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没有被采用的智能道路

时间:2024-01-30

1925年12月一个凉爽的日子,小查尔斯•阿德勒(CharlesAdler Jr.)站在巴尔的摩北部国道瀑布路(Falls Road)边,在那里测试他的最新发明——一个电磁装置,如果汽车以危险速度行驶,该装置可以自动降低车速。阿德勒在路面下埋入了磁铁板,形成了一条不稳定的曲线,他正等待着特制的汽车碾过这些磁铁。磁铁会激活与车辆发动机相连的调速器,将车速降至24公里/小时。●当时铁路交叉口经常会发生死亡事故,阿德勒便研制出了这种自动速度控制系统。不久,他开始设想这种系统的各种应用环境——“危险的十字路口、学校所在街道、急转弯处,甚至是陡下坡”,《巴尔的摩新闻》(BaltimoreNews)上的一篇文章中这样写道。

那天,阿德勒和他的支持者们亲眼看着测试车辆沿瀑布路行驶。磁铁激活了调速器,降低了车速;这次演示进行得很顺利。接下来的一年里,阿德勒不断推广他的发明,吸引投资者。他有充分的理由满怀希望:美国各地交通事故数量不断上升,各界都呼吁寻找解决办法。几年前,他为铁路交叉口设计的一种道路信号灯已经被全美40家铁路公司采用。

然而,一年多之后,阿德勒的努力却并未取得什么进展。在接下来的10年里,他不断改进设计,推出新的发明,但许多让道路变得更安全的发明都没有被广泛采用。

现在看来,阿德勒的自动速度控制系统有点像智能道路或智慧交通系统的早期版本。如今的这些传感系统和通信系统会把前方路况告诉驾驶员或全自动车辆,从而提高安全性和效率。当车辆靠近拥堵路段、事故现场或危险交叉口时,这些系统可能会自动降低汽车速度,很像阿德勒当初试图完成的事情。实际上,他就像一个超前于时代的人。如果能理解阿德勒为什么会失败,我们将能更好地了解创新的本质以及大众对新想法的接受程度。

1899年,也就是阿德勒出生的那一年,亨利•H•布利斯(HenryH. Bliss)成为第一个死在汽车轮下的美国人,他在纽约市的街道上被一辆电动出租车碾压致死。从那之后,交通事故死亡人数快速攀升。1913年,美国道路上行驶着126万辆汽车,4200人死于交通事故;到1925年,当阿德勒进行他的试验时,死亡人数增长了4倍多,达到21900人。

当然,这些问题不只存在于美国。实际上,凡是有汽车的地方,交通事故的死亡人数都在上升。回到1869年,爱尔兰科学家玛丽•沃德(MaryWard)就被一辆实验蒸汽汽车撞死,成为全世界第一个死于汽车事故的人。

随着死亡人数的增加,公众舆论也在不断升级。1920年,《芝加哥论坛报》(Chicago Tribune)开设了一个每日专栏,详细说明芝加哥的交通事故死亡情况。此外,许多美国城市都受到了交通拥堵的困扰。整个与汽车相关的交通系统——道路、十字路口、桥梁以及其他配套基础设施——都是一团糟。

激进的立法者和活动家开始着手改革汽车世界。美国一些城市和州开始要求车主接受刹车和车头灯检查,而且要购买车险。首批电子交通信号灯就在这种情况下出现了,1912年和1914年分别安装于盐湖城和克利夫兰。

企业家们也嗅到了商机,无论是新公司还是早已成立的公司都争相推销相关系统。这导致的结果之一是各种不同的交通控制信号和标识的激增。其中有很多在我们今天看来都完全不可思议。例如,密尔沃基蘑菇(MilwaukeeMushroom),就是一个类似过滤网样式的金属格栅,放在十字路口的中间,指引左转驾驶员围绕中心点转弯,而不能从十字路口斜穿而过。1921年,当纽约在第五大道开启该市首个电子交通信号灯时,黄灯代表着第五大道上的车辆可以通行,而边道上的交叉行驶车辆需要停车;红灯代表第五大道和边道上的所有车辆都要停下;绿灯表示只有边道上的车辆可以通行。

