電子技術對交通環衛改善分析范文

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1汽車交通環境急待根本性的和革命性的改善

其原因是:

1.1汽車數量不斷增長

汽車交通量若以行駛里程計,預計到2010年,歐洲還會增長40%,其原因是汽車有它獨特的優越性,諸如:它能使車主具有機動自主性、隱蔽保密性、靈活適應性以及在較大的范圍內和較長距離內的方便可達性。同時,預計新建公路的增加卻會受到一定的限制。

1.2驚人的車禍

1992年美國全年由警察系統報告的車禍統計數為“0萬件,它使350萬人受傷,5萬人重傷或死亡;造成的直接經濟損失高達700億美元。

歐洲的統計數也類似。每年車禍受傷人數為170萬人,5.5萬人死亡,直接經濟損失達630億美元。

1.3嚴重的交通堵塞

這是汽車交通當今最為嚴重,最為棘手,最迫切需要解決的大問題。‘這個問題如能完滿解決將給汽車的交通環境帶來根本改善。

據美國統計,由于堵車造成的國民生產總值的損失每年為1000億美元。此外,由于坐待解堵所損失的燃油為每年20億加侖。從單個汽車來看,經濟車速一般是在60~80km八的勻速行駛。車速若達150km/h或僅20km/h,則單位里程油耗都將增加50%,而在停停開開的擁擠路上,油耗將增加一倍之多。

2改善汽車交通環境的總思路

從現在歐洲和美、英等國當前正在進行的研究開發性的改革工作總體來看,大致可以概括成以下幾個要點:

(1)把汽車本身、其駕駛者、當時當地的交通實際這三者進行主動積極的統籌和協調,力圖使這三者不再作為孤立的、分散的和被動的對象,而是把它們作為積極主動和有機整體的參與者,進行汽車交通環境的總體根本性的改革;

(2)改革所采用的手段是采用先進的電子技術,以圖象、文字、聲光等作為通訊方法,包括電子、激光、紅外、紫外、雷達、電子計算機,甚至衛星通訊系統等最先進技術都屬積極采用的手段;

(3)先從立竿見影,短平快下手,盡快把研究成果變成商品出售使用。例如:光從人和車的安全措施方面下手,繼后提高行車效率,主動避開前方障礙和交通堵塞,保證順利迅速到達行車目的地,進而對整個區域內的車流進行監控和協調,以保證全體車輛都能做到高速穩流通暢地行駛,真正達到汽車交通環境的根本性和革命性的改善。也即先易后難,先個別逐步到成套,分期開發、突破;

(4)本項目由于牽涉面廣、規模龐大、技術復雜,開發資金要得多,而初期又難于獲利,且一旦實施起來又必然涉及的面很廣,必然會從小區域到大區域,從本國而達跨國,所以解決的辦法在歐洲必然會導致把有關各國的國內力量和國際力量組織起來,采用集中領導、集體統籌作戰的辦法,統一思想計劃和步調,分工負責,協調開發,各自發揮自己的專業特長,分批分階段地按期完成;

(5)由于以上各種特點,所以凡開發出來的技術成果必須通過實地試驗,專家們現場評議,確是達到了預期目標后,再進行小規模試行,再推廣使用。

3當前參加此類項目開發工作的組織情況及其成果近況

這里從歐、美、英三個方面分別來報道。

3.1歐洲方面

1986年歐洲為對汽車交通環境進行根本性改善設立了名叫普羅米修斯項目(PRoME-THEuS),其意為:具有最高效率和史無前例,安全的歐洲交通工作計劃,這個名稱很全面且很貼切地表達了本文上面所述的種種。組織起來參加該工作項目的有歐洲14家大型汽車制造商,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家包括電子、汽車零部件、遙控通訊等廠商和120家大學及研究機構。其1994年的開發預算為6.5億歐洲貨幣單位(ECU),這不包括各有關國家政府及大廠商的專門財政支助。]991年g月在菲亞特公司的試車場作了普羅米修斯初步成就的示范表演,與會者眾多,各有關國家的政府要員、各大企業、社會公眾團體、報刊等新聞媒介都來了人。初步開發的成果其功能很令人滿意。在該成果演示會上又作了進一步決定,要求大家進一步加強集體的協同作戰。在1998年以前,使整個項目在系統上具備相當的完整程度和成套水平。同時,會上又確定了該項目的中期(1998年以前)及近期的工業化項目,使開發出來的項目及早滿足市場需要,科技成果盡快變成商品生產。

3.2美國方面

1983年美國有一家ETAK公司就已致力于用電子技術改善汽車交通環境。由于本文第二節第4項所提到的集體行動之客觀需要,美國于1990年成立了美國智能汽車及公路協會(IvHS),以便協調開發所謂的智能汽車及公路系統(SMART)工作。參加會員單位已達四百多個,包括Motorala、GM、Allied一Signal、AT乙T、chrysler、Ford、3M、Raytheon、RockwellIntemational、TaxasInbstrunien等公司。該協會曾于1991及一992年前后兩次召開全體會議,并展示了很多開發成果。僅美國聯邦公路管理局于1994年撥給sMART項目的支助金就達一億美金。

