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城市交通的颠覆:关于未来汽车的七大想象

2012年12月17日10:19
原标题 [城市交通的颠覆:关于未来汽车的七大想象]

  尽管西方国家的富人开始“逃离”城市,但似乎受“城市让生活更美好”的口号所诱惑,想着搬进城市的人会更多些。联合国去年发布的《世界城市展望》预测,到2050年,全球人口将增长23亿,而城市居民将增加26亿。

  这意味着更多的车。在亚仕龙汽车科技有限公司首席执行官刘小稚博士看来,人们很难抵挡住汽车所带来的自由文化:它可以让我们到达从未去过的地方,想去哪就去哪。“最保守地看,到2030年,世界平均每4.5人就将拥有1 辆车。”她如此估计。根据公安部交通管理局提供的数据,截至2011年,中国机动车保有量达亿辆,汽车保有量达1.04亿辆。工信部预计,到2020年中国汽车保有量将超过2亿辆。

  刘小稚曾任通用集团概念车设计总监、通用汽车中国公司首席科技官兼总工程师、通用汽车台湾公司董事长兼总裁。她深谙汽车社会将给城市生活带来哪些难题:汽车在扩大活动范围从而提高工作效率的同时,也带来了能源、环境、交通、安全等挑战。

  想象一:电力变革

  国际能源署(IEA)近日表示,超过一半的世界石油供给在交通方面,而其中又有3/4消耗在了路面交通上。“即使把已勘探到还没有开发的油田数量一并计算在内,如果按现在汽车动力模式发展下去,到2100年地球石油资源将被消耗殆尽。”刘小稚说,石油燃料的使用还带来污染问题,“在未来的30 年中,发展中国家汽车数量急剧增加,二氧化碳排放将等于甚至超过发达国家。汽车尾气中的氮化物与硫化物等有害物质,对城市居民的呼吸系统也会造成损害。”

  汽车厂商自有办法。GE 的一份研究显示,如果1万辆油气驱动型乘用车变成电动汽车,那么每年将减少3.3万吨二氧化碳排放。因此,加州大学交通运输研究所主任丹尼尔· 斯珀林(Daniel Sperling)认为,未来交通运输领域最显著的变化就是,混合动力和纯电动汽车数量将会大幅增长。

  从各大汽车厂商纷纷加入这一阵营来看,这几乎是板上钉钉的事情。通用最近公布的EN-V 2.0全电动概念车就是一例。这是通用汽车在2010 年上海世博会上发布的创新电动联网概念车EN-V 的下一代产品。纯电动汽车是一种采用单一蓄电池作为储能动力源的汽车。它利用蓄电池作为储能动力源,通过电池向电机提供电能,驱动电动机运转,从而推动汽车前进。所以,通用称,自己正为未来城市交通打造零排放、零污染的个性化交通工具。

  目前的悬念在于,这个“未来”还有多远?斯珀林也承认,电动汽车行业要实现完全产业链覆盖还有很长的一段路要走。对电池寿命、充电站和行驶里程有限的担忧可能会令某些消费者望而却步。

  “当前纯电动汽车的性能无法满足社会需求,不管是汽车的续航里程,还是成本,抑或是充电所需时间。”今年9月,在痛斩纯电汽车,加码混合动力车后,丰田副总裁兼研发部门主管内山田武直言不讳。但事实上,1999年起就已经登陆美国市场的混合动力车,十几年间,抢占的市场份额仍仅稍高于2%。

  “但我们不能说丰田放弃了纯电动车,混合动力电驱动实际上就是在为电动车打基础,动力源变成电池就是纯电动车了。”刘小稚说。相反,丰田在低碳科技上走得更远。日本爱知县丰田市—没错,这个底特律的姐妹城市,1959年更名为丰田市—的试点小区内,每座二层小楼的楼顶上都覆盖着太阳能电池板。如果某住户蓄电池已满,富余的电量就会自动转入公共蓄电池。如果自家和公共蓄电池的电能都耗干了,电网的电力就会自动切入。这可以为车辆电池供电,而且从源头上讲,就才是清洁能源。

  想象二:充电方式的革新

  如果出了小区,在途中没电了怎么办?特斯拉汽车公司(Tesla)的做法是,建设太阳能超级充电站。这座480 伏超级充电器神似《2001太空漫游》中大黑石的白色版本,可以在30分钟内为特斯拉的Model S车型增加150英里的行驶里程。特斯拉首席执行官埃伦·穆斯克说,还计划在欧洲和亚洲安装充电站。

