Мы часто с головой окунаемся в повседневную жизнь, не обращая внимания на перемены вокруг нас. А между тем даже, казалось бы, в привычной всем сфере транспорта за последнее время произошло много нового и интересного. В этой статье мы рассмотрим технологии, которые изменили и продолжают менять весь сектор.
Электротранспорт
В электромобилях отсутствуют многие компоненты бензиновых автомобилей, такие как дифференциал (механизм, который передаёт энергию от двигателя к колесам), коробка передач, выхлопная система, топливный бак и радиаторы. Вместо этого они состоят из электродвигателей, аккумуляторов и компактных систем охлаждения.
Отсутствие трущихся частей снижает затраты на техническое обслуживание. А работают электрокары так: батареи включают электродвигатель, в нём благодаря току генерируется вращение, и автомобиль начинает движение.
Любопытно, что первые электромобили появились ещё до автомобилей с двигателем внутреннего сгорания. В 1888 году немецкий учёный Андреас Флокен изобрёл первый в мире электромобиль Flocken Elektrowagen. Он достигал максимальной скорости 15 км/ч и имел запас хода 40 километров на одной зарядке. Тогда внедрению электромобилей в массы помешали высокая стоимость и ограниченность технологий аккумуляторов, длительное время подзарядки, а также ограниченная инфраструктура.
Массовое производство электромобилей пришлось отложить на 21 век, когда вместе с дешёвым производством и развитием батарейных технологий пришло экологическое сознание. По последним данным Всемирной организации здравоохранения, около половины Земли проживает в городах. А Организация объединённых наций и вовсе прогнозирует 68% урбанизации планеты к 2050 году.
Стремительный рост количества жителей в городах привёл к увеличению спроса на транспортные средства и, как следствие, повышенному выбросу углекислого газа и общему ухудшению экологии. За последние 40 лет объёмы выброса углекислого газа в мире удвоились, говорится в исследовании межправительственной организации по биоразнообразию и экосистемным услугам (IPBES).
В связи с экологическими проблемами многие страны поставили амбициозные цели по поэтапному отказу от производства бензиновых и дизельных автомобилей в пользу электрических альтернатив.
Больше всех в этом направлении преуспела Норвегия. Правительство поставило задачу к 2025 году полностью отказаться от использования всех бензиновых и дизельных автомобилей. Норвежцы внедрили налоговую систему «загрязнитель платит». Автомобили, работающие на ископаемом топливе на платных дорогах, подвергаются штрафам в зависимости от выбросов, в то время как автомобили с низким уровнем выбросов пользуются бесплатным обслуживанием. Программа себя оправдала: за прошлый год 4 из 5 машин, проданных в Норвегии, были электрическими, отметили в Норвежской дорожной федерации.
Исследовательская группа Bloomberg спрогнозировала в 2024 году рост продаж электрокаров на 21%. Самые большие ожидания связаны с Китаем — аналитики предполагают, что на Поднебесную придётся 60% всех мировых продаж электромобилей.
Что касается России, по данным на 1 января 2024 года, в стране было зарегистрировано почти 40 тысяч электромобилей. В то же время общее количество легковых автомобилей в стране составляет порядка 46 миллионов. Следовательно, доля электрокаров в автопарке страны составляет менее 0,09%.
Однако число покупок электрокаров в России растёт. Согласно отчёту «Автостата», в феврале 2024 года было продано почти 2000 машин, что в 3,5 раза больше, чем за аналогичный период в прошлом году.
К 2030 году Правительство РФ поставило цель — 15% транспорта должно стать электрическим. Под эту задачу планируется инвестировать 400 миллиардов рублей, акцент будет сделан на электрификации крупных трасс и городов, а также строительстве зарядных станций. Сейчас «заправить» электрокар в России можно на 4500 заправках, из которых около 800 являются быстрыми (заряжают на 80% за 30 минут).
А что насчёт электросамолётов? Запрос на них есть: по данным Европейского агентства по окружающей среде, на авиацию приходится 13,4% всех выбросов углекислого газа в воздух. А за один рейс из Лондона в Рим в пересчёте на каждого человека образуется около 234 кг углекислого газа, что превышает ежегодные выбросы некоторых стран.
Рассматривать электросамолёты как равноценную альтернативу пассажирским авиалайнерам на данный момент преждевременно. Ультрасовременные аккумуляторы всё ещё отстают от топливных по удельной энергоемкости — количестве энергии, которую они способны накопить. Реактивное топливо содержит примерно в 30 раз больше энергии, чем литий-ионный аккумулятор.
Например, одному из самых больших в мире пассажирских самолётов Airbus A380, чтобы перевезти 700 пассажиров на 15 000 километров, потребуется комплект батарей весом в 30 раз больше, чем его нынешний расход топлива. С таким «балластом» он просто не сможет взлететь.