3.3英國方面

英國往往在國際事務中采取自我孤立的態度,沒有參加歐洲的普羅米修斯計劃,也無它自己的系統性的整體計劃。不過英國倒有兩個較突出的有關項目:一是1988年12月英國議會正式批準公布的Auto一guide項目;二是同年成立的TrafficMaster項目。另外,英國參加了歐共體協作項目“DRIvE”,這是歐洲普羅米修斯項目之補充。

4歐、美、英已開發出的新成果簡介

歐洲普羅米修斯計劃是一個龐大的一攬子計劃,共分三個大類,總共“”個子項,分頭分期開發。這里介紹三大類的標題,它們是:

—關于保障安全的設施類;

—關于促使路上整體車流諧和行駛的設施類;

—關于對商業運輸車隊車輛實現即地監控調度管理方面的設施類。歐、美、英取得的新成果有:

4.1增強駕駛人員視感的電子系統

汽車在行駛途中,在能見度不良的情況下,包括在夜晚昏暗、雨、霧、雪迷茫中行駛,若采用了本設施可以使駕駛人員眼前的行駛前方的景象能見度增強。其方法是多樣的,包括利用紫外、近紅外、熱感、選通增輝門電路攝象等方法。其中,已開發成功正在試用的一種是通過安裝在車內駕駛位置上方的攝象機,在能見度不良情況下攝取車前方行駛道范圍內的景象,在攝象機內把攝到的景象給以增強亮度。同時,把此已增輝的景象顯示在駕駛人員眼前正前方的一塊透明的屏幕上。正因為該屏幕是一個透明的板,所以駕駛人員自己眼前所看到的行駛前方是他自己的直視真象,二是攝象機所攝已增輝之景象,該兩景象被調到完全重合,因而使在駕駛人員的眼里仿佛前方景象真的明朗起來了。

4.2視覺技術的應用系統(vITA)

這是以奔馳公司為首正在開發的中、長期項目。其最終達到的目標實際上是一種電子自主制導汽車行駛的裝置。其初期的目標是一種電子安全行駛的裝置。主要是協助駕駛人員保持與前車之車距,控制自己的車速。其遠期目標,將發展成凡行駛中的車輛皆能受控又能自動自主地進行行駛,以達到高速穩流,使整個汽車交通的組織管理水平達到完善的地步。這里介紹的是屬于其初期目標的開發成果。在車內駕駛位置的上方裝有一個變焦攝象機,它按前方遠近目標自動變焦,攝取的景象化成數字碼輸入車中的電算機內。電算機撇開前方道路以外的無關景象,將道路上有關有用的景象進行處理,以100微秒的速度完成一次閉路監控,包括動態連續不斷地下達指令給諸如油門、剎車、轉向等系統,當然還把處理好的信息傳給駕駛員。這個系統的功能是首先做到提供給駕駛人員一個實時的建議或警告,說明前方有無潛在的危險及危險已達何種緩急程度,通過駕駛人員手動或車上自動裝置以緩解甚至消除這種危險。并且,在緊急關頭這種裝置還能自動強制介入,干預汽車的操縱以躲開和防止事故的發生。在1991年9月的vlTA成果實地表演中證明該系統無論在黑夜和雨中都能協助駕駛人員做到:—自動穩定地跟隨前車行駛;—自動與前車保持一個動態的安全距離;—在拐彎時,按道路曲率半徑自動控制車速,不讓超過預設的橫向加速度;—認出前方交叉口,自動調控車速;—超軍時自動保持與被超車的合理車另一種技術是美國IvHs技米公司的產品名叫v0RAD。這是一種車內雷達裝里,借雷達掃描以發現前方不利情況,用聲光報警。

4.3自主智能巡馳控制系統(AlcC)

事故統計數據證明大約n駁的車禍是由于汽車撞前車所引起,所以,保持行駛中前后車的安全車距既是為了舒適(減小突加突減車速)也是為了安全。利用紅外測距儀最為便宜且精度可靠,近距精度0.sm,15Om遠距為lm。汽車在行駛,車速在變化,所以所謂保持安全車距,確切地說是保持一個動態的安全距離,其功能的含義應該是:

(1)當前車突然剎車,后車便該立即反應,相應剎車后,須保證不撞上前車。顯然,這個安全車距是一個動態的函數值,由車上電算機不斷進行計算輸出、提供,函數值的輸入顯然應該是兩車車速,地面摩擦系數等,后者又受天氣變化而有所變化;

(2)當前車減速,后車能立即相應自動轉換慣性滑行或輕輕一剎,直到動態安全車距重新建立,前后車無相對速度為止;