  还有一种尝试则直接抛开了繁琐的充电桩。“把电磁供电线圈发射器埋在地下,电动车底盘装上接收器,当电动车驶到供电线圈位置上时,二者相互感应,就开始无线充电。”中国东南大学电气工程学院电力工程系教授陈中介绍说,在实验室条件下,无线充电的传输距离已经已经缩短至40厘米,这恰好是汽车底盘距地面的高度。目前,日产汽车研发的“非接触式充电系统”,已经可以在停车时实现无线充电。而部分研究机构已经酝酿打造完整的无线充电公路。

  福特在电动汽车上采取的对策之一,是与GE 的科学家们联手,共同开发智能微型传感系统,以大幅延长汽车电池的使用寿命。现今的电动车和插电式混合动力车里面的传感器通过监控温度、电压和电流等因素 来衡量电池性能是否优良。然而,这些测量值无法充分说明电池的运行和健康状况。“一方面,我们的传感器将会置于现有传感技术无法触及的电池区域;另一方面,我们会加强测量电池新参数的能力。”福特公司表示,这两大改进能使其更好地了解电池的性能和使用寿命,并以此数据建立模型,优化电池系统管理的新型算法。

  想象三:氢能源

F125!概念车 

  奔驰公司CEO 蔡澈(Dieter Zetsche)则疾呼,量产燃料电池车是未来零排放的最理想解决方案。去年法兰克福车展上,奔驰推出了一款使用氢能源的F125! 的概念车。据悉,这款F125!百公里只需消耗氢0.79kg,如果装满燃料箱,一次最远可行驶1,000km,而极速则能达到221km/h,百公里加速仅为4.9秒。这使它具备纯电动汽车的好处—零尾气排放—却没有纯电动车的缺点。奔驰称,已经在德国有更多大胆的尝试,比如公交系统。不过,这项技术目前的成本实在太高,宝马公司委婉地表示,“2020年回归氢动力上来。”

  想象四:碳纤维结构

  如果说这样的“未来”实在太远,那么汽车厂商尝试使用更多轻质材料,并进一步改善传统汽油引擎能效的努力,则能立竿见影地起效。奥迪在其官网上,称其车身轻量化技术为未来科技。奥迪内卡苏尔姆轻量化设计中心还成立了一个特殊的新部门,专注于各种纤维增强复合材料的研究。专为拥堵城市而设计的奥迪urban 概念车,即采用了碳纤维增强塑料(CFRP)。这种复合材料的重量仅为钢材的60%,而研究表明,车重每减轻10%,能耗可降低6% 到8%。

  想象五:自动导航

  除了绿色环保,未来汽车还得解决这一悖论:如果汽车的出现带来自由,那么现在没完没了的交通堵塞,却正在扼杀这种自由。“中国交通拥堵的最关键原因不在于公路少,汽车多,而在于交通系统的科学规划和公路的合理利用问题。”刘小稚五年前的研究结果表明,中国的公路负担并非交通堵塞的罪魁祸首。如果计算公路密度,日本是12,442 辆/ 公里,美国为辆/ 公里,而中国只有806 辆/ 公里。“日本能承受中国15 倍的交通压力,智能交通功不可没。”刘小稚说,别看中国汽车保有量在增长,其实我们的公里里程也在增加,结论仍然有效。

  “道路就是城市的命脉。血管堵塞对人来说足以致命,道路堵塞对城市来说则会造成交通瘫痪。所以,保持血液的畅通,是维持城市正常运作的重要一环。”刘小稚形象地打了个比方。公路上的车辆速度有些微妙的差别,长时间运行后,有些车之间就会过于靠近。这种情况一旦出现,后面的车就会减速,而这又会导致它之后的车减速。因为人的反应需要时间,因此减速愈演愈烈,最终形成拥堵。

  那么,交给计算机去处理吧。自适应巡航控制(ACC)就能做到这一切。该系统配备有车载雷达,可以实时探测周围车辆的速度和距离,在正常行驶中尝试保持车辆之间的距离。由于计算机反应速度极快,这相当于减轻了血液的黏性,让车流在公路上流通得更顺畅。福特则在此基础上宣布,正在研究交通堵塞辅助系统。就像福特自己所说,汽车正在变成“轮子上的计算机”。

  这不是福特的创见。未来的汽车将成为一个移动指挥中心,这是英特尔公司(Intel)有关10 年后典型驾车体验的研究背后所蕴藏的理念。在PC 出货不断萎缩的今天,他们希望将自己的产品安装进汽车。今年9月,通用汽车宣布要在未来年招聘1 万名IT员工,成立IT创新中心,对内部信息化等IT 服务进行内包。通用的EN-V 概念车就基于“车联网”的概念设计。它可以通过车与车、车与人、车与路互联互通实现信息共享,收集车辆、道路和环境的信息,并在信息网络平台上对多源采集的信息进行加工、计算、共享和安全发布。

