Automašīnu un automašīnu tehnoloģiju nākotne - hibrīdas, elektriskas un bez vadītāja automašīnas

Automobiļi, kas arvien vairāk ir pieejami ikvienam, ir izplūduši sociālās klases atšķirības, paplašinājuši tirgus un stimulējuši ekonomiku. Nozare tieši nodarbina vairāk nekā 2,6 miljonus cilvēku, un saskaņā ar Auto Alliance datiem tā veido 3% līdz 3,5% no valsts iekšzemes kopprodukta (IKP)..

Amerikāņu mīlas dēka ar automašīnām ir uzskatāma ar piederīgo skaitu. Saskaņā ar Transporta statistikas biroja datiem 2012. gadā Amerikas Savienotajās Valstīs bija vairāk nekā 250 miljoni reģistrētu transportlīdzekļu jeb viens uz katru amerikāni, kas vecāki par 18 gadiem. Vidējai mājsaimniecībai pieder 1,75 transportlīdzekļi. Autovadītāji tajā gadā visā valstī nobrauca vairāk nekā 2,8 miljardus jūdžu, vairāk nekā 4,5 miljonu jūdžu ceļu un lielceļu, kā arī 605 471 tiltu..

Patērētāji var izvēlēties no daudziem automašīnu ražotājiem, kuri ražo dažādus ražojumus, modeļus un virsbūves stilus. Pēc tam transportlīdzekļus var pielāgot pēc krāsas, motora tipa, transmisijas, interjera dizaina un riteņu veida. Turklāt ir tūkstošiem autoservisu, augstas veiktspējas mehāniķu un virsbūves pielāgošanas veikalu, kas gatavi piepildīt jebkura automašīnas īpašnieka sapņus.

Automobiļu negatīvā ietekme uz mūsdienu dzīvi

Par visu savu ieguldījumu mūsdienu dzīvē automobilis ir radījis ievērojamas negatīvas sekas cilvēkiem un sabiedrībai kopumā:

Izdevumi. Automašīnas iegāde un pastāvīga ekspluatācija ir viens no lielākajiem izdevumiem, ko parastais cilvēks nodarbojas dzīves laikā. Automobiļi veido apmēram vienu sesto daļu no ģimenes budžeta, vairāk nekā pārtika vai veselības aprūpe un apdrošināšana kopā, liecina Darba statistikas biroja dati. BLS ziņo, ka 2010. gadā vidējais vieglais automobilis ASV bija 11,4 gadus vecs un tika nobraukts 11 318 jūdzes, sadedzinot 2 132 USD par degvielu un degvielu. Turklāt autovadītāji remontam un uzturēšanai iztērēja vidēji USD 787.
Nāves un ievainojumi. Pēc Amerikas Savienoto Valstu skaitīšanas biroja datiem, kopš 1990. gada katru gadu notiek vairāk nekā 10 miljoni negadījumu, kuros iesaistītas automašīnas, izraisot vairāk nekā 30 000 nāves gadījumu gadā. Kaut arī likme katru gadu samazinās, atspoguļojot dizaina un jauno tehnoloģiju uzlabojumus, Valsts lielceļu satiksmes drošības administrācija lēš, ka negadījumu izmaksas 2010. gadā bija 871 miljards USD.
Pilsētas izplešanās. ASV iedzīvotāju skaits ir trīskāršojies no 76 miljoniem cilvēku 1900. gadā līdz 281 miljonam 2000. gadā. Tomēr saskaņā ar 2002. gada Amerikas Savienoto Valstu skaitīšanas pētījumu lielpilsētu iedzīvotāju skaits kopš 1950. gada ir ievērojami samazinājies. Gadsimta vidū vairāk kvadrātjūdzes zemes platībā aizņēma vairāk nekā 7000 cilvēku; 2000. gadā uz kvadrātjūdzi bija mazāk nekā 3000. Šī izplatība samazina masveida tranzīta efektivitāti un palielina spiedienu veidot plašākus ceļu un šoseju tīklus.
Sastrēgumi. Saskaņā ar 2012. gada Teksasas A&M mobilitātes pētījumu vidējais autobusu piepilsētas iedzīvotājs pavada vairāk nekā 50 stundas nedēļā, sēžot automašīnā, kas iestrēgusi satiksmē. Tādās pilsētās kā Losandželosa, Bostona un Ņujorka sastrēgumi ir vairāk nekā 60 stundas gadā, liekot amerikāņiem ceļot kumulatīvo 5,5 miljardu stundu vairāk nekā nepieciešams un iegādāties papildus 2,9 miljardus galonu degvielas.
Piesārņojums. Kaut arī atmosfēras piesārņojums notiek pirms automašīnas, vairums zinātnieku ir vienisprātis, ka mūsu personīgās automašīnas ir galvenais globālās sasilšanas iemesls. Saskaņā ar Ieinteresēto zinātnieku savienības datiem, automašīnas un kravas automašīnas rada gandrīz vienu piektdaļu no visām ASV emisijām - apmēram 24 mārciņas oglekļa dioksīda un citas globāli sildošas gāzes par katru sadedzinātās gāzes galonu.

