2015年4月17日

　　目前困扰中国各大城市的雾霾问题有两个主要来源：燃油汽车和煤炭发电，本方案以创新的交通运输思想，综合应用当今最先进的光电转换技术、光纤+无线数据通讯技术、和高性能电脑软硬件技术，能一次性迅速解决燃油汽车空气污染，及逐步解决煤炭发电空气污染，预计可使各城市空气污染减少30～50%，解决雾霾问题。

　　具体是一个名为“光电公路”的公路建设工程。此工程的建设将使人们买车和用车更便宜、交通运输更快速、安全和效率更高，并促进汽车产业、光伏产业、电脑信息产业、建筑业、电子商务等诸多产业的繁荣发展，实现健康环保和共同富裕。

　　一般环保事业往往需要政府付出经济方面的代价，但建设这个工程政府不但可以一分钱不用花(只需要继续保持目前对光伏发电和电动汽车的补贴不变)，还能有经济收入，得到环境保护、经济发展、乃至治安变好等种种良好政绩。这就是创新的价值。科技是第一生产力，科技发展的最终来源是创新。

　　附图：

　　下面以问答形式详细介绍此光电公路。

　　•问：请先简要介绍一下您的这个发明，比如为什么叫“光电公路”？

　　答：光电公路，其功能性全称是：“转换太阳光为电能并为路上车辆提供行驶电力的公路”，简称“光电公路”。这个设计实质上等于实现了白天把路上所有车都变成了即时太阳能驱动的车，既有解决燃油汽车和煤炭发电空气污染问题的重大环保社会效益，又有良好的经济效益。具体的设计方案可上国家知识产权局的官网查询名为“光电公路”和“为行驶车辆提供公共供电系统的公路”两个专利介绍。

　　一、公路公共供电系统介绍

　　•问：能否具体讲解一下，比如这个发明怎么解决燃油汽车空气污染问题？

　　答：解决燃油汽车空气污染问题，就是要让车不烧油，那车的动力从哪儿来？从电网来。专利“为行驶车辆提供公共供电系统的公路”就是设计了一个覆盖城市全公路或大部分主要公路的公共供电系统，以为路上跑的所有各种类型的车供电，如此可以允许城市所有市民都使用相应的外接电动力车作为出行工具。

　　•问：那这是不是像以前那种电车，比如电影里上海二、三十年代街上的那种？

　　答：是有点像。但新系统所基于的交通运输思想与过去那种电车系统相比是有很大不同的，由于这个交通运输思想的不同，新系统所要支持的电车与前者相比增加了上万倍，故其硬件结构也有很大的改进。

　　过去那种电车只是市民出行可选择的公共交通工具的一种，由于一些缺点，比如架空电线网不安全实用(带电、裸露、晃荡)、也不美观，现在已经快被燃油公共汽车和地铁淘汰了。现在这种交通运输思想就是全改成电车：市民的私家车、企业的货车、公共汽车等都使用电网电力作为行驶动力。

　　从结构上看，新系统的规模从过去那种一个城市几十、几百辆的电车系统扩展到一个城市几十、几百万辆车的公共供电系统，结构方面也作了2个主要改进：

　　1，采用硬质固定的供电轨道，安全稳固。因为新系统所要供电的车数量大大增加，那么供电系统的电压不能低，估计至少要5000伏以上，否则输电损耗会很大，并且要建很多变电站，明显不可行。而以前那种架在公路上方的带电、裸露、晃荡的电线网是不能用来传输高电压的，故必须改成硬质固定的供电轨道。

　　2，采用沿供电轨道行驶的活动供电小车为路上车供电。因为车在路上行驶的情况多变，你不可能要求每个拿C照的小汽车司机都有拿A照的电车司机那样训练有素确保车在供电系统所连接的范围内开，所以必须要实现车与电网的灵活连接，使得在行驶中断开连接也没什么关系，故必须采用活动供电小车。当然，更好的方法是实现电脑自动驾驶。那么这行驶于车道上方中央供电轨道的活动供电小车正好可以很容易地辅助车在路上位置的精确定位，由此可以很容易地实现车的自动驾驶。

