巴斯夫中国

改弦易辙正当其时

汽车曾一度被誉为进步和独立的终极象征。但是一个世纪之后,这些曾经的自由象征如今却常常深陷交通堵塞的困境,并成为造成世界各大城市空气污染的“元凶”。二十一世纪的交通需要创新。了解城市如何通过创新技术应对本世纪的挑战。

上海从2000年开始建设地铁网络。如今,它已经拥有全世界最长的地铁和轻轨线路之一,运营线路总里程超过500公里。

烟雾污染、交通堵塞、无处停车,全球各地城市每天都因为道路上大排长龙而饱受困扰。汽车曾一度被誉为自由的象征,但如今却受到越来越多的限制。在空气重度污染的日子里,巴黎、北京和圣保罗等城市只能对汽车实行单双号限行。而在上海,车牌价格现已赶上一部小型车的价格。物流服务公司UPS投入数以百万的资金开发了拥有专利的全球定位系统(GPS),以确保其车辆能基本上完全避免左转操作,从而节省时间和燃油。

基于这一明确事实,各种创意应运而生:未来的交通出行方式将会大为不同,尤其是对世界主要大城市而言。随着人们不断涌进特大城市,当下的交通体系将不堪重负。经济与商业研究中心(CEBR)在实时车辆交通数据公司INRIX的委托下进行的一项研究表明,仅仅是在美国、英国、法国和德国,每年因交通堵塞造成的经济损失大约为1800亿欧元(2000亿美元),每人每年在路上浪费111个小时。到2030年,日益增长的交通运输量所产生的经济成本将会增加近50%。

交通变革需要能源转变

人们不可能彻底抛弃汽车,但它们可以在我们的生活中起到不同的作用。“对于众多现代人来说,汽车是彰显身份地位的终极象征。”澳洲科廷大学可持续发展专业博士、教授,政府间气候变化专门委员会前委员Peter Newman称,“但对许多国家而言,汽车峰值论已经是过去时。”虽然“汽车峰值论”这个词并没有“石油峰值论(即全球石油产量达到最大值的时代)”那么广为人知,但Newman认为汽车时代即将落幕。无论是在珀斯、纽约或是柏林,越来越多的西方国家城市年轻人已不再那么渴望拥有一辆汽车。尽管经济仍在增长,针对这一目标群体的汽车销量却在下降。虽然这一现象仅见于少数工业发达国家的大都市区,但其体现了一种小规模的革命。举例而言,据联邦统计局的数据显示,在2013年,德国主要城市中有大约30%的家庭既没有汽车也没有摩托车。仅仅在十年内,这个数字就从2003年的22%上升到2013年的30%。

这一社会转变使得Newman认为政府间气候变化专门委员会提出的“全球气温升幅控制在2摄氏度以下”的著名愿景是可能实现的。他现在主张绿色城市理念,在绿色城市中,汽车不再占据主导地位,取而代之地是各种不同的交通方式,包括汽车、火车、巴士、自行车和摩托车将会以智能的方式结合起来。未来出行将会是一种综合的交通体系。关键是如何以最有效的方式从一个地点到达另一个地点,而非采用何种交通工具。

“对于众多现代人来说,汽车是彰显身份地位的终极象征。但对许多国家而言,汽车峰值论已经是过去时。”

Peter Newman, 澳洲科廷大学可持续发展专业博士、教授,政府间气候变化专门委员会前委员

Newman对正在中美两国特大城市发生的改变尤其感兴趣,因为这两国是全球最大的温室气体排放国。毋庸置疑,两国如今都已发生了巨大的改变。20世纪90年代的上海仍然遵循美国模式:不断建造公路、用汽车取代自行车,然后陷入交通堵塞的泥沼。然而,从2000年开始,这座拥有2400万人口的都市不断尝试通过投资地铁和铺设高速铁路来扭转这一趋势。十年时间,上海建设了世界上规模最大的地铁系统,其运营线路总里程超过500公里,每天运载乘客达800万人次。而在全中国范围内共新增地铁线路86条。

