Automobilių ir automobilių technologijos ateitis - hibridiniai, elektriniai ir be vairuotojo automobiliai

Automobiliai, vis labiau prieinami kiekvienam, išblukino socialinės klasės skirtumus, išplėtė rinkas ir paskatino ekonomiką. Pramonėje tiesiogiai dirba daugiau nei 2,6 milijono žmonių ir, pasak „Auto Alliance“, ji sudaro nuo 3% iki 3,5% šalies bendrojo vidaus produkto (BVP).

Amerikiečių meilės ryšys su automobiliais išryškėja dėl turimo skaičiaus. Transporto statistikos biuro duomenimis, 2012 m. Jungtinėse Valstijose buvo daugiau nei 250 milijonų registruotų transporto priemonių arba viena kiekvienam amerikiečiui, vyresniam nei 18 metų. Vidutinis namų ūkis turi 1,75 transporto priemonės. Tais metais vairuotojai nuvažiavo daugiau nei 2,8 milijardo mylių per 4,5 milijono mylių kelių ir greitkelių bei 605 471 tiltą..

Vartotojai gali pasirinkti iš daugybės automobilių gamintojų, kurie gamina įvairius gaminius, modelius ir kėbulo stilius. Tada transporto priemones galima dar labiau pritaikyti pagal spalvą, variklio tipą, transmisiją, interjero dizainą ir ratų tipą. Be to, yra tūkstančiai automobilių remonto dirbtuvių, aukštos kokybės mechanikų ir kėbulų pritaikymo parduotuvių, pasirengusių išpildyti bet kurio automobilio savininko svajones.

Neigiamas automobilių poveikis šiuolaikiniam gyvenimui

Dėl viso savo indėlio į šiuolaikinį gyvenimą automobilis padarė nemažų neigiamų padarinių asmenims ir visai visuomenei:

• Išlaidos. Automobilio pirkimas ir nuolatinis eksploatavimas yra viena didžiausių išlaidų, kurias paprastai patiria įprastas žmogus per savo gyvenimą. Remiantis Darbo statistikos biuro duomenimis, automobiliai sudaro maždaug šeštadalį šeimos biudžeto, daugiau nei maistas ar sveikatos apsauga bei draudimas. BLS praneša, kad 2010 m. Vidutinis lengvasis automobilis JAV buvo 11,4 metų ir buvo nuvažiuotas 11 318 mylių, degdamas 2 132 USD už dujas ir naftą. Be to, vairuotojai remontui ir priežiūrai išleido vidutiniškai 787 USD.
• Mirtys ir sužeidimai. Jungtinių Valstijų surašymo biuro duomenimis, nuo 1990 m. Kiekvienais metais įvyksta daugiau kaip 10 milijonų avarijų, susijusių su automobiliais, per metus miršta daugiau kaip 30 000 žmonių. Nors norma kasmet mažėja - tai atspindi patobulintus dizainus ir naujas technologijas, Nacionalinė greitkelių eismo saugumo administracija apskaičiavo, kad avarijų kaina 2010 m. Sudarė 871 milijardą JAV dolerių..
• Miesto plėtimasis. JAV gyventojų skaičius išaugo daugiau nei trigubai - nuo 76 milijonų žmonių 1900 m. Iki 281 milijono 2000 m. Tačiau remiantis 2002 m. Jungtinių Valstijų surašymo tyrimu, didmiesčių gyventojų skaičius nuo 1950 m. Smarkiai sumažėjo. Amžiaus viduryje daugiau daugiau nei 7000 žmonių užėmė kvadratinę mylią žemės ploto; 2000 m. buvo mažiau nei 3000 kvadratinių mylių. Šis paskirstymas sumažina masinio tranzito efektyvumą ir padidina spaudimą nutiesti platesnius kelių ir magistralių tinklus.
• Grūstis. Remiantis 2012 m. Teksaso „A&M“ mobilumo tyrimu, vidutinis lengvasis automobilis į darbą važiuoja daugiau nei 50 valandų per savaitę sėdėdamas savo automobilyje, įstrigusiame eismo sraute. Tokiuose miestuose kaip Los Andželas, Bostonas ir Niujorkas spūstys susidaro daugiau nei 60 valandų per metus, todėl amerikiečiams keliauti 5,5 milijardo valandų daugiau nei reikia ir įsigyti papildomai 2,9 milijardo galonų kuro..
• Tarša. Nors atmosfera buvo užteršta anksčiau nei automobilis, dauguma mokslininkų sutinka, kad mūsų asmeniniai automobiliai yra pagrindinė visuotinio atšilimo priežastis. Remiantis Susirūpinusių Mokslininkų sąjungos duomenimis, automobiliai ir sunkvežimiai išmeta beveik penktadalį visų JAV išmetamųjų teršalų - apie 24 svarus anglies dioksido ir kitų globaliai atšilusių dujų už kiekvieną sudegintą galoną dujų.

