Дороги будущего: ожидания и технологии. Дорога будущего
Дороги будущего: ожидания и технологии
Когда-то дорога представляла собой пробитую копытами лошадей тропу, с трудом различимую среди зарослей травы. Развитие торговли, дипломатических отношений и прочих взаимодействий между городами и странами привело к появлению мощёных камнем трактов, передвижение по которым стало гораздо проще и удобнее.
- Полимеры и пластики
- Кондиционирование
- Датчики
В наше время, благодаря дальнейшему продвижению технологической мысли и возрастающей необходимости в дорогах, появились цементо-бетонные и асфальтобетонные покрытия. Это позволило сократить время, необходимое на укладку покрытия, и вместе с тем улучшить его эксплуатационные характеристики.
Однако время не стоит на месте, и над улучшением качества дорог трудятся рабочие, технологи, инженеры и многие другие представители самых разных профессий. Определённые тенденции и мысли, отмеченные в этом направлении, позволяют делать некоторые прогнозы, относительно того, какими будут дороги будущего.
Полимеры и пластики
Развитие химической промышленности позволяет производить множество продуктов на синтетической основе. Таким способом изготавливаются ткани, различные пластмассы и даже продукты питания. Неудивительно, что своё применение синтетические материалы нашли и при строительстве дорог.
Многолетний опыт использования полимеров и пластиков в дорожном покрытии в разных странах показывает, что благодаря использованию этих материалов можно ощутимо увеличить прочностные характеристики поверхности. При этом сокращается время, необходимое на выполнение работ, а сами этапы создания дороги становятся менее трудозатратными.
Покрытие, созданное при использовании полимеров, лучше противостоит внешним воздействиям, а значит, срок службы возрастёт в несколько раз. При строительстве дорог будущего доля полимеров будет возрастать, если не достигнет 100%.
Кондиционирование
Одним из факторов, влияющих на утрату дорожным покрытием его свойств, является перепад температур. При чрезмерном нагревании внешний слой становится чрезмерно эластичным и легко продавливается. Если температура наоборот значительно снижается, покрытие становится хрупким и ломким.
Несколько нивелировать ситуацию помогают полимерные наполнители, однако, как показывает опыт западных стран, наиболее эффективным является укладка специальной системы подогрева под покрытие. По сути, такая технология напоминает «тёплые полы»: под внешний слой покрытия укладывается нагревающий элемент. Работа системы будет противодействовать обледенению покрытия, вместе с тем, предохраняя дорогу от растрескивания. Питаться система может, например, от солнечных батарей, установленных на столбах или ветряных электростанций.
Использование технологии потребует затрат, но позволит на порядки улучшить качество использования и безопасность автомобильных дорог.
Датчики
Для работы такой системы управления автомобиля потребуется размещение множества камер на самом автомобиле, а также специальных датчиков в дорожное покрытие, которые необходимы для возможности позиционирования авто в пространстве.
Конечно, до всего перечисленного далеко и уже завтра вряд ли можно будет наблюдать что-то подобное за окном, но время не стоит на месте, а значит, и дороги будущего станут безопаснее, удобнее и качественнее, чем сейчас.
www.rudorogi.ru
Какая она, дорога будущего? Топ технологий, которыми будут пользоваться наши дети
10 декабря 1868 года в Лондоне заработал первый светофор. Он был газовым и управлялся человеком. «Зеленый» на «красный» менял полицейский, позволяя пешеходам перейти дорогу и не попасть под колеса редко проезжающей по центру города машины. Проработал светофор лишь пару недель, после чего взорвался, ранив сотрудника полиции. Спустя 150 лет нам сложно представить, как в крупном городе можно организовать движение автомобилей без сотен светофоров. А что будет еще через 50 лет? Мировая автомобильная история находится на пороге таких важных шагов, как массовое внедрение электрических машин и появление на дорогах «беспилотников». Дорожная инфраструктура не может не отреагировать на столь важные реформы. Какими будут автомобильные магистрали завтра? Каким образом города подстроятся под автономные машины? Можно ли сделать так, чтобы асфальт сам себя ремонтировал? На эти вопросы мы попытаемся сегодня найти ответы!
Каждый год количество автомобилей на нашей планете увеличивается на 3%. И такая тенденция, по данным ученых, сохранится вплоть до 2030 года. А это значит, что практически все страны мира ждет «переавтомобилизация». Оставь дороги в таком виде, как сейчас, и машины будущего попросту не смогут по ним ездить. Да что там машины будущего — уже сегодня водители порой испытывают жуткий дискомфорт, передвигаясь, например, в темное время суток или после снегопада. Пока вы читаете эту статью, множество компаний во всем мире работают над технологиями будущего, которые сначала облегчат жизнь нам — водителям, а позже дадут зеленый свет полноценным автономным транспортным средствам. Мы отыскали семь наиболее перспективных изменений в дорожной инфраструктуре, которыми будут пользоваться наши дети. Заглянем в будущее!
Светящаяся дорожная разметка
В Нидерландах нет проблем с освещением дорог в темное время суток. Буквально все скоростные автобаны в стране подсвечены, и это хорошо видно, когда летишь над Голландией ночью. Странно, что именно здесь впервые реализовали идею светящейся разметки, о которой мечтают все автолюбители. В 2012 году нидерландский дизайнер представил концепт «зеленой полосы», которая днем накапливает энергию, а ночью светится. Через два года проект реализовали на настоящей дороге (трасса 329).
При нанесении разметки была использована специальная люминесцентная краска. Она излучает свет в течение 10 часов после сумерек, постепенно угасая. То есть наиболее интенсивно полоса светится в самое «правильное» время (как только потемнело) и «потухает» к утру, когда поток машин минимальный. Участок «умной» дороги включает в себя лишь 500 метров, но компания Studio Roosegaarde, реализовавшая проект, собирается в ближайшее время расширить сеть люминесцентных полос на дорогах Нидерландов и других стран Европы.
Кроме того, несколько компаний из Германии и США работают над похожим проектом, только вместо люминесцентной краски, чье свечение нестабильно и зависит от количества света днем, там собираются использовать светодиодную подсветку. Это намного дороже, но позволит более четко обозначать края и середину проезжей части, облегчая жизнь водителям. Похоже, в будущем дороги будут напоминать взлетные полосы. Аналогом такой технологии сегодня являются светоотражающие элементы, которые «просыпаются» при приближении машины с включенными фарами.