　　•问：也就是建个公路供电网，让大家把车都改成家用小电车？以后就开这种小电车去上班？

　　答：是这样。我称之为“外接电动力小汽车”，因为叫“电车”的话，那蓄电池车也是用电的车，从名字上看不出区别。根据动力源划分，现有的电动汽车可称为“蓄电池动力车”。

　　•问：那么这种外接电动力小汽车会在什么价位呢？

　　答：汽车作为一种交通工具，贵的主要是动力系统部分。这种外接电动力小汽车不需要昂贵的燃油发动机或蓄电池组，驱动只需要一台大约7～8千瓦的交流电动机，所以整车估计只要2万元一台，这当然是指只包含必要组件的最简易普及型平装版，到时各汽车厂商根据其设计、配置等因素必定会有不同的定价。比如可生产一些20多万的蓄电池/外接电混合动力车，或者10来万的燃油/外接电混合动力车。

　　•问：这种车的性能会是如何，比如车速、油耗等等？

　　答：因为使用的是电网电力，如果路上用电的车少，电流可以非常强劲，车可开得很快(比如可能很容易达到时速200公里，反正总比用电网电力驱动高铁列车跑300公里容易多了)；如果车多，各车的电流功率就会减弱，会开得慢点。比如如果设计标准是双向四车道公路1公里最大供电量2000千瓦，那么如果这1公里四车道公路上只有100辆车在跑，那么这100辆车平均每车可分配20千瓦的电力，估计加速到200公里都可以，如果有500辆车在跑，那平均每车只有4千瓦的电力，就只能慢慢开了。但路上车挤的情况下本来也不能开快。

　　至于油耗，应该说是电耗，这与车的重量有关。估计驱动1辆1吨的家用小外接电动力车跑100公里大概要消耗12～15度电。

　　•问：这种车和现有的电动汽车相比如何呢？

　　答：这种车就是需要有一个公路供电系统支持，在公路供电系统没有铺到的地方它就不能开。其他方面与现有的蓄电池汽车相比都是优点：

　　1，蓄电池组价格高昂(2～3万美元一组)导致车价居高不下大多数人买不起；目前启辰晨风电动汽车售价20多万，特斯拉Model S售价80多万。假设就按每辆贵10万元计算，北京若要用500万辆蓄电池车替代目前500万辆燃油汽车就要比用这种外接电动力车多5000亿，费用远大于建这个供电系统，并且，这一天现在还根本没法预测。(中国2014年卖了8万多辆电动汽车)

　　而采用这个方案，像北京建这个工程大概只要1～2年，因为它只是工程量大，而没难度，远比地铁好建。一建完成这个工程市民就可以立刻用外接电动力车或外接电混合动力车替代全部燃油汽车。

　　2，蓄电池车一次充电续航距离有限，比如启辰晨风电池容量24度电，续航距离180公里；特斯拉Model S电池容量85度电，续航距离500公里，这导致若没有大量充电设施(类似加油站)用起来不方便；其充电所要花的时间当然也比加油多(半小时)，这显然也很不方便。

　　3，蓄电池反复充电次数有限(1000～2000次)，到时又要换蓄电池，价钱如同换辆新车；

　　4，蓄电池在撞击下可能起火或爆炸，安全性肯定不及既没油箱又没蓄电池的纯外接电动力车。

　　蓄电池本身不发电，只是蓄电，两者的最终电力来源都是电网电力。

　　由于这些原因，到目前为止公路上跑的绝大多数还是燃油汽车。所以，我这个发明肯定是目前中国各大城市解决燃油汽车空气污染的最快速和最经济的办法。

　　•问：但为什么到目前为止全世界尚没有一个城市这么做过呢，这当中是不是有什么实施难度？

　　答：可能主要还是没想到。之前人们尚不是像现在这么重视环保，而建设这个公路公共供电系统所需的一次性投入非常大，因为市民的私家车是有可能要在城市各处跑的，若有的路能跑有的路不能跑那市民们就会觉得不方便，所以对于一个城市来说，这个系统要么不建，要建就必须在城市的几乎所有公路、停车场建，这个工程量是非常大的。另外，轨道车的拥堵问题以前的人没考虑到解决方案。

