真的有这样的方法,在满足个性化需求的同时,又能符合公共交通的低碳出行。
那就是公路列车。
这是利用低感知设备进行智能驾驶的一种方案。
早在2009年,欧盟就启动了一个名为SARTRE的项目,开发和测试在高速公路上的车辆自动驾驶的技术,这种技术也被称为队列技术。
就是这种鸭妈妈带着一群小鸭的既视感。
这样做就可以有效降低碳排放,而且后面的跟车绝对都是个性化需求。
为什么能有效降低碳排放,因为前面是一辆大车,负责破风,后面跟车的风阻就会大为减少,而汽车进行中高速行驶,实际发动机做功相当部分都用在了对抗风阻上面了。
这个破风的原理,实际在很多场合都在运用,比如自然界的大雁迁徙,跨越数千公里。强壮的头雁会领头,给后续的大雁减少空气阻力。头雁疲惫了,另一头强壮的大雁就会补上破风的领头位置。
比如很多体育赛事,赛跑,自行车竞速,就有专门的“破风手”给有实力的队友护航,在前方开路,牺牲自己保护队友,减少队友的风阻,从而节省队友的体力。
说回到交通方面,具体的风阻系数公式:
风阻系数=正面风阻力× 2÷(空气密度x车头正面投影面积x车速平方)
对于电动车来说,在其他的条件相同情况下,单靠风阻系数降低0.01,可将纯电动车续航里程提升5~8km左右。
燃油车也是一样,速度越快风阻越大,发动机就要耗费更多的动力来对抗风阻,相应碳排放就越高。同样在发动机热效率高的区间,140公里/小时的匀速行驶会比80公里/小时的匀速行驶更耗油,这就是因为风阻的原因。
根据上述实验的数据,公路列车的队列里面,卡车后面跟随小汽车的二氧化碳的排放量减少了20%以上。
这里说个题外话,实际这种公路列车对纯电车的续航提升更为明显,因为纯电车在中高速的续航大幅下降就是因为风阻。
这里又要说个题外话,因为很多朋友会问,为啥我燃油车跑高速,风阻大了反而耗油少呢,而在市区开三四十公里/小时的时候,风阻小得多反而耗油多,这不科学啊。
这个和驱动电机和燃油发动机的输出效率有关。
下图是大众ID.3和特斯拉model 3的一张对比图,低速80%到中高速97%的效率,驱动电机一直保持在较高的输出效率区间。到了高速区间,电机转速高了后,特斯拉电机的效率对比大众电机开始下降。
而发动机则不一样,在市区行驶的低速区间,堵车,怠速经常发生的路况下,可能输出效率只有10%到20%。风阻小带来的一点省油还不如亏的。而到了高速,搭配合适的挡位,发动机输出效率达到35%-40%,提高了两倍还多,除开对抗大风阻的损耗,自然还是要比市区的拥堵低速要省油得多。但是随着速度的提升,即便发动机的热效率一直保持在40%左右的巅峰值,比如100公里/小时提升到130公里/小时,提升到150公里/小时还是会越来越耗油。
说回到公路列车。
按照火车头领航的模式,每个公路列车的第一辆车由一位熟悉路线的有经验的驾驶员驾驶,可以是公共汽车,大客车等,然后领头的车后面跟随6-8辆有共同路线的其他车辆。除了第一辆车需要司机全程驾驶外,其他车辆使用跟随功能,利用网络连在一起,每辆车的间距可以只有十米甚至更近。(通过摄像头、各种雷达等L2级别的感知设备来调整自己的位置,确定方向、速度,并把相关信息无线发给队列网络。)
欧盟委员会指定的研究团队进行了实际场景的多个测试。
比如跟随车辆从5辆到20辆不等,比如跟随车队由面包车组成,轿车组成,大客车组成,混合车队组成。天气环境也有着正常天气和恶劣天气。所有测试的结果均为良好,验证了“公路列车”的可行性。
这样实际也达到了一种高度自动驾驶的目的,所有允许跟随的车辆都能做其他的事情,比如电话,吃饭,看书,喝茶,工作等。等司机需要离开这个队伍,前面没有公共路径的话,导航会提醒你自己操纵车辆,准备离开这个车队。到了下一个有共同路途的车队,发出申请,系统接受后,就会接管你的车辆,并入到这个车队中来。
这种方式的好处众多。
后续的每辆车不仅可以自动驾驶,还非常省油,因为前方大车破开了风阻,使得后车风阻较小,预计产生20%以上的节能效果。
有效提高了道路安全,减弱了80%的事故的人为因素。减少了交通拥堵,提高了高速公路的利用率。
整套方案的成本极低,只需要能够感知前方车辆的动态相对距离即可,不需要额外的高精度传感器。
这个项目后来因为种种原因,比如风险过大,因为整个队列都依托在头车的性能和司机的高超驾驶技术上。一旦头车有问题,或者路况/环境出现复杂变化,则整列团队都会有巨大的风险,以当时的智能驾驶技术,无法进行有效的风险规避,这个项目最终没有继续下去。
但是在不远的未来,我想着也不失为一个自动驾驶方案:L3/L4级别的自动驾驶汽车带动后续众多L2级别汽车。在某些限定路段,比如用地理围栏限定范围的路况,比如高速道路内行驶,配合V2X技术(V2N,V2I,V2P,V2V)。
我觉得这种公路列车是一种低成本且安全的自动驾驶实施方案,也能完美符合题目的要求:符合低碳出行的公共交通理念,又能满足个性化需求。
(图片来源网络,侵删!)
来源:知乎 www.zhihu.com
作者:Will.liu
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