第三次工業(yè)革命和客車技術(shù)創(chuàng)新

刁 薇，裴志浩

（中國公路車輛機(jī)械有限公司，北京 100023）

“第三次工業(yè)革命”的概念是由美國著名經(jīng)濟(jì)學(xué)家杰里米·里夫金在其2011年9月出版的《第三次工業(yè)革命》一書中正式提出的。他在書中提到：“低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的建立意味著從以化石能源為基礎(chǔ)的第二次工業(yè)革命向以再生能源為基礎(chǔ)的第三次工業(yè)革命的轉(zhuǎn)型?！盵1]

1 第三次工業(yè)革命的特點(diǎn)和影響

每一次的工業(yè)革命都是以人類生存與發(fā)展的重要物質(zhì)——能源改變?yōu)榛A(chǔ)的。18世紀(jì)后半葉第一次工業(yè)革命是以煤為能源，以蒸汽機(jī)為動力，以英國的紡織機(jī)械化為標(biāo)志。19世紀(jì)末20世紀(jì)初，第二次工業(yè)革命是以石油為能源，以美國福特汽車工廠大規(guī)模流水生產(chǎn)線為標(biāo)志。兩次以能源為基礎(chǔ)的工業(yè)革命，極大地提高了勞動生產(chǎn)率，并深深地改變了運(yùn)輸、生產(chǎn)和消費(fèi)的整體狀態(tài)和環(huán)境。但是以化石燃料為基礎(chǔ)的前兩次工業(yè)革命對于環(huán)境和氣候有著毀滅性的影響，加上石油價(jià)格的飛漲，導(dǎo)致以廉價(jià)能源代替手工勞動的做法難以為繼。

第三次工業(yè)革命就是以新型可再生能源與先進(jìn)綠色材料為基礎(chǔ)，以先進(jìn)信息技術(shù)為平臺，以數(shù)字化制造為先行，以可持續(xù)發(fā)展為主要追求目標(biāo)，完全不同于過去的、一種嶄新的經(jīng)濟(jì)社會形態(tài)與發(fā)展模式，是一場人們的思想觀念、行為方式與過去相比均發(fā)生了巨大變化的革命。按照里夫金的描述，第三次工業(yè)革命包含幾個重要的基礎(chǔ)：能源向可再生能源轉(zhuǎn)型；充分發(fā)揮每一處（包括每一建筑物）就地利用可再生能源；使用氫及其它存儲技術(shù)將間歇式能源存儲起來；通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使能源共享；新能源汽車的發(fā)展。

第三次工業(yè)革命主要依托于新材料技術(shù)、新能源技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、人工智能技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及3D打印為代表的快速成技術(shù)等技術(shù)群，使之綜合應(yīng)用于現(xiàn)代制造業(yè)，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)數(shù)字化，從而引起社會生產(chǎn)和生活方式轉(zhuǎn)型。

自然界普遍存在著再生清潔能源。太陽照射地球1 s的能量相當(dāng)于500萬t煤產(chǎn)生的能量；照射1 h的能量可以支撐全球經(jīng)濟(jì)運(yùn)行一年。歐盟約40%的屋頂及所有建筑物15%的表面都適合安裝太陽能發(fā)電設(shè)備。另外，有研究表明，若利用地球現(xiàn)有風(fēng)能的20%，所提供的電力將是當(dāng)今世界所用電量的7倍[2]。

近年來，全球的科技進(jìn)步、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)為第三次工業(yè)革命興起創(chuàng)造了條件，特別是可再生清潔能源利用方面。預(yù)計(jì)全球2011-2017年可再生能源的電能增長將達(dá)到60%以上。我國“十二五”能源規(guī)劃，非化石能源消費(fèi)比例提高到11.4%，非化石能源裝機(jī)容量比重達(dá)30%。2015年開工建設(shè)常規(guī)水電1.2億kW，抽水蓄能電站4000萬kW。到2015年運(yùn)行核電裝機(jī)達(dá)4000萬kW。在建規(guī)模1800萬kW，風(fēng)電發(fā)電裝機(jī)規(guī)模達(dá)1億kW，太陽能發(fā)電規(guī)模達(dá)2100萬kW，生物質(zhì)能發(fā)電裝機(jī)規(guī)模達(dá)1300萬kW。儲存與傳輸清潔能源的基礎(chǔ)設(shè)施——智能電網(wǎng)將與可再生能源同步發(fā)展。據(jù)歐盟預(yù)測，2012-2017年間全球智能電網(wǎng)投資規(guī)模年均增速達(dá)到17%以上。