Фонари, подсвечивающие дорогу при приближении транспорта
Параллельно с поиском способов удешевления светящейся разметки некоторые компании предлагают внедрить интеллектуальную подсветку дороги. Конечно, приятно, когда вся проезжая часть подсвечена, но это порой слишком дорого. Именно поэтому на участках трассы, где машины ездят редко, нецелесообразно включать освещение на всю ночь. А что если фонари будут включаться тогда, когда по дороге проезжает автомобиль?
Эта идея тоже лежит на поверхности и давно просится к реализации. К тому же схема довольно простая: машина приближается — фонарь загорается. Для этого вполне подойдут датчики движения наподобие тех, что используются в наших подъездах. А представьте, как было бы здорово, если бы загородные пешеходные переходы подсвечивались при приближении человека или автомобиля. Скорей бы уже водителям не нужно было держать ногу над педалью тормоза, проезжая ночью мимо пешеходного перехода на скоростной трассе.
Дороги, которые сами себя ремонтируют и очищают от снега
Звучит чересчур фантастически, но уже сегодня асфальт, способный самостоятельно «заживлять» свои трещины, — реальность. Около семи лет назад ученые Университета Ньюкасла представили особый тип бактерий, выведенный с помощью генной инженерии. Новый вид назвали BacillaFilla. Бактерии научились проникать в самые мелкие и глубокие трещины и размножаться там, заполняя своими телами весь объем. Когда трещина в асфальте полностью «заживает», автоматически срабатывает биологический выключатель — бактерии погибают, а их тела превращаются в карбонат кальция. Сейчас ученые работают над новым типом таких бактерий, который можно будет применять в производстве асфальта.
Ладно, бактерии, ремонтирующие асфальт, — действительно сложный проект, и в этом случае трудно предугадать темпы развития в данном направлении. А вот «самоочищение» асфальта от снега — вполне реальная технология, которая давно успешно работает, например, в Исландии. Все что нужно — подогреть дорожное покрытие. Снег тает, и проезжая часть остается чистой в любую погоду. В центре Рейкьявика (столица Исландии) полно подогреваемых парковок и велодорожек. Есть и участки, где снег тает только коснувшись асфальта. Но важно отметить, что в Исландии нет проблем с горячей водой — она постоянно поступает из-под земли и ее не нужно нагревать. В других странах подогрев дорог — пока еще слишком дорогостоящее удовольствие (хотя и нетрудное в реализации).
Электромобили будут заряжаться во время езды
Беспроводные зарядки для телефонов сегодня не редкость. В каждой новой премиум-машине такая есть. На очереди — аналогичная зарядка для электрокаров. На данный момент пополнить ресурс аккумулятора посредством использования электромагнитной индукции могут несколько моделей электроавтобусов. В прошлом году национальная лаборатория Оук-Ридж (США) представила 20-киловаттную беспроводную зарядку для легковых электромобилей. Это устройство уже близко к серийному производству.
Система включает в себя встроенный инвертор, а также изолирующий трансформатор. Электроэнергия передается через высокочастотные магнитные поля (панели расположены на асфальте и на днище автомобиля). Пока речь идет о внедрении подобных зарядных устройств на парковках, где будут выделены отдельные места для электрокаров. Следующим этапом станет появление зарядок на проезжей части (например, в местах остановок на светофорах). А в идеальном будущем на дорогах появятся отдельные полосы для электромобилей, где беспроводные зарядки будут питать машины постоянно — во время езды.
Большое количество выделенных полос
Сегодня выделенные полосы используются разве что для общественного транспорта. У нас они особо не «работают», а вот в Европе по линии, предназначенной для автобусов, никто не ездит, даже если на остальных затор. Как правило, для общественного транспорта выделяют правую полосу, хотя в Южной Корее, где тоже правостороннее движение, автобусы ездят по левой полосе (с гораздо более высокими скоростями, чем остальные машины). Ученые прогнозируют многократное увеличение количества выделенных полос в мегаполисах уже в ближайшее десятилетие.
И речь идет только об общественном транспорте. Как уже говорилось выше, ученые предлагают внедрить отдельные полосы (с беспроводными зарядками) для электрокаров. Кроме того, в будущем наверняка появятся полосы для автономных машин. В период, когда беспилотные автомобили будут соседствовать с традиционными машинами, мегаполисы вряд ли обойдутся без отдельных участков для «самостоятельных» транспортных средств. В зависимости от темпов распространения услуг краткосрочной аренды автомобилей, в городах могут появиться и полосы для «шеринговых» машин (чтобы стимулировать людей пользоваться услугой совместных поездок).
Дополненная реальность
Активное развитие технологий виртуальной и дополненной реальности не может пройти мимо автомобильной отрасли. Более того, в транспортных средствах эти технологии начали применяться уже давно — head-up-дисплеи представляют собой не что иное, как дополненную реальность. Сегодня на лобовое стекло проецируются скорость и показатели навигационной системы, дублируются дорожные знаки. Завтра перед глазами водителя будет намного больше полезной информации.
Концепция «Интернет вещей» вот-вот ворвется и в мир автомобилей. Уже сегодня модели Audi умеют подсказывать водителям время смены сигналов светофоров (технология Traffic Light Information). Для этого на бортовой компьютер машины в режиме реального времени (посредством мобильной связи LTE) передается информация от таймеров. Следующим этапом будет комплекс систем V2I (Vehicle to Infrastructure), когда автомобили смогут обмениваться данными друг с другом. И в будущем еще до подъезда к перекрестку мы будем знать, удастся ли нам проехать его до смены сигнала светофора или нет. При выезде из двора на лобовом стекле будет появляться силуэт машины, движущейся за зданием, вне зоны нашей видимости.
Плюс ко всему, однажды все дорожные знаки превратятся в экраны. Максимально разрешенная скорость будет регулироваться в автоматическом режиме в зависимости от трафика. Направление и скорость ветра, температура воздуха, состояние дорожного покрытия и другая информация найдет отражение на знаках. Впрочем, подобные решения уже применяются на автобанах в Европе.
Дороги получат свои источники энергии
Для того чтобы заставить все вышеописанное работать, необходимо огромное количество электроэнергии. В конце прошлого года в Нормандии (не самое солнечное место в ЕС) появилась дорога формата Watway. Это экспериментальный участок протяженностью один километр. Он покрыт солнечными батареями с защитной резиной. Сейчас идет разработка плана по строительству «солнечных» трасс в Бретани и Марселе.
