Принципиально новый вид городского транспорта, который сочетает одновременно высокую пропускную способность и удобства личных транспортных средств, имеет высокую экономичность и незначительное энергопотребление, разработали ученые Брестского государственного технического университета. Речь идет о полностью автоматической системе на базе беспилотных электрокаров.
20 секунд на ожидание
— Среди наиболее перспективных направлений в проекте стратегии «Наука и технологии: 2018—2040» упоминается развитие робототехнических комплексов с интеллектуальными системами управления. Это именно то, чем мы с коллегами занимаемся в нашей лаборатории, — рассказал журналисту «Звязды» Василий ШУТЬ, кандидат технических наук, доцент, руководитель лаборатории «Интеллектуальные транспортные системы» Брестского государственного технического университета, обладатель 25 авторских свидетельств на изобретения СССР. — Впервые о создании беспилотного транспорта задумались еще в 80-е годы ХХ века, когда сформировалась новая отрасль индустрии — производство интеллектуальных систем. Прошло уже 40 лет, компьютеры выигрывают у гроссмейстеров, а вот управление автомобилем оказалась для искусственного интеллекта более сложной задачей, чем игра в шахматы. Этого никто не ожидал. А причина кроется в чрезвычайно насыщенной улично-дорожной среде, где возникает бесконечное количество непредсказуемых ситуаций, на которые человек может отреагировать, а вот с созданием надежного автомобиля без водителя возникают проблемы.
Но мы в нашей лаборатории разработали два принципиально новых вида интеллектуального городского транспорта, который функционирует при полном отсутствии управления со стороны человека. Первый представляет собой роботизированную городскую транспортную систему массовой конвейерной перевозки пассажиров: она состоит из выделенного узкого пути (рельсов или монорельса), примыкающий к тротуару, с остановочных пунктов посадки и высадки пассажиров, обеспеченных турникетами, и с беспилотных автономных электрокаров шириной в один метр, в которых могут разместиться 50 пассажиров. Каждый электрокар оснащен компьютером, связанным с сервером системы, команды из которого он обрабатывает полностью автономно. Такой транспорт называется кассетным, поскольку электрокары собираются в виртуальные кассеты (от одной до шести) для организации автопоезда.
Василий Шуть уверяет: автоматизированная система общественного городского транспорта способна без помех со стороны других транспортных средств функционировать и перевозить количество пассажиров не меньшее, чем метро. Ее технико-экономические характеристики недоступны известным на сегодняшний день транспортным средствам, таким как автобус, троллейбус, трамвай и метро. Электрокары располагаются в накопителях (депо), в концевых точках маршрута, там же происходит их подзарядка. Система массовой конвейерной перевозки пассажиров находится в «спящем» режиме и активизируется в момент их появления на станции (остановки). Все беспилотные электрокары ввязаны в один контур управления. Причем система адаптируется к пассажиропотока, это значит, что работает по сигналу на перевозку с минимальным временем ответа на запрос. Интервал между электрокарами может составлять от 20 секунд до минуты: 20 секунд — минимально достаточное время для выгрузки и загрузки пассажиров (для этого у электрокаров предусмотрено много дверей).
Пассажир, проходя через турникет, оплачивает проезд и одновременно указывает свою станцию назначения. Сведения поступают на сервер системы, где специальная программа обрабатывает матрицу корреспонденций и высылает на линию необходимое количество электрокаров, чтобы покрыть пассажиропоток на текущий момент. Особо следует отметить, что это единственный вид городского общественного транспорта, который готов обслуживать пассажиров 24 часа в сутки. К его плюсам следует отнести также уменьшение воздействия на окружающую среду, уменьшение загрязнения воздуха и уровня шума.
— Можно было бы, например, вместо автобусного маршрута №100, который обслуживает центральный проспект столицы, запустить от аэропорта «Минск-1» до Национальной библиотеки электрокары на монорельсе. Это поспособствовало бы и «оздоровлению» экологии в центре города, и улучшило бы транспортное обеспечение, — рассуждает Василий Шуть.
«Кротовые норы»
Второй вид альтернативного транспорта с использованием электрокаров — метрополитен щелевого типа «Кротовые норы». В отличие от традиционного метрополитена, вагоны которого имеют большую емкость (рассчитан на 250—300 человек), этот вид транспорта имеет небольшой объем (до 50 пассажиров) беспилотного вагона-робота и ширину вагона всего один метр, что позволяет решить ряд задач: обеспечить минимальную ширину ствола тоннеля для движения беспилотных вагонов-ботов (а это ведет к снижению стоимости строительства), создать транспорт, который самостоятельно адаптируется к пассажиропотоку, плюс пассажиры получают транспортную услугу без промежуточных остановок от пункта отправления до пункта назначения или с минимальным количеством таких остановок.