信息技術(shù)將徹底改變?nèi)祟惿a(chǎn)能源、傳輸能源乃至使用能源的方式。也有人將第三次工業(yè)革命描繪成基于大數(shù)據(jù)時(shí)代的數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用，從而幫助人類進(jìn)行更加明智、有效的決策，進(jìn)而提出智能化制造的概念。

最近，微軟研究院的吉姆·格瑞歸納了未來信息技術(shù)發(fā)展的12個根本問題，其中提到存儲容量可擴(kuò)展100萬倍，具有與人一樣的目標(biāo)識別、記憶和自動應(yīng)答能力，遠(yuǎn)程的身臨其境感受，無故障、高可靠性系統(tǒng)正在研究和開發(fā)中。在計(jì)算機(jī)性能上，美國最近提出超高性能計(jì)算機(jī)研究計(jì)劃，峰值將達(dá)到1000萬億次以上。

20世紀(jì)末期，寬帶網(wǎng)絡(luò)、智慧地球、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實(shí)、物聯(lián)網(wǎng)等嶄新的信息技術(shù)正在蓬勃興起。

現(xiàn)代通訊工具日益普及，2012年上半年經(jīng)統(tǒng)計(jì)，有75%的世界人口擁有移動電話，通過信息技術(shù)將各種事物互聯(lián)成網(wǎng)，形成物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)；通過云計(jì)算的方法，人類將最大化地利用信息資源，更快、更好地作出決策。

2 客車技術(shù)創(chuàng)新

隨著技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國的交通發(fā)展和旅客運(yùn)輸水平將總體適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們出行的要求。到“十二五”末，我國的高速鐵路、高速公路里程都將居世界第一。2013年全年各種運(yùn)輸方式旅客運(yùn)輸總量為401.9億人，同比增長5.6%；旅客周轉(zhuǎn)總量為36035.98億人·km，同比增長7.9%。其中公路完成客運(yùn)量和旅客周轉(zhuǎn)量分別為374.68億人和19705.61億人·km，同比分別增長5.6%和6.7%[3]。2012年全國公路營運(yùn)客車保有量達(dá)到86.71萬輛。同時(shí)隨著城市公交優(yōu)先和公交都市化的建設(shè)，2012年全國擁有公共汽/電車運(yùn)營車輛47.49萬輛。全年城市客運(yùn)系統(tǒng)運(yùn)送旅客1228.44億人[4]。

在我國綜合運(yùn)輸體系中，道路旅客運(yùn)輸客運(yùn)量占總客運(yùn)量的93.2%，仍占居旅客綜合運(yùn)輸?shù)闹鲗?dǎo)地位。城市交通公交化為解決城市空氣污染、交通擁堵、綠色出行、各種運(yùn)輸方式之間無縫對接提供了最有效的保障。交通運(yùn)輸部提出當(dāng)今和今后一個時(shí)期要全面深化改革，集中力量加快推進(jìn)“四個交通”——綜合交通、智慧交通、綠色交通、平安交通的發(fā)展，“四個交通”對道路客運(yùn)的裝備提出了更安全、更環(huán)保、更智慧的要求。而第三次工業(yè)革命所帶來的可再生能源、信息技術(shù)與工業(yè)技術(shù)的高度融合將對客車技術(shù)創(chuàng)新帶來新的發(fā)展機(jī)會和深刻的影響。這些影響主要體現(xiàn)在三個方面：新能源客車技術(shù)、主動安全技術(shù)以及車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

2.1 新能源客車技術(shù)

截至2013年5月，各類10m以上新能源客車保有量約23600輛，其中混合動力客車16000輛；插電式混合動力客車3500輛；純電動客車4500輛。隨著國家對新能源客車的鼓勵和扶植政策實(shí)施，新能源客車推廣比例逐年提高：2010年不足2%；2011年達(dá)到8%；2012年接近12%。