Тем не менее первые прототипы «полностью электрического самолета» уже проходят успешные испытания. Например, в 2020 году компании MagniX и AeroTEC протестировали самолёт Cessna Caravan 208B. Он может перевозить 5 пассажиров на расстояние до 160 км.
Транспорт-беспилотник
Первые легковые беспилотные автомобили компания Tesla выпустила ещё в 2015 году. В их основе лежат три «органа чувств»:
радар (обнаруживает с помощью импульсов радиоволн окружающие объекты, определяя их размеры, скорость и расстояние);
лидар (лазерный сенсор, который считывает точное расстояние до объекта, а также рисует 3D-модели зданий, транспорта и людей);
камеры (работают в связке с лидаром, дополняя данные друг друга).
Показания всех датчиков суммируются и обрабатываются алгоритмами компьютерного зрения. Они и принимают решение, можно ли где-то проехать или нет, соблюдая правила дорожного движения.
Профессиональная ассоциация автомобильных инженеров выделяет 6 уровней автономности:
0: нет автоматизации. Водитель управляет рулём, ускорением, торможением машины.
1: функции помощи водителю. Автомобиль может выполнять одну или несколько функций вождения, такие как круиз-контроль или удержание полосы движения. Однако водитель должен быть готов взять на себя управление в любой момент.
2: частичная автоматизация. Автомобиль может управлять рулём и ускорением/торможением. Водитель должен постоянно контролировать систему и быть готовым вмешаться при необходимости.
3: условная автоматизация. Автомобиль может выполнять все функции вождения на шоссе или в пробке. Водитель должен быть готовым взять на себя управление, когда система попросит его об этом.
4: высокая автоматизация. Так же, как и на предыдущем уровне, но водителю не требуется постоянный контроль. Он всё ещё может вмешаться вручную, но только если захочет.
5: полная автоматизация. Автомобиль может выполнять все функции вождения во всех условиях без вмешательства человека. Водительское место может даже отсутствовать.
Та же Tesla имеет лишь второй уровень автономности, а максимальный, четвёртый, используется в компании Waymo, дочке Google, в городах Сан-Франциско, Лос-Анджелесе и Финиксе.
Сверхнадёжностью машины-беспилотники всё ещё не отличаются. Для примера возьмём Калифорнию. В 2023 году в штате насчитывалось 1603 полностью автономных легковых средств.
Согласно отчёту инспекции об авариях Калифорнии, в 2023 году произошло 132 аварии с участием автономных машин. Больше всего ДТП, 50 (почти каждая 8-я машина), связано с беспилотными автомобилями Waymo. На компанию Cruise, лидера рынка, выпускаемого General Motors, пришлось 42 аварии (каждая 12-я машина). В конце прошлого года у поставщика автомобилей даже отобрали лицензию из-за аварии, в которой женщина-пешеход попала под колёса беспилотника.
В России развитием автономных машин активнее других занимается «Яндекс». За один квартал 2023 года компания потратила свыше 2,5 млрд рублей на развитие беспилотных технологий.
В 2018 году компания начала тестирование автономных такси в Иннополисе — наукограде в Татарстане, расположенном рядом с Казанью, за пять лет совершив свыше 77 тысяч поездок. В прошлом году протестировать роботакси смогли также жители федеральной территории «Сириус» и района Ясенево в Москве, где цена поездки составляла 100 рублей вне зависимости от маршрута поездки.
Водитель в подобных автомобилях требуется лишь для обеспечения безопасности, по факту же машина движется благодаря встроенным системам. Если вдруг разметка на дороге сотрётся, машина-беспилотник будет ориентироваться на собственную карту «Яндекса».
По мнению протестировавших машину-беспилотник от «Яндекса», осторожность и аккуратность — главная фишка такого автомобиля, и ни один водитель не водит также плавно, как беспилотник.
На первом этапе формирования «умного» транспортного города акцент в Сеуле был сделан на безопасность движения и эффективность работы транспортных средств. Сейчас же там проводят эксперименты с муниципальным автономным транспортом — в ноябре 2022 года были запущены беспилотные автобусы.
В них используются передовые тактильные датчики, камеры и лидар-системы, что позволяет эффективно взаимодействовать с окружающей средой и обеспечивать безопасное путешествие для пассажиров. В настоящее время в салоне автобуса пока ещё находится водитель — на случай сбоя автоматики, однако в долгосрочной перспективе планируется обходиться без него.
Подобные эксперименты проводятся также в Европе, а вот в Китае в конце прошлого года «осмелились» пустить маршрут без водителя, полагаясь только на технику. В Гуанчжоу запустили 50 электробусов, которые могут ехать 40 км/ч и рассчитаны на 20 человек.