即使是在美国,这个被认为是工业发达国家中公共交通体系最为糟糕的国家,也有越来越多的城市开始效仿波特兰市。波特兰市在过去30年里没有建设任何新的高速公路,而是致力于复兴其有轨电车系统。2013年,美国联合通讯社(AP)对全国范围内的30个有轨电车项目进行统计,发现目前的轨道正好是沿着20世纪50-60年代拆除的路线铺设。

未来是电气化的:特别是在欧洲城市,公共交通系统中正越来越多地使用电动巴士,比如德国汉堡。
另一方面,拉美国家发现了缆车的魅力。在玻利维亚最大城市拉巴斯,缆车将占据公共交通体系的15%。
BMW i3不仅是一辆创新的电动汽车,同时由于碳纤维车身平衡了电池的重量,从而大幅减轻了车重。

空中交通工具

另一方面,拉美国家发现了缆车的魅力。玻利维亚的高海拔大城市拉巴斯目前正在建造全世界最大规模的城市缆车网络。建成后,九条覆盖范围达30公里的路线将占据公共交通体系的15%。不久之前,通勤者们仍需花费一个小时驱车或乘巴士上下蜿蜒的盘山路,而现在他们能够在17分钟内抵达邻市El Alto。由于电缆车系统运维成本低廉,即使是对财政吃紧的地方政府而言也是可以负担的。

与此同时在欧洲,曾是尾气排放元凶之一的市区巴士也在向电气化迈进。德国城市曼海姆以及英国城市米尔顿凯恩斯目前正在测试世界上首批可在巴士站无线充电的电动巴士。简单来说,上述电动巴士原理与电动牙刷类似。现在,无线充电系统需要有效地进行规模升级并在街道下方安装。如果测试成功,研究人员希望接下来可以让巴士在行驶于专用充电车道的同时也持续充电。

Newman认为,现有公共交通工具的扩充以及电气化升级只是第一步,长远来看,将有越来越多的电动交通工具。美国能源信息署(EIA)的数据显示,仅在美国,每天就消耗大约2000万桶石油,其中72%用于交通运输。而在全球范围内,每天消耗的9000万桶石油中有51%被用于交通运输。根据联合国政府间气候变化专门委员会指出,如果不采取任何缓解措施,到本世纪末增加的二氧化碳浓度将会导致全球气温上升3.7 到 4.8 摄氏度。

然而,就目前而言,电动汽车和混动汽车仍然是小众。降低排放的首要步骤已开展数年之久,即提升内燃机和催化剂技术的效率。毕竟,汽油动力汽车并不会在短时间内退出历史舞台。根据壳牌公司最新研究报告预测,在德国,传统的内燃机汽车仍将在未来25年占据市场主导地位。预计到2040年,混动汽车将占有27%市场份额。作者认为电动汽车或燃料电池汽车将占汽车总量的5%左右。

弗劳恩霍夫协会系统与创新研究所下属机构新兴技术能力中心副主任Axel Thielmann博士称,电动汽车尚未成为市场主流的原因是续航里程有限和充电基础设施缺乏,此外,电动汽车价格比同级内燃机汽车价格高大约三分之一。

寻找未来的电池

研究人员目前正致力于实现下一个重大突破,以期使得可充电电池更便宜、更耐用的同时,能量密度更大、重量更轻。但问题在于,提升某方面性能往往是以牺牲另一方面性能为代价:高续航里程和大容量意味着更高成本和重量,而低成本和轻量化则意味着有限的电池容量。高能量的镍钴锰材料(经优化的镍钴锰特殊混合物)是一个具有发展前景的解决方案。这一授权于巴斯夫的镍钴锰阴极材料可将锂离子电池性能提升到一个新的高度。根据弗劳恩霍夫协会系统与创新研究所针对91个国际电池专家进行的一项调研显示,受访者认为采用镍钴锰材料技术的电池有很大潜力成为第三代锂离子电池,从而使电动汽车在未来更具经济适用性并实现更长的续航里程。但工作还未结束:在接下来10-20年里,锂硫电池等革命性技术将会面世。巴斯夫也积极参与这一领域的研究:2011年至2016年期间,巴斯夫将投资数百万欧元用于领先的电池材料的研究与开发(详情参阅22页电池材料实验室报告)。

