Как достижения науки смогли и смогут сделать транспортные системы еще более удобными и современными

Современные транспортные средства развивают огромные скорости, и в этой области революций в ближайшее время ждать не следует. Но и в такой ситуации есть куда стремиться и делать транспортные системы еще более удобными и современными. В этом попытался разобраться отдел науки «Газеты.Ru».

Летающие роботы-автомобили

В первую очередь ощутимый прогресс в сфере технологий транспорта ожидается для автомобилей. В настоящее время в мире идет гонка: кто создаст такую систему роботизированного автомобиля, которая получит популярность и начнет распространяться по всему миру. Над созданием автомобиля-«беспилотника» работают как автомобильные концерны, так и, к примеру, корпорация Google. Последняя регулярно сообщает о новых этапах разработки и тестирования автомобиля, который ездит сам по себе.

Принцип работы робота-водителя довольно прост, основная его деталь – это лазерный дальномер, который установлен на крыше автомобиля и излучает 64 лазерных пучка, что позволяет создать детальную 3D-карту окружающей среды.

Робот объединяет эти измерения с картами высокого разрешения и создает различные модели данных.

Это позволяет автомобилю самостоятельно передвигаться, объезжая препятствия и не нарушая правила дорожного движения. Главное преимущество такой системы состоит в том, что реакция робота составляет менее 0,1 секунды, а у человека этот показатель в несколько (а то и более чем в десять) раз выше.

Впрочем, некоторые элементы робота-водителя используются в повседневной жизни уже сейчас. Это, например, навигатор, который считывает информацию о пробках и в зависимости от этого прокладывает путь к точке направления от своего нынешнего местоположения. В таком проблемном с точки зрения пробок городе, как Москва, подобными системами пользуются многие водители. Другой пример подобных систем (которые, правда, сейчас рассматриваются и внедряются скорее как элемент тюнинга, нежели как часть «робота-водителя») – это специальная система, основанная на расположенных спереди и сзади радиолокаторах, которые не позволяют машине ехать близко по отношению к другим автомобилям на заданной скорости. Еще можно упомянуть системы, которые считывают сигналы светофора и не позволяют водителю ехать на красный свет, или же систему проверки водителя на алкоголь, которая не разрешает машине завестись, если водитель выпивал перед тем, как сесть за руль.

Впрочем, современный автомобиль представляет собой довольно архаичную конструкцию.

«Сейчас модели автомобилей строго индивидуальны, часто внутри одного производителя детали одной марки не подходят к деталям другой, — считает директор департамента продвижения инноваций и социальных программ РВК Евгений Кузнецов. — Это абсолютно противоречит тренду, который наблюдается в компьютерной промышленности: там можно собрать хороший мощный компьютер из деталей разных производителей, потому что их можно стыковать друг с другом. Такая взаимозаменяемость привела к снижению стоимости компьютера.

Если подобное произойдет и в автомобилестроении, то стоимость автомобиля может драматически упасть, как в свое время упала стоимость телевизоров. А вслед за автомобилями такое могло бы произойти и с самолетами. Самолеты или автомобили строить дано не всем, а «начинку» к ним могут делать многие компании».

Гибрид автомобиля и самолета — перспектива еще более отдаленная, чем роботизированный автомобиль. Хотя в США уже было представлено несколько летающих автомобилей, но все это – единичные примеры, и до выхода на широкий рынок таким конструкциям еще далеко. К тому же у летающих автомобилей возникнет такая же проблема, как и сейчас у небольших самолетов: летать на них хотят все, но далеко не каждый способен освоить непростую систему управления воздушным судном и получить соответствующую лицензию.

Поезда — быстро, еще быстрее

Идеи сверхбыстрых поездов появились еще в 1960-е годы. Тогда в Нью-Йорке на крыши экспериментальных поездов поставили реактивные двигатели бомбардировщика. Состав разогнали до 294 км/час. Несомненным флагманом сегодняшнего сверхскоростного движения поездов является поезд Maglev (название происходит от английского magnetic levitation — «магнитная левитация»). Такой поезд, к примеру, ходит от шанхайского аэропорта Пудун до города. Эти поезда на магнитной подушке развивают скорость до 450 км/ч, а официально зарегистрированный рекорд скорости принадлежит японскому «маглеву» и составляет 580 км/час. Самый же быстрый электропоезд — это французский TGV, который может разгоняться до 575 км/час.

«Маглевы» удерживаются над полотном дороги, двигаются и управляются силой электромагнитного поля.