Automobiļu nākotne

Kaut arī automobiļi kopš to ieviešanas ir ievērojami mainījušies, uzlabojumu tempi automašīnām pieaug - īpaši saistībā ar uzlabojumiem, lai apkarotu to negatīvo ietekmi. Daži futūristi paredz, ka nākamās desmitgades laikā parādīsies autonomi auto - pašbraucošas automašīnas.

ExtremeTech ziņo, ka Mercedes-Benz atklāja savu automašīnu bez autovadītājiem 2015. gada Patērētāju elektronikas izstādē - luksusa transportlīdzeklī F-105, kuram ir priekšējie sēdekļi, kas pagriežami, lai vadītājs un priekšējā sēdekļa pasažieris varētu sēdēt aci pret aci ar aizmuguri. -vietīgi pasažieri. Tikmēr BMW ir parādījis savu i3 EV, ka patstāvīgi novieto un var meklēt stāvvietā atklātas vietas.

Pēc CNBC ziņām, daži analītiķi prognozē, ka jaunie ražotāji, piemēram, Google un Apple, aizstās tradicionālos masu automobiļu ražotājus, piemēram, General Motors, Ford, Honda un Volkswagen, sākot ar jauno tehnoloģiju attīstību. Citās prognozēs ietilpst:

Mazāk automašīnu piederēs ģimenēm, jo viena automašīna var apkalpot dažādus dalībniekus secīgi un vienlaikus, negaidot vadītāju. Piemēram, automašīna bez vadītāja varētu atgriezties savā mājas bāzē pēc darbinieka nogādāšanas birojā un būtu pieejama dienas laikā, lai pārvadātu citus ģimenes locekļus, pirms atgriešanās, lai vēlāk vakarā paņemtu piepilsētas autobusu.
Palielināsies dalītā mobilitāte, kad cilvēki izmanto automašīnas, bet nepieder tām.

Nozīmīgu pārmaiņu elementi

Nozīmīgi uzlabojumi nākotnē mazinās automašīnu negatīvo ietekmi. Tie ietver šādus aspektus un elementus.

Dizains

Pirmie automobiļi atgādināja zirgu pajūgus, kurus viņi nomainīja, vienkāršas kastes uz riteņiem. Agrīnajiem ražotājiem bija maz zināšanu par aerodinamiku - priekšmetu, kas pārvietojas pa gaisu, pretestību jeb “vilkšanu”. Vilkšana palielinās proporcionāli ātrumam. Automašīnas forma, it īpaši frontālais laukums, tieši ietekmē patērēto enerģiju, transportlīdzeklim virzoties uz priekšu.