但电池的轻量化和性能提升只是问题的一个方面:汽车本身也需要轻量化,因为车重越大,推动车身所需的动力就更多。德系豪华汽车厂商宝马公司的BMW i3电动汽车,首次在乘员舱采用碳纤维材料取代金属,定位于城市用途、紧凑车型。在此之前,由于生产工艺复杂,碳纤维材料主要用于F1赛车定制以及航天工程领域。“ BMW i3量产车的革新之处在于碳纤维和聚氨酯基体的组合。”巴斯夫特性材料业务部新市场与新产品部副总裁Guiscard Glück博士表示,“该车自支撑后排座椅坐盆采用巴斯夫Elastolit®聚氨酯组合料制造并满足严格的安全标准,其壁厚仅为1.4 毫米。此外,二十多个工程塑料制成的零部件被用于增强碳纤维车身,从而大幅减轻了这部电动跑车的重量。”BMW i3的车身重量仅为1195kg,大约与宝马子品牌MINI的同级汽油车型相当。但是MINI的车身更短且并未搭载重达230kg的锂离子电池。

人们对于四轮车的热爱——无论是电动车还是汽油车——给世界各大城市带来了其他的挑战。如果一座城市里半数居民驾车出行,另一半乘坐公共交通工具,则私家车所占用的道路面积将超过90%,从而导致拥堵。

自动驾驶汽车可以让乘客在目的地下车,然后就地接上其他乘客,从而节省了寻找停车位的时间。

以无人驾驶对抗交通堵塞

柏林自由大学人工智能学教授Raúl Rojas博士认为,如果汽车采用自动驾驶,那么道路可以变得跟19世纪时一样空旷。借助智能路线规划,不知疲倦的自动驾驶装置能够轻松地一次性搭载四个以上的乘客,从而将汽车变为共享的出租车。这会带来各种好处:麻省理工学院通过对1500万趟出租车载客车程进行分析发现,如果每部出租车多搭载一名乘客,那么总车次趟数可以减少40%。谷歌联合创始人Sergey Brin经常在媒体访问中提到,他认为私家车保有量将会下降。大量的私家车给社区造成了巨大压力。Brin称,在高峰时刻,市区里30%的驾驶是为了寻找停车位,如果采用自动驾驶这是可以避免的,因为自动驾驶汽车可以让乘客在目的地下车,然后就地接上其他乘客。

今年早些时候,一部昵称为“Jack”的奥迪A7自动驾驶概念车向世人证明了汽车公司已接近实现它们对于无人驾驶汽车的愿景。通过搭载若干雷达传感器、激光扫描仪以及360度全景3D摄像机,“Jack”能够凭借自动驾驶装置行驶从硅谷到拉斯维加斯之间的约900公里路程。这部来自大众奥迪的概念车最高时速可达110公里/小时,能够在无人驾驶的情况下自行变道和超车。然而,该车被要求在市区道路上再次进行驾驶测试,因为市区的骑车人、行人以及儿童的自主道路行为实在是难以预测。

“我们在自动驾驶汽车方面已取得重大进展。”