Кроме того, не стоит забывать о втором «бесконечном» источнике энергии — ветре. Сегодня на европейских трассах установлено много фонарей, энергия для которых собирается небольшими солнечными батареями, а также крохотными ветряками. Комплект таких осветительных приборов (четыре штуки) стоит порядка 10 тысяч евро. Зато он может автономно подсвечивать пешеходный переход на протяжении долгих лет. Обслуживание заключается фактически только в очистке панелей солнечных батарей от пыли.
В Вебстерском университете (Миссури, США) решили найти источник электроэнергии в еще более странном месте — в пешеходах. В качестве эксперимента там установили зарядку для мобильных телефонов, которая работает на кинетической энергии идущих людей. Для получения энергии устройство задействует напольные панели со встроенными пьезоэлементами. Когда на панель наступает пешеход, она продавливается и происходит генерация электроэнергии (по аналогии с карманными фонариками, требующими интенсивных нажатий на кнопку). Если бы городские тротуары были заполнены такими панелями, пешеходы смогли бы обеспечивать электроэнергией всю дорожную инфраструктуру.
Генераторы в каталоге Onliner.by
Читайте также:
Перепечатка текста и фотографий Onliner.by запрещена без разрешения редакции. [email protected]
auto.onliner.by
Чего ждать от "умных дорог" в будущем?
Бурное развитие высоких технологий приводит к кардинальным изменениям в современном мире. Судя по всему, в ближайшем будущем самые банальные автомобильные дороги станут значительно умнее и смогут не только обеспечивать комфортное передвижение по ним. Давайте попробуем заглянуть в ближайшее будущее и посмотреть, что нас ждет уже завтра.
Идея превращения традиционных автодорог в нечто большее витает уже довольно давно. Но только последние несколько лет научные умы со всего мира начали действительно предпринимать конкретные шаги по созданию «умных дорог». Связать это можно с тремя основными факторами. Во-первых, это бурное развитие различных систем распознавания дорожной обстановки и других электронных «поводырей» в современных автомобилях. Во-вторых, существенное увеличение парка электрокаров и гибридов, которым необходимо пополнять запасы энергии. В-третьих, обещания ряда ведущих компаний в скором времени выпустить серийные автомобили, оснащенные автопилотами.
Как это будет работать?
Еще в конце 90-х годов прошлого века компания Volvo выдвинула смелую концепцию Vision Zero. Суть её заключалась в том, что ответственность за дорожно-транспортное происшествие должна лежать не только на водителе, но и на автопроизводителе, а также проектировщике конкретной дороги. Андерс Лие (сотрудник дорожной администрации Швеции), сказал: «Водителям, как и любым другим людям, свойственно ошибаться. Однако наша задача в том, чтобы построить дороги и организовать движение по ним таким образом, чтобы их ошибки не приводили к подобным аварийным ситуациям».
Идейным развитием данной концепции стала так называемая «Стратегия-2020». Согласно ей, уже к 2020 году компания Volvo планирует добиться того, чтобы люди не только не погибали, но и не получали серьезных увечий, находясь в автомобилях этой шведской марки во время ДТП. Не малую роль в этом должны сыграть и «умные дороги», которые уже начали строиться не только в Швеции, но в ряде европейских стран.
Рано или поздно все автомагистрали будут построены в строгом соответствии с тремя основными принципами:
- Динамическое изменение ширины полосы движения. Это означает, что в зависимости от нагрузки на тот или иной участок дороги, её пропускная способность будет меняться. Например, в случае если на «умной дороге» происходит замедление движения, её разметка «на лету» изменится с трех до пяти полос, что существенно увеличит пропускную способность.
- Малая дистанция между автомобилями. Роботизированные автопилоты позволят соблюдать меньшую дистанцию между машинами (вплоть до нескольких сантиметров). Кроме того, «общение» автомобилей между собой позволит избежать резких торможений и столкновений.
- Большая скорость на магистралях. И снова тандем «умной дороги» и автопилота позволят значительно поднять среднюю скорость на загородных шоссе. Дорога со своей стороны будет оснащена датчиками и будет заранее предупреждать автопилот автомобиля о необходимости сменить полосу или снизить скорость.
Что есть уже сегодня?
На данный момент в ряде стран уже построены тестовые отрезки «умных дорог». Например, в Голландии заканчивается строительство интерактивной «умной дороги», которая сможет предупреждать водителя о тех или иных дорожных ситуациях. На данном этапе на дорожное полотно нанесена флуоресцентная разметка, которая будет светиться всю ночь.
На втором этапе на асфальт будут нанесены специальные символы, которые будут видны только в определенных условиях (например, символ «снежинки» – если дорожное полотно имеет отрицательную температуру). Также планируется применение интеллектуального освещения, которое будет освещать трассу только тогда, когда по ней движется автомобиль.
![01-glowing-roads[1]](/800/600/http/veddro.com/wp-content/uploads/sites/3/2015/08/01-glowing-roads1-645x409.jpg)
Аналогичное интеллектуальное освещение уже применяется в Гамбурге (Германия), где как раз на днях завершилось строительство первого участка «умной дороги». Администрация города совместно с специалистами компании Cisco строили её около 4 месяцев. Помимо интеллектуального освещения на дороге будет использоваться рад датчиков, которые будут фиксировать плотность движения, и используя специальный алгоритм, будут предугадывать возможность дорожно-транспортного происшествия.
Но есть и другой взгляд на «умные дороги». Например, в США всерьез рассматривают возможность создания дорог способных вырабатывать электричество. Такая дорога будет непривычна для современного водителя и будет состоять из трех слоев, каждый из которых будет использоваться по-своему. Верхний слой будет изготовлен из специальных высокопрочных и влагостойких материалов, которые будут способны выдержать даже многотонные грузовики. Но при этом данный материл будет полупрозрачным, чтобы обеспечить достаточное количество света для солнечных элементов, идущих вторым слоем. Кроме того, в такое полотно можно легко встроить обыкновенные светодиоды, которые будут отображать не только разметку, но и важную для водителя дорожную информацию. Последний, третий слой будет использован для размещения специальных «антенн», которые позволят заряжать автомобили, проезжающие по шоссе. Другими словами, «умные дороги» будущего смогут заряжать ваш электрокар прямо на ходу по аналогии с современными беспроводными зарядками, установленными в смартфонах.
