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电子技术对交通环卫改善分析

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1汽车交通环境急待根本性的和革命性的改善

其原因是:

1.1汽车数量不断增长

汽车交通量若以行驶里程计,预计到2010年,欧洲还会增长40%,其原因是汽车有它独特的优越性,诸如:它能使车主具有机动自主性、隐蔽保密性、灵活适应性以及在较大的范围内和较长距离内的方便可达性。同时,预计新建公路的增加却会受到一定的限制。

1.2惊人的车祸

1992年美国全年由警察系统报告的车祸统计数为“0万件,它使350万人受伤,5万人重伤或死亡;造成的直接经济损失高达700亿美元。

欧洲的统计数也类似。每年车祸受伤人数为170万人,5.5万人死亡,直接经济损失达630亿美元。

1.3严重的交通堵塞

这是汽车交通当今最为严重,最为棘手,最迫切需要解决的大问题。‘这个问题如能完满解决将给汽车的交通环境带来根本改善。

据美国统计,由于堵车造成的国民生产总值的损失每年为1000亿美元。此外,由于坐待解堵所损失的燃油为每年20亿加仑。从单个汽车来看,经济车速一般是在60~80km八的匀速行驶。车速若达150km/h或仅20km/h,则单位里程油耗都将增加50%,而在停停开开的拥挤路上,油耗将增加一倍之多。

2改善汽车交通环境的总思路

从现在欧洲和美、英等国当前正在进行的研究开发性的改革工作总体来看,大致可以概括成以下几个要点:

(1)把汽车本身、其驾驶者、当时当地的交通实际这三者进行主动积极的统筹和协调,力图使这三者不再作为孤立的、分散的和被动的对象,而是把它们作为积极主动和有机整体的参与者,进行汽车交通环境的总体根本性的改革;

(2)改革所采用的手段是采用先进的电子技术,以图象、文字、声光等作为通讯方法,包括电子、激光、红外、紫外、雷达、电子计算机,甚至卫星通讯系统等最先进技术都属积极采用的手段;

(3)先从立竿见影,短平快下手,尽快把研究成果变成商品出售使用。例如:光从人和车的安全措施方面下手,继后提高行车效率,主动避开前方障碍和交通堵塞,保证顺利迅速到达行车目的地,进而对整个区域内的车流进行监控和协调,以保证全体车辆都能做到高速稳流通畅地行驶,真正达到汽车交通环境的根本性和革命性的改善。也即先易后难,先个别逐步到成套,分期开发、突破;

(4)本项目由于牵涉面广、规模庞大、技术复杂,开发资金要得多,而初期又难于获利,且一旦实施起来又必然涉及的面很广,必然会从小区域到大区域,从本国而达跨国,所以解决的办法在欧洲必然会导致把有关各国的国内力量和国际力量组织起来,采用集中领导、集体统筹作战的办法,统一思想计划和步调,分工负责,协调开发,各自发挥自己的专业特长,分批分阶段地按期完成;

(5)由于以上各种特点,所以凡开发出来的技术成果必须通过实地试验,专家们现场评议,确是达到了预期目标后,再进行小规模试行,再推广使用。

3当前参加此类项目开发工作的组织情况及其成果近况

这里从欧、美、英三个方面分别来报道。

3.1欧洲方面

1986年欧洲为对汽车交通环境进行根本性改善设立了名叫普罗米修斯项目(PRoME-THEuS),其意为:具有最高效率和史无前例,安全的欧洲交通工作计划,这个名称很全面且很贴切地表达了本文上面所述的种种。组织起来参加该工作项目的有欧洲14家大型汽车制造商,包括BMw、Daimle一Benz、Fiat、Ford、Jaguar、Matra、OPel、Porsehe、PSA、Renault、Saab、Steyr一Daim!er一Pueh、Volvo等公司以及70家包括电子、汽车零部件、遥控通讯等厂商和120家大学及研究机构。其1994年的开发预算为6.5亿欧洲货币单位(ECU),这不包括各有关国家政府及大厂商的专门财政支助。]991年g月在菲亚特公司的试车场作了普罗米修斯初步成就的示范表演,与会者众多,各有关国家的政府要员、各大企业、社会公众团体、报刊等新闻媒介都来了人。初步开发的成果其功能很令人满意。在该成果演示会上又作了进一步决定,要求大家进一步加强集体的协同作战。在1998年以前,使整个项目在系统上具备相当的完整程度和成套水平。同时,会上又确定了该项目的中期(1998年以前)及近期的工业化项目,使开发出来的项目及早满足市场需要,科技成果尽快变成商品生产。