阿德勒便是众多一头扎进这一新兴领域的发明者之一。他出生于巴尔的摩一个富裕家庭,就读于著名的帕克学校,但是学业上比较吃力。阿德勒后来写道:“因为我的分数太低,父亲以为我智力可能有些问题。”父亲带他去看心理医生,而这位医生却说:“您有一个出色的儿子,他拥有丰富生动的想象力。应该鼓励他进行发明创造。”

阿德勒很早便表现出了技术天分。14岁的时候,他就发明了一个电动制动装置,5年后获得了专利。参加完第一次世界大战后,他在约翰•霍普金斯大学进行了短暂的工程学学习,但是他的学业依然存在困难,不久便退学了。

他的穿着打扮和行为举止都不像一个大学退学生。即便年轻的时候,阿德勒的穿着也一丝不苟,无可挑剔,嘴里经常叼着一个烟斗;后来一位记者评论说,他“可能是用华丽衣着来驱动信号灯的”。阿德勒也毫不缺乏自信,他会自己写信介绍他的最新发明,即便那时他还没有多少内容可以展示。年龄大一些后,他经常和自己的车——几辆克尔维特、玛莎拉蒂、凯迪拉克、名爵,还有一辆劳斯莱斯——拍些专业照片。

1919年初,阿德勒在马里兰和宾夕法尼亚铁路公司找到了一份工作。该公司总裁O•H•南斯(O. H.Nance)从阿德勒写给《马里兰驾驶者》(Maryland Motorist)的一篇文章中了解到他青少年时期发明的电动制动装置。出于好奇,南斯请阿德勒来解决一个一直存在的问题:公司在铁路与公路的平交道口安装了电子警示信号,但信号经常失效。阿德勒很快拿出了解决办法:使用一种新型继电器,并使灯以串联的方式与电铃相连。即便电铃没有响,灯也会继续点亮。这项发明奏效了,阿德勒也被提拔为信号工程师,并有了一间办公室和一个实验室来开展他的试验。

阿德勒的首个重大项目是为平交道口设计一种新型闪烁信号。当时,许多车辆都不愿意在铁路道口前停车,因此结果毫不令人意外,每年大约有1500人死于汽车和火车的相撞事故。最终的解决办法是尽可能消除这种铁路道口,将铁路线建在公路上方或下方。同时,美国铁路业贸易组织美国铁路协会(ARA)要求其成员公司在这种交叉口安装某种闪烁信号标志。

在阿德勒设计的系统里,火车靠近交叉口时会自动触发系统。两盏灯将交替闪烁,这就是摇摆信号,模仿的是用挥舞灯笼警告来车的方式。阿德勒的闪烁信号得到了ARA的认可,40多家铁路公司都采用了这种信号。

然而,阿德勒的雄心壮志不仅仅在于铁路信号。1930年,在家庭的资助下,他离开了Ma & Pa铁路公司,开始全职从事发明。 

在离开铁路公司之前,他就已构想出自动速度控制系统。1924年10月1日,当他在翻阅他细心保存的实验室笔记时,这个想法出现了。毫无疑问,他从火车自动控制技术中获得了灵感。这一技术不单单依靠火车司机来限制速度。19世纪中期这个想法就存在了,但一直没有得到广泛采用。(实际上,就像最近西班牙和费城发生的致命脱轨事故所警示的那样,火车自动控制仍然不够普遍。)

阿德勒也很熟悉汽车调速器,以及这项技术引发的争论。此前一年,4.2万人在辛辛那提签名请愿,呼吁在所有车辆中安装调速器,将速度限制在25英里/小时(约42公里/小时)甚至更低。但经过全国驾驶员的抗议后,这个要求未能实现。阿德勒认为他的系统只会在特别危险的情况激活调速器,应该会更受大家的欢迎。

阿德勒在瀑布路上所演示的系统是这样工作的:在距离危险点大概20米远的路面下埋入一系列条形磁铁,它们相互之间以及与路面之间均保持平行,排列成一个向下倾斜的斜面,以使北极最接近路面。与此同时,测试车辆的前轴附近装有一个包含针形磁铁(类似指南针上的指针)的小型继电器。当车辆到达埋有磁铁的路面时,针形磁铁将开始转动,立刻开启继电器。而这个继电器与一个更大的继电器相连。