Испытания тестовых участков подобных «умных дорог» уже происходит в нескольких южных штатах США. Правительство планирует заменить такими дорогами ряд важных магистралей, но пока это не представляется возможным ввиду протяженность самих автомагистралей. На данный момент подобное покрытие будет использовано исключительно на автостоянках и на различных АЗС.
Что интересно, идея оснащения дорог электромагнитной зарядкой нашла воплощение в ряде других стран мира. Несколько дней назад стало известно, что в Великобритании планируется выделение специальной полосы, оснащенной электромагнитными «антеннами». Соответствующее индукционное оборудование будет установлено в нескольких тестовых электрокарах, в случае если проект будет удачным (испытания начнутся в этом году и будут продолжатся 5 лет), аналогичные полосы появятся на всех междугородных трассах Соединённого Королевства. На строительство первого участка уже выделено $779 млн. долларов США.
Кстати, аналогичные индукционные дороги уже несколько лет используются в Южной Корее (город Куми), где городские автобусы курсируют по специальному маршруту, используя только энергию, получаемую «из-под земли». На данный момент протяженность этого маршрута составляет порядка 25 километров.
А как вы думаете, какими будут «умные дороги» будущего?
veddro.com
Дороги будущего
Говоря о значении транспортных систем трудно не свалиться в банальность. Дороги и то, что по ним ездит, имело и продолжает иметь серьезное влияние на жизнь людей, развитие городов и целых стран. Для городов планировка улиц и головных магистралей является каркасом, который во многом определяет стиль жизни как отдельных граждан, эффективность функционирования целых районов и, в конечном итоге, является одной из фундаментальных систем города, наряду с сетями инженерных коммуникаций. В системах расселения степень развития транспортной системы критически влияет на практически все аспекты жизни крупных территорий и целых государств, а также на степень интеграции в международные отношения.
Именно поэтому эффективные транспортные системы (ТС) это одно из ключевых направлений, для решения проблем и задач которых привлекается самый широкий спектр специалистов. В этом материале мы поговорим о том, какие технологии, связанные с ТС могут появиться уже в ближайшем будущем. Начнем с дорог и улиц.
Дороги и улицы, как энергетические мощности
В нашем представлении энергетические станции это нечто отдельно стоящее и дымящее, в лучшем случае, что-то крутящееся. Крупные энергетические станции на угле, газе, атомной энергии, либо возобновляемых источниках энергии наподобие солнца и ветра. Сейчас появляются решения, которые смогут превратить улицы городов и дороги между ними в источники энергии.
Так, одним из решений является использование для освещения улиц энергию человеческого движения. Пешеход наступает на дорожное покрыие и кинетическая энергия преобразуется в электрическую. Подобное решение уже частично реализовано в одном из кварталов Лас-Вегаса, где в дорожное покрытие вмонтированы специальные плитки. Ниже — фотография Art District, чье освещение обеспечивается комбинированной системой из солнечных панелей и специального дорожного покрытия.
Теперь представим, что такая система установлена на всех пешеходных улицах крупного города. Сколько энергии, которая до того в прямом смысле слова, уходила в землю, сможет быть использовано для освещения улиц, работы светофоров, возможно даже для освещения ближайших домов.
Следующее решение не менее интересно — покрытием дорог служит не асфальт, а солнечные панели с усиленной защитой из пластика. Не секрет, что крупные солнечные станции занимают значительные площади. Дорожные сети тоже занимают значительные территории, так почему бы не использовать их еще и в этом качестве, особенно, если дороги расположены на территориях, где солнечный режим благоприятствует. Экспериментальные образцы уже начали устанавливать на дороги во Франции. Особое пластиковое покрытие позволяет выдерживать нагрузки даже дальнобойных траков.
Не менее перспективным решением выглядит связка «солнечных» дорог и электрокаров. И так понятно, что для сети электрозаправок солнечное покрытие сможет служить основным источником энергии. Но это еще не все — уже разрабатываются системы, в которых электрокары смогут заряжаться прямо от дороги, по ходу движения. То есть вам не надо будет останавливаться для подзарядки, автомобиль будет подкачиваться во время движения. Так что кто знает, возможно бензиновые заправки исчезнут уже в ближайшем времени. Кроме того, «солнечные» дороги смогут получать достаточно электричества для запитки освещения и даже, растапливания обледенелых участков.
«Умные дороги» и системы управления транспортом
Дорога это не только место, по которому двигаются машины. Это очень динамичная информационная среда, в которой водителю необходимо уметь реагировать на ситуацию, ориентируясь на сигналы от других машин и дорожных знаков. И чем полнее и своевременее информация тем безопаснее поездка.
Такие устройства как навигатор, определяющий оптимальный маршрут до пункта назначения уже не воспринимается как экзотика. Достаточно закачать на мобильные телефон специальное приложение и установить его на кронштейн над торпедой. В ближайшем будущем появяться и другие средства, облегчающие жизнь водителю. Например, если на дороге гололед, то дорожное покрытие будет сигнализировать водителю, высвечивая на поверхности снежинки, которые будут показывать обледенелый участок пока он не закончится. Реализуется это при помощи нанесения на дорожное покрытие красок, которые реагируют на температуру окружающей среды и другие климатические условия.
Конечно, подобными вещами дело не ограничиться. Большие возможности лежат и в области координации городского транспорта и дорожных знаков. Например, синхронизация работы светофоров и знаков в масштабах города может значительно облегчить управление городским движением и снизить риск заторов. Первым городом, который реализовал подобное решение стал Лос-Анджелес, в котором с помощью магнитных датчиков синхронизировали работу 4400 дорожных сигнальных знаков.
Подведем промежуточный итог — дороги и улицы будущего будут иметь более совершенную и динамичную систему информирования. В частности, информировать будут не только статичные дорожные знаки, но и дорожное покрытие, которое будет показывать погодные условия и другую полезную для водителя информацию. Возможный прорыв в сфере технологий наложенной и смешанной реальности, скорее всего приведет к появлению более совершенных систем навигации. Кроме этого, дорожное полотно приобретет дополнительную функцию, которая коренным образом именить функциональность дорог и улиц. Они станут распределенными энергетическими станциями, которые будут обеспечивать как освещение, подогрев в случае гололеда, а также подзарядку электрокаров и других устройств.
Пока все. В следующем материале будет рассказано о том, что в будущем будет перемещаться по дорогам.
