自动驾驶汽车基础设施的新视角

    
    想象一下未来，自动公共汽车和穿梭车队毫不费力地穿过城市街道到达指定的站点。乘坐共享服务派遣共享自动驾驶汽车以接载沿着类似路线行进的多个乘客。机车出租车的乘客在地铁站下车，为他们下一站的行程提供服务。一些传统车主认为他们不再需要私人车辆，因为共享移动自动驾驶汽车可以满足他们的需求。由于车辆较少，道路拥堵率下降。
    现在想象一个另类的未来，曾经拥有传统汽车的每个人都拥有自动驾驶汽车。许多没有许可证的人也购买自动驾驶汽车用于个人用途，即使他们多年没有车或从未拥有过车。乘客里程数增加了25％。如果没有可用的停车位，自动驾驶汽车会在等待主人完成购物或跑腿的情况下转圈，否则他们会从事各种各样的差事，从提供杂货到采摘干洗本身。城市街道变得更加僵局。
    世界各地将出现哪种情况？答案将部分取决于公共和私人利益相关者是否投资于实现共享自主移动（SAM）所需的基础设施。但是现在这个问题相对较少受到关注，因为公司、投资者、发明者和政策制定者正确地关注与自动驾驶汽车本身相关的安全问题。然而，利益相关者将很快开始讨论自动驾驶汽车基础设施要求，因为他们进行资本规划。他们现在做出的一些决定可以确定SAM是否获得牵引力。
    为了帮助交通官员考虑未来的道路，我们已经确定了支持SAM的自动驾驶汽车基础设施的潜在前进道路。它包括可以促进视听增长的基本结构和道路改建计划，以及专门用于鼓励共享移动性的改进计划。运输领导者可以考虑分阶段的方法，因为他们考虑这些改进：首先在自动驾驶汽车试点期间实施一些基础设施变更，然后为混合流量（自动驾驶汽车和传统汽车）提供额外的便利，最后创建支持完全转换到自动驾驶汽车的基础设施。
    自动驾驶汽车基础设施处于“十字路口”
    有了适当的基础设施，可以实现共享的机动性，到2030年，多乘客机自动出租车在美国公路上行驶的里程可能达到5000亿英里，约占总里程的9％。到2040年，它们可能占所有行驶里程的50％。除了减少交通拥堵，车辆排放量也可能大幅下降。由于使用的自动驾驶汽车比人类驾驶者的错误少，交通事故死亡率可能会下降。以前专门用于停车的不动产可以重新用作商业或住宅物业。这些改进结合起来，每年可产生总计8500亿美元的经济效益。
    为了使基础设施为未来的状态做好准备，公共官员可以确定潜在的交通改善是否促进当前自动驾驶汽车和未来完全自主的车型的SAM。如果他们现在考虑到SAM设计结构，以后就不必进行昂贵的修改。其他需要考虑的相关问题包括道路收费、分区、许可证和保险。
    由于公共部门考虑了潜在的基础设施升级，因此监控视音频技术的变化非常重要。最近，关于利益相关者应该投入多少车辆到基础设施（V2I）系统的争论越来越多，例如道路上的传感器或向自动驾驶汽车发送信号的街道标志，帮助他们在城市街道上导航。关于哪种V2I技术最合适，业界争论不休，对于专用短程通信（DSRC）和蜂窝车到通用（C－V2X）系统的竞争优势存在分歧。虽然评估特定的V2I技术超出了本文的范围，但重要的是要注意V2I生态系统的快速增长（即使汽车原始设备制造商正在试用配备车载传感器的自动驾驶汽车和允许它们运行的动态地图，这也是如此的独立）。如果公共部门领导者牢记这些潜在的技术变化，他们将在基础设施方面做出明智的决策。
    基础设施升级：保持基础设施资产处于良好的状态
    根据国际粗糙度指数，只有41％的美国道路符合“良好骑行”的要求。坑洼，条纹差和其他维护问题不仅会产生安全问题，还会给自动驾驶汽车带来挑战。如果政府考虑采用更快，更有效的方法来改善基础设施，他们就可以减少这些问题。除了提高安全性和降低与车辆磨损相关的成本之外，他们的基础设施投资还可以实现自动驾驶汽车驾驶试验。例如，维修团队可以用6英寸宽的高回射反射线重新划分标记不佳的街道，以防止汽车在路上徘徊。这些线将光反射回原始光源，导致比反射线更大的可见度。
