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王印海:颠覆性创新科技有利于缓解交通拥堵

科技资讯  2017年10月29日 16:46  来源:新浪科技
摘要:新浪科技讯10月28日上午消息,今天2017未来科学大奖颁奖典礼暨未来论坛年会在京举办。会上,华盛顿大学土木与环境工程系教授王印海发表演讲称,颠覆性创新科技有利于缓解交通拥堵。
王印海王印海

  新浪科技讯 10月28日上午消息,今天2017未来科学大奖颁奖典礼暨未来论坛年会在京举办。会上,华盛顿大学土木与环境工程系教授王印海发表演讲称,颠覆性创新科技有利于缓解交通拥堵。

  王印海介绍了8项颠覆性创新科技,分别是自动驾驶汽车额智能网联汽车、电动汽车与智慧基础设施、众包与大数据分析处理技术、车辆共享与出行即服务商业模式。这些科技的组合使用必将颠覆常规的交通管理与服务模式。

  王印海认为,未来传统行业所面临威胁驾驶员、燃油汽车及配件生产、汽车维修等工作将面临挑战。同时未来交通也带来了新的研究与发展机遇,人、车、路联网及网络安全等方面将迎来发展机遇。(张泽宇)

  以下为演讲全文:

  各位朋友早上好!十分感谢大家在星期六的早晨,在一个雾霾天里赶到论坛,来参加我们这个关于智慧交通的研讨。我今日要给大家介绍的是“智慧交通颠覆性创新时代即将到来”。为什么带来这样一个题目?因为我们这个论坛主要是讲未来,我们这个也是以未来为主。

  首先,我们先看一看这张图片,大家的感受一定是十分拥堵,在1999年的时候,世界人口只有60亿人,在今年10月份,已经达到了76亿,到2050年的时候,人口将达到98亿。这些新增的22亿人口主要会出现在哪里?可以看到这张世界城乡人口变化图,新增的人口主要将出现在城市,我们在2050年的时候,城市人口将达到65亿人。

  看一看今日的城市是什么状态,大家一说到城市就会想到大都市的大都市病,例如雾霾、交通拥堵。如果征求大家的意见,大家可能会说城市里边最大的问题是交通,为什么是交通?因为每个人的出行都会经历这样一个拥堵过程,每个人旅行时间都会增常,每个人旅行可靠度都会下降。这样一种状况下,交通问题成为一个大问题。

  到目前为止,如果以道路交通作为供需系统来看,现在是什么样的变化状态?1980-2015年,35年时间里,道路历程增加了7倍,了不起的成就,7倍是很多的。如果看到机动车的拥有量,增加了110多倍。在这种情况下供与求的剪刀差变得越来越大,而且按照目前的趋势,未来这些年里可能会进一步拉大。

  交通所带给我们的问题,不但仅是拥堵,还有交通事故,如果拥堵增加了,交通事故率也会上升,而且空气的尾气污染也是很大问题。能量消耗当中交通里边的能量消耗是70%油耗,汽车占交通领域能量消耗的65%左右,普通燃油车辆效率很低,大概只有百分之十几到25%的样子,也就是80%左右的能量是浪费掉的。

  空气的污染也有很大程度来自于交通,原来很多研究都指出交通对PM2.5的贡献一般是16%-25%,在中国绝大多数交通事故里面达到25%-35%。全球死于交通的人数在几百万人,光中国在2013年死于空气污染的人数就是160万人,这相当于是平均每天死4400人。这个数字拿出来以后,还是很惊人的。交通、能源、能耗三者之间的关系,发现解决好交通问题,对于解决好另外两个热点问题至关重要。

  如果解决交通拥堵问题,首先要知道交通拥堵的成因是什么,这张图看着都很熟悉,往往发现都市里面河流、道路的地方,或者前面有施工、其他因素,使得某些道路关闭的地方,会形成拥堵,这是简单的供求关系。如果需求大于供给就会形成排队。交通有的时候供需关系没有明显变化情况下也会有拥堵现象,这个视频展示的是日本名古屋大学做的实验,22辆汽车均匀分布在一个圆环,汽车匀速行驶没有任何问题,后来驾驶员差异导致车头距离变化,有人刹车,后面跟着人刹车,形成刹车向后传递的波带,交通里边叫做冲击波。