Vēl viens palielināta ātruma efekts ir papildu pacelšana - automašīnas ķermeņa tendence pacelties no ceļa virsmas - no gaisa, kas plūst zem automašīnas, samazinot vilkmi un stabilitāti pagriezienu laikā. Vēja tuneļu izmantošana ir ļāvusi automobiļu projektēšanas inženieriem samazināt asās malas un uzlabot pilnveidošanu, tādējādi samazinot vilkšanas, celšanas un enerģijas patēriņu.

Rezultātā modeļi un modeļi izskatās līdzīgi, jo katrs ražotājs ātri izmanto visas priekšrocības, ko iegūst sāncensis. Nākotnes automašīnas, visticamāk, būs īsākas ar vairāk izliekumiem, vienlaikus saglabājot vai palielinot pasažieru iekšējo telpu.

Materiāli

Automašīnas svars tieši ietekmē degvielas patēriņu, ko izmanto darbību laikā. Vašingtonas Universitāte ziņo, ka plaši izmantota nelīdzenas konstrukcijas, vieglu materiālu un mazāku motoru vidējā automašīnas masa laikposmā no 1975. gada līdz 2009. gadam samazināja vidējo automašīnas svaru par 1700 mārciņām. Tomēr lielu daļu priekšrocību kompensēja transportlīdzekļa izmēra palielināšanās un pievienotā funkcionalitāte..

Turpinot federālo spiedienu, lai palielinātu degvielas ekonomiju, vairāk tiks izmantots viegls tērauds, alumīnijs, kompozītmateriāli un plastmasa, lai samazinātu svaru un uzlabotu izturību pret avāriju. Piemēram, Tesla Roadster korpuss ir izgatavots no viegla oglekļa šķiedras / epoksīda kompozīta, kas ir tikpat izturīgs kā tērauds un sver par 30% mazāk. Tā kā materiāla ražošanas izmaksas samazinās, arvien vairāk ražotāju pievērsīsies revolucionāri jaunajiem kompozītmateriāliem saviem transportlīdzekļiem.

Mehāniskā efektivitāte

Četru taktu iekšdedzes dzinējs jau gadu desmitiem ir bijis galvenais automašīnu enerģijas avots. Gadu gaitā tehnoloģiskie sasniegumi, piemēram, dubultās augšdaļas izciļņi ar četriem vārstiem ar mainīgu vārstu laiku, piespiedu gaisa indukcija, degvielas iesmidzināšana, datorizēta degvielas iesmidzināšana un mainīgs vārstu laiks, ir palielinājuši motora efektivitāti un jaudu.

Plaši izplatīta motora vadības bloka - borta datora, kas regulē aizdedzes laiku, gaisa / degvielas maisījumu un tukšgaitas ātrumu - izmantošana rada lielāku degvielas efektivitāti un pastāvīgu motora diagnostiku. Pārnesumkārbas ir efektīvākas, sākot no trīs manuālo pārslēgšanas uz priekšu un atpakaļgaitā, līdz automātiskai pārslēgšanai no sešiem uz astoņiem pārnesumiem un atpakaļgaitā. Uzlabota hidraulika ļauj bez piepūles vadīt stūres pastiprinātāju, savukārt pretbloķēšanas bremzes ir ievērojami samazinājušas apstāšanās laiku un vietu.

Kopš 2015. gada hibrīdi - benzīna motora un elektromotora kombinācija - nav kļuvuši populāri ASV daļās. Saskaņā ar Experian Automotive (caur Adam Goldfein) viens no četriem hibrīdiem ir pārdots Kalifornijā, kas ir lielāks par nākamajiem pieciem štatiem (Florida, Teksasa, Ņujorka, Virdžīnija un Vašingtona) kopā.

