Autod ja autotehnoloogia tulevik - hübriidsõidukid, elektri- ja juhita autod

Autod, mis on üha enam kõigile kättesaadavad, on hävitanud ühiskonnaklasside eristamist, laiendanud turge ja elavdanud majandust. Selles tööstuses töötab otseselt enam kui 2,6 miljonit inimest ja Auto Alliansi andmetel moodustab see 3–3,5% riigi sisemajanduse kogutoodangust (SKP).

Ameerika armusuhe autode vastu ilmneb nende omanduses olevate numbrite osas. Transpordistatistika büroo andmetel oli 2012. aastal Ameerika Ühendriikides rohkem kui 250 miljonit registreeritud sõidukit ehk üks iga üle 18-aastase ameeriklase kohta. Keskmine leibkond omab 1,75 sõidukit. Autojuhid läbisid sel aastal rahva hulgas enam kui 2,8 miljardit miili üle 4,5 miljoni miili maanteid ja maanteid ning 605 471 silda..

Tarbijad saavad valida paljude autotootjate hulgast, kes kõik toodavad erinevaid tootemarke, mudeleid ja kerevorme. Seejärel saab sõidukeid värvi, mootori tüübi, käigukasti, sisekujunduse ja rataste tüübi järgi veelgi kohandada. Lisaks on tuhandeid autoremonditöökodasid, suure jõudlusega mehaanikuid ja keha kohandavaid poode, mis on valmis täitma iga autoomaniku unistused.

Autode negatiivne mõju tänapäevasele elule

Kõigil oma panusel kaasaegsesse ellu on autol olnud märkimisväärseid negatiivseid tagajärgi inimestele ja kogu ühiskonnale:

Kulud. Auto ostmine ja käitamine on üks suuremaid kulutusi, mida tavaline inimene oma elu jooksul teeb. Tööstatistika büroo andmetel moodustavad autod umbes kuuendiku pere eelarvest rohkem kui toit, tervishoid ja kindlustus. BLS teatas, et 2010. aastal oli USA keskmine sõiduauto 11,4 aastat vana ja sõitis 11 318 miili, põletades samal ajal gaasi ja nafta eest 2222 dollarit. Lisaks kulutasid sõidukijuhid remondiks ja hoolduseks keskmiselt 787 dollarit.
Surmad ja vigastused. Ameerika Ühendriikide loendusbüroo andmetel toimub alates 1990. aastast igal aastal üle 10 miljoni autoga seotud õnnetuse, mis põhjustab aastas üle 30 000 surma. Kui määr väheneb igal aastal - peegeldades disaini ja uue tehnoloogia täiustumist -, siis Riikliku Maanteeliikluse Ohutuse Administratsiooni hinnangul oli õnnetuste maksumus 2010. aastal 871 miljardit dollarit.
Valglinnastumine. USA rahvaarv üle kolmekordistus 76 miljonilt inimeselt 1900. aastal 281 miljonini 2000. aastal. Kuid 2002. aasta USA rahvaloenduse uuringu kohaselt on suurlinna piirkonnas elavate inimeste arv alates 1950. aastast märkimisväärselt vähenenud. Sajandi keskpaigas üle 7000 inimese hõivas ruutmiil maa-ala; aastal 2000 oli ruutmiili kohta vähem kui 3000. See levik vähendab massitransiidi tõhusust ja suurendab survet ulatuslikumate teede ja maanteede võrkude rajamiseks.
Ummikud. 2012. aasta Texase A&M-i liikuvuse uuringu kohaselt veedab keskmine autoga sõitja rohkem kui 50 tundi nädalas, istudes liikluses kinni jäänud autos. Sellistes linnades nagu Los Angeles, Boston ja New York on ummikuid enam kui 60 tundi aastas, mistõttu ameeriklased sõidavad kumulatiivselt 5,5 miljardit tundi rohkem kui vaja ja ostavad täiendavalt 2,9 miljardit gallonit kütust..
Reostus. Kuigi õhusaaste eelnes autole, on enamik teadlasi nõus, et meie isiklikud autod on globaalse soojenemise peamine põhjus. Murelike Teadlaste Liidu andmetel tekitavad autod ja veoautod peaaegu viiendiku kõigist USA heitkogustest - umbes 24 naela süsinikdioksiidi ja muid globaalselt soojendavaid gaase iga galloni põlenud gaasi kohta.

