自动化公路

自动化公路是交通自动化的先导和基础,也是现代工业国家的生命线。在许多国家由交通阻塞造成的时间耽搁、燃油浪费,以及毫无必要的废气排放,都给社会造成了很大的损失。有人认为,解决问题的出路不外乎是建造更多的公路。然而,修建新公路是造价极高的工程。例如,美国改造波士顿中央干道11 km长的一个路段,计划需要大约80亿美元的资金。因此,大规模地扩建城市通道及高速公路,在经济上是不可行的,人们必须设法学会更加有效地利用现有的公路。自动化公路是扩大公路交通能力的最省钱的途径,如图3.32所示。

自动化公路系统是辟出一条车道或一组车道,来让装有专门设备的小汽车、卡车和公共汽车等在计算机的控制下结队行驶,通过一个小型计算机网络(这些小型计算机安装在汽车内以及某些路段的路边)来协调车流,从而增大车流量,提高公路的运输能力。自动化公路交通所需的新技术大部分集中在汽车中,一个前视传感器或一个摄像机探测前方的危险障碍物和其他车辆以及车道边界,这些设备与计算机相连,由计算机迅速处理得到图像,然后操纵汽车转向、刹车,使车辆保持适当的速度和姿态。每辆汽车上都载有数字无线电设备,它使车上的计算机能够同附近的其他车辆通信,也能同监控公路的监视计算机通信,使驾车者得知有关汽车运行情况的信息。汽车驾驶员在进入自动化公路之前,把他要去的目的地输入计算机,然后通过一条专用驶入坡道进入自动化公路。当驾驶员接近公路的进入点时,安装在路旁的装置将通过电子方式对汽车进行询问,以确定目的地并检查它是否拥有处于正常工作状态的适当的自动化设备。在断定汽车通过了这些检查后,公路系统将引导驾驶员穿过一道门,驶向自动化车道,自动驾驶就开始了。驾驶员此时可以离开驾驶座去看书,做其他事情,甚至睡觉。

图3.32　公路场景

自动化公路上车流的协调,可以采取自由代理人方式或成组汽车方式。自由代理人方式是各自独立地行驶,每辆车的行驶方式都保证即使它前面的一辆车全力刹车时,都能及时停下而不发生意外,两辆车之间所需要的间隔距离将取决于它们的刹车性能、路面的状况以及控制设备的电子反应时间等。成组汽车方式指在公路上行驶的是一组组相互间密切配合的汽车,这些汽车将通过一个无线局域通信网互相联系,该网络可以连续不断地交换有关汽车的速度、加速度、刹车、障碍物以及其他诸如此类的信息。这样不断的信息交流使得一组中的汽车,变成了通过电子方式连接起来的列车,每一组可能有10~20辆自动汽车。然而与铁路列车不同的是,这些汽车列车是动态的,它们将按照交通状况和各辆车目的地的要求而不断地组成,分开并重新组合。借助于精确的控制,可以使一组内各成员车的间距缩小到只有几米。由于各车之间的相对速度很小,发生碰撞的概率较小,即使相撞也只可能发生微不足道的损坏。相邻各组汽车之间的距离将足够大,以保证即使前面一组突然停下时,它们也不会撞在一起。

汽车退出自动化公路的过程是把它进入自动化车流的过程颠倒过来。但此时可能存在驾驶员尚未接过方向盘操纵汽车或睡着了等特殊情况,因此自动化公路系统必须提醒驾驶员快要到出口了,然后在驾驶员承担起有限的操纵任务的情况下观察汽车的行驶状况。如果驾驶员的动作正常,计算机就将完全放弃控制,而转由驾驶员来操纵退出自动化车道的过程。但是,如果驾驶员没有做出正确的反应,报警器就将响起来。如果这样的催促仍不能叫醒驾驶员,自动化系统将通知有关部门此情况,并让汽车在附近的待留区中安全地停下来,如图3.33所示。

图3.33　现代化公路监控系统

一条典型的高速公路车道每小时可通过约两千辆汽车,而一条配备特殊装置后可自动引导车流的车道,每小时将能通过约六千辆汽车。由于不需要修建新的公路和拓宽现有的公路,节省下来的钱用来支付汽车自动行驶所需的复杂电子设备的费用绰绰有余,因此,总的责任费用将会下降。研究和发展自动化高速公路已是迫在眉睫的问题,相信在不远的将来,自动化公路会有长足的发展。