Lai arī vairums lielāko autoražotāju šobrīd piedāvā hibrīda modeli, Toyota Prius modeļi ir dominējuši tirgū ar aptuveni 5 miljoniem kopēju pārdošanas apjomu kopš 2000. gada, liecina 24/7 Wall St. dati. Tā kā ASV automašīnu pārdošanas apjomi kopš 2000. gada ir bijuši tik zemi kā No 10,4 miljoniem (2009. gadā) līdz 17,4 miljoniem (2000. gads) hibrīdi ir veidojuši mazāk nekā 3% no kopējiem pārdošanas apjomiem kopš 2000. gada, un saskaņā ar Green Car Reports vidēji tie ir aptuveni 3% no kopējiem gada pārdošanas apjomiem.

Daudzi novērotāji uzskata, ka līdz šim iegūto līdzekļu apvienojums ir ierobežojis hibrīdu tirdzniecību:

Augstas patērētāju cenas salīdzinājumā ar tradicionālajiem dzinēju modeļiem (USD 5000 vai vairāk par salīdzināmu automašīnu)
Mazāk neatkarīgu apkopes iekārtu, kas varētu apkalpot vai salabot hibrīdus vai elektromobiļus, liekot automašīnu apkalpot pārdevējam
Patērētāju nepietiekamas zināšanas par jauno tehnoloģiju
Paaugstināta gāzes dzinēju degvielas efektivitāte
Automobiļu kultūra, kas idealizē zirgspēku un lielceļa ātrumu

Kaut arī tīri elektriski transportlīdzekļi, ko darbina kurināmā elementi (nevis hibrīdi), ir iemūžinājuši sabiedrības izdomu, degvielas elementu uzlabojumi nav tik ātri progresējuši, kā plānots. Vidējam elektriskajam automobilim ir 150 jūdžu braukšanas ierobežojums, un tā uzlādēšana prasa 20 līdz 30 minūtes.

Turpretī 2015. gada Ford Focus ar četru cilindru elastīgās degvielas (benzīna vai benzīna un etanola maisījumiem) motoru un 12,4 galonu tvertni var nobraukt vairāk nekā 360 jūdzes bez degvielas uzpildes. Kaut arī elektriskās automašīnas nākotnē var aizstāt tradicionālos enerģijas avotus, visticamākais iznākums ir hibrīda dzinēja pieaugošā popularitāte, loģiska pāreja starp gāzes un elektromotoriem.

Degviela

Lielāko savas pastāvēšanas laiku automobilis degvielā izmantoja benzīnu - rafinētu naftas produktu. Tetraetila svins vēsturiski tika pievienots, lai nodrošinātu lielāku izturību pret pašaizdegšanos - apstākļu vadītāji, kas tiek saukti par “klauvēšanu”, kad aizdedze tika izslēgta. Kopš pagājušā gadsimta 70. gadiem etanols - atjaunojama degviela, kas sajaukta ar benzīnu - ir aizstājis svinu, šo kombināciju dažreiz sauc par “elastīgo degvielu”.

Pie citām degvielām pieder:

Saspiesta dabasgāze. Daži transportlīdzekļi, īpaši lielie kravas automobiļi un autobusi, ir izstrādāti darbam ar saspiestu dabasgāzi - fosilo degvielu, kas deg tīrāk nekā nafta un rada mazāk piesārņotāju. Atbalstītāji, piemēram, naftas ieguvējs T. Boone Pickens, ir aizstāvējuši CNG kā labāku videi draudzīgāku un lētāku alternatīvu benzīnam. Tomēr infrastruktūra, kas nodrošina SDG kā dzīvotspējīgu alternatīvu automašīnu nācijai, nepastāv, tādējādi ierobežojot tās pievilcību autobraucējiem..
Elektrība. Arvien biežāk tiek izmantoti elektriskie un hibrīdtransportlīdzekļi, kuru degvielas ekonomija ir aptuveni par 33% lielāka nekā benzīna dzinējam. Lai gan automašīnas ar akumulatoru var uzlādēt mājās vai sabiedriskās uzlādes punktos, tikai ar elektrību darbināmu transportlīdzekļu darbības rādiuss ir ievērojami mazāks nekā automašīnu, kas darbināmas ar benzīnu, ar ietilpību 12 vai vairāk galonu. Bateriju tehnoloģijas uzlabojumi ir bijuši lēnāki, nekā sākotnēji tika prognozēts, un ar elektrību darbināmi transportlīdzekļi joprojām ir dārgāki nekā alternatīva, kas darbināma ar benzīnu. Neskatoties uz to, elektromobiļi arī turpmāk iegūs lielāku tirgus daļu, jo samazinās ražošanas izmaksas un to ekoloģiskās priekšrocības kļūs acīmredzamākas. Hibrīdi modeļi, kuru akumulatoru uzlāde vai elektromotora pievadīšana paļaujas uz benzīna motoru, var tikt novirzīti tālāk nekā ar benzīnu darbināmi transportlīdzekļi, un tie saglabā arī degvielas ekonomijas priekšrocības..
Ūdeņradis. Daži zinātnieki un autoražotāji aizstāv ūdeņradi kā nākotnes degvielu, galvenokārt tāpēc, lai tā radītu labumu videi. 2014. gadā Hyundai sāka iznomāt pirmo ar ūdeņradi darbināmu transportlīdzekli Amerikas Savienotajās Valstīs, savukārt Toyota paziņoja par savu 2015. gada plānu pārdot savu pirmo ar ūdeņradi darbināmo automašīnu. Lielākajai daļai lielāko ražotāju tiek izstrādātas automašīnas ar ūdeņradi. Tomēr joprojām nepastāv degvielas uzpildes infrastruktūra, kas nepieciešama, lai atbalstītu ūdeņradi kā galveno degvielu.

Maz ticams, ka kāda alternatīva degviela aizvietos benzīnu kā automašīnas galveno degvielu pirms 2025. gada. Elektriskie automobiļi un hibrīda transportlīdzekļi turpinās savākt ievērojamu tirgus daļu, palielinoties nobrauktajam attālumam uz vienu elektrisko lādiņu. Naftas cena pasaulē ievērojami ietekmēs arī iespējamo vairumtirdzniecības pārveidošanu par alternatīvu degvielu. Ja cenas turpināsies USD 4,00 par galonu vai vairāk, tiks veicināta pāreja uz alternatīvo degvielu.

Sakari

Elektroniskā saziņa starp automašīnu un vidi, kurā tas darbojas, ir piedzīvojusi visdramatiskākās izmaiņas. Globālās pozicionēšanas sistēmas (GPS) ir pieejamas lielākajā daļā jauno automašīnu, kaut arī daudzām tām ir pievienota prece. Tā kā šīs sistēmas kļūs par standartaprīkojumu visām jaunajām automašīnām, arvien pieaugs reālā laika transportlīdzekļu izsekošana, kā arī dzinēja uzraudzība izbraukuma vietā. GPS sistēma ir būtiska bezvada transportlīdzekļiem.

Transportlīdzekļa savienojums ar transportlīdzekli (V2V) un transportlīdzekļa savienojums ar infrastruktūru (V2I) kļūs par parastu, lai automašīnas mainītos ceļa apstākļos automātiski arī zinātu citu transportlīdzekļu atrašanās vietu un kustību. Interaktīvās ceļa zīmes un satiksmes signāli nodrošinās automātisku, pastāvīgu saziņu ar transportlīdzekļiem, ļaujot koriģēt kursu un ātrumu bez vadītāja iejaukšanās. Tā kā šie elementi - jau tehniski pieejami - tiek ieviesti, automašīna bez vadītājiem kļūs par realitāti.

Ceļi un šosejas

Nākamajās desmitgadēs ASV atjaunos novecojošo infrastruktūru un iekļaus jauno sakaru tehnoloģiju. Mūsdienās uz automaģistrālēm ir izplatītas ierobežotu ceļu kravas automašīnas lielām kravas automašīnām. Ceļošana pa starpvalstu šosejām - individuālas automašīnas, kas savstarpēji savienotas elektroniski un pārvietojas kopā kā vienība - kļūs par ikdienišķu, kad valsts pārbūvē savus lielceļus, lai pielāgotos komunikāciju iespējām.