Autode tulevik

Kuigi autod on pärast turuletoomist märkimisväärselt muutunud, on autode täiustamise tempo kiirenenud - eriti seoses edusammudega nende kahjulike mõjude vastu võitlemiseks. Mõned futuristid ennustavad autonoomsete autode - isesõitvate autode - ilmumist järgmise kümnendi jooksul.

ExtremeTech teatas, et Mercedes-Benz avalikustas oma juhita auto 2015. aasta tarbeelektroonika näitusel F-105 luksussõidukil, millel on esiistmed, mis pöörlevad nii, et juht ja esiistmel olev sõitja saavad seljaga näoga näkku istuda. -kohalised reisijad. Vahepeal on BMW näidanud oma i3 EV, et pargib ise ja saab parkimismajast otsida avatud kohti.

CNBC andmetel ennustavad mõned analüütikud, et sellised uued tootjad nagu Google ja Apple tõrjuvad traditsioonilised massiautomaatide tootjad nagu General Motors, Ford, Honda ja Volkswagen välja uue tehnoloogiaga tutvumise. Muud ennustused hõlmavad järgmist:

Perede omanduses on vähem autosid, kuna üks auto võib korraga teenindada mitmesuguseid liikmeid, ilma juhti ootamata. Näiteks võib juhita auto naasta kodubaasi pärast töötaja kontorisse toimetamist ja olla kättesaadav teistele pereliikmetele päevasel ajal enne tagasipöördumist, et hiljem õhtul pendeldaja järele võtta..
Kasvab jagatud liikuvus, kus inimesed kasutavad autosid ilma nende omamiseta.

Olulise muutuse elemendid

Märkimisväärsed parandused vähendavad tulevikus autode negatiivset mõju. Need hõlmavad järgmisi aspekte ja elemente.

Kujundus

Esimesed autod meenutasid hobuvankreid, mille nad asendasid, lihtsaid kaste ratastel. Varastel tootjatel oli aerodünaamika kohta vähe teadmisi - õhu kaudu liikuvate objektide vastupidavus ehk nihutamine. Lohistamine suureneb proportsionaalselt kiirusega. Auto kuju, eriti eesmine ala, mõjutab sõiduki edasiliikumisel otseselt kulutatud energiat.

Suurenenud kiiruse teiseks efektiks on lisatõste - autokere kalduvus tõusta teepinnalt - auto alla voolavast õhust, vähendades veojõudu ja stabiilsust pöörde ajal. Tuuletunnelite kasutamine on autodisaini inseneridele suunanud teravate servade vähendamist ja sujuvamaks muutmist, vähendades seega tõmbejõudu, tõstuki ja energiatarbimist.

Selle tagajärjel tunduvad mudelid ja mudelid sarnased, kuna iga tootja võtab kiiresti kasutusele kõik konkurendi eelised. Tulevased autod on tõenäoliselt lühemad, kus on rohkem kurve, säilitades samal ajal sõitjate siseruumi või suurendades seda.

Materjalid

Auto kaal mõjutab otseselt töö ajal kasutatud kütusekulu. Washingtoni ülikool teatas, et keredeta konstruktsiooni, kergete materjalide ja väiksemate mootorite laialdane kasutamine vähendas auto keskmist massi vahemikus 1975 kuni 2009 1700 naela. Siiski kompenseeris suure osa eelisest sõiduki suuruse suurenemine ja lisatud funktsionaalsus..

Jätkuv föderaalne surve kütusesäästu suurendamiseks põhjustab suurema kaalu vähendamiseks ja kokkupõrkekindluse parandamiseks kergema terase, alumiiniumi, komposiitmaterjalide ja plastide kasutamist. Näiteks on Tesla Roadsteri kere valmistatud kergest süsinikkiust / epoksükomposiidist, mis on sama tugev kui teras ja kaalub 30% vähem. Materjali tootmiskulude langedes pöörduvad üha rohkem tootjad oma sõidukite revolutsiooniliste uute komposiitmaterjalide poole.