第二个继电器位于引擎盖下的一个盒子里,与汽车的点火开关和调速器相连。继电器包括两个线圈和一个钟摆,两个线圈装在钟摆的两侧,钟摆作为线圈之间的电枢。当钟摆停在一个线圈上时,会关闭一个电路,从而使激发汽车点火系统的电流不能正常流通。当钟摆收到针形磁铁继电器传来的电子脉冲时,就会向另一个线圈摆动,迫使点火电流流过调速器。速度在24公里/小时或以下时,调速器会允许电流经点火系统流至车辆的火花塞;速度超过24公里/小时后,这一电流将被切断,车速也随之降低。最后,车辆将通过埋在路上的第二套磁铁,针形磁铁继电器会发出另一个脉冲,促使钟摆摆动回另一个线圈,恢复点火电流。(基本上,钟摆电枢就像一个电机触发开关。)

阿德勒知道他可能需要花很大的精力来推广他的想法。他属于历史学家埃里克•欣茨(EricHintz)所说的“后英雄”发明家一代,追随托马斯•爱迪生和亚历山大•格拉汉姆•贝尔的脚步。虽然大众非常尊敬这些工程学偶像,但在20世纪初,一名孤独的发明家并没有什么魅力。那时,大型企业都是通过创建研发实验室来将发明变成一种内部行动的。随着有组织的研究日益普遍,独立发明家越来越关注授权转让他们的专利发明,而不是试图自己制造。但企业自然不愿意使用外部技术,不然设立内部研发实验室做什么?所以,发明家们不得不宣传他们的技术以期获得一丝成功的希望。

阿德勒在1924年10月获得灵感之后的几个月里,开始为他的系统设计元件,并推销他的想法。他还有一本记录他推广努力的剪贴簿,内容像发明的技术细节一样详尽。他跟铁路业的联系人讨论了他的想法,比如,巴尔的摩与俄亥俄铁路公司的信号工程师和负责维护与安全业务的副总裁,以及当时全国最有影响力的信号设计师——宾夕法尼亚铁路公司首席信号工程师A•H•拉德(A. H.Rudd);他们都作出了热情的回应。1925年1月,阿德勒在美国国家安全委员会与美国安全工程师协会于巴尔的摩举行的联合会议上作了演讲。而且他还联系了美国600多家报纸、杂志和工程期刊;其中数百家媒体对阿德勒的想法进行了报道,包括《大众科学》和《纽约晚邮报》。但是行业里最重要的期刊《铁路时代》(RailwayAge)拒绝了阿德勒的文章。

他并没有就此止步。阿德勒已经看到,美国铁路协会的认可促使几十家铁路公司都采用了他的摇摆信号。所以,他在寻找一个相当权威的机构来支持他的速度控制系统。时任商务部长的赫伯特•胡佛(HerbertHoover)是科班出身的工程师,他刚刚创立了“国家道路与高速路安全大会”(National Conference of Street and HighwaySafety)以处理美国公路的事故死亡问题。这是首次为提高汽车安全而作出的联邦级别的努力。大会由铁路、有轨电车和汽车公司的高管,教育专家,统计学家,精算师等组成,他们会定期研究减少事故的方法。该组织提出了许多重要的解决方案,包括一套标准化的交通法。

阿德勒联系了负责大会日常工作的欧内斯特•格林伍德(Ernest Greenwood);他痛快地支持了阿德勒的计划。受到鼓励后,阿德勒把他刚刚在《安全工程》(SafetyEngineering)期刊上发表的文章重印后,发给了大会的600名代表。

但是阿德勒误解了大会的本质。胡佛有意避免联邦监管,更喜欢让企业和州政府及地方政府自愿行动;他是本着这种精神创建大会的。即使他有其他想法,也没有联邦法律或法规会给予胡佛监管汽车设计或公路建设的权力。阿德勒的发明需要政府多个层级和汽车行业之间进行协调。如果没有权威机构强制在汽车里安装调速器、在公路上埋植磁铁板,这个系统就无法发挥作用。再过40年,汽车和公路联邦监管制度也不会变成法律。