3.2美国方面

1983年美国有一家ETAK公司就已致力于用电子技术改善汽车交通环境。由于本文第二节第4项所提到的集体行动之客观需要,美国于1990年成立了美国智能汽车及公路协会(IvHS),以便协调开发所谓的智能汽车及公路系统(SMART)工作。参加会员单位已达四百多个,包括Motorala、GM、Allied一Signal、AT乙T、chrysler、Ford、3M、Raytheon、RockwellIntemational、TaxasInbstrunien等公司。该协会曾于1991及一992年前后两次召开全体会议,并展示了很多开发成果。仅美国联邦公路管理局于1994年拨给sMART项目的支助金就达一亿美金。

3.3英国方面

英国往往在国际事务中采取自我孤立的态度,没有参加欧洲的普罗米修斯计划,也无它自己的系统性的整体计划。不过英国倒有两个较突出的有关项目:一是1988年12月英国议会正式批准公布的Auto一guide项目;二是同年成立的TrafficMaster项目。另外,英国参加了欧共体协作项目“DRIvE”,这是欧洲普罗米修斯项目之补充。

4欧、美、英已开发出的新成果简介

欧洲普罗米修斯计划是一个庞大的一揽子计划,共分三个大类,总共“”个子项,分头分期开发。这里介绍三大类的标题,它们是:

—关于保障安全的设施类;

—关于促使路上整体车流谐和行驶的设施类;

—关于对商业运输车队车辆实现即地监控调度管理方面的设施类。欧、美、英取得的新成果有:

4.1增强驾驶人员视感的电子系统

汽车在行驶途中,在能见度不良的情况下,包括在夜晚昏暗、雨、雾、雪迷茫中行驶,若采用了本设施可以使驾驶人员眼前的行驶前方的景象能见度增强。其方法是多样的,包括利用紫外、近红外、热感、选通增辉门电路摄象等方法。其中,已开发成功正在试用的一种是通过安装在车内驾驶位置上方的摄象机,在能见度不良情况下摄取车前方行驶道范围内的景象,在摄象机内把摄到的景象给以增强亮度。同时,把此已增辉的景象显示在驾驶人员眼前正前方的一块透明的屏幕上。正因为该屏幕是一个透明的板,所以驾驶人员自己眼前所看到的行驶前方是他自己的直视真象,二是摄象机所摄已增辉之景象,该两景象被调到完全重合,因而使在驾驶人员的眼里仿佛前方景象真的明朗起来了。

4.2视觉技术的应用系统(vITA)

这是以奔驰公司为首正在开发的中、长期项目。其最终达到的目标实际上是一种电子自主制导汽车行驶的装置。其初期的目标是一种电子安全行驶的装置。主要是协助驾驶人员保持与前车之车距,控制自己的车速。其远期目标,将发展成凡行驶中的车辆皆能受控又能自动自主地进行行驶,以达到高速稳流,使整个汽车交通的组织管理水平达到完善的地步。这里介绍的是属于其初期目标的开发成果。在车内驾驶位置的上方装有一个变焦摄象机,它按前方远近目标自动变焦,摄取的景象化成数字码输入车中的电算机内。电算机撇开前方道路以外的无关景象,将道路上有关有用的景象进行处理,以100微秒的速度完成一次闭路监控,包括动态连续不断地下达指令给诸如油门、刹车、转向等系统,当然还把处理好的信息传给驾驶员。这个系统的功能是首先做到提供给驾驶人员一个实时的建议或警告,说明前方有无潜在的危险及危险已达何种缓急程度,通过驾驶人员手动或车上自动装置以缓解甚至消除这种危险。并且,在紧急关头这种装置还能自动强制介入,干预汽车的操纵以躲开和防止事故的发生。在1991年9月的vlTA成果实地表演中证明该系统无论在黑夜和雨中都能协助驾驶人员做到:—自动稳定地跟随前车行驶;—自动与前车保持一个动态的安全距离;—在拐弯时,按道路曲率半径自动控制车速,不让超过预设的横向加速度;—认出前方交叉口,自动调控车速;—超军时自动保持与被超车的合理车另一种技术是美国IvHs技米公司的产品名叫v0RAD。这是一种车内雷达装里,借雷达扫描以发现前方不利情况,用声光报警。

4.3自主智能巡驰控制系统(AlcC)

事故统计数据证明大约n驳的车祸是由于汽车撞前车所引起,所以,保持行驶中前后车的安全车距既是为了舒适(减小突加突减车速)也是为了安全。利用红外测距仪最为便宜且精度可靠,近距精度0.sm,15Om远距为lm。汽车在行驶,车速在变化,所以所谓保持安全车距,确切地说是保持一个动态的安全距离,其功能的含义应该是:

(1)当前车突然刹车,后车便该立即反应,相应刹车后,须保证不撞上前车。显然,这个安全车距是一个动态的函数值,由车上电算机不断进行计算输出、提供,函数值的输入显然应该是两车车速,地面摩擦系数等,后者又受天气变化而有所变化;

