Передовые технологии и перспективы их развития в транспортной отрасли Китая

Что касается управления дорожным движением и услуг, судя по уровню развития мировых технологий дорожного движения, технологии интеллектуального контроля дорожной информации, эффективные и безопасные технологии управления дорожным движением, информационные технологии, информационное правоприменение и технологии мониторинга транспортных средств были значительно улучшены. Широкомасштабное применение дало плодотворные результаты, но уровень интеллекта, систематизации и стандартизации реагирования на чрезвычайные ситуации на дорогах все еще нуждается в улучшении. Судя по уровню развития технологий дорожного движения в Китае, была создана технологическая система наблюдения за дорожным движением с полным охватом внутренних и внешних сетей, онлайн– и оффлайн-интеграцией и интегрированным управлением услугами для реализации общенациональных офисов управления транспортными средствами, дорожной полиции, правоохранительных органов и различных мониторингов трафика. Однако основные технологии Китая, такие как базовые теории безопасности дорожного движения, алгоритмы управления дорожным движением и чипы для определения дорожного движения, все еще отстают от технологий в зарубежных странах, в частности, таких технологий, как голографическое определение целей на месте дорожного движения и прогнозирование дорожно-транспортных происшествий, а раннее предупреждение не соответствует реальным потребностям. Это ограничивает технологические инновации, такие как усовершенствованный контроль городских светофоров, точное управление и контроль безопасности дорожного движения. Кроме того, в Китае до сих пор отсутствуют целевые меры по предотвращению и сокращению дорожно-транспортных происшествий, а интегрированная система управления интеллектуальным управлением транспортными потоками и аварийно-спасательными работами еще не усовершенствована; присутствует недостаточная интеграция и интенсивное использование ресурсов в сфере автомобильных перевозок. Китай постепенно продвигает эффективное использование отходов в области автомобильных перевозок, но все еще существуют такие проблемы, как недостаточная стандартизация, низкий уровень использования и недостаточная долговечность.

2.1.3. Воздушный транспорт

В области воздушного транспорта исследования технологий связи, навигации и наблюдения на основе производительности, особенно формулирование правил связи, навигации и наблюдения на основе требуемой производительности системы управления воздушным движением (ATM), и разработка соответствующих технологий получили широкое внимание в стране и за рубежом. В то же время Международная организация гражданской авиации (ICAO) разработала новую «Глобальную концепцию управления воздушным движением», основной особенностью которой является создание сетевой, интерактивной и общей распределенной системной платформы, позволяющей всем сторонам, участвующим в воздушном транспорте, повысить общую эксплуатационную эффективность системы, обеспечивая при этом безопасность. На основе этой концепции многие страны и регионы мира начали планировать и создавать системы управления воздушным транспортом нового поколения, исходя из собственных условий и потребностей будущего развития, чтобы адаптироваться к новым требованиям национальной экономики и развития авиации.

Что касается транспортного оборудования, судя по уровню развития мировых технологий воздушного транспорта, авиационная промышленность США и Европы обладает передовыми технологиями, полными категориями продукции, а также наиболее полными системами поставок. Производство гражданских самолетов и бортового оборудования является относительно зрелым. Эти страны обладают передовыми технологиями в области аэродинамики и материаловедения, глубокими техническими резервами в области авионики и технологии двигателей. Что касается международной гражданской авиации, то новая эксплуатационная концепция навигации, основанная на характеристиках (PBN), сочетает в себе возможности бортового оборудования самолета с передовыми технологиями, такими как спутниковая навигация, охватывающая все этапы полета: от маршрута, зоны терминала до захода на посадку и посадки, а также обеспечивает более точные и безопасные методы полета и более эффективные модели управления воздушным транспортом. Судя по уровню развития воздушного транспорта в Китае, можно сказать, что отрасль сохраняет хорошую тенденцию стабильности и прогресса. Однако общий технический уровень все еще отстает от международного уровня. Развитие основных технологий продукции гражданской авиации по-прежнему осуществляется в основном в развитых странах, таких как Европа и США. Уровень интеллекта и конкурентоспособность отечественной продукции гражданской авиации являются слабыми, а соответствующие технологические инновации и возможности недостаточны. Большие самолеты более чем на 30 лет отстают от самолетов Соединенных Штатов. В настоящее время крупная гражданская авиационная промышленность Китая все еще находится на первой стадии роста. Основная система промышленных технологий, система технических возможностей и основная модель производства и эксплуатации крупных гражданских самолетов находятся на стадии строительства. Широкофюзеляжные пассажирские самолеты с двухрядным расположением кресел все еще находятся на ранней стадии демонстрации и предварительных исследований, а исследования будущих новых концептуальных самолетов нетрадиционной компоновки относительно разрозненны. В то же время резервы авиационных технологий Китая относительно слабы. Хотя Китай значительно улучшил свои возможности в области производства самолетов, он все еще сильно отстает от передового уровня мировой авиационной промышленности с точки зрения передовых технологий производства авиации, таких как фундаментальные исследования материалов и производственные процессы. Существует острая необходимость внедрения передовых производственных технологий нового поколения, таких как новые материалы, новая структурная обработка, технологии формования и цифровые технологии производства.

