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無人私家車、無人計程車、無人公交車,誰是無人駕駛的未來?

每一種新的交通技術都會影響到社區的地理環境和人民生活的結構,無人駕駛汽車就是一種這樣的技術。正如高速公路系統或路面電車網路,形成了過去的城市和生活方式那樣。無人駕駛汽車將再次重塑大都會,問題是它如何重塑,將會產生怎樣意想不到的結果?

許多人認為,無人駕駛汽車將會減少汽車擁有量,並提供很多的益處,包括改善交通流量、減少交通事故以及增強殘疾人、老人和兒童的流動性。隨著無人駕駛汽車的普及,人們將擺脫停車困難、交通擁擠以及減少許多財務和環境的成本。然而,達成這個結果並不是那麼簡單。

有一點是肯定的:零乘或單乘——即使使用無人駕駛技術,這也都不是什麼好事,這造成了擁堵、能量消耗,每英里排放出更多的碳。令人驚訝的是,即使是乘坐三名乘客的無人駕駛計程車也可以在等待乘客的時候,因為遠距離的接客和漫無目的,而產生更多的無效里程。高效的客流量和節能需求只能在非無人駕駛車輛的專屬區域運送。無人駕駛汽車技術是共享車輛和新一代公交的最好選擇——專用車道或無車區域中使用的無人駕駛汽車,這才是最好的選擇。

現實情況是,某些形式的無人駕駛汽車可能會使事情變得更糟。根據2014年國際交通論壇(ITF)和企業夥伴關係委員會(CPB)發布的《城市移動:系統升級》研究報告中顯示,無人駕駛汽車的便利性可能會導致更多的行駛里程——個人多出的行駛里程達35%,單乘客無人駕駛計程車行駛里程超出90%。這種增加是乘客獲得更長時間通勤的寬容程度,以及空車運行尋找新的乘客或便宜的停車場的結果。唯一比單乘車更糟糕的只有零乘車(ZOV)。

在美國,由於郊區化進程加快,女性進入勞動力市場以及廉價的汽油因素,汽車使用量大幅上漲。無人駕駛汽車私有化后,美國的車輛里程(VMT)總數預計在未來30年將增加2萬億至3萬億英里,是過去30年的五倍以上,更高的VMT意味著更多的道路使用,因此導致會更多的擁堵和碳排放。

這些結果並不是不可避免的。事實上,無人駕駛汽車對一個地區的影響將取決於許多因素,無人駕駛汽車的使用方式是最重要的因素之一。

無人駕駛技術以三種不同的方式應用於私家車、計程車和運輸系統中,每一種都將產生不同的影響和收益。私人使用將導致更多的交通和碳排放,但會提供方便和安全,並且可用於租賃等其他可能。如果共享和用於達成公共交通的計程車在減少VMT方面會更好,但單乘客計程車的使用量將會增加VMT。

相比之下,無人快速公交(ART)將在專用車道或汽車自由行駛帶的小型客車和小型貨車中使用該技術。這將提供低成本的全天候服務,而不會浪費ZOV里程,或者解決在相同的車道中同時使用混合汽車、公共汽車、卡車和腳踏車的低效率。根據「共享移動」的說法,如果ART成為主流,則可以將VMT降低37%,同時消除擁堵和95%的公共停車。最後,這三種類型的無人駕駛汽車都存在,但是分別適用於哪種環境,怎麼排序,分別佔多少比例呢?

個人無人駕駛汽車

無人駕駛技術存在多種級別,每一種都具有不同的功能和潛力。國家公路交通安全管理局(NHTSA)定義了五個級別以增加車輛自主性,每個級別在不同的環境中都需要不同的能力。現在,司機可以在高速公路上使用3級自動駕駛功能,如特斯拉,但在城市街道上卻不適用。 4級是完全自主,它必須先在專用的公車道上工作,然後才能運行在一般交通中。因此,無人駕駛部署的時間取決於環境和技術。