　　•问：具体会大到什么程度呢？能否给出一个大致的估计？

　　答：因为这是个新东西，现在只能粗略估计：在双向四车道公路上沿车道架设4对供电轨道、1条光纤、及覆盖整个公路的有机玻璃天棚，加上沿途配套的变电站、光纤+无线数据通讯基站，总计建设成本大概在500～750万1公里。具体要看这公路供电系统准备能支持的每公里供电功率，若要供电功率大那么沿途电站设施成本就会大；若要支持的车数据通讯量大那么沿途光纤+无线数据通讯基站成本也会稍大一点。

　　像北京市大约有平均2万公里的双向四车道公路，那么总计建设成本是1000～1500亿元。

　　•问：1000亿，如果能解决汽车尾气污染的话……那好像也不算特别高么？

　　答：对。我想对于目前比较有钱的城市来说这个建设费用应该是不算特别高，用这个钱解决城市的空气污染问题是非常值得的。比如北京市民的身体健康，每天不用再呼吸大量汽车尾气的生活品质提升，可能价值每人每年1万元，那北京2千万人，1年就是2000亿。

　　目前北京、上海等城市各级政府给每辆电动汽车超过3万元的补贴，及一些其他优惠。那么这种外接电动力车比蓄电池车更环保(蓄电池的生产要消耗资源并有少许污染)，故本身比蓄电池车更值得政府补贴。这种外接电动力车虽然本身只要2万元，但因公路供电系统工程建设成本高，所以使用这公路供电系统的开户费要3万元，政府的3万元补贴差不多等于作为这个建设工程的开户费。那么北京预估500万辆车，光开户费就是1500亿，足够收回建设成本。

　　•问：这样的话，您估计到时空气情况会改善多少？

　　答：这要看原先这个城市来自燃油汽车的空气污染占多少比例了。目前如北京、杭州、广州、深圳等城市空气污染首要来源就是机动车，解决这个污染源，空气状况可能要好30～40%。

　　不过，从总的空气污染状况看，将车从燃油驱动改成电力驱动的环保意义主要是从在公路上烧7～8升油改成在火电站烧4～5公斤煤，好是好一点，但好不了太多。

　　这个光电公路的工程主要包括两个部分：供电系统和公路光伏发电，前者解决燃油汽车空气污染问题，后者解决煤炭发电空气污染问题；前者是一次性解决，后者是随着光伏板铺设的增多逐步替代煤炭发电，最终可完全替代煤炭发电。

　　二、光伏发电介绍

　　•问：您确定在公路上铺光伏板，足够替代所有煤炭发电吗？需要多少光伏板才能替代中国目前所有煤炭发电？

　　答：是的。中国目前有400多万公里的公路，按平均10米的征地宽度计算公路上方面积有400亿平方米，其中我估计至少一半以上面积适合铺光伏板。目前光伏板的发电功率是大约每平方米150瓦，只能白天发电，一天大概可按发电6小时计算，即约1平方米1天发0.9度电。100亿平方米即1年发电3.28万亿度。

　　目前中国每年发电/耗电量是5万多亿度，其中80%是烧煤发电，一年估计要为此烧掉至少13亿吨煤。

　　那么在中国的公路上铺150亿平方米光伏板即可替代所有煤炭发电，并为5亿辆公路车供电。如此配合水电站，让水电站白天蓄水晚上发电，可彻底解决中国的煤炭发电空气污染问题。