(2)当前车减速,后车能立即相应自动转换惯性滑行或轻轻一刹,直到动态安全车距重新建立,前后车无相对速度为止;

(3)若前车加速,则后车可在预设的车速范围内自动地跟上去。

(4)若后车要求超车,则Alcc系统就自动让位于驾驶人员自己驾驶,直到加速踏板放松后,Alcc又自动地切入恢复其保持车距之功能。

4.4双重模式行驶路线指南系统

本系统的功能是帮助驾驶人员按当时当地最理想的路线进行行驶,尽快到达目的地。其功能初期阶段应包含有三个内容:

(D给驾驶人员首先策划一条从出发点到达目的地的一条最短的理想行驶路线;

(2)按此路线,驾驶人员可以从车内显示器上显示的路线图上看到实时实地的本车动态的位置,从而得到不间断的导航,而径直驶向目的地;

(3)按前方实际交通堵塞情况,及时通知在路上的驾驶人员,同时建议或指引他一条前方通畅无阻碍的新路线。

为达到上述前二个任务目标要求,其基本方法大致是:事先把一般交通地图转换成仅有公路线路的地图,这样看起来就很简单明了(恰如火车线路图那样)。把该图以数字方式储存起来,以便随时可以在车内驾驶人员的一侧电算机屏幕上显示出来。车内设有车位定位器可以连续不断地把本车实际车位显示在上述的线路图上。

该设施是普罗米修斯计划中的一项,在1991年都灵市示范表演的结果说明很成功。美国ETAK公司在1989年也已开发出了这类系统,并试用成功.美国的Trallicmaster系统也类似于此种技术,于1988年开发试用成功。

至于完成上述第三个任务,则必须做到能不断地给行驶中的汽车以前方交通形势的信息,使驾驶人员及早躲开前方已经存在的交通不利形势。为免遭堵车,驾驶人员可以及时地重新设计出一条可能绕道但仍不失为一个可行的好路线来。其基本方法各国大致相同,大多是采用公路道旁按一定间距建立路标,其上设有收发信息的设施,各路标与区域公路交通管理中心相联。路标不断录取驶过汽车的信息,并输入管理中心加以集中处理后,又通过路标把管理中心的重要信息和指令再输回到行驶中的汽车中去。欧、美、英都正在数段有限距离的公路段上和有限的车辆中试行着这种技术,效果是令人满意的。例如属于此类的有美国的sMART系统和英国的Autoguide系统。美国在芝加哥西北郊试行的ADvANCE项目、在orlendo试行的TrovTok项目和美国其它地区正在试行的项目皆属此类。上面所述的就是所谓双重模式行驶路线指南系统,它将首先在繁忙路段范围内试用,然后再逐步推广。

4.5信息服务系统

这里所说的信息服务系统是对行驶中的汽车进行多种信息服务o’从技术角度看可以采取车内图象显示、文字数据显示、无线电传播以及其它特殊办法。具体的方法是可以通过建立在路旁的专门路标,或就地利用已有的路标,采用特殊周波的无线电网络,甚至卫星通讯系统和专门建立起来的区域中心站,以进行信息的收集、处理和发送。服务的目的主要是传播交通堵塞信息,以达到稳定的、高效匀速的车流交通水平,提高行车安全性及高效性。此外,还可以开发种种附带服务,例如指出停车场位置及其当前空位情况、公共服务设施的位置及服务内容情况及重要的电话号码查询服务等等。这种系统欧、美、英现都在试用中,美国洛杉矶市santaMonica高速公路段上试行的就是这种技术。

4.6商业运输车队的管理系统

随着欧共体不久将转变成欧洲联盟,预计欧洲范围内的货物运输量将会大大增长,商业运输车队将进一步发展,这就很有必要给众多的商业性运输公司及其所属车队和车辆以自动信息系统的技术革新,把货物运送业务提高到全过程动态监控和管理的水平。该系统具体可做到事先优化装、运、卸、停、贮计划,压缩空车里程,减少相同作业车辆的数量,优化行驶路线,临时紧急改变行驶路线,避免堵车,实现运送和装卸的经济高效。预计采用这种系统以后必将大大改善交通环境,于社会公众有益,同时也降低了运输成本,于企业有利。.

其基本思路是建立三级层次—运输公司一车队一车辆,相互装备有自动信息系统以进行联系,主要是实现自上而下的跟踪车队车辆,达到上对下的即时监控,而司机仅需按即时收到的信息进行驾驶就行了。

这里的关键是所有的信息,不论是上行还是下达,都是不需要通过对话或手动的办法,而是自动进行的,是一种自动数据的相互联系,其基本的技术是对行驶中的每个车队车辆能做到自动识别,并能确定它们的实时位置。这是一个较庞大的计划,是属于普罗米修斯项目的一个部分,至今尚无成套成果。

电子技术对交通环卫改善分析责任编辑:陈老师    阅读:人次