Automobilių ateitis

Nors automobiliai nuo jų įvedimo labai pasikeitė, automobilių tobulinimo tempai didėja, ypač atsižvelgiant į pažangą kovojant su neigiamais jų padariniais. Kai kurie futuristai prognozuoja, kad per artimiausią dešimtmetį pasirodys autonominiai automobiliai - savaiminiai automobiliai.

„ExtremeTech“ praneša, kad „Mercedes-Benz“ pristatė savo automobilį be vairuotojo 2015-ųjų „Consumer Electronics Show“ - prabangiame automobilyje „F-105“, kurio priekinės sėdynės pasukamos taip, kad vairuotojas ir priekyje sėdintis keleivis galėtų sėdėti akis į akį su atlošu. -sėdimos keleivės. Tuo tarpu BMW pademonstravo savo „i3 EV“, kad jis pats gali stovėti aikštelėje ir gali ieškoti automobilių stovėjimo aikštelėje atvirų vietų.

CNBC duomenimis, kai kurie analitikai prognozuoja, kad nauji gamintojai, tokie kaip „Google“ ir „Apple“, išstums tradicinius masinių automobilių gamintojus, tokius kaip „General Motors“, „Ford“, „Honda“ ir „Volkswagen“, priešaky pradėję kurti naujas technologijas. Kitos prognozės apima:

• Mažiau automobilių priklausys šeimoms, nes vienas automobilis gali aptarnauti įvairius narius iš eilės ir vienu metu nelaukdamas vairuotojo. Pvz., Automobilis be vairuotojo galėtų grįžti į savo namų bazę, nuvežęs darbuotoją į biurą, ir galėtų būti gabenamas kitiems šeimos nariams dienos metu, prieš grįžtant pasiimti į darbą ir atgal vakare..
• Padidės bendras mobilumas, kai žmonės automobiliais naudojasi neturėdami jų.

Reikšmingų pokyčių elementai

Reikšmingi patobulinimai sumažins neigiamą automobilių poveikį ateityje. Tai apima šiuos aspektus ir elementus.

Dizainas

Pirmieji automobiliai priminė arklius, kuriuos jie pakeitė, paprastas dėžes ant ratų. Ankstyvieji gamintojai turėjo mažai žinių apie aerodinamiką - oru judančių objektų atsparumą arba „tempimą“. Vilkite proporcingai greičiui. Automobilio forma, ypač priekinė sritis, daro tiesioginę įtaką sunaudojamai energijai, kai transporto priemonė juda į priekį.

Kitas padidėjusio greičio poveikis yra papildomas pakėlimas - automobilio kėbulo tendencija pakilti nuo kelio paviršiaus - nuo oro, tekančio po automobiliu, sumažinanti sukibimą ir stabilumą posūkių metu. Vėjo tunelių panaudojimas paskatino automobilių konstruktorius sumažinti aštrius kraštus ir pagerinti racionalumą, taip sumažinant tempimą, kėlimą ir energijos sąnaudas.

Dėl to modeliai ir modeliai atrodo panašūs, nes kiekvienas gamintojas greitai pasirenka bet kokį konkurentų įgytą pranašumą. Būsimi automobiliai greičiausiai bus trumpesni su daugiau kreivių, išlaikant ar padidinant keleivių vidaus erdvę.

Medžiagos

Automobilio svoris daro tiesioginę įtaką degalų sąnaudoms, naudojamoms operacijų metu. Vašingtono universitetas praneša, kad plačiai naudojant nesutvarkytas konstrukcijas, lengvas medžiagas ir mažesnius variklius, vidutinis automobilio svoris nuo 1975 m. Iki 2009 m. Sumažėjo 1 700 svarų. Tačiau didelį pranašumą atsvėrė padidėjęs automobilio dydis ir papildomas funkcionalumas..