　　•问：那么光伏发电成本会不会比较高？

　　答：由于技术进步带来的光电转换效率提高和成本下降，目前光伏组件价格大约3.5元/瓦，也即约520元1平方米，每年可发电约320度，使用寿命25年。所以单以光伏板的价格计算成本用来发电肯定是合算的。但实际光伏电站还要加上并网逆变器等电力设备，还有个地皮使用问题，它比烧煤发电有个明显的缺点就是它要用的地皮面积大。

　　之前光伏业在如新疆沙漠等荒漠、或者城市住宅楼顶铺光伏板发电，但城市住宅楼顶没规模效益，且难以很快铺太多；新疆沙漠之类又离用电中心太远，而且沙漠有沙尘暴也不是随便哪儿都能铺。现在利用公路上方空间，公路是连接住宅、工厂等用电中心的，公路光伏所发电力首先就近提供给路上车，然后提供给附近住宅工厂，效率非常高。

　　由于目前全球光伏组件的年产量远不够在全国所有公路上方铺(1亿多平方米)，像北京、上海等城市中心公路周围高楼大厦多不是铺光伏板的合适地方，计划先只在最适合的郊区公路上方铺，这到时候要妥善规划的。

　　毫无疑问，到时中国的光伏产业将迎来一个巨额市场！

　　三、轨道车拥堵问题解决方案：电脑联网交通运输优化管理系统介绍

　　•问：车在行驶中连接供电轨道，那么是否意味着同一轨道的车前后不能超车？

　　答：那当然。下面的车可以超车，但上面的接线没法超车，所以最终的结果肯定是不能超车。现有的电车就是不能超车的，不过那本来就是一个公司按班次行驶的，不能超车也没关系。

　　•问：但市民的家用车，以后也只能排着队开？

　　答：不能这么简单。如果只能排着队开的话，估计只要车一多，就是必定导致拥堵的。

　　•问：那么，如果空气情况改善，但出行老是堵车也不行啊？

　　答：当然不行。这可能也是目前全球所有城市都没有采用这种轨道交通运输解决方案的一个重要原因。

　　对于这个问题，同样可以采用新的思路予以解决。简而言之：以前的车都各归各开，现在数据通讯技术和电脑软硬件技术发达了，我们在建这个公路公共供电系统的同时建个光纤+无线数据通讯网，让公路上所有车都联网，这样公路交通管理中心中央电脑就可以很方便地知道公路上每辆车的当前位置，及每辆车当前的行车目的地、行车线路，这样就可以采用高性能电脑软硬件技术对所有联网车辆进行统筹的交通运输优化管理，这样就可以从总体上大大提高交通运输效率，并大大增加行车安全，减少交通事故。

　　如果用动画演示的话，可以是电脑联网交通运输优化管理中心的大显示屏，上面全国所有光电公路的交通状况都一目了然。画面是全国公路地图，公路的颜色根据每公里车流量而不同(比如红色，车越密颜色越深)；镜头拉近后，如卫星俯视，每辆车在路上的位置都清清楚楚，包括其当前车速也都可以显示出来。

　　•问：能否具体介绍一下这个系统如何解决拥堵？

　　答：这个系统建成后，车主只要输入目的地，车载电脑马上就能计算出行车线路(就像用百度地图一样)，然后报告给交通运输联网优化管理中心的中央电脑，一般只要所行路线不太挤中央电脑立刻就会核准，若太挤中央电脑会给出更适宜的线路，然后车主只要按这个线路开，或指令车载电脑自动驾驶就行了。这样就把拥堵消灭于发生之前了。

　　因为有个在车道上方中间供电轨道行驶的活动供电小车，可以很容易地实现车的精确定位，由此可以很容易地实现车的自动驾驶。因为以电脑存储公路地图、控制车速和方向盘都是很容易实现的，尤其电动车比燃油车更容易电脑控制。所以实现自动驾驶的关键问题其实就是精确的自车定位，此问题解决，就能近乎实现全自动驾驶(除了碰上突发事件，比如没带无线终端的动物跑上街，那还是需要车主自己踩刹车避让)。