    即使在进行初步维修之后，道路维护也将成为一个主要的持续关注点。恶化的道路不仅对人类驾驶员造成滋扰：它们是自动驾驶汽车的主要障碍。为了提高更高级别的自动性，绘图软件必须高度准确－对于困难的交叉点，例如，它需要将尺寸记录到英寸。如果道路恶化且道路标记褪色，交叉口的物理结构将不断变化。因此，即使是微小的改变也可能阻碍自动驾驶汽车的增长。
    为了避免自动驾驶汽车变得越来越普遍的问题，交通官员可以考虑进行比传统方式更为系统的维修。官员们还可能会考虑与测绘公司建立合作伙伴关系，以确保在进行必要的维修时，以经济有效的方式快速更新高清自动驾驶汽车地图。
    在某些情况下，公职人员可以利用视听增长作为改善街道资本规划的机会。他们可能会通过投入更多资金进行预测性维护来消除一些昂贵的维修工作。这些努力可能包括发送无人机或自动驾驶汽车以在潜在问题升级之前发现它们。官员还可以考虑与公用事业公司，运输部门和有线电视公司等各种利益相关方建立合作伙伴关系，以确保协调和具有成本效益的街道维修。例如，他们可以同意在同一段路上同时进行维修和安装新的公用设施基础设施，或者快速连续地进行维修，无需多道路封闭。
    共享移动性：塑造过境的未来
    SAM可能不是那些忙于处理优先事项和处理预算紧张的公职人员的直接问题。但是现在投资SAM可以在拥堵和交通方面立即产生一些改善，尽管传统车辆远远超过自动驾驶汽车。现在根据预测需求采取行动的成本也低于后来对现有或新兴需求采取行动的成本。
    支持SAM可能需要的结构和调整包括以下（展示）：
    —支持设施。自主车队将需要大型支持设施来服务和充电自动驾驶系统。如果城市允许私人公司经营车队，官员可能只需要管理支持设施；他们的私人合作伙伴将承担所有基础设施费用。但是，如果官员们想要创建公共车队，他们应该考虑规划支持设施的开发，就像他们在创建或增强今天的公交系统时所做的那样。在某些情况下，他们可以重新利用不再必要的现有设施，例如不再需要高需求的停车场。对于大多数支持设施，主要成本包括租金（除非公共部门拥有该结构）、劳动力和电动汽车充电基础设施的创建。交通官员必须考虑这些设施的布置，以避免破坏城市环境，损害健康、交通和公民生活。
    —临时区域。为了避免拥堵，自动驾驶汽车车队和共乘服务需要在接载或卸载乘客时可以闲置的位置。一种解决方案可能涉及将现有停车位转换为多个车队运营商可访问的中转区域。
    —路缘修改。在大多数城市，路边主要用作停车位。交通运输领导者可以考虑更加动态地定价这种资源，考虑市场需求，以释放空间。他们还可以在不同时间为特定目的指定它（用向自动驾驶汽车发送信号的标志或信标指定）。在高峰时段，路边可能是公共交通系统一部分的自动驾驶汽车班车的取件点。
    之后，它可以在午餐时为食品卡车提供停车位，并在晚上提供货运服务。改变路边可能会鼓励SAM，因为旅行者可以分担与下降相关的成本，特别是在价格上涨的时候。动态定价限制空间还可以减少拥堵并减少车辆盘旋－当前问题，这些问题将延伸到未来的自动驾驶汽车世界。例如，据估计，纽约市近三分之一的交通包括在街区内盘旋的车辆，寻找价格低廉的街道停车场。根据需求定价这种稀缺资源还可以为送货卡车和搭乘服务提供更多选择，以便进行下车和取货，因为可以提供更多空间。这种转变的一个重要好处是：减少双重停车。
