无人私家车、无人出租车、无人公交车,无人驾驶的「未来之道」即将重塑

贝多罗    iprdaily    2017-04-18 14:56

每一种新的交通技术都会影响到社区的地理环境和人民生活的结构,无人驾驶汽车就是一种这样的技术。正如高速公路系统或路面电车网络,形成了过去的城市和生活方式那样。无人驾驶汽车将再次重塑大都会,问题是它如何重塑,将会产生怎样意想不到的结果?


许多人认为,无人驾驶汽车将会减少汽车拥有量,并提供很多的益处,包括改善交通流量、减少交通事故以及增强残疾人、老人和儿童的流动性。随着无人驾驶汽车的普及,人们将摆脱停车困难、交通拥挤以及减少许多财务和环境的成本。然而,达成这个结果并不是那么简单。

有一点是肯定的:零乘或单乘——即使使用无人驾驶技术,这也都不是什么好事,这造成了拥堵、能量消耗,每英里排放出更多的碳。令人惊讶的是,即使是乘坐三名乘客的无人驾驶出租车也可以在等待乘客的时候,因为远距离的接客和漫无目的,而产生更多的无效里程。高效的客流量和节能需求只能在非无人驾驶车辆的专属区域运送。无人驾驶汽车技术是共享车辆和新一代公交的最好选择——  专用车道或无车区域中使用的无人驾驶汽车,这才是最好的选择。

现实情况是,某些形式的无人驾驶汽车可能会使事情变得更糟。根据2014年国际交通论坛(ITF)和企业伙伴关系委员会(CPB)发布的《城市移动:系统升级》研究报告中显示,无人驾驶汽车的便利性可能会导致更多的行驶里程——个人多出的行驶里程达35%,单乘客无人驾驶出租车行驶里程超出90%。这种增加是乘客获得更长时间通勤的宽容程度,以及空车运行寻找新的乘客或便宜的停车场的结果。唯一比单乘车更糟糕的只有零乘车(ZOV)。

在美国,由于郊区化进程加快,女性进入劳动力市场以及廉价的汽油因素,汽车使用量大幅上涨。无人驾驶汽车私有化后,美国的车辆里程(VMT)总数预计在未来30年将增加2万亿至3万亿英里,是过去30年的五倍以上,更高的VMT意味着更多的道路使用,因此导致会更多的拥堵和碳排放。

这些结果并不是不可避免的。事实上,无人驾驶汽车对一个地区的影响将取决于许多因素,无人驾驶汽车的使用方式是最重要的因素之一。

无人驾驶技术以三种不同的方式应用于私家车、出租车和运输系统中,每一种都将产生不同的影响和收益。私人使用将导致更多的交通和碳排放,但会提供方便和安全,并且可用于租赁等其他可能。如果共享和用于达成公共交通的出租车在减少VMT方面会更好,但单乘客出租车的使用量将会增加VMT。

相比之下,无人快速公交(ART)将在专用车道或汽车自由行驶带的小型客车和小型货车中使用该技术。这将提供低成本的全天候服务,而不会浪费ZOV里程,或者解决在相同的车道中同时使用混合汽车、公共汽车、卡车和自行车的低效率。根据“共享移动”的说法,如果ART成为主流,则可以将VMT降低37%,同时消除拥堵和95%的公共停车。最后,这三种类型的无人驾驶汽车都存在,但是分别适用于哪种环境,怎么排序,分别占多少比例呢?

个人无人驾驶汽车

无人驾驶技术存在多种级别,每一种都具有不同的功能和潜力。国家公路交通安全管理局(NHTSA)定义了五个级别以增加车辆自主性,每个级别在不同的环境中都需要不同的能力。现在,司机可以在高速公路上使用3级自动驾驶功能,如特斯拉,但在城市街道上却不适用。  4级是完全自主,它必须先在专用的公交车道上工作,然后才能运行在一般交通中。因此,无人驾驶部署的时间取决于环境和技术。

另一个变量是混合交通。无人驾驶汽车如果在专用通道中运行会更安全、更有效,它们可以排成一排同时行驶(减少占用的道路空间),并相互通信,以协调交叉路口的移动(改善交通流量)。当无人驾驶汽车在复杂的混合环境中运行时,通过与其他车辆的紧密结合或协调来改善交通流量的能力将受到很大的影响。

由于存在这些问题,无人驾驶技术的采用率将大大影响性能。有人预计,无人驾驶车辆到2040年可以统治城市街道;还有人预测到2060年,但混合阶段将持续一段时间,并将呈现真正的挑战。


根据2014年Fehr&Peers的报告《下一代汽车对出行需求和公路的影响》中提出,一个拥有个人无人驾驶汽车和传统汽车各占50%的城市,其VMT总量增长约为20%,无人驾驶汽车全面普及后,VMT将上升约35%。增加的VMT是空车运行、找便宜的停车场,以及不用开车导致人们能容忍更长时间的旅行而产生的。另外,人们往往会把他们的汽车送往他们通常不会采用的行车路线上,比如出差或者接人。

在高速公路上,75%的无人驾驶汽车与传统汽车的混合将使交通流量增加25%至35%。因此,个人无人驾驶汽车将适用于高速公路常见的郊区,由于主干道够大足以应付增加的VMT,所以长途通勤会很常见。

因此,个人无人驾驶汽车可以普及,因为远距离的通勤变得不那么刺激,并且可以转化为生产时间。VMT的数字将会增加,从而提高能源消耗和碳排放量,甚至超出了更高效的电动汽车。在短期内,在具有复杂混合流量环境的老城市中心,由于增加的VMT,使用个人无人驾驶汽车将导致无人驾驶功能受损而引起更多的拥堵。