Comments
comments
www.technocrats.com.ua
Дороги будущего | Журнал Популярная Механика
Новостные ленты регулярно пестрят сообщениями о том, что где-либо планируется ввести в эксплуатацию «умную» дорогу. Причем под этим термином понимают все что угодно: дороги могут подпитывать автомобили энергией, снабжать водителя информацией, светиться в темноте… Так что же такое «умная» дорога XXI века?
Тим Скоренко
28 января 2013 16:59
На протяжении мировой истории дороги знали множество покрытий. Камень, щебень, кирпич, дерево, песок, асфальт — эпохи и цивилизации диктовали свои правила строительства. Казалось бы, дорога достигла совершенства — идеально гладкий и прочный асфальт немецких автобанов подходит для любого вида транспорта (не считая, конечно, тяжелых гусеничных машин, которым вообще никакая дорога не нужна). Конечно, по износостойкости асфальт уступает римским булыжникам, но современные технологии позволяют быстро и регулярно его перекладывать: не поступаться же плавностью хода в угоду долговечности!
Как еще можно улучшить дорогу? Какое покрытие станет следующей вехой прогресса? В Ванкувере, например, недавно предложили добавлять в асфальт частицы переработанного пластика, что увеличивает прочность и позволяет часть дороги при перекладке пускать во вторичное использование. Но это лишь усовершенствование привычного покрытия. Гораздо более интересной идеей кажется наделить дорогу «разумом», заставить ее не просто лежать под колесами, но и работать на человека в прямом смысле этого слова.
Проект: Smart Highway. Разработчики: Studio Roosegaarde, Heijmans Infrastructure (Голландия). Суть проекта: в сложившуюся дорожную инфраструктуру встраиваются экологичные и недорогие интерактивные элементы: разметка, нанесённая люминесцентной краской, выделенные полосы подзарядки электромобилей, зажигающиеся при приближении автомобиля фонари и так далее.
Солнечные пути
Концепций превращения дороги в интерактивную систему существует множество. Рассмотрим несколько основных направлений, в которых движутся инженеры и дизайнеры.
Американские инженеры Скотт и Джулия Брюсоу разработали схему, позволяющую превратить дорожную сеть в огромную солнечную электростанцию. Проект получил название Solar Roadways, и суть его достаточно проста. Все дорожное покрытие США Брюсоу предлагают заменить на солнечные батареи, накрытые прозрачным сверхпрочным материалом на основе стекла, способным выдерживать постоянную транспортную нагрузку.
Wind light. Энергию для подсветки дороги дают ветрогенераторы, улавливающие поток воздуха от машины.
Подобная схема позволит не разгрузить, а попросту сделать ненужными ряд традиционных электростанций — даже при условии, что «на сторону» пойдут только излишки энергии. В первую же очередь Solar Roadways будут питать сами себя. Зимой они будут самоочищаться от снега и льда путем легкого прогрева, дорожные знаки станут интерактивными, управляемыми от дороги, разметку можно будет высвечивать встроенными в полотно светодиодами; более того, от полотна смогут бесконтактно заряжаться аккумуляторы электромобилей!
Скотт и Джулия основали собственную компанию и в феврале 2012 года представили первый образец дорожной плиты, квадрат со стороной 3,658 м. Причем еще до этого проект выглядел настолько убедительно, что министерство транспорта США выделило грант в $100 000 на изготовление прототипа.
Interactive light. Подсветка дороги включается автоматически при приближении автомобиля.
Покрытие Solar Roadways состоит из трех слоев. Внешний слой — это основная проблема разработчиков. Специальное стекло, которое будет достаточно прочным, чтобы выдерживать даже тяжелые грузовики, не прогибаясь и не повреждая хрупкие солнечные панели, стоит очень дорого. Нельзя также забывать, что покрытие должно быть водонепроницаемым и выдерживать порой очень тяжелые погодные условия.
Второй слой — электронный. Он включает в себя управляющие микропроцессоры, нагревательные элементы для избавления от снега, солнечные панели, LED-подсветку. Наконец, третий слой — базовый, коммуникационный. Именно через него электроэнергия, «добытая» дорогой, поступает внешним потребителям. И кстати, не только электроэнергия. Через Solar Roadways можно вести телефонию, высокоскоростной интернет и т. д.
Dynamic paint. При температуре ниже -5°С на полотне проявляются снежинки, если же она выше +20°С — «солнышки».
Плюсы и минусы разработки Брюсоу налицо. Плюсы: дешевая и доступная электроэнергия, огромная автономная электростанция с возможностью подключения к ней в любом месте, удобство управления разметкой и информацией, экологические преимущества. Основной же минус проекта — его чудовищная стоимость. Одна панель по самым скромным расчетам обойдется в $7−10 тысяч (асфальт такой же площади стоит около $250), да и надежность системы под большим вопросом. Одно дело — испытание пробного квадрата в тепличных условиях, а другое — ежедневный трафик, дожди, снега, грязь, которая закрывает солнечные панели и не счищается нагревом.
Перспективы у Solar Roadways есть. Скорее всего, сначала их испытают на менее нагруженных участках трасс — например, парковках. А потом уже будут смотреть, стоит ли игра свеч. К слову, систему поддорожного обогрева Interseasonal Heat Transfer предлагала еще в 2005 году британская компания ICAX Ltd. — их термонакопители должны были собирать избыточное тепло дорожного полотна летом и отдавать его зимой. Проект успешно прошел стадию предварительных испытаний в Хиросиме (Япония), но более о нем ничего слышно не было.
Glowing lines. На солнце люминесцентная дорожная разметка заряжается, а ночью светится зеленоватым светом.
Умный хайвей
Другой проект интерактивной дороги предложили голландцы из компаний Studio Roosegaarde и Heijmans Infrastructure. Их совместная разработка Smart Highway значительно проще, чем американский вариант, и уже на 2013 год запланирован пуск пробного участка дороги. Голландия — страна небольшая и не очень солнечная, потому батареи под дорогой вряд ли себя окупят, а вот интерактивные свойства полотна вполне могут улучшить организацию дорожного движения, уменьшить аварийность, упростить управление трафиком.