    — 移动中心。为了蓬勃发展，旅行者必须能够在不同模式之间无缝转移。一个通勤者可能会从家里乘坐出租车到最近的火车站，然后拿一辆电动滑板车从火车站到办公室最后一英里。如果这个过程太难，乘客可能会选择从一个点到另一个点采用私人自动驾驶汽车－这种趋势会增加延迟和不可靠性。为了避免这种情况，官员可以考虑投资更多的移动中心，朝着同一方向旅行的人可以访问共享交通，包括自动驾驶汽车。这些设施可能包括地铁站附近的微动车接送地点（人们可以乘坐小型摩托车或自行车的地方），或者在关键节点也包含餐饮和购物选择的大型交通设施。
    长期规划：为完全自动的世界做好准备
    至少在城市中，一个完全自动的世界等待着。尽管这个世界可能需要很多年，但公共官员应该了解未来的变化，并考虑适应这些系统所需的修改。现在，红绿灯和路牌都面向人类司机。未来，城市可以用数字运输管理系统取代大部分标牌，该系统直接向车辆提供速度限制和转弯限制等关键信息。
    随着自动驾驶汽车成为主要的交通方式，道路本身也需要发展。例如，官员们可能会考虑在多大程度上提高安全性，如提高路缘石或护栏，是有益的。虽然分心的驾驶员可能会意外地转向路边或进入另一条车道，但自动驾驶汽车预计发生此类事故的可能性较低。在交通量低的城市街道上，可以在不完全禁止所有车辆的情况下扩大步行空间。许多街道可能会变窄，因为自动驾驶汽车将设计为与其他车辆近距离运行，碰撞风险非常低。如果自动驾驶系统完全具备自驾能力，那么自动驾驶系统也会更小。例如，反光镜不再是必需的，保险杠也不会那么笨重，以符合不同的碰撞风险特征（总的来说，碰撞更少，小损伤事故的比例更高）。
    资助自动驾驶汽车—基础设施升级：可能的办法
    联邦、州和地方政府已经在与预算赤字作斗争，交通资源不足。据美国土木工程师协会（AmericanSociety of Civil Engineers）称，美国有8360亿美元的公路和桥梁资本需求积压。此外，自动驾驶汽车和EVS的增长可能会使目前的资金缺口加剧22％，到2040年将达800亿美元左右。（考虑到大多数房车都是电动的，燃油税收入可能会下降一半以上）。而且，如果不需要驾驶执照和登记，各种费用也可能大幅下降。这些转变可能会给公共部门带来严峻的财政挑战。
    公职人员可以通过寻找新的收入来减轻资金缺口。在考虑他们的选择时，如果他们调查新的收入流是否会激励或阻止更具成本效益的SAM，将会有所帮助。在许多情况下，这些流可能来自公私合作伙伴关系（PPP），这在大型交通项目中变得越来越普遍。
    PPP提供了鼓励支持自动驾驶汽车和SAM增长所需的各种资本投资组合的手段。（没有一个公共或私人组织拥有进行所有必要的基础设施升级所需的资源。）对于所有PPP，必须仔细考虑所有权问题，合同条款以及未来收入流的潜在价值。与SAM相关的主要移动性相关PPP可能会关注以下活动：
    —开发动态定价并收集收入所需的基础设施（例如，安装显示当前价格的智能电表，接受付款，并在服务器被占用时通知服务器）；
    —将广泛的地理区域内的各种小额资本改进捆绑在一起，以捕捉规模经济并吸引最高效和最先进的私营公司（例如，同时修复多座桥梁）；
    —根据一些为自行车共享计划实施的模式，代表城市建立和运营移动服务，例如自动驾驶汽车车队；
    —构建基础设施以在共享自动驾驶汽车专用通道上收取用户费用。
    更多地使用共享自动驾驶汽车不仅会改变交通系统—它还可以为城市注入新的活力。如果运输官员现在开始研究SAM问题，那么在自动驾驶汽车广泛普及之前，他们可以创造一个交通流畅且可预测的未来，公共交通有效运营，整体排放下降。居民可以在自己的社区中拥有更多的公园，餐馆和企业，让他们与当地社区建立更紧密的联系。最近几年一直在增长的骑自行车者和行人的风险也可能下降。这些变化可能给社会和环境带来的好处可能超出价格。