Железопътен транспорт в умния град

Градовете, в които живеем, се трансформират и стават по-свързани и дигитализирани. Ключов елемент в тях е транспортът, но днес, в ерата на смартфона и мобилните данни, очакванията към обществения превоз нарастват във всяко отношение. Железниците играят ключова роля в промяната на градската среда. Те са най-екологичната и устойчива форма на придвижване измежду всички „големи“ превозни средства. Днес очакваме железниците в града да са ловко интегрирани, добре организирани и лесни за използване.

Текст: списание Инфрабилд

През последните години множество градове по света преживяват промяна: градските власти решително отхвърлят господството на автомобила и се стремят да върнат обществените пространства на хората. Тенденцията е естествена – интуитивна, но и логична – реакция след няколко десетилетия на робуване на колата. Това бяха години, в които „колата е цар“, казва емблематичният датски урбанист Ян Геел.

Всичко в града бе подчинено на удобството на автомобила: все по-широки улици за сметка на все по-тесни зони за пешеходство, все повече паркинги за сметка на все по-малко градини и детски площадки. Сега градските власти възприемат разбирането, че градът не може да продължава да е подчинен на автомобилите. Той трябва да е пространство, приветливо за човека. Градът, в който е лесно да се ходи, е град, в който е приятно да се живее.

Тази радикална промяна на разбиранията съвпада с друга революция в начина на живот на хората. Днес всички имат смартфон и почти всичката нужна информация е „на върха на пръстите ни“. Съчетанието от тези две мащабни промени означава за градските власти, че общественият транспорт придобива много по-важна роля. Той трябва да е гъвкав, удобен и ефективен толкова, че хората да го предпочитат пред удобството на личния автомобил; същевременно голяма част от удобството е зависимо от боравенето с информацията и използването на смартфоните.

Железницата в приветливия град

Железницата в градската среда има няколко образа. Традиционните трамваи, класическото метро, влаковете за връзка със сателитни и по-далечни селища, както и специалните туристически влакчета са все видове градска железница. Независимо от формата, железницата е най-екологичният вид наземен транспорт.

Железопътният превоз представлява 8% от пътническите пътувания по света и отговаря за около 9% от товарните превози, но консумира едва 3% от енергията в транспортния сектор. Според Международната агенция по енергетика, железопътният транспорт консумира 12 пъти по-малко енергия и отделя 7-11 пъти по-малко парникови газове на база пътник на изминат километър в сравнение с личните автомобили.

Железопътният транспорт е най-енергийно ефективният измежду наземните средства за придвижване и с най-малка въглеродна интензивност. Той е и най-сигурен. Според някои оценки, железниците са 15 до 20 пъти по-безопасни от автомобилите. Екологичната устойчивост и безопасността на железниците ги превръщат в основен притегателен център за държавни инвестиции по целия свят в последните години. В Европа 2021г. беше „Година на железниците“.

Според комисаря по транспорта на ЕС, няма съмнение, че железопътният транспорт означава огромни ползи в повечето области: устойчивост, безопасност, дори скорост. Всичко това отговаря на въпроса защо железницата е ключов елемент от съвременния градски транспорт и защо именно на нея се възлагат най-големите надежди за бъдещето на „умния“ транспорт в съвременния „умен град“.

Какво прави железницата „умна“?

Британският институт по стандартизация определя интелигентния град като „ефективна интеграция на физически, цифрови и човешки системи в построената от човека среда с цел осигуряване на устойчиво, проспериращо и приобщаващо бъдеще за гражданите“. За гражданите умният град би трябвало да означава „чисто, приветливо място с добри транспортни връзки“.

Ето, че дори в най-базовата си дефиниция умният град всъщност се гради въз основа на мрежата за обществен транспорт. Днес железницата е вид ЖП транспорт, който за всеки пътник е комфортен, бърз, сигурен, лесен за ползване и не на последно място – изгоден. За целта градските планьори трябва да го направят добре интегриран, надежден, оптимизиран, екологичен, разумно организиран и цялостно полезен. Мъдрата интеграция на подсистемите в този вид превоз го превръща от обикновен транспорт в „умен“: проектиран е за безупречна ползваемост в съвременните условия.