  供求关系没有发生任何改变,但是交通也发现了拥堵,这种情况下交通需求接近道统通行能力才会发生,绝大多数情况下如果供给明显大于需求也不会有这个现象。

  所以,治理交通问题最关键的是要避免交通拥堵的发生,因为一旦发生以后,会是堵上加堵。为什么这么说?看看这张图展示的是一条道路的通行能力,在车辆高速行驶的状态下,它的通行能力一般是2000多辆车,如果说一旦拥堵形成了车辆从高速状态下降到低速状态,就是这个红线所展示的。我们会发现它的通行能力降低了15%-25%,早晚高峰形成拥堵,在拥堵状态下最需要通行能力的时候,比正常情况下低了15%-25%,如果有效避免车辆从高速转到低速状态,可以保持基础设施一个最佳状态,可以更好地满足交通需求。

  所以,交通系统运营要解决供需关系,现在需求已经大于供给,尤其在北京这样的大都市里,在可以预见的未来,新增的需求也大于新增的供给,在这种情况下,我们如何能够使我们的交通系统,通过智慧城市的手段,通过互联网+的手段,这种可能的技术,达到供需基本平衡,需要这样解决方案。大家会问,我们有这样的解决方案吗?今日告诉大家,我们有曙光,在于创新是智慧、绿色、平安交通的曙光。

  再给大家介绍几个我认为是颠覆性的科技,可能会为解决交通问题带来实质性帮助。

  第一个科技,无人驾驶车辆,现在光是Google驾驶车辆,跑了三百多万英里,虽然出了几件事故,绝大多数是别人撞他,只有一件他撞别人,比起来它比人类驾驶员安全系数高十倍以上,所以无人驾驶车辆的安全系数还是十分好的。

  第二个技术,叫做车联网技术,就是把车、路、人所有道路的用户都变成一个可以连接的网络元素,大家可以协调互动,使得我们基础设施的通行能力达到最大化,安全系数能够达到最大化。

  第三个技术,最近炒的很热的电动汽车,很多人会质疑,电动汽车的能源如果来自于煤,可能也不干净,那么电动汽车能源如果来自太阳能呢?这个故事完全不一样,即便来自于煤,也有很多可以商讨的地方,因为还有很多中间环节可以改进电动车的清洁性。

  第四个技术,被IT界和汽车界忽视的,就是智慧基础设施,这是一个很好的载体,如果把它利用好了,就是智慧汽车,或者其他的出行交通工具就会事半功倍。

  第五个技术,这是美国的手机APP,叫做VAAS,以色列公司发明的,后来被Google收购了,Google花了10亿美金收购的。所有用户输入他的一些信息,收集信息,采集大众信息,这项目技术机会极大地造福未来交通。

  第六个技术,交通里的大数据技术,交通管理部门有一些报表,有很多数据,在我们智能交通实验室做了这样一套系统,原来花几个月才能完成的报表数据,几秒钟能完成,而且可靠度比原来高很多。

  第七个技术,新的技术发展其实给我们带来了新的商业模式,这里边给大家简单说的,例如网约车模式,用uber做一个代表。

  第八个技术,再就是未来可能会快速发展的“出行即服务”。这项技术也会快速发展,尤其是结合了自动驾驶车辆、电动车之后,它的发展会是爆发式的。

  这八项技术每个都有自己的优势,如果组合应用的话效果更大。

  这些新技术真的能带来革命吗?以uber作为一些例子,看一下uber在纽约的(英文)地区的表现,uber和(英文)都是一个类型,都是网约车公司,它的过去从2014-2016年增长,它的增长是上升的。绿线和黄线代表的是两个团体,粉丝量基本上平行,新技术经对传统技术产生很大的颠覆,或者颠覆性的危险。