По идее разработчиков, трасса должна заранее предупреждать водителей о нештатных ситуациях, о снегопаде, пробках или авариях, должна быть ярко освещена ночью. Казалось бы, голландцы серьезно проигрывают американцам по функционалу — но нет. Дело в том, что разработчики не собираются полностью менять покрытие уже построенных дорог — наоборот, элементы умной дороги планируется встраивать в существующую сеть, причем элементы эти в большинстве своем очень просты и основываются не на электронике, а на химии.
Проект: «Воздушная зебра». Разработчик: Студия Артемия Лебедева (Россия). Суть проекта: выделять светом не знак перехода, а непосредственно пешехода.
Флуоресцентные краски и порошки обеспечат ночное свечение (до 10 часов после дневной «зарядки») обычной разметки, а в плохую погоду на дороге будут проявляться предупреждающие узоры, нанесенные другими видами краски, реагирующей на внешние условия. Интерактивная разметка может быть реализована также путем врезки в полотно экранов — но так или иначе, основным покрытием умных голландских дорог останется старый добрый асфальт, что снимает основную проблему Solar Roadways — необходимость обеспечить прозрачность внешнего слоя полотна.
Smart Highway также сможет подзаряжать аккумуляторы электромобилей посредством индукции, правда, в отличие от американского конкурента, дорога не станет сама вырабатывать энергию, забирая ее из внешней сети, — для этого предназначена специальная «подзарядная» полоса. Помимо нее, электронная система Smart Highway будет включать в себя элементы дорожной инфраструктуры — светофоры, железнодорожные переезды, знаки и информационные щиты.
SIEMENS Induction charging lanes
Конечно, в стороне от темы «умных» дорог не могла остаться компания Siemens — один из мировых лидеров в плане новых технологий. В 2012 году среди претендентов на приз Siemens Student Award, вручаемый молодым инженерам за самые передовые идеи и разработки, появился проект интерактивной дороги, способной подзаряжать аккумуляторы электромобилей, разработанный Оливером Готтшалком и Матьясом Махоном. Собственно, не очень большой — а порой и совсем маленький — запас хода электромобилей сильно ограничивает возможности их использования. Заряжаться-то можно и от розетки — но приятно, когда техника способна работать на одной подзарядке как можно дольше. Проект Induction Charging Lanes достаточно прост — таким же индукционным методом подзаряжаются электрические зубные щетки. Автомобиль, двигаясь по полосе, под которой проложены два ряда катушек индуктивности. Получаемую в результате подзарядки энергию электромобиль сразу же накапливает и использует по мере надобности. Конечно, «доход» в данном случае значительно меньше «расхода», но система и не подразумевает, что автомобиль будет полностью питаться от дороги. Движение по «полосе индуктивности» лишь увеличит его ресурс. Вопрос к этому проекту возникает только один: ровно то же самое значительно раньше предложили и американцы с их Solar Roadways, и голландцы с их Smart Highway. На этом фоне идея немецких студентов выглядит подозрительно вторичной. На фото: проект Guardian. Разработчик: Ходжон Лим (Южная Корея). Суть проекта: визуально ограничить пешеходные переходы красными лазерными лучами.Реализация: пока не планируется, на стадии концепта.
Сегодня на стадии бета-тестирования находятся пять составляющих «умной» дороги: динамическая разметка, светящиеся в зависимости от времени суток элементы инфраструктуры, интерактивное освещение, полоса подзарядки электромобилей и система, подразумевающая установку по обочинам множества мелких ветрогенераторов, улавливающих потоки от проезжающих автомобилей. Голландский концепт гораздо дешевле и ближе к реальности, нежели американский, и вполне воплотим в Европе — недаром он получил премию Dutch Design Awards 2012 и готов к частичной реализации.
А что же пешеход?
Итак, с энергетической составляющей и обеспечением безопасности водителя мы разобрались. Но пешеход — тоже участник дорожного движения, причем он изначально находится в более опасной ситуации, нежели автомобилист. Проектов, приспосабливающих дорогу для пешехода, довольно много, и все они базируются на общем принципе, который хорошо сформулировал известный российский дизайнер Артемий Лебедев: для уменьшения количества аварий на переходах нужно выделять и подсвечивать не знак перехода, а идущего через дорогу человека.
Проект: Solar Roadways. Разработчики: Скотт и Джулия Брюсоу (США). Суть проекта: заменить традиционное дорожное покрытие в США на интерактивные панели со встроенными солнечными батареями. Панели будут служить огромной солнечной электростанцией, снабжающей энергией как саму дорожную инфраструктуру, так и придорожные строения, заведения, небольшие городки. Разметка становится интерактивной и позволяет выводить на полотно любые изображения и информацию. Реализация: не ранее 2018 года, сейчас — на стадии промышленного прототипа.
Собственно, студия Лебедева несколько лет назад предложила концепт «Воздушная зебра». В соответствии с проектом, над «зеброй» протягивается система фонарей, по форме дублирующих разметку. Таким образом, необходимость в знаке практически отпадает: переход и пешеход ярко освещены, видны издалека, причем даже когда сама «зебра» не видна из-за снега или грязи, ее верхний «дублер» продолжает работать.
В 2012 году южнокорейский дизайнер Ходжон Лим создал другой концепт «умного перехода» — Guardian, чуть более сложный в реализации, но тоже вполне наглядный. По идее Лима, зона перехода ограничивается четырьмя столбиками, в каждый из которых встроен генератор лазерного луча. Когда дорога открыта для перехода, красные лучи визуально «отсекают» автомобили, служа заметным (пусть и нематериальным) шлагбаумом. Когда же красный горит пешеходам, луч точно так же отгораживает от людей проезжую часть. Лучи будут видны и в темноте. Идея неплоха, поскольку работает на ниве психологии: возможно, кто-то не побежит на красный, если перед ним на уровне груди будет «висеть» красная линия, и тем самым спасет себе жизнь.
Впрочем, еще за три года до Лима подозрительно схожий концепт предлагал другой южнокореец Ханйонг Ли. По его идее, лазерная «стена» — а не тонкая линия — появлялась только перед автомобилями. Стена Ли должна быть интерактивной, по ней ходят образованные лазерными лучами красные фигурки пешеходов. В первую очередь стена предназначена для того, чтобы обострить внимание водителей. Правда, стоимость концепта слишком велика по сравнению с его невысокой функциональностью — в этом плане обычная подсветка Лебедева или тонкие красные линии Лима предпочтительнее.
