷人工作，是美国男子想要把老婆关在家里金屋藏娇，不
让出门。这不是空穴来风，清朝的男人都让妇女裹小脚，跑不远，这样男人就感到安全
了。看来，和信息革命一样，我的建议对于全世界妇女解放运动起了积极的作用。下一
届全世界妇女联合大会应该给我发免费门票。因为，我想让她们能够在城市自由，低价
到处跑动。这个贡献难道还小吗？但是，离婚案不要找我，这不是我的问题。参与全世
界一半人口的解放活动，我都没有接受这个荣耀的心理准备。
我看，四轮混合动力车加一个摩托车上的小马达就够了，这样整车重量就下来的。小马
达用来爬爬坡什么的。这种车不用去上高速。价格会很便宜，整车新车也就在5000美元
以下。适合家庭妇女，残疾人，老人开。只两人坐。
需要在变速器上下一点功夫。不会太贵。许多老年人都想要这种车。看看美国人有没有
孝心了。
实际上，许多人使用了这种新型混合动力车，油价就会很快下来。汽车商的问题是一直
以利润为前提，一直不肯放弃大气缸的混合动力车。一般摩托车上的小马达就够用，油
箱能装3-5升汽油就可以了。只用于爬坡和有坡度的后备动力。
我们的设计和下面这个很不一样。
http://www.nytimes.com/slideshow/2013/01/27/automobiles/autorev
我们的新型设计是以电动为主，带有500公斤左右的电池（以后会有改进），更换电池
而不是使用充电站（当然，在家里也可以充电）。带有一个小容量马达，只要够汽车爬
坡就行。这样的车不上高速公路。未来，也许人们会改进普通公路的设计。但是仍然，
这样的车以残疾人，妇女和老人为主要客户，希望这样的车车身非常轻巧。价格低廉。
时代周刊的广告里的那种车在寒冷的地方是需要的，可是也是不能用power grid去充
电。充电时间太长。应该生产自动更换电池的设备。不同地区需要的动力是不太一样的。
但是换电池是个好主意，这样可以最大效益利用电能。
同时，还要强调的是无论怎样加宽加大普通公路的流量，网络流量都是有上限的。这是
因为两点之间直线最短。而目前美国中国的汽车保有量都已经超过了公路承载量。地铁
和自行车道是必不可少的补充。许多人没有这个比较精确的估算。
http://www.washingtonpost.com/blogs/wonkblog/wp/2013/01/29/how-
四轮还需要一个马达自动点火设备，因为突然输出大电流，对于电池寿命有害，这种设
备也可以做得精确一些，因为gps信息可以知道上坡的动力需求。这就是说需要变速器
能够高效转换，而且，备用马达不用的时候可以用以充电或熄火，不至于减少马达寿命。
在中国，最好的锂电池的寿命也是3-4年，再长，电池怎么充电也不灵，跑不远了。看
来，未来的电池技术突破不会太大。但是，如果反复加大电池的用量，其后果还不确定
，但是感觉不好。非常不好。
实际上，没有必要用电池跑那么快，那么多和远，这么快，交通事故也太多了。
需要改进的是公路设计和城市设计。要跑得多，跑得远，只能依赖地铁。修平道路的工
程量虽然比较大，但是长期是看好的。而且，道路是长期使用的，公共的，大量使用的
，一次完工，永远使用。道路在理论上毕竟是一维的，工程量是适中的。这种经验是来
之人文的，理论的，和经济学的。近乎完全水平的道路，省出的能量，要比汽车革新来
的多和大。圣经上的话，反复强调也会忘记。这一点，任何物理学家都不会反驳。
那么到底是要“修平道路”还是“修直道路”呢？难道圣经在欺骗人吗？
答案是要修平道路而不见得要修直道路！
这一点，可以用牛顿的经典力学和微积分的核心观点来解释。克服滚动摩擦力相对于提
升高度需要的动力是很小的。在大量积累的时候，这种微小分散的变化的差别积累是非
常大的。如果经过的车辆越多，能源浪费就越大，要是道路是长期和永恒的，这种差别
是巨大的。
由于人们在平面上要去的地方是可以简化成二维的，在“拟”二维空间里，曲线的覆盖
面积是大于直线的。在大量积累的时候，除非我们放弃一些地区，否则，这种路径长度
差别积累也是很大的。所以，不见得要修直道路。
那么，圣经是自相矛盾的吗？不是这样的，这个函数是个变量，取决于人类活动的多少
。在圣经时代，人们不像现在到处乱跑，也没有助力工具，两点之间直线最短，当然要
修直道路了。所以，既要“修平脚下的道”，也要“修直主的道”。这是一条宽阔的道
路。
修平道路和有坡度的道路也不矛盾。因为城市完全修成近乎同一海拔高度的平面的工程
量是任何一个城市都很难接受的。坡度是必须的，但是应该是大量使用的主干道和大量
使用的道路要近乎水平，而小规模使用的私宅，用缓坡是没有问题的。
根据NASA科学家建议：要是GPS的精度低于15cm，可以在城市上空弄几个飞艇，再派那
些喜欢骑摩托车兜风的大块头们去带了自动测量仪器，去把各个路径的海拔高度不紧不
慢给测量出来。这也是一个重要的工作。三维地形的抽样是很大代价的，但是在路径上
的海拔高度还是可以勘测出来的。同时，我们还需要在每条路上的大致年平均交通流量，
这样，我们就可以决定坡度大小了。这也可以估算，但是没有那么准，因为，人们是根
据喜好变动路径的。
我们仅仅是可以做到用路径引领交通和城市规划。路径规划还是很关键的。高速公路那
样的路况代价是高昂的。普通公路的路径不是完全由人们选定的，有原始条件，有历史
，有变化，有产权。不能强求路径是弧线或是直线。但是可以估算工程代价和长期能源
损耗的范围。我对物理不太懂，但是很怀疑无人机的测绘精度。一般的400米长，2米高
的坡度对于很轻的电动车都会有问题。需要的是至少20cm精度的海拔高度信息。要求得
到的三维信息点集，但是因为路径是近似曲线，所以是一维的工作量。可是要是把一个
城市的所有路径长度计算出来，长度吓人(有的有几千公里），但是实际人们日常周游的
总长度就更可怕，所以需要寻求能源替代方式，节省能源的办法，即还是让人们周游很
长的距离，但是能耗和资源消耗得到控制和各种效率得到极大的优化，这需要权衡。
许多人在路上驾车行驶都不知道，一个颠簸，一次停车也许就是0.1美分。这样钱就无
声无息地流逝了。驾驶H3上一个大坡大概就要掏10美分钱。这是事实，既非迷信，也非
诅咒。德国车的理念就是越重越安全，但是越重，爬坡越费钱。（1加仑油要300美分，
跑16000米，平均每米0.01875美分，差不远）
多种交通方式的混合，要比单纯追求一种交通方式来的好和选择多。
汽车有其灵活的一面，但是这种灵活性也是可以通过其他方式达到的。而且不见得要求
每个人都这么灵活。我们要研究的在某个半径里能满足这种灵活性的程度。
航天飞机甚至不是给美国总统出访莫斯科的方便工具。每天住在纽约，跑到伦敦去上班
，时间长了，也没啥意义。 |
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