Dėl nuolatinio federalinio spaudimo didinti degalų ekonomiją bus daugiau naudojama lengvojo plieno, aliuminio, kompozicinių medžiagų ir plastiko, siekiant sumažinti svorį ir pagerinti atsparumą avarijai. Pavyzdžiui, „Tesla Roadster“ kėbulas pagamintas iš lengvo anglies pluošto / epoksidinio kompozito, kuris yra toks pat tvirtas kaip plienas ir sveria 30% mažiau. Mažėjant medžiagų gamybos kaštams, vis daugiau gamintojų kreipsis į revoliucines naujas kompozicines medžiagas savo transporto priemonėms.

Mechaninis efektyvumas

Keturių taktų vidaus degimo variklis dešimtmečiais buvo pagrindinis automobilių energijos šaltinis. Bėgant metams, dėl technologijos pažangos, tokios kaip dvigubos viršutinės kameros su keturiais vožtuvais su kintamu vožtuvo laiku, priverstinis oro įleidimas, degalų įpurškimas, kompiuteriu sureguliuotas degalų įpurškimas ir kintamas vožtuvo laikas padidino variklio efektyvumą ir galią.

Plačiai naudojamas variklio valdymo blokas - borto kompiuteris, reguliuojantis uždegimo laiką, oro / degalų mišinį ir laisvosios eigos greitį - sukuria didesnį degalų naudojimo efektyvumą ir nuolatinę variklio diagnozę. Pavarų dėžės yra efektyvesnės, pradedant rankiniu trijų pavarų perjungimu į priekį ir atbuline eiga, automatine pavarų perjungimu nuo šešių iki aštuonių pavarų ir atgal. Patobulinta hidraulika leidžia lengvai valdyti vairo stiprintuvą, o stabdžių antiblokavimo sistema žymiai sumažina stabdymo laiką ir erdvę.

Nuo 2015 m. Hibridai - benzino variklio ir elektrinio variklio derinys - kai kuriose JAV dalyse išpopuliarėjo. Anot „Experian Automotive“ (per Adamą Goldfeiną), vienas iš keturių hibridų buvo parduotas Kalifornijoje, o suma didesnė nei kitos penkios valstijos (Florida, Teksasas, Niujorkas, Virdžinija ir Vašingtonas) kartu sudėjus..

Nors šiuo metu dauguma didžiųjų automobilių gamintojų siūlo hibridinį modelį, remiantis „24/7 Wall St.“ duomenimis, „Toyota Prius“ modeliai rinkoje dominavo apie 5 mln. Pardavimų. Nuo 2000 m. JAV parduodamų automobilių skaičius nuo 2000 m. Nuo 10,4 mln. (2009 m.) Iki 17,4 mln. (2000 m.) Hibridai sudarė mažiau nei 3% visų pardavimų nuo 2000 m. Ir, remiantis „Green Car Reports“ duomenimis, vidutiniškai apie 3% visų šiuo metu parduodamų metinių pardavimų.

Daugelis stebėtojų mano, kad šių būdų derinys iki šiol apribojo hibridų pardavimą:

• Didelės vartotojų kainos, palyginti su tradiciniais variklių modeliais (5000 USD ir daugiau už panašų automobilį)
• Mažiau nepriklausomų aptarnavimo įrenginių, galinčių aptarnauti ar remontuoti hibridus ar elektrinius automobilius, reikalaujančius, kad automobilį prižiūrėtų pardavėjas
• Vartotojams trūksta žinių apie naujas technologijas
• Padidėjęs kuro variklių degalų efektyvumas
• Automobilių kultūra, idealizuojanti arklio jėgą ir greitį greitkelyje

Nors grynai elektrinės transporto priemonės, varomos kuro elementais (o ne hibridais), patraukė visuomenės dėmesį, degalų elementų patobulinimai nebuvo tokie greiti, kaip prognozuojama. Vidutinis elektromobilis turi 150 mylių važiavimo ribą ir jį įkrauti reikia nuo 20 iki 30 minučių.

2015 m. „Ford Focus“ su keturių cilindrų, degalų (benzino ar benzino ir etanolio mišinių) varikliu ir 12,4 galono baku gali nuvažiuoti daugiau nei 360 mylių be degalų. Nors ateityje elektriniai automobiliai gali pakeisti tradicinius energijos šaltinius, greičiausias rezultatas yra padidėjęs hibridinio variklio populiarumas, logiškas perėjimas tarp dujų ir elektrinių variklių.