  汽车厂商越来越意识到,机械驾驶将不再是未来汽车的DNA。驾驶员注意力集中时间有限,任何判断迟缓或者疲劳都可能导致车祸。日本最大的汽车零部件厂商电装公司,正在研发新型防疲劳系统,设置在方向盘底部的红外线感知器可通过监测驾驶员眼球的转动,较早地发现驾驶员的睡意。在感知异常后,车体震动驾驶座消除司机睡意,并通过无线通信通知巴士公司。沃尔沃集团则研发了城市安全系统与行人安全系统:利用风窗上部的激光传感器,探测周围车辆或者任何身高厘米以上的行人,在30 公里/ 小时的车速范围内,车载电脑可对六米内即将发生的碰撞做出反应。如果驾驶员没有行动,汽车便自作主张地紧急刹车。日产则开发出类似的移动物体探测功能。

  想象六:汽车成为社交工具

  这些事都交给电脑了,那驾驶员还能做些什么?宝马互联驾驶研究院的工作之一就是整合宝马iDrive人机交互系统与Android系统,让汽车变得更像移动社交工具。根据位于英国汉普郡的无线技术研究机构朱尼普研究公司的最新报告显示,到2016年,大多数汽车将拥有智能手机集成功能。

  这一切让人联想到科幻片里的无人驾驶汽车。但上述不断进步的自动化技术,已经逐渐将想象转化为现实。谷歌的无人驾驶汽车在今年8月,就已经安全行驶了30 万英里。这项技术太具有诱惑性了,正如谷歌的博客写道:“每年全球因道路交通事故死亡的人数超过120万。我们的技术将可以减少这一数字,甚至使其下降一半。”率先禁不住“诱惑”,允许无人驾驶汽车上路的,是内华达州、佛罗里达州和加利福尼亚州。

  “汽车比计算机先发明出来实在是个意外。”谷歌的CEO 埃里克· 施密特说。对谷歌而言,公路以及交通信息都是数据,谷歌所要做的就是收集包括这些数据在内的所有与汽车行驶相关的数据。摄像头就像眼睛,传感器则是比人类触觉更为灵敏的感应器官,这些数据通过网络—好比车的神经系统—传递给“大脑”,也就是运算设备。通过大量实验数据来优化算法,就相当于一位菜鸟司机逐渐成长为一名驾驶老手。对于谷歌而言,这个过程只要建立一次,可以快速复制到每一辆车上。

  研发无人驾驶系统当然不是只有谷歌一家。至少福特正和谷歌合作,利用谷歌Prediction API 分析海量数据—驾车去过的地方、时间和路线—“感知”潜在目的地,然后就理想路线给出建议,以避免堵车和其他问题。“技术可以做到让汽车意识到,哪个地方有个坑,需要减速通过,以免震动过大。”刘小稚说,开车就变得像骑马一样,让你不用考虑如何避开那些坑坑洼洼。

  宝马、通用、沃尔沃等公司也都推出过类似系统。美国IEEE 大胆预测,到年,全球上路的汽车总量中,将会是无人驾驶汽车。在接下来的28 年时间内,人类交通系统将发生翻天覆地的变化。

  但这并不意味着我们立刻就能在路上看到无人驾驶汽车。“目前难以上路的原因之一还在于人。”刘小稚说,现有的绝大多数道路的设计并不是按无人驾驶汽车做的。对于能够通过“车联网”相互交流前进轨迹的未来汽车来说,行人的运动轨迹反倒难以判断。英特尔的一位科学家卡洛斯· 蒙特茜诺斯(Carlos Montesinos)就说,自动驾驶可能会首先在高速路上实现,那里没有安全行车所需躲避或至少需要考虑的行人、宠物和交通信号灯。

  想象七:立体交通网络

  刘小稚畅想过在城市中建立立体轨道交通。通用在世博的时候,就展示了这样的画面。《2030 GO》中的上海,城市绿肺上架设着5 层立体交通网络,无人驾驶的新能源汽车行驶其上,只要你通过智能手机联系呼叫中心,车辆便会接你驶往目的地;如果你不介意搭车,呼叫中心则会安排与你顺路的乘客;即使盲人等身体不便者,也可以自由行动;汽车停靠也不再成为问题,一辆EN-V 停靠在88 楼的窗户外。“纽约已有发展这一空中轨道的意向。”刘小稚透露。

  想象力更丰富一点呢,比如干脆不要轨道,会飞的汽车?美国特拉弗吉亚公司(Terrafugia,意为逃离地球)设计了一种可以从公路型无缝转换到空中型再转回来的“车”,并试飞成功。不过,大量脱离轨道的飞车意味着更难的调度;轻微的碰擦也会让地面的行人心惊肉跳。刘小稚也很谨慎地预测,或许用在救护车等特种车辆上不错,但要成为个体化交通工具,恐怕就是名副其实的“未来汽车”了。

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