預(yù)計(jì)2015年城市客車保有量達(dá)60萬輛，新能源城市客車保有量可能增至83000輛，占比達(dá)到13.8%。2012年底，25個試點(diǎn)城市建設(shè)了174座充（換）電站、8000多個充電樁。

2013年12月，四部委公布了28個城市（或區(qū)域）為首批新能源推廣名單，近期又公布了12個，共計(jì)40個?？偟耐茝V城市達(dá)到88個，計(jì)劃推廣新能源汽車總數(shù)超過33萬輛。這些城市2014-2015年計(jì)劃推廣新能源汽車336000多輛，充電樁要達(dá)到160000個。

近兩年，發(fā)展了在線充電城市客車，脫線行駛里程可達(dá)15～20km。脫線、在線行駛里程比可達(dá)1:1。采用鋰電池作為脫線動力電源，可大大地提高電動城市客車應(yīng)用范圍和可靠程度。降低電動客車使用和維護(hù)成本，有利于電動城市客車的進(jìn)一步推廣[5]。

目前新能源客車的主要問題表現(xiàn)在電池能量密度低、電池組質(zhì)量過重、整車?yán)m(xù)駛里程短、整車控制系統(tǒng)不盡合理。為達(dá)到理想節(jié)能和環(huán)保效果，客車行業(yè)在新能源客車方面所要做的主要研究工作應(yīng)是高效能電池技術(shù)、機(jī)電一體化匹配與設(shè)計(jì)、高功率密度驅(qū)動電機(jī)研究與開發(fā)、電力驅(qū)動系統(tǒng)綜合控制研究、智能化能量管理系統(tǒng)研究與開發(fā)、電動車整車動力匹配、整車輕量化、電池動力使用安全性等。

2.2 主動安全技術(shù)

隨著社會的發(fā)展，交通安全問題越來越凸顯，傳統(tǒng)的汽車安全理念也在逐漸發(fā)生變化，傳統(tǒng)的安全理念很被動，比如安全帶、安全氣囊、保險(xiǎn)杠等多是被動的措施，并不能有效地解決交通事故的發(fā)生。隨著科技的進(jìn)步，汽車的安全被細(xì)化，目前汽車主動安全技術(shù)蓬勃發(fā)展。

主動安全技術(shù)是以預(yù)防為主，使汽車能夠主動采取措施，避免事故的發(fā)生。在這種汽車上裝有汽車規(guī)避系統(tǒng)，包括裝在車身各部位的防撞雷達(dá)、多普勒雷達(dá)、紅外雷達(dá)等傳感器、盲點(diǎn)探測器等設(shè)施，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。在超車、倒車、換道、大霧、雨天等易發(fā)生危險(xiǎn)的情況下，隨時(shí)以聲、光形式向駕駛員提供汽車周圍的信息，并可自動采取措施，有效防止事故發(fā)生。另外，在計(jì)算機(jī)的存儲器內(nèi)，還可存儲大量有關(guān)駕駛員和車輛的各種信息，對駕駛員和車輛進(jìn)行檢測控制[6]。

目前汽車主動安全的主要措施是采用大量安全技術(shù)裝置。如EBS電控制動系統(tǒng)、ESP電子控制行駛穩(wěn)定系統(tǒng)、TCS牽引力控制系統(tǒng)、LDWS車道偏離預(yù)警系統(tǒng)、AEBS提前緊急制動系統(tǒng)、TPMS輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)、ACC自適巡航系統(tǒng)、NVIS夜視輔助系統(tǒng)、AVM360度環(huán)視系統(tǒng)、SCWS變道輔助盲點(diǎn)識別系統(tǒng)、DOS瞌睡駕駛預(yù)警系統(tǒng)、BSD車輛盲點(diǎn)檢測系統(tǒng)、自動感應(yīng)大燈系統(tǒng)、FCWS前碰撞預(yù)警系統(tǒng)、HMWS車距監(jiān)控系統(tǒng)等。