(3)若前車加速,則后車可在預設的車速范圍內自動地跟上去。

(4)若后車要求超車,則Alcc系統就自動讓位于駕駛人員自己駕駛,直到加速踏板放松后,Alcc又自動地切入恢復其保持車距之功能。

4.4雙重模式行駛路線指南系統

本系統的功能是幫助駕駛人員按當時當地最理想的路線進行行駛,盡快到達目的地。其功能初期階段應包含有三個內容:

(D給駕駛人員首先策劃一條從出發點到達目的地的一條最短的理想行駛路線;

(2)按此路線,駕駛人員可以從車內顯示器上顯示的路線圖上看到實時實地的本車動態的位置,從而得到不間斷的導航,而徑直駛向目的地;

(3)按前方實際交通堵塞情況,及時通知在路上的駕駛人員,同時建議或指引他一條前方通暢無阻礙的新路線。

為達到上述前二個任務目標要求,其基本方法大致是:事先把一般交通地圖轉換成僅有公路線路的地圖,這樣看起來就很簡單明了(恰如火車線路圖那樣)。把該圖以數字方式儲存起來,以便隨時可以在車內駕駛人員的一側電算機屏幕上顯示出來。車內設有車位定位器可以連續不斷地把本車實際車位顯示在上述的線路圖上。

該設施是普羅米修斯計劃中的一項,在1991年都靈市示范表演的結果說明很成功。美國ETAK公司在1989年也已開發出了這類系統,并試用成功.美國的Trallicmaster系統也類似于此種技術,于1988年開發試用成功。

至于完成上述第三個任務,則必須做到能不斷地給行駛中的汽車以前方交通形勢的信息,使駕駛人員及早躲開前方已經存在的交通不利形勢。為免遭堵車,駕駛人員可以及時地重新設計出一條可能繞道但仍不失為一個可行的好路線來。其基本方法各國大致相同,大多是采用公路道旁按一定間距建立路標,其上設有收發信息的設施,各路標與區域公路交通管理中心相聯。路標不斷錄取駛過汽車的信息,并輸入管理中心加以集中處理后,又通過路標把管理中心的重要信息和指令再輸回到行駛中的汽車中去。歐、美、英都正在數段有限距離的公路段上和有限的車輛中試行著這種技術,效果是令人滿意的。例如屬于此類的有美國的sMART系統和英國的Autoguide系統。美國在芝加哥西北郊試行的ADvANCE項目、在orlendo試行的TrovTok項目和美國其它地區正在試行的項目皆屬此類。上面所述的就是所謂雙重模式行駛路線指南系統,它將首先在繁忙路段范圍內試用,然后再逐步推廣。

4.5信息服務系統

這里所說的信息服務系統是對行駛中的汽車進行多種信息服務o’從技術角度看可以采取車內圖象顯示、文字數據顯示、無線電傳播以及其它特殊辦法。具體的方法是可以通過建立在路旁的專門路標,或就地利用已有的路標,采用特殊周波的無線電網絡,甚至衛星通訊系統和專門建立起來的區域中心站,以進行信息的收集、處理和發送。服務的目的主要是傳播交通堵塞信息,以達到穩定的、高效勻速的車流交通水平,提高行車安全性及高效性。此外,還可以開發種種附帶服務,例如指出停車場位置及其當前空位情況、公共服務設施的位置及服務內容情況及重要的電話號碼查詢服務等等。這種系統歐、美、英現都在試用中,美國洛杉磯市santaMonica高速公路段上試行的就是這種技術。

4.6商業運輸車隊的管理系統

隨著歐共體不久將轉變成歐洲聯盟,預計歐洲范圍內的貨物運輸量將會大大增長,商業運輸車隊將進一步發展,這就很有必要給眾多的商業性運輸公司及其所屬車隊和車輛以自動信息系統的技術革新,把貨物運送業務提高到全過程動態監控和管理的水平。該系統具體可做到事先優化裝、運、卸、停、貯計劃,壓縮空車里程,減少相同作業車輛的數量,優化行駛路線,臨時緊急改變行駛路線,避免堵車,實現運送和裝卸的經濟高效。預計采用這種系統以后必將大大改善交通環境,于社會公眾有益,同時也降低了運輸成本,于企業有利。.

其基本思路是建立三級層次—運輸公司一車隊一車輛,相互裝備有自動信息系統以進行聯系,主要是實現自上而下的跟蹤車隊車輛,達到上對下的即時監控,而司機僅需按即時收到的信息進行駕駛就行了。

這里的關鍵是所有的信息,不論是上行還是下達,都是不需要通過對話或手動的辦法,而是自動進行的,是一種自動數據的相互聯系,其基本的技術是對行駛中的每個車隊車輛能做到自動識別,并能確定它們的實時位置。這是一個較龐大的計劃,是屬于普羅米修斯項目的一個部分,至今尚無成套成果。