В принципе, подобных концептов было множество — вплоть до «умной» подсветки каждого пешехода индивидуально (причем идущих на зеленый — зеленым, а на красный — ярко-красным). Объективно говоря, лишь два первых из описанных в этой главе имеют шанс на воплощение в реальности. Суть в том, что современные технологии вполне позволяют просто и недорого обозначить пешехода на дороге, а придумывать для этого сложный и дорогой велосипед — алогично. Так что есть надежда, что мы увидим «Воздушные зебры» или Guardian на наших дорогах.
Дела российские
В России, как известно, ситуация с дорогами очень тяжелая — в целых регионах их практически нет, а 1235-километровая федеральная трасса А-360 «Лена» вообще вошла в народный фольклор как одна из самых страшных и опасных дорог в мире.
www.popmech.ru
Дороги будущего - Прошлое и будущее
Рассмотрим несколько вполне реалистичных концепций развития транспортных магистралей будущего, движение по которым должно приносить одно удовольствие!
1. "Солнечные" дороги
Голландская компания разработала дорожное покрытие с использованием солнечных батарей. Принцип прост, фотоэлектрические элементы которые генерируют электричество защищены стеклом сверху и расположены на бетонном основание с резиновой прослойкой. Стекло помимо того что позволяет попадать свету на фотоэлементы имеет свойства аналогичные асфальту, за счёт этого оно прочно, не имеет бликов и обладает не скользкой устойчивостью. Каждый блок подключен к центральной системе из которой выработанное электричество подается в сеть.Данное покрытие способно выдерживать нагрузку при которой 12-тонный грузовик может безопасно ездить по такой дороге.
В апреле 2014 года в Айдахо была введена в эксплуатацию первая энергонезависимая автомобильная парковка на солнечных батареях. Небольшой по площади участок солнечной дороги способен генерировать 3600 Вт энергии. Как в любой установке этого типа количество вырабатываемой энергии прямо пропорционально интенсивности солнечного излучения. Поэтому эффективность работы панелей будет различна в зависимости от географического района монтажа.
Сейчас специалисты компании работают над усовершенствованием новой технологии в строительстве дорог, стремясь повысить эффективность системы. Дело в том, что солнечная дорога состоит из панелей, фотоэлектрический слой которых составляет лишь 69 процентов площади поверхности плитки. Планируется доведение этого показателя почти до 100 процентов. Инженеры рассчитывают оптимизировать производственный процесс и перейти к стадии промышленного производства инновации дорожного строительства.
2. Дороги из пластика
Голландская компания объявила о своих планах по строительству пластиковых дорог, которые собираются по принципу конструктора LEGO. Роттердам станет первым городом в мире с дорогами из фабричных пластмассовых плит.
Проект PlasticRoad рассматривается его разработчиками как «зеленая» альтернатива асфальту – модули нового дорожного покрытия будут изготавливаться из переработанных пластиковых бутылок. Однако у такой дороги есть одна неприятная особенность, которая заключается в том, что покрытие при намокании может скользить. Компания VolkerWessels – автор проекта – намерена устранить этот недостаток.
По словам VolkerWessels, пластиковое дорожное полотно требует меньшего обслуживания, чем традиционное асфальтовое и способно выдерживать более экстремальные температуры от -40 до +80 градусов Цельсия. VolkerWessels указывает на легкий вес пластикового покрытия, меньшую нагрузку на землю, а также упрощенный доступ к инженерным коммуникациям под дорогой. Компания надеется, что новый подход к строительству поможет уменьшить проблемы при проведении дорожных работ.
Кроме того, строительство пластмассовых дорог занимает недели, а не месяцы. Проект также призван внести существенный вклад в улучшение экологической ситуации в мире. По данным компании, на долю асфальта приходится 1,6 миллиона тон глобальных выбросов СО2 ежегодно, что составляет 2 процента всей вредной эмиссии от транспортных средств.
Проект все еще находится в стадии концептуальной разработки, но, как обещают инженеры VolkerWessels, в течение трех лет они будут готовы приступить к его практической реализации.
3. Органический асфальт
Ещё одна идея голландских учёных. В настоящее время они ведут разработки нового покрытия для автотрасс с применением лигнина – материала растительного происхождения, который предполагается использовать вместо привычного битума. Это сложное полимерное соединение, содержащееся в клетках сосудистых растений и некоторых водорослях. Лигнин характеризует одеревеневшие стенки растительных клеток. Его структуру можно сравнить с бетоном – вещество обладает потрясающей прочностью. В настоящее время большую часть лигнина сжигают как отходы.
Уже в этом году группа учёных планирует испытать новую технологию. Будет проложен участок велосипедной трассы длиной в сто метров. Асфальт будет произведён из новой смеси на основе лигнина. Однако уже разработанные смеси для нового покрытия трасс подходят только для стран с тёплым климатом. При этом в жару новый асфальт не плавится. Но в холодную погоду покрытие становится хрупким, могут образоваться трещины, что значительно увеличивает риск крупных ДТП.
4.Симбиоз дороги и транспорта
Промышленный проектировщик Дэвид Хуань (David Huang) считает, что дорога и транспортное средство в будущем будут представлять собой единое целое. Транспортное средство получает энергию, необходимую ему для движения, от дороги, а инфраструктура дороги черпает энергию из окружающей среды, используя различные методы получения экологически чистой энергии из возобновляемых естественных источников, таких как море, ветер и Солнце.
Его проектом является шоссе Jet Stream Super-Highway. Желобовидная структура этого шоссе уходит корнями в строение открытой аэродинамической трубы, в которой создается постоянный поток воздуха. Для этого используется серия турбин, получающих энергию от ветрогенераторов и солнечных батарей, которые нанесены на всю поверхность дороги. Турбины установлены непосредственно над дорогой и создают мощный поток воздуха, движущийся параллельно дороге. На всем протяжении дороги установлены датчики, которые передают бортовым компьютерам движущихся транспортных средств данные, необходимые для точной установки их "парусов", благодаря чему энергия потока воздуха используется максимально эффективно. Так же сигналы от этих датчиков используются для управления вращением турбин, в случае отсутствия на дороге транспорта, турбины останавливаются, а высвобожденная энергия подается на участки с интенсивным движением.
5. "Умные" дороги
Российские проектировщики предлагают внедрить в практику дорог нового поколения «Умные дороги» . "Интеллектуальная" дорога светится в темноте, предупреждает водителей о появлении опасных участков, отслеживает состояние трафика и реагирует на возникшие проблемы, «подзаряжается» и «подзаряжает» автомобили при их движении и так далее, то есть оснащена комплексом последних достижений науки и техники. По замыслу проектировщиков, «умные» дороги будут намного функциональнее, удобнее, безопаснее и экологичнее современных трасс.