另一個變數是混合交通。無人駕駛汽車如果在專用通道中運行會更安全、更有效,它們可以排成一排同時行駛(減少佔用的道路空間),並相互通信,以協調交叉路口的移動(改善交通流量)。當無人駕駛汽車在複雜的混合環境中運行時,通過與其他車輛的緊密結合或協調來改善交通流量的能力將受到很大的影響。

由於存在這些問題,無人駕駛技術的採用率將大大影響性能。有人預計,無人駕駛車輛到2040年可以統治城市街道;還有人預測到2060年,但混合階段將持續一段時間,並將呈現真正的挑戰。

根據2014年Fehr&Peers的報告《下一代汽車對出行需求和公路的影響》中提出,一個擁有個人無人駕駛汽車和傳統汽車各佔50%的城市,其VMT總量增長約為20%,無人駕駛汽車全面普及后,VMT將上升約35%。增加的VMT是空車運行、找便宜的停車場,以及不用開車導致人們能容忍更長時間的旅行而產生的。另外,人們往往會把他們的汽車送往他們通常不會採用的行車路線上,比如出差或者接人。

在高速公路上,75%的無人駕駛汽車與傳統汽車的混合將使交通流量增加25%至35%。因此,個人無人駕駛汽車將適用於高速公路常見的郊區,由於主幹道夠大足以應付增加的VMT,所以長途通勤會很常見。

因此,個人無人駕駛汽車可以普及,因為遠距離的通勤變得不那麼刺激,並且可以轉化為生產時間。VMT的數字將會增加,從而提高能源消耗和碳排放量,甚至超出了更高效的電動汽車。在短期內,在具有複雜混合流量環境的老城市中心,由於增加的VMT,使用個人無人駕駛汽車將導致無人駕駛功能受損而引起更多的擁堵。

無人駕駛計程車:單乘或共享

將無人駕駛技術應用於單乘客計程車或類似Uber的系統,不幸的是,與使用個人無人駕駛汽車有許多相同的問題:在混合流量交通的道路容量方面幾乎沒有什麼好處,並且使無人駕駛計程車為了接送更多的乘客而增加VMT,同時也會產生額外的ZOV里程。

此外,短暫的步行或腳踏車出行可能會敗給沒有停車麻煩的自動駕駛計程車帶來的便利。另一方面,自動駕駛計程車的使用可以減少家庭汽車所有權,減少停車需求,以及會增加老年人、殘疾人和兒童的流動性。

城市交通的一項研究顯示,要想完全消除里斯本市中心的私家車,僅需城市現有汽車的四分之一的無人駕駛汽車來承擔。但影響將是巨大的:總駕駛的英里數幾乎翻倍,再次因為其重新定位、盤旋和遠程載客而造成可怕的ZOV里程。

共享乘客的乘車數量將增加的里程減少到22%,如果共享的計程車將人們帶到公共交通換成地而不是最終目的地,則在解決公共交通 「最後一公里」問題時,可以使增加的VMT下降6%。此外,由於沒有混合交通,自動駕駛技術可以在其最高級別運行,通過排隊和智能路口協調來減少擁堵,因此可以減少出行時間。

這些措施可以進一步減少路邊停車場的需求,為騎腳踏車的人士開闢更多車道,為行人提供更多的空間。

總而言之,在禁止私家車和維持高容量運輸服務的地區,共享無人駕駛計程車將是該技術的一個很大的應用,即使它並沒有顯著降低VMT、能源消耗或碳排放。

為了實現高效,無人駕駛計程車需要共享,需要避免混合流動的街道,而且主要用於短途旅行或中轉。因為過渡到純粹的自動駕駛環境將需要時間,最好的結果也將在幾十年內受到影響。而且由於私家車可能永遠不會被完全消除,這個選擇將不會取得最終效益。

無人快速公交

無人快速公交提出在共享車輛中使用無人駕駛技術,如在專用公車道上的快速公交系統。這種方法可以提高無人駕駛汽車流量的效率,而無需從城市街道上消除私家車輛。通過解除對司機的需求,可以最大限度地降低快速公交的運營成本,通過按時間和地點的調整能力來滿足需求,大幅減少VMT,並通過向目的地提供直接運輸服務,減少許多乘客的出行時間。