无人驾驶出租车:单乘或共享


将无人驾驶技术应用于单乘客出租车或类似Uber的系统,不幸的是,与使用个人无人驾驶汽车有许多相同的问题:在混合流量交通的道路容量方面几乎没有什么好处,并且使无人驾驶出租车为了接送更多的乘客而增加VMT,同时也会产生额外的ZOV里程。

此外,短暂的步行或自行车出行可能会败给没有停车麻烦的自动驾驶出租车带来的便利。另一方面,自动驾驶出租车的使用可以减少家庭汽车所有权,减少停车需求,以及会增加老年人、残疾人和儿童的流动性。

城市交通的一项研究显示,要想完全消除里斯本市中心的私家车,仅需城市现有汽车的四分之一的无人驾驶汽车来承担。但影响将是巨大的:总驾驶的英里数几乎翻倍,再次因为其重新定位、盘旋和远程载客而造成可怕的ZOV里程。


共享乘客的乘车数量将增加的里程减少到22%,如果共享的出租车将人们带到公共交通换成地而不是最终目的地,则在解决公共交通  “最后一公里”问题时,可以使增加的VMT下降6%。此外,由于没有混合交通,自动驾驶技术可以在其最高级别运行,通过排队和智能路口协调来减少拥堵,因此可以减少出行时间。

这些措施可以进一步减少路边停车场的需求,为骑自行车的人士开辟更多车道,为行人提供更多的空间。

总而言之,在禁止私家车和维持高容量运输服务的地区,共享无人驾驶出租车将是该技术的一个很大的应用,即使它并没有显著降低VMT、能源消耗或碳排放。

为了实现高效,无人驾驶出租车需要共享,需要避免混合流动的街道,而且主要用于短途旅行或中转。因为过渡到纯粹的自动驾驶环境将需要时间,最好的结果也将在几十年内受到影响。而且由于私家车可能永远不会被完全消除,这个选择将不会取得最终效益。

无人快速公交

无人快速公交提出在共享车辆中使用无人驾驶技术,如在专用公交车道上的快速公交系统。这种方法可以提高无人驾驶汽车流量的效率,而无需从城市街道上消除私家车辆。通过解除对司机的需求,可以最大限度地降低快速公交的运营成本,通过按时间和地点的调整能力来满足需求,大幅减少VMT,并通过向目的地提供直接运输服务,减少许多乘客的出行时间。

最重要的是,无人快速公交可以达成从现有条件和所有权模式,到完全消除所有私家车的共享自动驾驶环境的可行、平稳地过渡。

2014年ITF/CPB最新的无人驾驶汽车研究报告发现,随着城市地区消除私家车,共享小型客车和货车后,几乎可以消除交通拥堵和停车问题,并可将VMT降低37%。这项研究使用了一系列6、8、16人的小巴和货车,与里斯本现有的公共交通资源一致。该研究假设小巴和货车可以是自动驾驶或由驾驶员控制的,在VMT方面结果是相同的。本研究中发现的VMT的减少基本上是假定车辆占用率较高的直接结果。

值得注意的是,在里斯本的运输方式中,其中55%是步行和骑自行车,与大多数美国城市截然不同。据推测,由于共享无人驾驶汽车将是普遍存在的,传统公交线路和站点将被复杂的网络服务所取代,从而高效地整合出发地/目的地的请求。该研究有效地呈现了无人快速公交从专用车道向自动驾驶区域的过渡。


Fehr&Peers和Calthorpe  Associates最近未发表的一项研究着眼于取代在旧金山的Geary  Boulevard大道快速公交线上的公共汽车,作为无人快速公交的第一步。  快速公交系统计划将六车道的两条车道转换成专用公交车道。

该研究考虑用四人无人驾驶汽车替换公共汽车,至少乘坐三名乘客,然后直接前往目的地。除了跳过沿途到达乘客目的地的所有巴士站之外,汽车将会排成一列,并在交叉路口触发绿灯,以改善交通流量。分析发现,与快速公交相比,使用这样一个系统的旅行时间可以减少35%,而在非专用车道上行驶的私家车辆则减少了50%。

这种无人快速公交系统可以通过许多其他方式产生效果。研究发现,混合搭载二十位客运小型巴士及四位乘客的无人驾驶车辆,无人快速公交通道的峰值吞吐量将相当于全球当前中等规模的快速公交系统,每高峰时段的客运量为2800到4000人。这是以普通汽车为主的城市车道能力的五倍以上。

更重要的是,在非高峰时期,无人快速公交车辆可以响应特定的服务呼叫,减少低效率的低占用服务,节省能源和运营及维护成本。拥有混合的大型和小型车队,无人快速公交可以全天候运行,停止零乘车运行。

也许,其最重要的因素是无人快速公交可以吸引“选择性乘客”。新的交通系统通常会吸引来自其他交通系统的乘客,而不是让习惯开车的人放弃开车。但是,相对个人隐私来说,由于可提供直接到目的地的服务和较短的旅行时间,无人快速公交可以诱导司机放弃自驾车。此外,低运营成本将使运输机构可以在更多的道路上提供更好的服务,从而进一步减少私人汽车使用。

最后,无人快速公交系统的优点在于能够实现无人驾驶汽车的所有行驶效率,而且可以在混合流动街道上的专用车道上运行。随着时间的推移,它将提供从专业车道扩展到无人快速公交街道网络,然后扩展到无人快速公交区域,最终实现无人快速公交城市。

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