Mehaaniline efektiivsus

Neljataktiline sisepõlemismootor on aastakümneid olnud autode peamine energiaallikas. Aastate jooksul on mootori efektiivsust ja võimsust suurendanud sellised tehnoloogilised edusammud nagu muutuva klapiajastusega kahe klapiga kahekordsed õhulukid, õhu sundjuhtimine, kütuse sissepritse, arvutiga reguleeritud kütuse sissepritse ja klapi muutuv ajastus.

Mootori juhtseadme - pardaarvuti, mis reguleerib süüte ajastamist, õhu / kütuse segu ja tühikäigu pöörlemiskiirust - laialdane kasutamine loob suurema kütusesäästlikkuse ja pideva mootori diagnoosimise. Käigukastid on tõhusamad, liikudes kolme käigu ette- ja tagasikäigu käsitsi lülitamisest kuni kuue kuni kaheksa käigu automaatkäiguni ja tagasikäiguni. Täiustatud hüdraulika võimaldab vaevata roolivõimendit, mitteblokeeruvad pidurid on järsult vähendanud peatumisaega ja -ruumi.

Alates 2015. aastast pole hübriidid - bensiinimootori ja elektrimootori kombinatsioon - Ameerika Ühendriikide osades populaarseks muutunud. Experian Automotive'i andmetel (Adam Goldfeini kaudu) on Californias müüdud iga neljas hübriid, kogus on suurem kui järgmise viie osariigi (Florida, Texas, New York, Virginia ja Washington) kokku.

Ehkki enamik suuremaid autotootjaid pakub praegu hübriidmudelit, on Toyota Priuse mudelid domineerinud turul alates 2000. aastast umbes 5 miljoni kogukäibega, teatas 24/7 Wall St. Andmetel. Kuna USA-s on alates aastast 2000 autode müük olnud nii madal kui 10,4 miljonist (aasta 2009) kuni 17,4 miljonini (2000), hübriidid on alates 2000. aastast moodustanud vähem kui 3% kogumüügist ja keskkonnasäästliku auto aruannete kohaselt on keskmiselt umbes 3% kogu aasta müügist.

Paljud vaatlejad usuvad, et järgmiste võimaluste kombinatsioon on hübriidide müüki praeguseks piiranud:

Kõrged tarbijahinnad võrreldes traditsiooniliste mootorimudelitega (5000 dollarit või rohkem võrreldava auto eest)
Vähem iseseisvaid teenindusasutusi, mis on võimelised hübriide või elektriautosid hooldama või parandama, nõudes, et autot hooldaks müüja
Tarbijate vähene teadlikkus uuest tehnoloogiast
Gaasimootorite suurem kütusesäästlikkus
Autokultuur, mis idealiseerib hobujõude ja maanteel kiirust

Kui kütuseelementidega (mitte hübriididega) töötavad puhtalt elektrisõidukid on avalikkuse meelevalda püüdnud, ei ole kütuseelementide täiustamine edenenud nii kiiresti kui ennustatud. Keskmisel elektriautol on sõidu piir 150 miili ja selle laadimine nõuab 20–30 minutit.

Seevastu 2015. aasta Ford Focus, mis koosneb neljasilindrilisest elastsest kütusest (bensiini või bensiini ja etanooli segudest) ja 12,4-gallonilisest paagist, saab ilma tankimata sõita üle 360 miili. Ehkki elektriautod võivad tulevikus asendada traditsioonilisi jõuallikaid, on kõige tõenäolisem tulemus hübriidmootori suurenenud populaarsus, loogiline üleminek gaasi- ja elektrimootorite vahel.

Kütused

Suurema osa oma eksisteerimise ajast on auto kasutanud oma kütusena bensiini - rafineeritud naftasaadust. Tetraetüülplii lisati ajalooliselt, et pakkuda suuremat vastupidavust isesüttimisele. Seda seisundit mõjutavaid juhte nimetatakse süüte väljalülitamisel koputamiseks. Alates 1970. aastatest on etanool - bensiiniga segatud taastuv kütus - asendanud pliid, seda kombinatsiooni nimetatakse mõnikord „elastseks kütuseks“.