В области проектирования и строительства инфраструктуры был достигнут ряд успехов по уровню технологического развития мирового воздушного транспорта в части технологий, связанных с построением аэропортовых систем, а также технологий для строительства аэропортов в особых и сложных условиях. С точки зрения уровня развития китайских технологий воздушных перевозок возможности Китая по эксплуатации и обеспечению безопасности, а также коэффициент использования ресурсов летного поля недостаточны. Большинство основных объектов инфраструктуры аэропортов зависят от импорта и в целом находятся в состоянии прогресса, однако разрыв между строительством, эксплуатацией, обслуживанием и ремонтом аэропортов в США и другими развитыми странами составляет около 10 лет. Хотя строительство аэропортов в Китае достигло большого прогресса, их планировка все еще несовершенна, строительство аэропортов относительно отстает, уровень защиты инфраструктуры ограничен, пропускная способность недостаточна при тех же ресурсных условиях, а развитие новых технологий для снижения энергопотребления и воздействия аэропортов на окружающую среду идет медленно, поэтому в будущем все еще предстоит масштабное строительство аэропортов и расширение их пропускной способности и эффективности. В области планирования и проектирования аэропортов из-за отсутствия передовых концепций в качестве руководства планирование и проектирование аэропортов в большей степени основываются на практическом опыте, не имеют стратегического видения, а также отсутствует комплексная система показателей анализа и оценки планирования аэропортов с макроскопической точки зрения. Из-за ограничений текущего уровня развития до сих пор не хватает опыта в теоретико-методологических исследованиях в области строительства комплексных транспортных узлов, ориентированных на аэропорт. Теория инженерного проектирования аэропортов является отсталой, отсутствует развитая система показателей проектирования и методов расчетов. В некоторых областях передовых технологий, таких как цифровизация строительства аэропортов, энергосбережение и защита окружающей среды, реагирование аэропортов на неблагоприятные погодные условия, применение систем искусственного интеллекта для обеспечения безопасности в аэропортах и т. д., Китай все еще находится на начальном этапе.

Что касается авиационных услуг и управления, судя по уровню развития мировых технологий воздушного транспорта, широкое внимание получила технология платформы моделирования управления воздушным движением, основанная на искусственном интеллекте больших данных. Планирование систем управления воздушным движением следующего поколения в различных авиационных державах включает в себя множество новых эксплуатационных концепций и технологий. Соединенные Штаты и Европа создали соответствующие новые платформы моделирования управления воздушным движением, например, NIEC (NextGen Integration and Evaluation Capability) Федерального управления гражданской авиации США, Airbus и SopraSteria совместно создали платформу моделирования SVS (Shared Virtual Sky) и т. д. С точки зрения уровня развития технологий воздушного транспорта Китая технологии проверки полетов и управления воздушным движением сопоставимы с зарубежным уровнем, технологии связи, навигации и наблюдения, а также технологии эксплуатации и авиадиспетчерская служба в целом сравнимы с США, однако существует отставание примерно на 15 лет. С точки зрения технологии эксплуатации и управления традиционная наземная система управления воздушным движением имеет низкую эффективность работы и недостаточное использование ресурсов воздушного пространства. Развитие технологии совместного управления воздушным движением и соответствующей системной платформы не является зрелым и подвержено аварийности или даже летным происшествиям, что затрудняет удовлетворение растущего спроса на воздушные перевозки и становится одним из проблемных мест, сдерживающих устойчивое развитие гражданской авиации Китая. В восточной части Китая авиационный поток в оживленных районах становится насыщенным, и противоречие между ограниченными ресурсами воздушного пространства и объемом полетов становится все более заметным, в то время как в западной части страны большинство авиационных маршрутов пролегает по плато и пустынным районам, и существует серьезная нехватка наземных средств наблюдения, что серьезно влияет на эффективность эксплуатации и даже ставит под угрозу безопасность полетов. В то же время, с постепенным открытием воздушного пространства Китая для полетов на малых высотах, спрос на авиацию общего назначения будет резко расти, а беспилотники и другие новые виды воздушного транспорта находятся на подъеме.