Одной из идей является, нанесение дорожной разметки с помощью специальной фотолюминесцентной краски. Днем краска поглощает световую энергию и таким образом «заряжается». А ночью — «отдает» свет в окружающую среду. Заряда энергии хватает более чем на 10 часов, чего будет вполне достаточно, чтобы не оставить водителей без необходимого освещения.
Другой идеей является создание специальных периодических участков трассы, подсказывающих водителям о погодных условиях за бортом их автомобиля, высвечивая на своей поверхности те или иные символы, предупреждающие о снеге, гололёде, заносах и так далее. Они тоже нанесены специальной "динамической" краской, которая начинает излучать белый свет при понижении температуры до нуля градусов. Не заметить такое предупреждение попросту невозможно.
"Умная" дорога может выступить в качестве огромного дорожного знака или помочь водителю объехать затор, постоянно маневрируя размерами части и тротуаров. Система GPS, интегрированная в дорогу, указывает путь водителю с помощью огромных стрелок, которые будут двигаться перед автомобилем и приведут его в нужное место. Дороги смогут обнаружить нарушителей, привлекая к нему внимание с помощью круга светодиодов вокруг и сопровождая его световым кольцом в течение всего движения по проезжей части, предупреждая других водителей об опасности.
Для подзарядки аккумуляторов электромобилей на «умных шоссе» запроектированы специальные индукционные полосы. Основная идея заключается в возможности зарядки электромобилей прямо во время движения с помощью беспроводной зарядки. В дорожное полотно внедрены индукционные катушки, которые взаимодействуют с подобными же катушками на днище электромобилей (или гибридов) и подзаряжают батарею.
«Умная» дорога будет выполнятся из трех слоев покрытия. Первый слой, верхний изготовлен из высокопрочных водонепроницаемых материалов, способных выдержать ежедневные нагрузки от проезжающих автомобилей. Материал полупрозрачный, для пропускания солнечного света, заряжающего аккумуляторные элементы. Второй слой оснащен сложной электроникой: в него интегрирована микропроцессорная плата, отвечающая за освещение, связь, контроль, оповещение о поломках и другие задачи. Третий слой предназначен как для распределения энергии по всей дороге, так и для защиты микропроцессоров от воздействия влаги.
6. Самоочищающиеся дороги
Самоочищающееся дорожное покрытие, которое может и фильтровать окружающий дорогу воздух, становится реальностью, благодаря материалу, разработанному учеными из университета Эйндховена в Нидерландах (University of Eindhoven). Использование этого материала позволяет снизить в районе дороги концентрацию вредных веществ, в основном различных видов окиси азота NOx, на 25-45 процентов. Ключом новой технологии является вещество, известное как диоксид титана (Titanium Dioxide, TiO2), которое обладает сильными фотокаталитическими свойствами.
Диоксид титана захватывает молекулы окиси азота и под воздействием солнечного света преобразует их в более безопасные соединения, нитраты, которые впоследствии смываются дождевой водой. Фотокаталитические свойства диоксида титана используются так же для разложения и других веществ, составляющих дорожную грязь, таким образом, дорога остается всегда чистой.
Для практической реализации этой идеи ученым еще предстоит сделать целый ряд тестов и испытаний. Но, в любом случае, дорожное покрытие нового типа будет стоить минимум на 50 процентов дороже, чем покрытие, сделанное из обычных материалов. Таким образом, об экологически чистых шоссе можно даже и не думать, но, где-нибудь в центре крупного города или в жилом районе новое дорожное покрытие с успехом может быть использовано для улучшения экологической обстановки близ автомобильных дорог с интенсивным движением.
budushchee.livejournal.com
Дороги будущего | roadtm.com
Сегодня, как и в строительстве жилья, дорожно-строительная отрасль переживает бурный рост и развитие. На наших дорогах за последнее время появились ровные переезды, светодиодные светильники и подсветка, умная электроника, осуществляющая управление, системы видеофиксации, лежачие полицейские и много еще чего.
Меж тем, все то, что мы сейчас наблюдаем, на самом деле такие мелочи по сравнению с тем, что нас еще ждет впереди. Наука постоянно выдумывает что-то новое, технологи адаптируют процессы под нужды организаций и в нашу с вами жизнь входит то, что еще десяток лет было научной фантастикой. Какое оно – будущее дорог России?
Новые дороги, это прежде всего – новые материалы
В последнее время широко обсуждается вопрос о том, какими материалами можно заменить привычную нам асфальтобетонную смесь. Хотелось бы, чтобы основной материал был более технологичным, простым в синтезе, а также позволял использовать его в единственной рабочей смеси во всех возможных случаях.
Изчего же будут делать дороги в будущем – это очень интересный вопрос. Технологами предлагались как новые, но уже всем известные материалы, такие как нетканое полотно и георешетка, фибробетон, керамика и прочие, так и … пластик, точнее синтезируемые многокомпонентные полимеры. Удобство применения последних состоит в том, что поверхность дороги просто заливается в опалубку, как это делают, например, с фундаментом.
Пассивная безопасность – требование времени
Так какие будут дороги в будущем, с точки зрения безопасности? Новые сверхпрочные отбойники и шумовые полосы не позволят заснувшему или отвлекшемуся водителю вылететь с дороги. Применение высокотехнологичной визуализации для управления разметкой позволит использовать дороги с разной степенью загруженности – более оптимально. Да и сама разметка скорее всего станет другой – ученые на полном серьезе обсуждают возможность монтажа подсветки в разметку – это будет очень удобно, особенно в ночное время. Возможно, так же, что привычные нам светофоры отойдут в прошлое. Их сменят системы синтеза голографических изображений. Ученые прогнозируют, что они будут на порядок дешевле, чем светофоры. Как видите, фантастика становится повседневной обыденностью.
Сегодня отрасль дорожного строительства переживает время расцвета и прихода в нее новых технологий, и самое главное людей, которые имеют желание развивать ее. Появляются новые материалы и приспособления, которые очень сильно облегчают жизнь строителям. Какими будут дороги через 10 — 20 лет – время покажет.
- Главная
- Блог
- Заметки
- Дороги будущего
roadtm.com