— Наиболее эффективным видом транспорта для крупных городов является метрополитен. От других видов городского пассажирского транспорта он отличается высокой скоростью и регулярностью движения маршрутных поездов, а также способностью провозить большое количество пассажиров. Но из-за высокой стоимости строительства не каждый город может позволить себе метрополитен, — подчеркивает ученый. — Да, в советское время необходимым условием начала строительства метро было наличие в городе более одного миллиона населения. К недостаткам традиционного метро следует отнести также низкую скорость прокладки туннеля (300—350 метров в месяц) и длительные (до 10 лет) сроки строительства, потребность в эскалаторах, высокие энергозатраты на перевозку, недостаточную адаптивность к пассажиропотоку (в вечерние часы вагоны идут полупустые либо с большим интервалом движения) и большие расстояния между остановками метро (полтора-два километра). Все упомянутые недостатки современного метрополитена ликвидированы в метро щелевого типа «Кротовые норы». Поэтому мечты сбываются: такое метро может появиться даже в областных центрах. Его строительство незначительно дороже строительства трамвайных или троллейбусных путей, но быстро окупается за счет отсутствия оплаты труда водителей.
«Комфортное» строительство
Как же может выглядеть такое метро? Для метрополитена щелевого типа не нужны глубокие котлованы с огромным объемом железобетонных работ или трудоемкие тоннели. В городе выбирается магистраль с большим пассажиропотоком. Обычно такая транспортная артерия имеет от трех до пяти полос шириной по 3—4 метра по каждому направлению движения. От разделительной линии магистрали отделяется по полосе слева и справа, это значит, что от каждого направления движения отбирается по полосе, — таким образом, формируется зона строительства шириной до шести метров. По разделительной линии вдоль всей магистрали роется траншея шириной 1,5 метра (0,75 метра слева и 0,75 метра справа от линии) и глубиной три метра, в которую вставляются готовые железобетонные конструкции (изготовленные в заводских условиях) и сборные рельсовые конструкции с межрельсовой шириной в один метр (по ширине инфобуса).
Магистраль при проведении работ не закрывается, полосы дорожного движения вне зоны строительства функционируют в обычном режиме. Либо возможен вариант прокладки в ночное время. Тогда магистраль на ночное время закрывается, а утром открывается по всем полосам движения. Таким образом, строительство метро щелевого типа не сказывается на функционировании города.
Неглубокая прокладка ствола тоннеля под разделительной линией магистрали гарантирует отсутствие подземных инженерных коммуникаций, что значительно снижает стоимость строительства по сравнению с традиционным метро, где работы по переносу коммуникаций могут достигать 20 процентов от общей стоимости строительства. Проведения сложных геологических исследований также не требуется.
Расстояния между станциями в метро «Кротовый норы» — не более 500 метров. Если средняя скорость традиционного метро составляет 35—40 километров в час, то щелевое метро будет иметь среднюю скорость 100 километров в час. Пассажирский поток сразу при проходе через турникеты дифференцируется по станции назначения, и инфобусы заполняются пассажирами, которые едут на одну станцию.
— Почему мы назвали это транспортное средство инфобусом? Дело в том, что в отличие от автобуса, троллейбуса, трамвая, работающих автономно, инфобус может функционировать только в составе интеллектуальной информационной транспортной системы со своими разветвленными алгоритмами и программами управления. Он является одним из ее элементов, — пояснил Василий Шуть. — Я уже презентовал новый вид транспорта в НИИ «Транстехника», Объединенном институте проблем информации Национальной академии наук, на предприятии «Белкоммунмаш», а также в Исследовательском центре беспилотных транспортных средств в г. Милтон (Англия), в Украине, в России, Греции и Италии. Честно говоря, «Стратегия развития науки» и то внимание, которое уделяется в ней созданию роботизированных интеллектуальных систем, внушает оптимизм: возможно, уже в недалеком будущем мы сможем увидеть на улицах столицы беспилотные инфобусы.
Надежда НИКОЛАЕВА
http://zviazda.by/ru/news/20171211/1512975941-intellektualnoe-shchelevoe-metro-mozhet-poyavitsya-v-oblastnyh-centrah