Ātruma ierobežojumu pamatojums vēsturiski ir bijis šāds:

Vadītāja drošība. Braukšana ar mazāku ātrumu ļauj autovadītājiem vairāk laika veikt pielāgojumus, ja nepieciešams, un samazina trieciena spēkus. Negadījumi šosejās tiks krasi samazināti, jo datori aizstās cilvēku vadītājus, un pēdējie tos nekavējoties koriģēs, mainoties ceļa un satiksmes apstākļiem. Lasītājiem jāņem vērā, ka Autobahn Rietumvācijā nav augšējā ātruma ierobežojumu un tas gadiem ilgi ir pieredzējis satiksmes mirstības līmeni, kas ir daudz zemāks par ASV starpvalstu šoseju sistēmu..
Degvielas ekonomija. Ātruma ierobežojumu 55 jūdzes stundā federālā valdība noteica ar ārkārtas automaģistrāļu enerģijas saglabāšanas likumu 1974. gadā, lai samazinātu benzīna patēriņu. Robežas tika paaugstinātas līdz 65 jūdzēm stundā 1987. gadā un tika atceltas 1995. gadā. Nav maz pierādījumu, ka zemāki ātruma ierobežojumi būtu ievērojami ietaupījuši degvielu valstī..

Tā kā tiek aizstāta šosejas infrastruktūra un proporcionāli palielinās robotu automašīnu skaits, valsts līmenī maksimālie ātruma ierobežojumi pazūd.

Drošība

Autovadītāju un pasažieru drošība pēdējos gados ir dramatiski palielinājusies, uzlabojot transportlīdzekļa dizainu un izmantojot automātiski atvienotus gaisa spilvenus. Automātiska tālās gaismas kontrole daudzām automašīnām pašlaik ir standartaprīkojums, un nakts redzamības iespējas ar automātisku gājēju noteikšanu luksusa modeļos var būt standarta līdz 2025. gadam. Aizmugurē uzstādīts radars un daudzvirzienu, daudzjūtīgas fotokameras jau parādās greznībā. automašīnu modeļiem, un nākamajos gados tas, visticamāk, kļūs par standarta modeli.

Automātiskas avārijas vadības sistēmas, kas apvieno bremzēšanu un izvairīšanos no stūres, nākotnē samazinās vai izvairīsies no bīstamām sadursmēm. Nissan Motor Corporation ir viens no uzņēmumiem, kas izstrādā ierīces, kas ļauj noteikt vadītāja nespēju droši vadīt transportlīdzekli - sensori, kas uztver alkoholu, kameras sejas izteiksmju kontrolei vai programmatūra nepareiza braukšanas atpazīšanai - iespējamai lietošanai.

Nobeiguma vārds

Nākotnes automašīnas būs tikpat atšķirīgas kā šodien, jo pirmie automobiļi atšķīrās no zirga un bagija. Automašīnas bez autovadītājiem būs ievērojami energoefektīvākas, drošākas, mazāk kaitīgas videi un ekonomiskākas darbam nekā jebkurš transporta veids, kas ir pieredzēts cilvēkiem.

Pāreja uz autosistēmu nākotni nebūs ātra, un vajadzēs vismaz divpadsmit vai vairāk gadus, lai aizstātu esošo autoparku valstī. Nācijas maģistrāļu un ceļu atjaunošana, lai pielāgotos jaunajai tehnoloģijai, iespējams, prasīs vēl ilgāku laiku, jo nācijas līderi cīnīsies ar pretrunīgām nacionālajām prioritātēm. Tehnoloģisko uzlabojumu temps turpinās pieaugt, taču, domājams, šo uzlabojumu priekšrocības netiks pilnībā izmantotas līdz 2050. gadam vai vēlāk.

Kādas prognozes jums ir par automašīnu nākotni??