Нуждата от умни железници е крещяща. В света вече има над 30 мегаполиса, т.е. градове с над 10 милиона души население. Сред най-малките са такива като Джакарта (10,77 млн. души), Богота (10,97) и Париж (11 млн. души), а водещите 10 имат над 20 млн. души жители. Върхът е Токио с 37 млн. души. Очаква се тази цифра да нарасне до 41 града до 2030г. За да бъдат удобни за живеене за толкова много хора, тези центрове трябва да се отърват от доминацията на автомобила и да предложат удобен и ценово ефективен градски транспорт, който задължително да е и максимално екологичен. Единственият отговор е умната градска железница.

Основата: данните

Основата за интелигентната градска железница е свързаността. Тя е и в основата на обмена на данни. Интелигентният ЖП транспорт използва данните по два начина. От една страна, технологиите позволяват да се събират много данни за състоянието на трасетата, за движението на влаковете, за сигнализационните мрежи. Всеки транспортен оператор използва данните като основа за ежедневната поддръжка на техническо ниво. Наблюдението на железопътната „кръвоносна система“ позволява навреме да се забележи кога даден компонент започва да се държи различно от обичайното. Тогава сервизните екипи могат да реагират незабавно и да направят ремонт, преди да се е стигнало до пълно увреждане на компонента, авария и свързаните с нея проблеми: щети, разходи, непланиран престой.

От друга страна, работата с данни прави възможно пътниците да са надлежно информирани и да вземат най-добрите решения за своите пътувания. Например, всяко закъснение на влак може да се отразява в реално време в гаровите инфотабла, дигиталните указателни бордове, мобилните приложения за пътуване. Тази многоканалност е ключова: освен на терминалите в самите гари, станции и вагони, информацията следва да е достъпна и през личните мобилни устройства – лесно, без усилие за търсене.

Автоматика от ново поколение

Сензорите за събиране на данни, комуникационните системи и новото разбиране за тях, наречено „интернет на нещата“, позволяват и автоматизация, която прави дейността на железниците много по-бърза, по-удобна и по-безопасна. Има обект върху релсите? – Сензорите регистрират наличието на тяло на необичайно място и задействат автоматично спирачните механизми на идващите мотриси – никоя няма да достигне до въпросното място, преди обектът да е отстранен. Автоматично спиране ще се случи и ако датчиците покажат, че има обект – човек или нещо друго – от вътрешната страна на прелез след спускането на бариерите заради приближаващ влак.

Сензорите и IoT обаче позволяват много повече от това. Например, когато четците за пътнически карти и пропуски регистрират навлизането на голям брой пътници в гарите/метростанциите, да речем в час-пик, централизираната система за контрол на транспорта може да ускори движението на влаковете или да скъси интервалите между тях. По този начин системата на умния ЖП превоз в града ще поеме по-голям пътникопоток. Няма да се стига до препълнени чакални и претъпкани влакове. По този начин умната железница реагира динамично на текущите промени в живота в града – интензивното движение между домовете и работните места, натоварването във връзка с обществени събития като концерти, спортни срещи, фестивали.

Безпилотни влакове

Понастоящем технологията, която олицетворява по-голямата част от критериите за умна железница, поне от технологична гледна точка, е безпилотният влак. Според някои данни, по света има около 2300km ЖП линии в готовност да бъдат в експлоатация без машинисти до 2025г. Защо тази система е толкова привлекателна?

ЖП системите без водачи, които обикновено са по-нови, са проектирани да се интегрират най-добре в градската среда. Оборудвани с множество сензори, IoT и системи за безопасност, те са сигурни и същевременно по-гъвкави: автоматичните решения могат динамично да се адаптират спрямо натоварването и наличния капацитет. Днес 81% от линиите на безпилотното метро се намират в градове с над 500000 жители, като Барселона, Копенхаген и Дубай са начело в класацията. До 2025г. се очаква Азия и Европа да представляват съответно 33% и 30% от пробега на влакове без машинист, следвани от Близкия изток с 25%.

