Градски електротранспорт

Електротранспортът винаги е бил удобно и ефективно решение за придвижване в градската среда – тих, ефективен и позволяващ лесно спазване на графиците. Днес той се радва на особена почит заради осезаемата тенденция на изменение на климата. То, от една страна, мотивира градските власти да търсят транспортни решения с минимум – а най-добре -нулеви – парникови емисии, което ще рече без горене на изкопаеми горива. От друга страна климатичните промени са предизвикателство за инфраструктурата.

Текст: списание Инфрабилд

Добрата новина е, че развитието на дигиталните технологии дава редица нови възможности. Различни видове сензори, нови светодиодни решения, автономни и безпилотни системи за движение, възобновяема енергия, изкуствен интелект – те са само част от иновациите, които обещават същинска революция при най-ефективния градски транспорт – електрическия.

Информационни прозорци

Доскоро това звучеше като научна фантастика, но сега вече е факт: интерактивни прозорци, които “наслагват” информация върху гледките, които пътниците виждат навън. Производителите на екрани вече предлагат на пазара прозрачни OLED дисплеи. Азиатските фирми за електроника вече се надпреварват да показват разнообразни приложения на прозрачните екрани, като вече е факт и първото реално приложение на технологията. Няколко метровлака в Китай се движат с прозрачни OLED екрани, заменили обикновените прозорци. Иновацията обслужва пътниците в метро-вагоните в Пекин и Шенжен. Те могат да видят на прозорците-екрани схема на метро-линиите и информация за текущото местоположение на влака, както и различни полезни данни, включително времето, новини и т.н.

Прозрачните дисплеи бяха концепция, показвана на търговските изложения от няколко години. Първите демонстрации бяха факт на CES още през 2012 г. Но внедряването в метро-вагоните в Шенжен и Пекин е реално приложение – практически полезно.

Очаква се технологията на прозрачните OLED дисплеи бързо да завземе транспортния сектор, защото предлага огромни възможности – както за поднасяне на полезна информация на потребителите, така и за реклама.

Когато прозрачното стъкло визуализира информация, “наслагвана” върху реалните гледки, говорим за “подобрена реалност”. Изключително подходяща е технологията например за туристическите линии – влакчета, тролеи или дори въжени линии, возещи около или до забележителности.

Добиване на слънчева енергия и енергия от движението

Добиването на соларна електроенергия чрез инфраструктурата на електрическия и особено железопътния превоз набира скорост в глобален мащаб. Примамката е очевидна: наличната, готова и изградена електропреносна инфраструктура.

Най-очевидна е възможността за добив на соларна енергия чрез покривите на тролейбусите, трамвайните и влаковите мотриси. Те така или иначе биват огрявани от слънце през повечето време. Предимство е, че вече са налице механизмите за подаване на енергия от превозното средство към електрическата система.

Нововъведението е възможно, след като в последните години бяха разработени редица видове гъвкави фотоволтаични панели (най-често органични). В първите си итерации гъвкавите соларни модули бяха с много ниска ефективност, но днес тя е съпоставима с тази на твърдотелните силициеви панели.

Паралелно с това обаче различни оператори по света експериментират с различни допълнителни средства за използване на соларна електроенергия. Така например навесите на спирките – по същество плоски покриви – биха могли да са покрити със соларни панели. Добитата по този начин електроенергия може да се съхранява в акумулаторни масиви (например вградени под земята) и да се използва за нощно осветление на спирките, на пешеходните пътеки, за захранване на светлинни пътни знаци.

Реално първият соларен влак тръгна още през 2017 г. в Байрън Бей, Австралия. Това бе реновиран влак от 40-те години на миналия век. Сега машината кръстосва 3-километрово трасе между бизнес района на Байрън Бей и центъра на града. Фотоволтаичните панели, монтирани върху влака, са извити, за да пасват на извития му покрив. Освен тях има и „зарядна станция” за влака – складово помещение с 30 KW фотоволтаичен покрив и акумулаторен масив за съхранение на енергията. Благодарение на комбинацията влакът се движи изцяло със слънчева енергия и може да върви дори и в облачни дни.