  如果新的技术进行进一步组合,我给大家展示的就是通用汽车跟(英文)明年做自动驾驶电动车服务。

  如果结合众包技术和大数据技术,能够准确知道在某一个时间里,在某一个地区,这是西雅图地区,越红的颜色越代表这个地方有很大需求。

  如果我能够知道我的顾客都在哪里,我的出租车或者这些网约车,可以直接到需求量大的地方,可以避免无畏的行驶造成道路的额外负担。

  为什么我觉得电动车将来会有很大的发展潜力,借用别人的图片,普通燃油车辆的发动机,两千多个零部件,电动车发动机,总共18个可动的部件,两千个部件每个部件都有失败的可能,如果造成一定的失败,就要花钱维护,可以预测普通燃油车辆比电动车的维护费用高很多,至于电动车的维护到底花多少钱,每个人口径不一。很多朋友跟我讲,只需要换轮胎,不需要做别的事情,总而言之可以预见的是,费用会低很多。

  这张图显示的实际上是电动车的成本,这个电动车用的是200英里的行驶范围的电动车,2022年的时候,它的价格低于普通的经济型燃油车辆,那个时候大家选择燃油车辆和电动车的时候一个逆转,更多人会选电动车辆。

  是不是应该拥有一辆汽车?中国汽车拥有量,过去30年当中成长很快,110倍,如果您有一辆车,最大可能96%时间停在那,我开车去华盛顿大学上班,20分钟开到华盛顿大学,车停在那里到下班,4%-5%的时间开车,车在使用,剩下的时间都是停在那里,这里边是一个统计的平均值,3%在使用,0.5%在堵车,0.5%在找停车位,一天付30美金停车位。

  是不是可以租一辆汽车,或者需要的时候,有车服务就行,现在比较流行交通即服务,或者出行即服务。这种情况下,如果我们要是拥有一辆汽车是来自于服务方的,而不是我自己拥有。我的驾驶单位里程成本只有10个美分左右,如果我要自己拥有的话,未来可能是50美分、60美分,出行即服务,要便宜很多。

  由于这种模式的改变,那么将来我们汽车的拥有数量可能会产生很大变化,这边展示是橘黄色是参加出行即服务的汽车数量,可以造成个人拥有汽车下降,就是黑色这一块,可以看到未来的汽车拥有数量,可能会有极大的降低。

  我们再看一看,从道路系统的这种公用角度,当今道路通行能力不高,这是普通的道路通行情况,我们通常来讲,我们车的时间间距大概1.5-2秒,对于每一条行车道通行能力,相当于1800-2400辆车,能不能通行能力进一步加大?把车联网、自动驾驶、电动车技术形成自己的集群,自动驾驶不需要像人类一样需要1秒钟左右时间,人类反应0.6秒钟,道路设计0.5秒,如果反应时间0.5秒的车头距,两千辆左右上升到7200辆车每小时。西雅图最堵的一段,需求只有7500辆,如果把现在这条行车道变成承载7200辆,剩下几百条辆,拥堵就会降低,甚至消失。

  八项目工颠覆性技术,这些技术组合会产生进一步十分大的颠覆性影响力,面临挑战的工作主要有哪些?燃油汽车、配件生产,更多的人喜欢用电动车、清洁能源。另外汽车维修,电动车零件很少,不需要维修,干吗需要那么多维修站呢?汽车有的保险,自动驾驶比人类驾驶安全十倍以上,汽车保险模式要改变,或者没有那么大保障,燃油生产、汽车加油站,不需要那么多汽油。没有那么多交通事故、受伤者,伤者治疗即康复受到很大影响。停车场管理,20%自动驾驶车辆可以替代现在所有汽车,依然满足需要,不需要那么多停车场。仅仅洛杉矶一个是,腾出来的一个面积,可以等于三个城市。没有酒驾,事故索赔也没有律师做工作,将来提供很多机遇,网络安全,车联网,身份判别,以及追踪,能不能开着车就走,基础设施如何设计,交通大数据如何分析,找到交通改进的方向,道路系统的感知通讯即控制技术,我们根据道路的实施情况,调整车的分配,出行即服务的平台,另外车可能更像是一个大办公室,这个大办公室里需要很多软件、硬件,例如说新能源车配套设施、传感、快速充电以及储能技术。

  1957年人们憧憬的未来交通,已经有了自动驾驶车的想法,这是我们即将看到的未来,我们的未来是未来的智慧、绿色和和平交通。

  谢谢大家!