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交通强国战略研究:超音速飞机及自动驾驶的未来

阅读量:3743996 2019-10-24



由傅志寰和孙永福主编的《交通强国战略研究》的第二卷,其中有对交通运输的若干热点问题进行探讨的文章,其中所包含的信息值得拿出来分享。这里,给出超音速飞机以及自动驾驶技术的未来趋势,并简短提出笔者的思考。
1、对超音速飞机发展的思考
“协和号”是最早投入商业使用的超音速客机,由英国和法国联合研制,能在15000米高空以2.02倍音速巡航,相当于2473公里的时速。2003年10月24日,“协和号”飞机执行了最后一次飞行,全部退役。可以说,“协和号”在其领先的科技性上是个赢家,但却败在客户需求和经济性上。2017年,美国再次提出研制最高时速超过2000公里的超音速载人飞机,相当于1.63倍音速,可在4小时内从洛杉矶飞抵北京。近年来,与超音速飞机相关的技术突飞猛进,已成为国内外的热点。对于未来超音速飞机的发展,基本的判断是:(1)大规模的计算流体力学已经是航空界的常用技术,气动设计水平有了长足进步已具备了设计升阻比更高、声爆水平更低的气动外形的能力。在结构设计方面,由于以复合材料为代表的新材料、新工艺的大量应用,现可设计出更轻质、更坚固的结构。发动机技术的进步也给低油耗、低排放的飞机带来了可能性。(2)目前的航空设计水平不足以设计生产出经济与环境上能承受的大型超音速飞机。现阶段超音速飞机的技术研发主要集中在小型载人公务机上,其体积、重量与目前的超音速军用飞机接近,技术难度相对较小。对于大型超音速飞机而言,随着飞机尺寸与重量的增加,其在空气中运动的速度突破音速时产生冲击波所引起的声爆问题,亦成为制约其发展的重要技术瓶颈。(3)虽然经济性和环境性制约了大型超音速飞机的发展。但从技术储备的角度而言,超音速飞机可作为研究目标,但从能耗、噪声、运行安全、运营效率角度考虑,目前不建议将其作为通用交通工具,可作为高端商务机的选项。 2、对自动驾驶技术发展的思考     自动驾驶是汽车产业与人工智能、物联网、高性能计算等新一代信息技术深度融合的产物,是当前全球汽车与交通出行领域智能化和网联化发展的主要方向之一,业已成为世界各国争相抢夺的战略制高点。对于未来自动驾驶技术的发展,基本的判断是:(1)自动驾驶技术将有效减少交通拥堵、提升行车安全。一方面,自动驾驶车辆的反应速度终将超越人工驾驶车辆,由此车流间距可以更小,行车安全性可以更高,从而使道路通行效率大幅提升(车头时距减小到1s,基本通行能力可提升50%以上,但在人工驾驶与自动驾驶混合的情况下,道路通行能力的提升非常有限)。另一方面,充分网联、高度智能的自动驾驶车辆将成为智能交通体系中不可或缺的重要节点,通过出行工具的合理调配与管理,可以极大地改善交通状况。(2)自动驾驶技术将带来汽车商业模式的深刻变革,特别是汽车共享将改变汽车产业和汽车社会的整体格局。中国要成为真正的发达国家,必须具备与之相匹配的移动出行能力,而由于资源约束,我国汽车保有量不可能无限增长,为此唯有通过汽车共享提升车辆的使用效率,以相同的汽车数量满足更多的出行需求。自动驾驶技术将为全域的汽车共享提供支撑,自动驾驶的共享汽车可以自行移动到出行需求点,从而实现无缝接驳。(3)自动驾驶是系统工程和生态重塑,需要众多不同的参与方有效分工、融合协作。是供环境感知、智能决策、车辆控制技术的整车厂、集成供应商、科技公司、信息技术公司、地图商等,与提供智能交通设施、车用无线通信(V2X)及车路协同控制、法规标准的通信服务商、平台服务商、中央与地方政府,都需承担各自不可或缺的重要角色。例如,交通基础设施的智能化网联化程度与自动驾驶技术的大规模应用相互支撑、相互影响,城市全域自动驾驶既需要车辆本身的智能化技术,更依赖于智能交通基础设施、数字化城市的支撑。(4)在自动驾驶场景下,车辆的可靠性和适应性以及信息安全问题不容忽视,这既需多种环境下的大量测试,也需要法规标准体系的有力支持。实际上,在智能网联汽车产生态的重构中,政府力量的重要性前所未有。为此,我国必须做好顶层设计,进行科学布局;以尽快商用为目标,加快推进路面测试法规和标准的出台,推动系统研发和基础设施建设;同时鼓励基于自动驾驶的创新商业模式。      (5)尽管自动驾驶技术取得了快速进展,但适应全域复杂环境的自动驾驶技术仍存在技术瓶颈。考虑自动驾驶车辆的渗透率,自动驾驶取代人工驾驶将是一个长期的过程,在2045年前,实现所有交通载运工具完全自动驾驶的可能性较小。综合研究结果表明,自动驾驶技术在诸如高速公路等特定行车环境下,可以显著缩短车间时距,提高道路基础设施的通行能力;而在常规的城市道路上,由于同时存在机动车、非机动车和行人,并同时受信号灯控制的混合交通流条件,自动驾驶对道路交通基本通行能力不会有本质性的改变。       (6)尽管自动驾驶取代人工驾驶还有很长的路要走,但在旅游区、高速公路等特定的运输需求和特定的运输场景下,率先实现自动驾驶,将有利于加速自动驾驶技术的发展与应用。 (资料来源:傅志寰 孙永福主编,交通强国战略研究(第二卷),人民交通股份有限公司,2019年4月,140-142.)3、一些认识     近些年来,高铁的横空出世给中国人带来了出行时效性的巨大变革,但航空领域的变革却少有发生。“协和号”飞机本来引领者行业变革,却因为在客户体验和价格方面的问题而停飞。尤其是波音737MAX飞机的坠机事故,显现出民用航空领域在行业治理能力方面具有巨大的问题。中国民用航空的空域管制问题也长期得不到有效解决,使得飞机出行准点率相对于高铁差很多。新时代人们的美好生活需要决定了“时不我待”,一定有人愿意支付更高的价钱来购买时效性更好的出行服务,飞机提速应该是大势所趋。高端市场满足少数富人阶层的出行需求是一个突破口,小型的高速飞机是发展方向。中国也应在此领域做相关探索。民用航空业面临铁路的竞争,这是其不得不创新的外部压力,而作为普通大众,一定能够在未来的交通技术进步中享受到更加令人满意的服务。     对于自动驾驶技术,确实具有颠覆性技术的特征,因而也必然存在着传统力量所迸发的保守力量阻碍其发展。因此,如果仅仅将眼光盯在自动驾驶技术这一维度,就可能对其在经济社会普遍应用过于乐观。还应该将部分视野聚焦在新旧力量的博弈中,聚焦在传统力量如何对新兴力量的打压中。这其中,要做好顶层设计并不容易,因为并不知道什么企业以及怎样的技术最后会胜出,新旧规则的划分界限在哪里。只有对新生事物保持充分的好奇心,以更为公平的竞争规则让有竞争力的技术能够胜出,并给存量企业和存量资产以恰当的退出市场的通道,这才会出现一个平稳过渡的出行市场。这会考验交通运输的治理体系和治理能力。

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