Любопитна е концепцията за монтаж на соларни панели върху траверсите по ЖП линиите. Тази дръзка идея бе лансирана през 2018 г. от британски енергиен оператор. Първите реализации вече са факт в Швейцария и Германия. 200 MW соларни панели могат да се разположат върху 1000 км ЖП линии.

Добиването на енергия от самото движение на превозните средства и от тежестта на им е друга идея, която блазни както ВЕИ сектора, така и транспортния бранш. Някои компании работят по подмяна на стандартните железопътни трасета с “подложки” за събиране на енергия, използвайки пиезоелектрични модули, които превръщат механичното напрежение (натиска от тежестта) и го преобразуват в електрическа енергия.

Предварителните резултати, открити от Университета Technion в Израел, предполагат, че участъци от коловози, по които минават между 10 и 20 влака с по десетина вагона, могат да произвеждат 120 KWh на час. Енергията може да се използва за захранване на съседни устройства, осветяване на важни сектори, както и за подаване към електро-мрежата.

Нови траверси

Една от областите на експерименти и иновации в електротранспорта са новите материали за изработката на траверсите на влаковете. Някогашните дървени трупи и дори бетонните им братя се заменят с нови, например от смес на база полиуретан, които са готови да „поемат” тежестта на преминаващите влакове, но в същото време са дълготрайни и яки. В последно време има и редица предложения за изработване на траверси от отпадъчна пластмаса (рециклирана). Чрез определени добавки тя бива заякчена за трайност и устойчивост на температурните въздействия и UV лъченията. Първите експерименти показват, че един километър ЖП трасе може да “погълне” 64 тона рециклирана пластмаса във вид на траверси. 

Новите материали изискват много внимателно наблюдение, защото свойствата им не са добре изследвани. Макар да е ясно какво се очаква на теория, на практика е възможно да възникнат неочаквани ефекти.

Сензори и машинно зрение за автоматизирано инспектиране

Системите за компютърно зрение са вече достатъчно усъвършенствани, за да стане възможно да инспектират състоянието на пътната инфраструктура. Компютърните “очи” са на път да позволят на компаниите, които поддържат градски линии, да осъществяват поддръжката автоматизирано. Това следва да намали разходите за инспекция и поддръжка в дългосрочен план.

Вече има редица системи за сканиране и записване, предвидени за монтаж на самите тролейбуси, мотриси и вагони. Така с всяко всяко преминаване по утвърдения маршрут може да се събира информация за състоянието му – проблеми по контактната мрежа, релсовия път и др. При ЖП трасетата могат да се измерват габарит, напречно ниво, подравняване, релсов профил. Възможно е дори да се оценява състоянието на релсовите шарнирни връзки в движение. Така може да да се идентифицират пукнатини и проблеми, които биха могли да станат причина за проблеми с движението, включително дерайлиране.

Системите за автоматизирано инспектиране могат да работят и в депата, където превозните средства обичайно подлежат на рутинни проверки. Там компютърните очи могат да свършат аналитичната работа доста по-бързо от хората.

Предизвикателството за операторите, които се решат да използват подобни нови технологии, ще е фактът, че всички събирани данни следва да се записват. По същество това са огромни обеми цифрова информация. С други думи, превозното средство постепенно ще се превърне в подвижен “център за данни” на колела.

Труден въпрос за решаване е и фактът, че събраните записи следва да се анализират и обработват. Тъй като това е работа, непосилна за човек, то на помощ идва машинното самообучение. Системите за изкуствен интелект са способни бързо да “сдъвчат” големи обеми данни и да предоставят готов резултат. Всичко това подсказва, че скоро ще станем свидетели на това как проектантите на градски и крайградски електротранспортни линии и отговорниците по поддръжката ще базират решенията си на данните, събрани от мониторинга на пътната мрежа.