　　除此之外，电脑软件系统还可以采用一定的算法进行优化，以进一步从总体上提高交通运输效率。

　　•问：那您估计能提高多少？是不是还要专家评估？

　　答：整个方案肯定是需要一个专家团来评估的。那么我就是一个电脑专家，我现在就可以给出我的评估：这个系统至少可使交通运输效率比现状提高20%。

　　另外，这个高速数据通讯系统建立后，还有一个重要好处，那就是增加行车安全。每辆车都可以与前后其他车随时保持高速数据通讯，这样比如前车急刹车，会立刻通知后面的车的车载电脑，车载电脑就可以立刻根据前后车的距离减速或进行较急或较缓的刹车，其反应会比人的反应快，如此可以基本消除车与车相撞的交通事故发生。

　　包括横穿马路的人，只要随身携带相应的无线终端并停在了马路边，也将被列入附近车的车载电脑自动避免相撞的对象，因此当这样的人横穿公路时，车载电脑会根据其横穿公路的速度计算出是可以安全超过还是应该停车等待。但是还可能有突然跑上道路的动物(或许以后宠物主人可以给宠物带上个无线终端)，或未带无线终端的人，故最好还是乘客中至少有一个专门看前方管刹车，发现有紧急情况立刻手动刹车或指令电脑刹车。

　　如果用动画演示的话，可以是一辆正在行驶的车中，同车道前后车和旁边车都显示在本车的电脑显示屏上，及包括前方正准备横穿马路的人，可以是个由导盲犬牵着的盲人，盲人衣服口袋里的终端和狗脖圈上的终端传信号到附近的光纤+无线数据通讯基站，基站传信号到区域内的车载电脑，车载电脑显示屏上盲人和狗的两个信号在闪提示要过马路，前面一辆车载电脑判断自己可以安全驶过故车速不变驶过，后面一辆车载电脑自动决策停车等待，狗和盲人一通过车道车立刻启动，车主始终在玩电脑啥都没干。

　　•问：听说上汽和阿里巴巴要生产互联网汽车，那么您能谈谈目前汽车上网的情况吗？比如GPS，或者通过手机无线上网？

　　答：GPS通讯速率不行，也不够稳定，要实现这个交通运输联网优化管理系统需要稳定和高速的联网数据通讯，差不多一个覆盖全公路的4G网，目前三大电信公司的4G网都远未覆盖全公路和停车场，所以到时肯定需要兴建专网。

　　上汽和阿里巴巴要生产互联网汽车，车连进互联网，关键其实主要还是在于配套设施，也就是我现在讲的这个覆盖全公路的光纤+无线数据通讯系统。这个系统建好，上汽和阿里巴巴生产的汽车，或者任何其他公司生产的汽车，都可以很方便地连进互联网。

　　这个网的通讯质量将不会低于目前的4G网，但其建设和营运与供电系统同时进行，所以很多成本就可打入供电系统了，所以我们预计可以以2元/天的价钱为所有车提供互联网接入服务。这样让大家用得很舒服。

　　四、实施方案

　　•问：那么这个工程具体如何实施呢？现在空气污染比较严重，市民每天都在呼吸汽车尾气，大家还要等多久？

　　答：现在就可以实施。

　　目前人们的生活一般以城市为单位，从管辖权来看，高速公路、国道是中央政府主管，省道各省政府，大部分道路是各城市政府管，所以综合这两个因素，这个供电公路也适宜一个城市一建。

　　整个工程的建设，如果投资充足的话，估计可以建得很快，像北京快的话可能1年就足以铺满2万公里公路了。目前中国建筑业产能过剩，前20年造了很多房子，目前各大建筑公司都不太敢再造房子了，那么欢迎各大建筑公司来与我合作承包政府的这个大工程。