未來汽車電子控制的重要發(fā)展方向之一就是汽車的主動安全領(lǐng)域：利用雷達(dá)技術(shù)和車載攝像技術(shù)開發(fā)各種自動避撞系統(tǒng)；利用近紅外技術(shù)開發(fā)各種能監(jiān)測駕駛員行為的安全系統(tǒng)；高性能的輪胎綜合監(jiān)測系統(tǒng)；自適應(yīng)自動巡航控制系統(tǒng)；駕駛員身份識別系統(tǒng)；安全氣囊和ABS/ASR。隨著更加先進(jìn)的智能型傳感器、快速響應(yīng)的執(zhí)行器、高性能電控單元、先進(jìn)的控制策略、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、雷達(dá)技術(shù)、第三代移動通信技術(shù)在汽車上的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)代汽車正朝著更加智能化、自動化和信息化的機(jī)電一體化方向發(fā)展。

根據(jù)保險(xiǎn)公司的數(shù)據(jù)，現(xiàn)在全球一年大概有120萬件惡性交通事故，在美國一年中大約有170萬次追尾事件發(fā)生。根據(jù)調(diào)查，汽車采用主動安全技術(shù)以后可以避免15%的追尾事故發(fā)生。沃爾沃汽車因?yàn)椴捎昧酥鲃影踩夹g(shù)，避免了將近27%的碰撞事故發(fā)生。事實(shí)證明，主動安全技術(shù)對于進(jìn)一步提高車輛的安全性可以發(fā)揮更大的作用。

目前在我國客車產(chǎn)品中采用主動安全技術(shù)才剛剛起步，而歐盟在2013年8月已將車道偏離報(bào)警系統(tǒng)（LDWS）和提前緊急制動系統(tǒng)（AEBS）在客車上的安裝納入了ECE法規(guī)的要求中。隨著我國道路旅客運(yùn)輸安全性要求的進(jìn)一步提高，伴隨著車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推進(jìn)，主動安全技術(shù)今后幾年在客車領(lǐng)域?qū)⒌玫礁鼜V泛的應(yīng)用。

2.3 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

所謂車聯(lián)網(wǎng)是指利用先進(jìn)的傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)及控制等技術(shù)，對道路和交通進(jìn)行全面感知，實(shí)現(xiàn)多個系統(tǒng)間大范圍、大容量數(shù)據(jù)的交互，對每一輛汽車進(jìn)行交通全程控制，對每一條道路進(jìn)行交通全時(shí)空控制，以提供交通效率和交通安全為主的網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用。

車聯(lián)網(wǎng)有三層：第一是感知層，就是RFID等感知系統(tǒng)，這是很多企業(yè)正在做的，也是最簡單的層面；第二層是互聯(lián)互通，即車與車、車與路互聯(lián)互通；第三層是通過云計(jì)算等智能調(diào)度、管理車輛。

車聯(lián)網(wǎng)主要利用的技術(shù)手段包括車載電子傳感裝置、移動通訊技術(shù)、汽車導(dǎo)航系統(tǒng)、智能終端設(shè)備與信息網(wǎng)絡(luò)平臺。車聯(lián)網(wǎng)結(jié)合了傳感器、射頻識別、無線通訊傳輸及后臺云計(jì)算等一系列先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，是智慧交通乃至智慧城市的重要基礎(chǔ)[7]。

綜合交通系統(tǒng)無縫對接重在信息共享。近年來，立體交通的觀念正在成形，低碳運(yùn)輸、安全運(yùn)輸、公共運(yùn)輸、人本運(yùn)輸大交通逐漸成為人們熱議的話題。綜合交通的協(xié)同整合成為很多學(xué)者和專家關(guān)注的焦點(diǎn)。

公交信息化建設(shè)預(yù)計(jì)：“十二五”期間，智能交通將進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期，將在200個以上的大中城市建立城市交通指揮中心。到2020年，信息化建設(shè)將投入1800多億元。公交信息化建設(shè)、智能公交基于全球定位、無線通信、地理信息、自動化等技術(shù)的綜合運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)公交車輛運(yùn)營調(diào)度的智能化。車輛運(yùn)行的信息化和可視化極大地提高了公交車輛的運(yùn)營管理水平。