Jürgen Leohold博士、教授,大众汽车集团研发总监

到这十年末,此款概念车的技术应该能够用于量产。“我们在自动驾驶汽车方面已取得重大进展。”大众汽车集团研发总监Jürgen Leohold博士表示。然而,如果要达到完全自动驾驶,即让司机在行驶途中可以小睡或者阅读新闻,仍需要10到15年。而在这之前,我们需要确保汽车能够识别任何突发事件。Leohold深信智能汽车很快将成为现实。“我们需要智能汽车来满足当今社会的需求。这些汽车可以降低交通事故、缓解交通堵塞,并让驾驶者在整个驾驶过程更为放松。”致力于自动驾驶汽车研究的不仅仅是汽车制造商,之前鲜有涉猎汽车行业的Apple和谷歌等科技公司目前也正在进入这一市场。

技术只是Lehold所考虑的一个方面。他认为寻找新的业务领域跟技术研发同样令人兴奋不已。“我们对车已是了如指掌,而现在我们开始研究信息技术。”Leohold表示。路况报告、汽油价格以及停车位预定这些服务中哪些才是驾驶者为实现顺畅出行所真正需要的服务呢?另一方面,竞争从未停息。举例而言,BMW专门为其电动车系列研发出一款路线规划装置,还可用于公共交通工具甚至出租自行车。当搭载该装置的汽车接近大型城市时,如果内置软件判断自行车、通勤列车或者地铁能更快地抵达目的地,则会建议驾驶者换乘该等工具。

尽管人们对数字化和交通工具与智能基础设施、交通信号灯、建筑工地之间的持续数据交换寄予了厚望,希望其能够显著地提升驾驶安全性和交通流畅性,但是仅仅凭高科技并不足以解决城市所面临的各种挑战。

行人和骑车者优先:哥本哈根为包括纽约在内的许多城市作出了榜样。

提升生活品质

还有其他很多方面需要考虑。JanGehl博士认为,“一座宜居城市的生活节奏应该如行人或骑车者那样悠闲自得,而不是车水马龙般的匆忙。”作为一名建筑学名誉教授以及世界上最具影响力的城市规划师之一,Gehl四十年来始终致力于研究城市交通、建筑设计与生活品质之间的关系。Gehl的故乡哥本哈根三次荣膺“全球最宜居城市”就是对其成功最好的佐证。步行以及骑车逐渐成为城市主流出行方式的运动始于1962年,当时哥本哈根市首次关闭一条中心区街道,禁止机动车辆通行。许多店主担心因此造成销售额下降从而提出抗议,但实际情况是该街区商业繁荣。在接下来的数年里,借助Gehl及其研究团队的科学指导,哥本哈根市内越来越多的街道成为步行街道,人行道也得以拓宽,并建设了覆盖整个市区的自行车道网络。时至今日,哥本哈根市中心区18个公共广场全部实现无车化,45%的哥本哈根居民骑车上下班,出租车司机也必须在车上安装自行车架才能获得出租牌照。

Gehl的构想也使纽约市政规划受到启发。2009年5月,时代广场周边车辆被禁止在百老汇街道行驶。虽然有些人认为这会导致极为严重的后果,但根据交通部数据,交通流畅度实际上反而提高了7%。出租车运行车速也大幅提高了17%。纽约市再度拓宽人行道并开始在整个市区范围内建设大规模的自行车道网络。两年内,骑车上下班的人数实现翻倍。自那时起,麦迪逊广场以及其他11个广场也逐渐实现了无车化。

“一座宜居城市的生活节奏应该如行人或骑车者那样悠闲自得,而不是车水马龙般的匆忙。”

Jan Gehl博士,丹麦皇家艺术学院建筑系建筑学名誉教授

全球范围内越来越多的城市规划者正在进行类似的反思。但与此同时,哥本哈根这个先驱模范城市现正努力克服其成功所带来的后遗症。近来,哥本哈根的自行车道经常堵塞。在高峰时刻,骑车人有时需等交通信号灯转三次才能穿过街道。在人流密集的步行商业区,居民和店主面临着租金飞涨的压力。Jan Gehl对此提出了简单的解决方案:“我们只需建设更多的自行车道和步行区。”

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