最重要的是,無人快速公交可以達成從現有條件和所有權模式,到完全消除所有私家車的共享自動駕駛環境的可行、平穩地過渡。

2014年ITF/CPB最新的無人駕駛汽車研究報告發現,隨著城市地區消除私家車,共享小型客車和貨車后,幾乎可以消除交通擁堵和停車問題,並可將VMT降低37%。這項研究使用了一系列6、8、16人的小巴和貨車,與里斯本現有的公共交通資源一致。該研究假設小巴和貨車可以是自動駕駛或由駕駛員控制的,在VMT方面結果是相同的。本研究中發現的VMT的減少基本上是假定車輛佔用率較高的直接結果。

值得注意的是,在里斯本的運輸方式中,其中55%是步行和騎腳踏車,與大多數美國城市截然不同。據推測,由於共享無人駕駛汽車將是普遍存在的,傳統公交線路和站點將被複雜的網路服務所取代,從而高效地整合出發地/目的地的請求。該研究有效地呈現了無人快速公交從專用車道向自動駕駛區域的過渡。

Fehr&Peers和Calthorpe Associates最近未發表的一項研究著眼於取代在舊金山的Geary Boulevard大道快速公交線上的公共汽車,作為無人快速公交的第一步。 快速公交系統計劃將六車道的兩條車道轉換成專用公車道。

該研究考慮用四人無人駕駛汽車替換公共汽車,至少乘坐三名乘客,然後直接前往目的地。除了跳過沿途到達乘客目的地的所有巴士站之外,汽車將會排成一列,並在交叉路口觸發綠燈,以改善交通流量。分析發現,與快速公交相比,使用這樣一個系統的旅行時間可以減少35%,而在非專用車道上行駛的私家車輛則減少了50%。

這種無人快速公交系統可以通過許多其他方式產生效果。研究發現,混合搭載二十位客運小型巴士及四位乘客的無人駕駛車輛,無人快速公交通道的峰值吞吐量將相當於全球當前中等規模的快速公交系統,每高峰時段的客運量為2800到4000人。這是以普通汽車為主的城市車道能力的五倍以上。

更重要的是,在非高峰時期,無人快速公車輛可以響應特定的服務呼叫,減少低效率的低佔用服務,節省能源和運營及維護成本。擁有混合的大型和小型車隊,無人快速公交可以全天候運行,停止零乘車運行。

也許,其最重要的因素是無人快速公交可以吸引「選擇性乘客」。新的交通系統通常會吸引來自其他交通系統的乘客,而不是讓習慣開車的人放棄開車。但是,相對個人隱私來說,由於可提供直接到目的地的服務和較短的旅行時間,無人快速公交可以誘導司機放棄自駕車。此外,低運營成本將使運輸機構可以在更多的道路上提供更好的服務,從而進一步減少私人汽車使用。

最後,無人快速公交系統的優點在於能夠實現無人駕駛汽車的所有行駛效率,而且可以在混合流動街道上的專用車道上運行。隨著時間的推移,它將提供從專業車道擴展到無人快速公交街道網路,然後擴展到無人快速公交區域,最終實現無人快速公交城市。

無人快速公交的未來

無人駕駛技術最終將在不同的地方以不同的形式向前發展。當政策制定者和製造商應用這些新功能時,應牢記其使用后造成的意外後果。

在短期和長期方面,模擬顯示,無人駕駛技術的最佳應用是無人駕駛快速公交線路網路與大容量捷運運輸系統相結合。這樣可以避免由於混合流量造成的無人駕駛性能下降,鼓勵人們分享乘車,並提醒司機減少私家車的使用。這樣可以輕鬆演變成完全消除私家車的無人駕駛快速公交區域。

最終的城市形態是令人期待的:幾乎沒有路邊停車場的城市,沒有車庫費用的房屋,大量的步行街,無處不在的腳踏車道,沒有影響市容的地面停車場。而且,每一步都將改善現有社區。

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