互聯(lián)網(wǎng)能讓人們實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)的信息交流，車聯(lián)網(wǎng)則能讓車與車之間實(shí)現(xiàn)對話。專家指出，未來具備了車聯(lián)網(wǎng)功能的汽車不僅高效、環(huán)保、智能，更重要的是它還可以提供前所未有的交通安全保障，甚至可以將汽車駕駛員發(fā)生交通事故的概率降低為零。

車聯(lián)網(wǎng)的重要任務(wù)之一就是提高駕駛的安全性。車聯(lián)網(wǎng)給駕駛者最大的改變是讓其行車更安全，車載汽車電子控制裝置功不可沒。目前很多整車廠商都有相應(yīng)的產(chǎn)品，除了通用汽車的Onstar、豐田的G-BOOK、日產(chǎn)CARWINGS外，還有一汽集團(tuán)的D-parter、上汽榮威InkaNet、吉利的 G-NetLink、奇瑞特馬 Telematics等，客車企業(yè)有蘇州金龍的G-BOS，宇通的安節(jié)通。這些系統(tǒng)基本上都有導(dǎo)航、路況、行車安全監(jiān)視、車況診斷等功能，它們給車輛的安全、輕松駕駛和維修以及公共車輛的管理起到了重要作用。

目前車聯(lián)網(wǎng)可以為客車節(jié)油和安全提供“遠(yuǎn)程診斷”和“遠(yuǎn)程監(jiān)控”服務(wù)。安全服務(wù)主要是主動安全措施，如胎壓監(jiān)測、故障預(yù)警、數(shù)據(jù)顯示。我國2012年智慧城市建設(shè)投資規(guī)模1377億元。截至2011年末，全國超過50萬輛新車預(yù)裝車載信息服務(wù)終端。有預(yù)測認(rèn)為，到2015年至少有4000萬輛汽車移動互聯(lián)網(wǎng)用戶。

3 結(jié)束語

今天，科技創(chuàng)新能力已經(jīng)成為市場競爭成敗的決定性因素。美國經(jīng)濟(jì)學(xué)家在上個世紀(jì)末就提出了“勝者全得”的理論，即一個企業(yè)在高技術(shù)領(lǐng)域領(lǐng)先一步，哪怕是一小步就可能占領(lǐng)絕大多數(shù)市場份額。新能源、主動安全、車聯(lián)網(wǎng)三項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)將給客車產(chǎn)業(yè)帶來革命性的變化?？蛙囆袠I(yè)要利用第三次工業(yè)革命的機(jī)會，通過技術(shù)創(chuàng)新，開創(chuàng)綠色、智能客車新時(shí)代。

[1]里夫金.第三次工業(yè)革命-新經(jīng)濟(jì)模式如何改變世界[M].北京：中信出版社，2012：31-33.

[2]程振彪.世界將發(fā)生新工業(yè)革命之我見[J].汽車情報(bào)，2012，（9）

[3]中華人民共和國國家統(tǒng)計(jì)局.2013年12月數(shù)據(jù)[EB/OL].（2013-12-01）[2014-02-16].http://data.stats.gov.cn/workspace/index?m=hgyd,2013-12.

[4]中華人民共和國交通運(yùn)輸部.2012年公路水路交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)[EB/OL].（2013-04-25）[2014-03-03].http://www.moc.gov.cn/zhuzhan/tongjigongbao/fenxigongbao/hangyegongbao/201304/t20130426_1402794.html,2013-04-25.

[5]時(shí)洪功.我國新能源客車產(chǎn)業(yè)化發(fā)展路徑[J].客車技術(shù)與研究，2011，33（5）：1-4.

[6]丁良旭，王欣，朱紅巖，等.客車主動安全性試驗(yàn)技術(shù)[J].客車技術(shù)與研究，2009，31（6）：48-50.

[7]中國證券報(bào).汽車邁入車聯(lián)網(wǎng)時(shí)代[EB/OL]（.2013-10-19）[2014-03-01].http://www.cs.ecitic.com/news/NewsContent.jsp?docId=2355851，2013-10-19.