Kuras

Didžiąją savo egzistavimo dalį degalai priklausė benzinui - rafinuotam naftos produktui. Tetraetilo švinas istoriškai buvo pridėtas, kad būtų užtikrintas didesnis atsparumas savaiminiam užsidegimui. Tai sąlygojantys veiksniai, vadinami „beldžiasi“, kai degimas buvo išjungtas. Nuo aštuntojo dešimtmečio etanolis - atsinaujinantis kuras, sumaišytas su benzinu - pakeitė šviną, derinį, kuris kartais vadinamas „lanksčiuoju kuru“.

Prie kitų degalų priskiriama:

• Suslėgtos gamtinės dujos. Kai kurios transporto priemonės, ypač dideli sunkvežimiai ir autobusai, yra skirtos eksploatuoti suslėgtomis gamtinėmis dujomis - iškastiniu kuru, kuris dega švariau nei nafta ir išskiria mažiau teršalų. Tokie šalininkai kaip naftos gamintojas T. Boone Pickensas pasisakė už CNG kaip geresnę aplinkai ir pigesnę benzino alternatyvą. Tačiau nėra SGD, kaip perspektyvios alternatyvos automobilių, teikimo infrastruktūros, todėl jos patrauklumas vairuotojams apsiriboja automobiliais..
• Elektra. Vis dažniau naudojamos elektrinės ir hibridinės transporto priemonės, kurių degalų sąnaudos yra maždaug 33% didesnės nei benzininio variklio. Nors automobilius, kuriuose naudojama baterija, galima įkrauti namuose ar viešosiose įkrovimo stotelėse, tik elektrinių transporto priemonių diapazonas yra žymiai mažesnis nei benzinu varomų automobilių, kurių talpa yra 12 ar daugiau galonų. Akumuliatorių technologijos patobulinimai buvo lėtesni nei iš pradžių planuota, o elektra varomos transporto priemonės išlieka brangesnės nei alternatyva benzinu. Nepaisant to, elektromobiliai ir toliau rinks didesnę rinkos dalį, nes mažės gamybos sąnaudos ir jų aplinkosauginiai pranašumai taps akivaizdesni. Hibridiniai modeliai, kurių įkrovimui ar elektros energijos tiekimui reikalingas benzininis variklis, gali būti varomi toliau nei benzinu varomos transporto priemonės ir išlaiko degalų taupymo pranašumą..
• Vandenilis. Kai kurie mokslininkai ir automobilių gamintojai pasisako už vandenilį kaip ateities kurą, pirmiausia dėl jo naudos aplinkai. 2014 m. „Hyundai“ pradėjo nuomoti pirmąją vandeniliu varomą transporto priemonę JAV, o „Toyota“ paskelbė planuojanti parduoti savo pirmąjį vandeniliu varomą automobilį 2015 m. Dauguma didžiųjų gamintojų kuria vandeniliu varomus automobilius. Tačiau degalų tiekimo infrastruktūros, būtinos vandeniliui kaip pagrindiniam kurui palaikyti, dar nėra.

Vargu, ar iki 2025 m. Bet kuris pakaitinis kuras pakeis benziną kaip pagrindinį automobilio kurą. Elektriniai automobiliai ir hibridinės transporto priemonės ir toliau rinks didelę rinkos dalį, didėjant nuvažiuotam atstumui vienam elektros krūviui. Pasaulinė naftos kaina taip pat turės didelę įtaką galutiniam didmeniniam perdirbimui į alternatyvų kurą. Jei kainos ir toliau bus 4,00 USD už galoną ar daugiau, bus skatinama pereiti prie alternatyvių degalų.

Ryšiai

Elektroninis automobilio ir aplinkos, kurioje jis eksploatuojamas, ryšys įvyko dramatiškiausiai. Visuotinės padėties nustatymo sistemos (GPS) yra prieinamos daugelyje naujų automobilių, nors daugeliui jų yra priedas. Kai šios sistemos taps standartinės visiems naujiems automobiliams, padidės transporto priemonių sekimas realiu laiku, taip pat bus galima stebėti variklius už jos ribų. GPS sistema yra būtina transporto priemonėms be vairuotojų.

Transporto priemonės - transporto priemonės (V2V) ir transporto priemonės - infrastruktūros (V2I) ryšiai taps įprasti, kad automobiliai, be kintančių kelio sąlygų, automatiškai žinotų ir kitų transporto priemonių padėtį bei judėjimą. Interaktyvūs kelio ženklai ir eismo signalai užtikrins automatinį, nuolatinį susisiekimą su transporto priemonėmis, leidžiančius koreguoti kursą ir greitį be vairuotojo įsikišimo. Įdiegus šiuos elementus - jau techniškai prieinamus - be vairuotojo automobilis taps realybe.