Таким образом, состав не касается поверхности рельса, то есть трение полностью исключается. Единственной тормозящей силой является аэродинамическое сопротивление, с которым вполне успешно борются все быстрые поезда: обращали внимание на длинную клювообразную «голову» локомотивов? Состав левитирует по «школьным» правилам: одноименно заряженные полюса отталкиваются, разноименные — притягиваются. Наиболее активные разработки «маглева» ведут Германия и Япония. К достоинствам этой технологии относятся относительно низкое потребление электроэнергии (энергия у «маглева» расходуется в три раза эффективнее, чем у автомобиля, и в пять раз эффективнее, чем у самолета), экологичность, снижение эксплуатационных затрат из-за отсутствия трения. Недостатки — дороговизна инфраструктуры (линию «маглева» не смогут использовать другие поезда, а стоимость километра этой линии сопоставима со стоимостью прокладки километра метро закрытым способом), а также потенциальный вред здоровью из-за магнитного поля.

Но вряд ли когда-нибудь поезд сможет добиться такой же скорости, какую имеет самолет.

Ощутимую конкуренцию авиаперевозкам поезда могут составить на «небольших» расстояниях порядка 1000 километров. Поэтому задача железнодорожного транспорта — развивать качество сервиса. Например, когда только появились «Сапсаны», из Москвы в Санкт-Петербург все старались ездить на них, а не на самолетах. Сейчас же наблюдается обратная тенденция, и эксперты полагают, что одна из причин этого заключается в том, что в «Сапсане» плохой wi-fi. В самолете его вообще нет, но там и лететь всего час. А тут нужно ехать четыре часа с плохим соединением, которое постоянно обрывается.

Робот-поезд

Если робот-автомобиль, о котором говорилось выше, еще проходит тестовые испытания, то роботы-поезда уже существуют и действуют на благо человечеству в Париже, Копенгагене, Дубае, Мадриде, Атланте и Каракасе. Расположенная в столице Франции «подземка» является одной из старейших линий метро в мире (вообще слово «метрополитен» появилось именно в Париже), она действует во всем регионе Иль-де-Франс и перевозит 3 млрд 100 млн человек в год (это данные за 2011 год). Кроме 14 линий обычного метро, залегающего неглубоко (оно как раз очень старое, остановки на нем непривычно часты по сравнению, например, с Москвой), есть еще сеть пригородных электричек RER, прорытая глубже и пересекающая столицу Франции насквозь. Парижское метро — это 14 линий, 215 км путей, 384 станции.

При этом линия 14 и большая часть линии 1 являются автоматическими.

В поездах нет не только машинистов, но даже и кабины для них. Первые автоматические системы все еще требовали нажатия кнопки водителем для старта поезда, а также открытия и закрытия дверей. Сейчас всем управляет компьютер при помощи системы ATC (Automatic train control), которая включает в себя оповещение оператора о дорожной ситуации, а также специальную систему плавного снижения скорости плюс систему безопасности, включающую возможность экстренной остановки. В разных странах сертифицированы различные системы, но идеологически они не сильно отличаются.

Микрочипы: от билета до пробки

Отличительная особенность транспортной системы Парижа — ее интегрированность. Операторами системы являются различные компании (кто отвечает за метро, кто за автобусы, а кто – за прокатные велосипеды), но всем этим транспортным многообразием жители города могут воспользоваться с помощью одного электронного билета, Navigo, в рамках которого каждая компания может управлять своим приложением независимо, предоставляя пассажиру весь комплекс услуг транспорта.

Основа этой карточки – международный сертифицированный стандарт микрочипа Calypso, который, как рассказал «Газете.Ru» официальный представитель ассоциации Calypso Ральф Гамбетта, позволяет осуществлять реальное управление мульти-приложениями: парковка, контрольный доступ, электронный кошелек, городская социальная карта, туризм, проход на стадион и т. д.

«Calypso начала жизнь, когда производители чипов, аппаратуры и программного обеспечения объединились и коалиционно разработали открытый стандарт. На сегодня стандартом и системой Calypso пользуются транспортные компании в более чем 30 городах мира, это работающий пример преимуществ объединения участников рынка, — рассказывает Ирина Ланина, вице-президент компании «Ситроникс», которой принадлежит завод «Микрон», выпускающий сегодня карточки для Московского метрополитена. — К сожалению, в России наблюдается обратная ситуация: транспортники каждого города выбирают какие угодно стандарты, например, в Москве для транспортных билетов метро используется проприетарный стандарт «Mifare A» компании NXP, хотя очевидно, что в таких случаях выбор должен быть за открытым отраслевым стандартом. Практическое отсутствие единых подходов и стандартов при реализации проектов по модернизации инфраструктур или автоматизации городского хозяйства тормозит развитие отечественного рынка высоких технологий и не позволяет возникнуть синергии разработок».

Российским участникам рынка и его регуляторам в лице органов государственной власти следует задуматься над объединением в рамках инициатив по примеру Calypso», — полагает Ланина.