阿德勒并没有退却。到1925年5月,他已聚集了一群财务支持者。紧随着1925年的成功测试,他又继续向记者、信号制造商、警察局长、州摩托车-汽车管理人员以及潜在投资者演示他的系统。他表示,地方权力机构可以通过出售危险点警示信号标志上的广告位,来补给磁铁安装费用。他认为,可以将安装调速器变成车辆年审的一个要求。

阿德勒试图引起汽车制造商兴趣的努力都是徒劳。因此,自1926年年中起,他开始将注意力从小汽车转移到公共汽车和商务车上。与保险公司高管交谈后,他相信,保险费将成为推动商业车队采用这一系统的一大诱因。“因使用设备而降低的保险费应该更能弥补公交公司使用这些设备所产生的花费。”他在笔记本中写道。

这并不是一厢情愿的想法,这一时期,美国邮政部及其他拥有大量汽车和卡车的机构都在安装调速器。(少数公司,如病虫害防治公司Orkin,今天还在这样做。)阿德勒也说服了马里兰州的两家公交公司安装他的系统进行演示。

他还不断地修改技术,推广“仪表盘信号自动单元,实现更好的汽车使用体验”。路面下的磁铁还是会触发商务车上的调速器,但对普通车来说,它们只是会激活仪表盘上的灯,警示驾驶员即将接近危险点。阿德勒推断:“磁铁一旦得到安装,将打开一个自动仪表盘信号市场。”

但是阿德勒的项目逐渐失去了支持动力。1926年12月15日,他的投资者们开会决定暂停工作,直到他们可以证实胡佛将在美国全国安全大会上推广这个系统。但胡佛一直没有那样做。第二个月,一位投资者试图获得马里兰州州政府的许可,通过打广告来抵消磁铁费用,但即使这份努力也化为泡影。1927年初,阿德勒停止了在笔记本上记录活动。 

然而他并没有放弃实现交通安全自动化的尝试,依旧继续开发汽车安全设备,20世纪20年代末,他的声音驱动型交通信号取得了小范围成功。当司机遇到红灯停车时,鸣笛将使信号灯变色。该系统旨在用于车辆较少的公路和主要大道的交叉口,以及只有当司机不得不通过时才需要变灯的交叉口。

通用电气公司采用了阿德勒的声音触发交通信号,将它作为交通管理创新措施的一部分以进行捆绑销售。但很快阿德勒的这个办法被另一项发明超越——在公路路面下埋入两块金属板,以此感知车辆的存在,无须驾驶员进行任何操作。

同时,交通控制系统周围的开放性被关闭了。20世纪30年代初,那些我们今天还在使用的交通安全技术,比如三色交通信号灯和标准道路标志,已基本就绪。30年代末,阿德勒放弃了他的道路安全工作,转而开始关注航空安全。

阿德勒的自动速度控制系统为何失败了?这项技术似乎是可以发挥作用的,虽然我们轻易便能想到它的缺陷。比如,如果车上的设备出现故障会怎样?如何防止司机关闭这个设备?不过阿德勒系统遇到的最大障碍并不是技术问题。最终使它失败的是缺少相关法律和政府机构来强制使用该系统。

2014年2月3日,创建于1966年、旨在监督汽车安全标准的美国国家公路交通安全管理局宣布,正在考虑要求所有在美销售车辆采用车对车(V2V)通信技术。“这项技术将实现车辆之间的‘对话’,最终避免许多撞车事件的发生,提高安全性。”宣布这项决定的新闻稿中如此写道。自那之后,该机构一直在推广这项技术,并推动制定实现这种系统所需要的规章。很多汽车专家认为,在实现V2V通信之后,必然出现的将是智能道路和自动化汽车,例如谷歌的无人驾驶汽车。

技术企业和汽车制造商正在为实现这样的未来而努力。然而,那个未来何时到来,很大程度上取决于20世纪60年代首次通过的控制汽车设计和公路建设的联邦法律。虽然今天的汽车制造者在豪华车型中引入了很多新的安全技术作为卖点,比如气囊、防抱死制动、电子稳定控制系统、后视镜倒车摄像头,但还是需要联邦措施将这些技术推广到所有新车中。在阿德勒那个时代,不存在这样的法律。他实际上是超前于他所在的时代的,但就像他的经历所展示的那样,一项创新能否获得成功,既依赖于技术自身的质量,也同样依赖于我们制度的质量。

作者:Lee Vinsel 

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