Въпреки това умната градска железница не е синоним на безпилотен влак. Доказват го много от съвременните градски железници с традиционен персонал по света. Те осигуряват комфорт, висока скорост на придвижване, безопасност и надеждност чрез правилно управление, модернизиране на традиционните мрежи, дигитализация и мъдро използване на добиваните данни.

Гарата и нейната нова роля

Навярно най-голямата трансформация за ЖП транспорта в съвременния умен град е мястото, където хората се качват и слизат: спирка, станция, гара. Точно там технологията, модерна или не, се среща с очакванията на потребителите. Малка или голяма, гарата трябва да е удобно вписана в живота на града. А това означава да е свързана с всичко. Тук хората трябва да могат удобно да се прекачат от един на друг вид транспорт, например от/на автобус или друг влак/трамвай.

Тук има нужда те да могат да паркират или пък вземат велосипед, скутер или електрическо колело, било то от схема за споделена мобилност или лично превозно средство. Всичко това трябва да се случва с лекота – без продължително ходене, без лутане и търсене на посоки. Дигиталните указателни табла са абсолютният минимум: прясна, актуална информация кой автобус, влак или трамвай ще пристигне кога, в каква посока, къде и с какви възможности за други транспортни връзки.
С две думи, ЖП гарата трябва да изпълнява ролята на удобен мултимодален център за транспорт, където се „срещат“ железниците, нежелезопътният наземен транспорт, личните превозни средства, колите.

Но всичко това е достатъчно при малките, крайградските спирки и гари; в квартала, във вътрешноградските центрове и в същинския център на града от ЖП гарата се очаква дори повече. Към мултимодалността тя следва да предлага удобства като място за хранене или пазаруване на стоки от първа необходимост. В известен смисъл ЖП гарата заприличва на летището с удобствата, които предлага. Затова все по-често вече се строят гари, които приличат на молове – в тях има заведения, магазини, аптеки, в допълнение към мултимодалните транспортни удобства. В идеалния случай всички взаимодействия на пътника трябва да се случват посредством едно средство за идентификация и за разплащане. Това може да бъде, например, чип картата за транспорт, която гражданинът ползва за всички свои пътувания из града. Може да бъде и неговата банкова карта.

Микроцентрове

Тъй като населението се увеличава и движението на хора е все по-натоварено, самата структура на градовете и транспортните мрежи все по-често бива премоделирана. Във възход е идеята за микроцентровете – концепция за клъстерното развитие на кварталите. Например през последните 30 години средното разстояние за пътуване до работното място във Франция се е увеличило с 63%, затова страната сега тества градски и крайградски микроцентрове – групи от квартали, които концентрират жилища и работни места в едно и също пространство.

Градските железници се развиват в отговор на формирането на микроцентрове. Метро системите се разгръщат спряко формирането на известен брой мини-градове, всеки относително самостоятелен, но отлично вплетен в по-голямата, цялостна градска тъкан. Това е още един фактор, който превръща спирките и гарите в оживени вътрешноградски средища – мултимодални транспортни възли с възможности за пазаруване, хранене, развлечение. Това ново поколение гари следва да бъде гостоприемно, разпознаваемо от архитектурна гледна точка, достъпно, безопасно, взаимосвързано. Всичко в него трябва да е лесно за използване – на една ръка разстояние и с информационна обезпеченост в рамките на един поглед и един клик.

Фокус върху климата

Успоредно с ежедневната услуга за пътуване умната железница поема и част от усилията за намаляване на замърсяването на въздуха и опасните емисии, които в момента са на зашеметяващи нива в големите градове по света. Следователно устойчивостта е основна част от усъвършенстваната железопътна система. Все по-често железниците прибягват до използването на възобновяеми енергийни източници. Това могат да са фотоволтаични инсталации по покривите на гарите, обслужващите съоръжения или терени в близост до самите ЖП трасета.

Почти няма страна, в която съществуващите железници да не се развиват под знака на интеграцията на слънчеви и вятърни проекти. Големите гари се изграждат или се преустройват с цел вписването на фотоволтаични инсталации. Физическата им близост с ЖП инфраструктурата прави възможно прякото „вливане“ на добитото екологично електричество право в електропреносните системи на ЖП превоза. Вече на няколко места по света се експериментира и с полагането на слънчеви панели по релсите за захранване на електрическите влакове, движещи се отгоре.