Muud kütused hõlmavad järgmist:

Tihendatud maagaas. Mõned sõidukid, eriti suured veoautod ja bussid, on kavandatud töötama kokkusurutud maagaasiga, fossiilkütusega, mis põleb naftat puhtamana ja tekitab vähem saasteaineid. Sellised pooldajad nagu naftameister T. Boone Pickens on propageerinud surumaagaasi kui paremat keskkonnasõbralikku ja odavamat alternatiivi bensiinile. CNG-d kui elujõulist alternatiivi autoteenuse pakkumise taristut aga ei eksisteeri, piirdudes sellega vaid autojuhtidele.
Elekter. Elektri- ja hübriidsõidukid on üha tavalisemad, kütusekulu on umbes 33% suurem kui bensiinimootoril. Kuigi akutoitega autosid saab laadida kodus või avalikes laadimisjaamades, on ainult elektrisõidukite tööulatus tunduvalt väiksem kui bensiinimootoriga autodel, mille mahutavus on vähemalt 12 gallonit. Patareitehnoloogia täiustamine on olnud algselt kavandatust aeglasem ning elektrimootoriga sõidukid on kallimad kui bensiinimootoriga alternatiivid. Sellegipoolest koguvad elektriautod jätkuvalt suuremat turuosa, kuna tootmiskulud vähenevad ja nende keskkonnaga seotud eelised muutuvad ilmsemaks. Hübriidmudelitel, mis toetuvad bensiinimootorile akude laadimiseks või elektrimootori toiteks, saab sõita kaugemal kui bensiinimootoriga sõidukitel ja säilitada ka kütusesäästu eelis.
Vesinik. Mõned teadlased ja autotootjad pooldavad vesinikku kui tuleviku kütust, peamiselt selle keskkonnale eeliste saamiseks. 2014. aastal alustas Hyundai esimese vesinikkütusega sõiduki liisimist USA-s, samas kui Toyota teatas, et plaanib oma esimese vesinikkütusega auto müüa 2015. aastal. Enamikul suurematest tootjatest on vesinikkütusega autod väljatöötamisel. Kütuse taristu infrastruktuuri, mis on vajalik vesiniku kui peamise kütuse toetamiseks, veel ei ole.

On ebatõenäoline, et mõni üksik alternatiivkütus asendaks bensiini peamise kütusena enne 2025. aastat. Elektriautod ja hübriidsõidukid koguvad jätkuvalt märkimisväärset turuosa, kui läbitud vahemaa elektrilaengu kohta suureneb. Nafta maailmaturu hind mõjutab suuresti ka hulgimüügi üleminekut alternatiivkütusele. Kui hinnad püsivad 4,00 dollaril galloni kohta või enam, julgustatakse üleminekut alternatiivsetele kütustele.

Side

Elektrooniline kommunikatsioon auto ja selle töökeskkonna vahel on läbi teinud dramaatilisemad muudatused. Globaalsed positsioneerimissüsteemid (GPS) on saadaval enamikus uutes autodes, ehkki paljudele lisavõimalusena. Kuna need süsteemid muutuvad kõigi uute autode jaoks standardseteks, on sõidukite reaalajas jälgimise kättesaadavus ning mootori jälgimine väljaspool mootorit suurenenud. Juhita sõidukite jaoks on GPS-süsteem hädavajalik.

Sõidukite ja sõidukite (V2V) ning sõidukite ja infrastruktuuride (V2I) vahelised kommunikatsioonid muutuvad tavaliseks, nii et autod teavad lisaks muutuvatele teeoludele automaatselt ka teiste sõidukite asukohta ja liikumist. Interaktiivsed liiklusmärgid ja foorid tagavad sõidukitega automaatse ja pideva sidepidamise, võimaldades kursi ja kiiruse korrigeerimist ilma juhi sekkumiseta. Kuna need - juba tehniliselt saadaval - elemendid on paika pandud, saab juhita auto reaalsuseks.