“Лесни” билетни системи

След като телефонът ни може да ни разпознава по лицето, защо да не можем да си купуваме и билети по същия лесен начин? Технологията за разпознаване на лица има потенциал да направи сутрешното пътуване до работа много по-гладко. Лицевото разпознаване може да замени сегашните билети с все ровенето в портфейли, ваденето на карти, турникетите, че и контрольорите.

Технологичните решения за автоматизирано безконтактно таксуване могат да имат най-разнообразен облик. Например, наскоро бе представена система за пътуване без карти, която използва комбинация от Bluetooth и софтуер за разпознаване на лица, за да помогне на пътниците бързо да платят за пътуването си и да се качат на трамвая си. Твърди се, че подобен подход може да удвои ефективността на системите на градския транспорт.

За момента като фаворит сред действащите облекчени билетни системи се сочат безконтактните карти Oyster в Лондон. Те позволяват безпроблемно пътуване във всички градски части, като различните видове транспорт и системите за таксуване са интегрирани помежду си. Очаква се в бъдеще средствата за удобство на пътниците да отидат още по-далеч и безконтактните карти да станат ненужни – лицевото разпознаване ще може да ги замести.

Улеснението обаче носи и сериозен морално-етичен въпрос: кой и как ще съхранява биометричните данни на хората? След скандала с Cambridge Analytica вече е голям броят на хората, които не биха се съгласили техните лицеви параметри да фигурират във всевъзможни бази данни.

Показателно е как жителите на Хонгконг, по време на протестите през 2019 г., предпочетоха да използват традиционни хартиени билетчета вместо местната карта за градски транспорт, каквато повечето граждани имат. Обичайно превозът в Хонгконг се таксува чрез безконтактна смарт карта, наречена “Октопод”, с каквато хората там плащат за всичко - от транспорта до паркинга и дори покупките на дребно. Това е доста удобно средство: човек само махва с картата пред сензора и влиза в автобуса, паркинга, магазина и др. Ала по време на протестите никой не използва своята карта “Октопод” за придвижване из мегаполиса поради опасения от проследяване. Гражданите бяха убедени, че правителствените служители биха могли лесно да проверят в централната база данни кой е използвал своята карта “Октопод” по време на протестите и да се разбере кои хора са били там. Нещо повече, човек може да попадне в списъка, дори да не е бил на протестите, просто ако случайно е бил в центъра по същото време. В крайна сметка жителите на Хонгконг избраха да се редят на опашки за хартиени билетчета.

Свързана мобилност

Една от ключовите тенденции в транспортната индустрия е т. нар. свързана мобилност, за „да могат гражданите безпроблемно да продължат цифровия си живот, докато се возят”. Това обикновено означава осигуряване на Wi-Fi мрежа, както и USB точки за зареждане. Особено желани са подобни функции на влакове и тролеи, които возят пътниците на по-дълги разстояния, например по крайградските линии до сателитни градчета и села, летища и др.

Тенденцията на свързаната мобилност е част от по-големия стремеж към дигитализация на транспорта, където сензори и машинно зрение инспектират трасетата, а локомотивът става център за данни.

Но “свързаната мобилност” също носи своето предизвикателство за операторите. Всички устройства, които биват свързвани, представляват риск за сигурността, тъй като тези джаджи и техните връзки могат да бъдат използвани за хакване. Така информационните системи на транспортните оператори могат да станат обект на атаки на анархисти или терористи – за тях представлява особен интерес придобиването на контрол над влакове, трамваи и тролеи, в които се превозват голям брой цивилни граждани. Ако искат да реализират концепцията за “свързана мобилност”, операторите ще трябва да сформират свои отдели по киберсигурност – такива, каквито днес имат всички банки и финансови организации – за да може рискът от външни смущения ще бъде сведен до минимум.