На транспорте микротехнологиям можно найти и другое применение. Например, встроенные микросхемы в шинах могут передавать информацию датчикам, установленным на дорогах, что поможет отслеживать транспортные потоки и управлять ими. Люди могли бы получать информацию о дорожном движении в режиме реального времени и изменять маршруты, чтобы избежать пробок.

Некоторые эксперты полагают, что в будущем нас ждут автоматизированные магистрали, где автомобили будут подключены к системе для автоматического изменения их направления и оптимизации транспортных потоков.

Интеллектуальные дороги могут помочь уменьшить пробки, но мы пока не знаем обо всех маршрутах, по которым люди, автомобили, грузы и товары действительно перемещаются в пределах городской территории. Получение этих данных — это первоочередная задача. Затем понадобятся инновационные способы применения этих данных, если мы хотим разрешить существующие трудности в области дорожного движения.

Подобные способы, правда, относительно общественного транспорта, уже существуют в ряде европейских стран, например в Германии, где на остановках специальное онлайн-табло сообщает, автобус или трамвай какого маршрута через сколько минут прибудет. Такая система основана на использовании навигационно-информационных систем, в которых задействована космическая навигация (та самая, которая используется и в обыкновенных навигаторах). Подобная система с использованием ГЛОНАСС/GPS в ближайшие годы должна быть создана и в Москве.

Зеленый транспорт — велосипеды и электрокары

Городские системы проката велосипедов становятся все более и более распространенными: бесплатно или по низкой цене горожане и туристы могут пользоваться припаркованными в сети специальных (обычно автоматических) стоянок велосипедами для поездок по городу. «Возвращать» велосипед на изначальное место не нужно, его просто оставляют на ближайшей к месту назначения стоянке. Это альтернатива общественному транспорту или частным автомобилям, она улучшает ситуацию с трафиком, шумом, загрязнением воздуха.

Проблемы этих систем очевидны: потеря велосипедов из-за краж или вандализма.

Сегодня, с развитием информационных технологий, большинство систем используют денежные залоги по кредитной карте: определенная сумма блокируется на ней при покупке билета/абонемента и снимается в случае, если недобросовестный арендатор не возвратил велосипед в установленный срок. При этом сумма так велика (в Париже, например, это около 300 евро), что делает кражу простенького велосипеда бессмысленной.

По состоянию на май 2011 года в мире действовали около 136 программ велопроката в 165 городах. Общий их парк составил около 237 тысяч велосипедов. Страны-лидеры по числу систем велопроката — Франция (29), Испания (25), Китай (19), Италия (19) и Германия (5). В 2012 году была информация о скором создании подобной системы велопроката и в Москве.

В том же Париже создается аналогичная велосипедной (Velib) система проката электрокаров Autolib.

Базово система такая же: сеть парковок, залог (для машины нужны еще права и, соответственно, более серьезная предварительная регистрация).

Современные технологии еще не позволяют заменить аккумуляторами современные ДВС: пробег при полной зарядке не превышает 300—400 км, а это маловато для личного транспорта, да и скорость ограничена. Впрочем, в городских условиях такой вариант вполне приемлем.

К тому же рядом компаний проводятся разработки более эффективных электромобилей (например, стартап из Кремниевой долины Tesla Motors) и, в частности, аккумуляторов к ним (как IBM), которые в ближайшие несколько лет дадут ощутимый результат.

В парижской системе Autolib используются небольшие полностью электрические четырехместные машины (Bluecar), которые развивают скорость до 130 км/ч и при полной зарядке могут проехать 250 км. Годовой абонемент Autolib обойдется в 144 евро, короткие абонементы на день или неделю — в 10 и 15 евро соответственно. Дополнительная стоимость каждого получаса поездки – около 5 евро. Компания BolloréGroup — оператор Autolib, вложивший в проект 100 млн евро — надеется, что уже к следующему лету по Парижу и ближайшим пригородам будут разъезжать 3 тысячи «синих машин». Правительство Парижа вложило в проект около 35 млн евро, построив прокатные станции. Администрации пригородов также выделили по 50 тыс. евро на каждую станцию.

Для компании Bolloré этот проект отчасти рекламный: производитель надеется продемонстрировать таким образом высокую эффективность своих литий-полимерных аккумуляторов. Однако рыночная выгода тоже присутствует: возврат инвестиций компания ожидает через семь лет.

Машины снабжены модулями навигации, их движение отслеживается 24 часа в сутки. Журналисты FRANCE24 описали свой опыт вождения как позитивный: у машины две педали (как у обычного «автомата»), рычаг скоростей имеет три положения: движение, нейтральный и задний ход. Машина совершенно бесшумная (за что ее уже критиковали — ее движение не слышат пешеходы), зато быстро разгоняется и хорошо проходит повороты.

Чтобы узнать больше, читай отзывы.

gazeta.ru