Teed ja kiirteed

Järgmistel aastakümnetel taastab USA vananeva infrastruktuuri ja lisab uue kommunikatsioonitehnoloogia. Täna on maanteedel tavalised suurte veokite piiratud sõidurajad. Riikidevahelistel maanteedel rühkimine - üksikud autod, mis on omavahel elektrooniliselt ühendatud ja liiguvad ühiselt - muutub igapäevaseks, kui riik ehitab oma maanteid ümber selleks, et võimaldada kommunikatsiooni võimekust.

Kiirusepiirangute alus on ajalooliselt olnud järgmine:

Juhi ohutus. Madalamal kiirusel sõitmine annab sõidukijuhtidele rohkem aega vajaduse korral reguleerida ja vähendab löögijõude. Kiirteeõnnetused vähenevad drastiliselt, kuna arvutid asendavad inimese juhte, kuna need muudavad maantee- ja liiklustingimuste muutumisega koheselt muudatusi. Lugejad peaksid tähele panema, et Lääne-Saksamaa Autobahnil pole ülemisi kiirusepiiranguid ja liikluse hukkumiste määr on aastaid olnud USA Interstate Highway Systemist tunduvalt madalam..
Kütusekulu. Föderaalne valitsus kehtestas kiirteede energiavarude säästmise seadusega 1974. aastal kiirusepiirangu 55 miili tunnis, et vähendada bensiini tarbimist. Piiranguid tõsteti 65 mph / h 1987. aastal ja need tunnistati kehtetuks 1995. Vähe on tõendeid selle kohta, et madalamad kiiruspiirangud tooksid kaasa märkimisväärse kütusesäästu riigisiseselt.

Kuna maanteede infrastruktuur asendatakse ja robot-autode arv suureneb proportsionaalselt, kaovad maksimaalsed kiirusepiirangud riigi tasandil.

Ohutus

Autojuhtide ja reisijate turvalisus on viimastel aastatel dramaatiliselt suurenenud tänu sõidukite paremale disainile ja automaatselt paigaldatavate turvapatjade kasutamisele. Tulede automaatne kaugtulede juhtimine on praegu paljudes autodes standardvarustuses ja 2025. aastaks võivad luksusmudelite korral automaatse jalakäijate tuvastusega öise nägemise võimalused olla tagantpoolt paigaldatud. Tagumine radar ja mitme suunaga kaamerad on juba luksuses automudelid ja saavad järgmistel aastatel tõenäoliselt standardiks.

Automaatsed hädaolukorras roolimissüsteemid, mis ühendavad pidurdamise ja kõrvalehoidliku juhtimise, vähendavad või väldivad tulevikus ohtlikke kokkupõrkeid. Nissan Motor Corporation kuulub ettevõtete hulka, mis arendavad juhi võimetusest sõidukit turvaliselt juhtida - alkoholi tuvastavad andurid, kaamerad näoilmete jälgimiseks või tarkvara ebaregulaarse sõidu tuvastamiseks - võimaliku kasutamise jaoks.

Lõppsõna

Tuleviku autod erinevad tänasest sama palju kui esimesed autod erinesid hobusest ja lollakas. Juhita autod on märkimisväärselt energiasäästlikumad, ohutumad, vähem keskkonnale kahjulikud ja ökonoomsemad töötamiseks kui mis tahes inimkogemusega transpordiliigid..

Üleminek autode tulevikku ei ole kiire, riigi olemasoleva autopargi väljavahetamiseks kulub vähemalt kümmekond või enam aastat. Riigi maanteede ja teede ümberehitamine uue tehnoloogiaga kohanemiseks võtab tõenäoliselt veelgi kauem aega, kuna rahva juhid võitlevad vastuoluliste riiklike prioriteetidega. Tehnoloogilise täiustamise tempo kasvab jätkuvalt, kuid tõenäoliselt ei saavutata nende paranduste eeliseid täielikult enne 2050. aastat või hiljem.

Millised ennustused teil on autode tuleviku kohta??