В 2018 году в Великобритании был запущен первый в мире беспилотный пассажирский поезд, который следует между городами Питерборо и Хоршем. В этом поезде машинист фактически приравнялся к швейцару: все его обязанности сводятся к управлению дверями состава.
А вот «под землёй» отличился Копенгаген. Жители этого датского города даже не знают, что такое метро с машинистом. Первые беспилотные составы были запущены там ещё в 2002 году, а с 2008 по 2010 года метро Копенгагена ежегодно получало награду World's Best Metro.
На Азию и Европу приходится около 3/4 всех автоматизированных линий метро в мире. Самая длинная система, 200 км, расположена в Сингапуре. Также полностью автономные метрополитены работают в Гонконге, Дубае, Дохе, Сиднее. Отдельные линии беспилотной «подземки» курсируют в Лондоне, Будапеште, Ванкувере, Осаке, Сан-Паулу, Сантьяго, Сеуле, Стамбуле, Пекине, Лионе, Париже.
Среди лидеров — Франция, 16% мирового километража полностью автоматизированных линий метро приходится именно на эту европейскую страну. Причём, например, в Ренне и Лилле суммарно проживают около 500 000 человек, но благодаря технологии VAL (Vehicule Automatique Leger) даже у некрупных городов появилась возможность реализовать у себя такое ноу-хау.
В сравнении со строительством полноценного метрополитена подобная система обойдётся в разы дешевле. Правда, и пропускная способность у мини-метро VAL соответствующая: в Ренне, к примеру, ходят двухвагонные поезда, которые рассчитаны всего на 50 сидячих и 108 стоящих пассажиров. Подобные поезда используются при перемещении из терминалов аэропортов.
В 2016 году в Москве на Кольцевой линии в тестовом режиме запустили поезда с системой автопилота, однако дальше тестового режима дело так и не продвинулось. Из ближайших проектов России — внедрение беспилотных электробусов и трамваев в Москве, а также запуск в 2025 году беспилотных поездов РЖД на технологии «Автомашинист», которая предполагает полное отсутствие машиниста.
По прогнозам аналитической компании MarketsandMarkets, к 2030 году мировой рынок автономных поездов достигнет $18,9 миллиардов, а ежегодный прирост будет составлять 5,7%.
Технологии в транспортной инфраструктуре
Появление интеллектуальных транспортных систем (ИТС) сделало перемещение людей и товаров из одного места в другое более быстрым, удобным и безопасным. Это различные технологии управления дорожным движением, которые применяют во многих развитых и развивающихся государствах, и вот наиболее интересные из них.
Анализ данных с камер в режиме реального времени. Барселонский суперкомпьютерный центр, который финансируют компании IBM и Maserati, разработал систему CLASS. Она собирает данные с уличных камер и на основе мгновенного анализа больших данных прогнозирует маршруты движения транспорта.
Это помогает машинам «узнать», что находится за объектами поблизости и предотвращает аварии. Применять систему CLASS можно в мегаполисах и небольших городах, что подтверждает её успешное испытание в итальянском городе Модена.
Система управления светофорами. В Лондоне уже несколько лет используется система Real Time Optimiser. Анализируя загруженность на дорогах и тротуарах, она в динамике регулирует время сигнала, чтобы уменьшить перегрузки и повысить эффективность трафика.
Система использует датчики, камеры и алгоритмы искусственного интеллекта для принятия решений за доли секунды и мгновенно адаптируется к изменяющимся условиям дорожного трафика.
Биометрия. Разработка Face Pay позволяет пассажирам платить за поездку на общественном транспорте с помощью собственного лица. Технология VisionLabs кодирует фото лица в биометрический шаблон, который затем привязывается к банковской карте. Для оплаты проезда пассажир подходит к турникету, обозначенному чёрным кругом, и за 1-2 секунды система распознаёт его лицо, списывая с его карты деньги за проезд.
Систему начали тестировать в Японии и Китае в 2019 году, а вот полномасштабно её ввели в Москве в 2021 году. За первый год внедрения Face Pay сервисом воспользовались 35 миллионов раз.
Технологии внутри автомобиля. Чуть больше года назад в США завершился пилотный проект THEA Connected vehicle Pilot. Транспортные средства в округе Хиллсборо оснащались новейшими датчиками и устройствами связи, чтобы в режиме реального времени обмениваться данными о дорожной ситуации, опасностях и погоде.
За семь лет работы система зафиксировала 150 000 взаимодействий с транспортными средствами, оборудованными данной технологией. Это позволило предотвратить 38 ДТП, а также выдать 22 000 предупреждений о приближении объектов и 20 000 рекомендаций по правилам безопасности.
Подобную технологию для «общения» с другими транспортными средствами, Vehicle-to-Everytning, используют в Сеуле. Водители получают от подключенных к системе машин через экран своего автомобиля данные о дорожной обстановке и советы, какой манёвр лучше предпринять в данный момент.