Адаптивност при кризи

Въпреки че прогнозната поддръжка, базирана на данни, е от решаващо значение, понякога прекъсванията и извънредните ситуации не могат да бъдат избегнати. Способността на градските и крайградските железници да възстановят железопътните услуги в рамките на часове след бедствие днес е критична. Това означава нужда от двойно или дори тройно резервиране на комуникационните мрежи за събиране на данни от многобройните сензори в инфраструктурата и за актуализация на сигнализационните системи.

Нов инструмент в това резервиране са сателитните комуникации машина към машина. Те използват новоизградените – и все още изграждащи се – „съзвездия“ от спътници, разположени в ниската земна орбита (LEO). Поради относително малката височина на сателитите над земята преносът на данни се случва достатъчно бързо, за да се приемат за нищожни времезакъсненията. Така услугите за спътников пренос на данни улесняват безпроблемния обмен на информация между отдалечено разположени устройства, дори ако наземните мрежи бъдат увредени от бедствието. Стават възможни наблюдението и контролът в реално време. Гласовите сателитни услуги пък осигуряват незабавна комуникация в райони с ограничени наземни мрежи, осигурявайки живи разговори дори при срив на наземните клетъчни мрежи.

Социално въздействие и приобщаваща мобилност

Освен технологичната трансформация и екологичната устойчивост, железниците в умния град играят важна роля за социалната свързаност и приобщаването. Достъпният обществен транспорт е решаващ за намаляването на социалното неравенство, осигурявайки равен достъп до образование, здравеопазване и работни места. Съвременните градски железници все повече се адаптират към нуждите на хората с увреждания и тези с ограничена мобилност, предлагайки решения като асансьори, рампи и тактилни пътеки за хора със зрителни увреждания.

Допълнителна стъпка в тази посока е разработването на персонализирани навигационни приложения, които помагат на хората с различни потребности да се придвижват безпроблемно. Умните гари вече не са просто транспортни хъбове – те се превръщат в зони за социални взаимодействия, културни събития и дори креативни пространства, в които градът се свързва с хората. Тази социална интеграция променя възприятието за железопътния транспорт – от чисто утилитарна услуга към съществена част от градския живот, която насърчава активното участие на всички граждани.

Забавление за пътниците

В трансформацията на ЖП транспорта роля има и свързаността и забавлението на пътниците. Наскоро един голям европейски оператор излезе с проект за „идеен влак“ – а именно двуетажен влак, оборудван със стойки за таблети и с индивидуални капсули за работа в уединение, с вагон за вечеря, семейна зона, фитнес студио с велоергометър и виртуален треньор, както и игрова конзола и зона за игра за децата. Проектиран в сътрудничество с 30 индустриални и технологични производители, влакът-идея се рекламира като „влак на бъдещето“. Основа на тези нови атракции при пътуване са бордовите системи за „инфоразвлечение“.

Но дори преди да сме стигнали до реализацията на идеята за влак с персонализирани дигитални занимания и спортни съоръжения на борда, вече изглежда съвсем нормално във влака да имаме WiFi свързаност за работа и приятни занимания по време на пътуването в и около града. С навлизането на петото поколение мрежи вече можем да разчитаме на ултрабърз интернет навсякъде по време на своето пътуване.

В заключение, като обобщение може да кажем, че железопътният транспорт е ключов елемент в изграждането на устойчив и ефективен „умен град“. Промените в градската среда и напредъкът на технологиите трансформират железниците в модерен и интегриран транспорт, който отговаря на новите нужди на хората. Екологичната му устойчивост, сигурността и енергийната ефективност го правят незаменим за бъдещето на градската мобилност.

С помощта на данните и IoT решенията железниците стават по-умни, удобни и безопасни, предлагайки динамични решения за натовареното градско ежедневие. От съвременните безпилотни влакове до мултимодалните гари и микротранспортните хъбове, железопътната инфраструктура постепенно се превръща в гръбнак на мобилността в мегаполисите. Тази интеграция не само улеснява пътуванията, но и допринася за създаването на по-добра градска среда — по-чиста, свързана и адаптивна към нуждите на своите граждани.