　　这个工程肯定是政府越早决策越好。尤其是对于汽车产业来说，因为这涉及到改生产线的问题，新生产的燃油，现在有这么个东西，能导致一个5亿辆新型外接电动力车，或外接电混合动力车的市场，而纯燃油车可能要逐步停产，若尽快作决策，会导致汽车产业的很多浪费。所以这儿建议政府尽快组织专家团评估决策。

　　•问：除了解决雾霾外，这个工程对未来人们的生活还将有哪些影响？

　　答：首先当然就是买车和用车都会更便宜，车价可低至2万元，加一次性收的开户费1万元，几乎家家都买得起。目前北京上海各级政府对电动汽车补贴总计3万多元。用车方面，跑100公里电费不到30元。同时行车更方便、高速、和安全。不但交通事故会减少，社会治安也会更好。比如最简单地说，因为只能沿轨道开，很难用这种车作为行驶工具来进行抢劫，像电影里警匪追车的事情将不会发生。

　　另外，因为在车里就能上网、有电可用(就是电费比家里贵)，所以估计未来车可以成为人生活的一大中心。我们可以将车设计成前排座位靠背可放平，后排座位比前排座位高度低一个前排座位靠背厚度，以便乘客以健康的姿势平卧；前排座位靠背后装有折叠小桌以便乘客饮食。

　　现在的小汽车有的前排座位靠背可以向后斜着放下，以便乘客斜躺着睡，但这不是一种健康的睡姿，健康的睡姿是像在家里床上那样平卧，最好是右侧卧、有枕头。

　　这样在车里就能上网、睡觉、烧水、煮饭，而车价又便宜，用车也便宜，所以我想对于未来很多年轻人来讲可能真是没房子可以，没车不行。三、五好友或一家人开车出去游玩，或环游世界之类都将很方便，人们可以生活得很潇洒安逸。

　　另外，由于这个供电轨道等于一对架空小铁轨，所以这个覆盖公路的供电轨道系统建成后，能为人们提供一个可供人们在日常生活中大量普遍使用的小件快速自动货运系统，既节约能量、又节省人工，且将使人们的生活大大方便。

　　•问：具体怎么个节省和生活方便法？

　　答：目前哪怕只是给5公里远的人送1盒1公斤的快餐都还是要自己或雇人跑一趟，可能要开一辆1吨的车。但这个系统将不再用1吨的车来运10公斤的货物，而是用运行于供电轨道上的10多公斤的智能货运小车来运10公斤的货物，故既节约能量、又节省人工。由此还可有效减少道路车流量，因为很多原本要开车的事情，比如去超市购物、餐厅吃饭等活动，都可通过电子商务和这个小件自动货运系统实现。

　　如果用视频演示的话，可以是：一家人晚上吃饭，男主人问大家今晚都想吃什么，小孩说想吃麦当劳，老婆说想吃静莲斋素餐，老人说想吃庆丰包子，于是男主人上网从四个地方分别定了各自想吃的。各餐馆把所定食物各放入各自的智能货运小车，按车内保温键，并将货运地址传给小车，智能货运小车收到命令后快速启动。男主人手机显示屏上是四个相关货运小车目前在供电轨道上的位置，看快到达时男主人去车库拿，小车到后自动放下货柜，男主人拿了后小车自动收回货柜开走。

　　另一个画面可以是：老婆对老公说：我怕孩子学校里吃的不够健康，现在既然有了这个小车以后就可以天天用这小车给孩子送我做的午餐；老公聪明地说：还有我，包括加班时的晚餐，老婆微笑着点点头说：别加班得太晚。

　　此发明系列堪称一场人类交通运输的电气化和信息化大改革。有关此项目的投资/收益分析、具体操作实施方案、专利授权等请联系：

　　李庆宏