За последние годы количество аварий на дорогах из-за переутомления водителей значительно возросло. Детектор усталости Driver Drowsiness Recognition (DDR) служит неким будильником для водителя. Система выявляет состояние усталости водителя на основе нескольких технологий:
датчик руля (анализирует давление рук на руль);
камера переднего обзора (определяет, насколько ровно едет машина, не пересекает ли она разметку на дороге);
камера распознавания лиц (анализирует мимику лица, чрезмерное и замедленное моргание глаз);
Если детектор посчитает, что водитель выглядит усталым, он подаст различные сигналы — звуковые или световые на панели приборов. С июля 2022 года установка системы DDR в автомобиль стала обязательным требованием Европейского Союза.
Умные остановки. Ждать общественный транспорт становится всё более комфортно и полезно. В Сингапуре, например, есть развлечения на любой вкус. Остановка оборудована полками с книгами для любителей традиционного чтения, по QR-коду можно почитать электронные книги из национальной библиотеки.
Остановка также оснащена стоянкой для велосипедов, зарядным устройством для смартфонов, информационным табло с расписанием транспорта и картой маршрутов. Для питания всей этой цифровой техники используются солнечные батареи.
А британская компания Pavegen и вовсе предлагает вырабатывать энергию из пешеходных шагов. Специальные плиты, когда на них наступаешь, генерируют электроэнергию. На Олимпиаде-2012 её хватало, например, на то, чтобы ночью фонари на улицах Лондона горели на максимум. Теперь эта же система прорабатывается и на автобусных остановках.
Самые интересные проекты
Новые проекты в сфере транспорта реализуются из года в год. В заключительной части статьи хочется рассказать о самых амбициозных проектах, которые скоро могут стать нашей реальностью.
Аэротакси
В ОАЭ вновь вернулись к задумке запустить летающее такси. В 2017 году в Дубае уже тестировали подобный проект, причём тогда транспорт был беспилотным. Сейчас аэротакси хотят запустить в Дубае и Абу-Даби. Производством совместно займутся американский производитель воздушных электромобилей Archer и авиаперевозчик Falcon Aviation.
Первые пункты высадки будут установлены в курортном комплексе Atlantis the Palm в Дубае и на вертолётной площадке в отеле Corniche в Абу-Даби. Инновация сократит время путешествия на автомобиле с 60-90 минут до 10-30 минут полета на электрическом воздушном такси. Стоить такое удовольствие будет как минимум на 30% больше, чем тарифы обычных такси.
Вакуумный поезд
На сегодняшний день самым быстрым массовым транспортом в мире является самолёт Boeing 747-8i, способный развивать скорость под 1000 км/ч. В 2013 году глава SpaceX и Tesla Илон Маск выдвинул идею о создании Hyperloоp — вакуумного поезда, способного развить скорость 1200 км/ч (схожей со скоростью звука).
Для уменьшения сопротивления воздуха авиалайнеры летают на больших высотах, где плотность воздуха ниже. Hyperloоp сможет достигать аналогичного эффекта в трубопроводе, из которого откачан воздух. Принцип работы сравни поезду на магнитной подушке (маглеву). Оба вида транспорта управляются силой электромагнитного поля, и маглев уже широко используется — в Германии, Китае, Японии, Южной Корее. Самый быстрый поезд в мире, разгоняющийся до 603 км/ч, работает как раз на основе технологии маглева.
Три компании, The Boring Company, HyperloopTT и Virgin Hyperloop One, подхватили идею построить Hyperloop. Наибольших успехов достигла последняя из них. В 2020 году её сотрудники завершили строительство 500-метрового тоннеля и провели по нему заряженную людьми капсулу. Пока что это самое масштабное тестирование проекта. В декабре 2023 года интеллектуальная собственность стартапа была передана транснациональной логистической корпорации DP World, расположенной в Дубае.
Подводный поезд
Арабские Эмираты разрабатывают проекты не только над землёй, но и под водой. Национальное консультативное бюро изучает возможность строительства подводной железной дороги в Индию. Планируется, что поезд будет перевозить пассажиров между финансовой столицей Индии Мумбаем и портовым городом Фуджейра.
Длина железной дороги составит 2000 км, а скорость поезда – 1000 км\ч. Что интересно, рассматривается вариант создания прозрачного тоннеля, чтобы пассажиры смогли наблюдать за подводной жизнью Индийского океана.
Смогут или нет воплотиться в жизнь все проекты, спроектированные на бумаге, мы узнаем через несколько лет. Однако исходя из перемен в сфере транспорта за последние десятилетия, можно сделать вывод: будет интересно!
Автор: Евгений Деревянко
НЛО прилетело и оставило здесь промокод для читателей нашего блога:
— 15% на заказ любого VDS (кроме тарифа Прогрев) — HABRFIRSTVDS.