Keliai ir greitkeliai

Ateinančiais dešimtmečiais JAV atstatys senėjančią infrastruktūrą ir įtrauks naują ryšių technologiją. Šiandien greitkeliuose yra įprasta didelių automobilių sunkvežimių juostos. Planavimas tarpvalstybinėmis magistralėmis - atskiri automobiliai, sujungti elektroniniu būdu ir keliaujantys kaip visuma, taps įprastu, kai šalis rekonstruos savo greitkelius, kad būtų pritaikytos komunikacijos galimybės.

Anksčiau greičio apribojimai buvo pagrįsti taip:

• Vairuotojo sauga. Važiavimas mažesniu greičiu suteikia vairuotojams daugiau laiko prireikus atlikti pakeitimus ir sumažina smūgio jėgas. Nelaimingų atsitikimų greitkeliuose skaičius bus smarkiai sumažintas, nes kompiuteriai pakeis žmones vairuojančius asmenis. Pirmuosius atliksite nedelsdami, kai pasikeis kelio ir eismo sąlygos. Skaitytojai turėtų atkreipti dėmesį, kad „Autobahn“ Vakarų Vokietijoje netaikomi viršutiniai greičio apribojimai ir daugelį metų eismo įvykio mirtingumas buvo daug mažesnis už JAV greitkelių sistemą..
• Kuro ekonomija. Siekdama sumažinti benzino suvartojimą, Federalinė vyriausybė, vadovaudamasi Avarinės greitkelių energijos taupymo įstatymu, 1974 m. Nustatė 55 mylių per valandą greičio apribojimą. 1987 m. Šios ribos buvo padidintos iki 65 mylių per valandą per metus, o 1995 m. Panaikintos. Nėra daug įrodymų, kad mažesni greičio apribojimai žymiai sumažino degalų kiekį šalyje..

Pakeitus greitkelių infrastruktūrą ir proporcingai padidėjus robotų automobilių skaičiui, didžiausio greičio apribojimai išnyks valstybiniu lygiu.

Sauga

Vairuotojų ir keleivių saugumas pastaraisiais metais smarkiai išaugo dėl geresnio transporto priemonių dizaino ir automatiškai išsiskleidžiančių oro pagalvių. Automatinis tolimųjų šviesų valdymas šiuo metu daugelyje automobilių yra standartinis, o naktinio matymo galimybės su automatiniu pėsčiųjų aptikimu prabangiuose modeliuose gali būti standartinės iki 2025 m. Galiniame radare ir kryptinėse, daugia jutiklinėse kamerose jau pasirodo prabanga. automobilių modelių ir ateinančiais metais greičiausiai taps standartiniais.

Automatinės avarinio vairavimo sistemos, derinančios stabdymą ir vengiantį vairavimą, ateityje sumažins pavojingų susidūrimų skaičių arba jų išvengs. „Nissan Motor Corporation“ yra viena iš bendrovių, kuriančių prietaisus, leidžiančius nustatyti vairuotojo nesugebėjimą saugiai valdyti transporto priemonę - jutiklius, kurie nustato alkoholį, kameras veido išraiškoms stebėti ar programinę įrangą, leidžiančią atpažinti netinkamą vairavimą - galutiniam naudojimui..

Galutinis žodis

Ateities automobiliai bus tokie pat skirtingi nei šiandien, nes pirmieji automobiliai skyrėsi nuo arklio ir baravykų. Automobiliai be vairuotojo bus žymiai efektyvesni energijos atžvilgiu, saugesni, mažiau kenkia aplinkai ir bus ekonomiškesni eksploatuoti nei bet kuri transporto rūšis, atsižvelgiant į žmonių patirtį..

Pereiti prie ateities automobilių nebus greitai, prireiks mažiausiai keliolikos ar daugiau metų, kad pakeistų esamą šalies automobilių parką. Tautos greitkelių ir kelių atstatymas, kad būtų pritaikyta nauja technologija, greičiausiai užtruks dar ilgiau, nes šalies vadovai imsis prieštaringų nacionalinių prioritetų. Technologinio tobulėjimo tempas ir toliau didės, tačiau greičiausiai šių patobulinimų nauda nebus visiškai įgyvendinta iki 2050 m. Ar vėliau.

Kokias prognozes numatote dėl automobilių ateities??