2.1.4. Водный транспорт

Если говорить о транспортном оборудовании, то с точки зрения уровня технологического развития мирового водного транспорта все большее внимание уделяется «зеленым» судам. Вступают в силу новые международные конвенции, правила и нормы, включая конвенцию о балластных водах, стандарт EEDI (индекс энергоэффективности конструкции), конвенцию об утилизации судов, новые стандарты выбросов SOx и NOx и т. д. Суда развиваются в направлении экологичности, то есть максимально возможного сокращения потребления ресурсов и энергии на протяжении всего жизненного цикла судна (проектирование, строительство, эксплуатация и демонтаж) и содействия устойчивому развитию морской экономики. На уровне интеллектуальных систем корабля, начиная с автоматизации, интеллектуальной энергетической системы, системы палубного оборудования и заканчивая системой управления энергоэффективностью всего корабля, интегрированной мостовой системой и беспилотным управлением, которые исследуются и разрабатываются, – это все более глубокое применение интеллектуальных технологий на корабле. В настоящее время многие сертификационные судостроительные центры Японии, Южной Кореи, Китая, а также стран Европы и Америки активно участвуют в разработке умных судов. Японский сертификационный судостроительный центр совместно с корпорацией IBM (International) создали центр больших морских данных (Business Machines Corporation), где было разработано соответствующее программное обеспечение, которое может в режиме реального времени собирать данные из машинных отделений, насосов и датчиков температуры для анализа, тем самым предоставляя предложения по оптимизации и техническому обслуживанию оборудования. Южнокорейская компания Hyundai Heavy Industries в сотрудничестве с известной компанией Accenture, предоставляющей сетевые услуги, создала интеллектуальную судовую сетевую систему, которая объединяет в единую систему суда, порты, судоходство, перевозимые грузы, информацию о логистике морских и наземных грузов и т. д.

Что касается разработки технологий поддержки системной интеграции, в последние годы всемирно известные компании провели исследования в области технологий системной интеграции морского транспортного оборудования, упаковки и поставки соответствующего оборудования на основе профессиональных преимуществ и предоставления общих интегрированных решений. Текущие исследования и применения технологий системной интеграции в основном включают технологию интеграции энергосистем, технологию интеграции систем палубного оборудования, технологию интеграции систем связи и навигации, технологию интеграции электрических и автоматических систем и т. д. В настоящее время Wärtsilä, Liebherr, Kongsberg и многие другие предприятия имеют возможность обеспечить соответствующую системную интеграцию. С выходом программы Европейского союза «Индустрия 4.0» Германия разработала и запустила комплекс интегрированной системы управления навигацией и интегрированной системы автоматизации пассажирских паромов. Система управления навигацией в основном используется для основных радиолокационных операций, автоматического управления курсом и планирования маршрута. Система автоматизации в основном используется для управления всеми механизмами, включая повышение управления мощностью судна и возможность аварийного отключения. В то же время Asea Brown Boveri (ABB), транснациональная технологическая компания, специализирующаяся на электрификации, робототехнике, автоматизации и управлении движением, выпустила экономичную круизную электрическую двигательную установку, которая может свободно двигаться в любом направлении без необходимости использования рулей, кормовых подруливающих устройств и т. д. Эта технология интеграции двигательной системы широко используется при проектировании и строительстве круизных лайнеров и судов ледового класса.

С точки зрения уровня развития технологий водного транспорта Китая основные типы судов постепенно сформировали полный спектр возможностей по исследованию и разработке различных типов судов. Разработка высокотехнологичной продукции сделала большой прорыв. 10 000 контейнеровозов, большие суда для перевозки сжиженного природного газа и другие высокотехнологичные суда строятся в больших количествах, например, полярные суда и другие перспективные типы судов достигли значительного прогресса. Тем не менее по сравнению с передовыми предприятиями Японии и Южной Кореи некоторые из основных видов корабельной продукции в области охраны окружающей среды, энергетики и других показателей все еще имеют определенный разрыв, еще не полностью оснащены газовозы, автовозы, ледоколы и т. д. Типы кораблей R&D (для научных исследований и опытно-конструкторских разработок) и проектные возможности, а также высококлассное, масштабное, интеллектуальное корабельное вспомогательное оборудование и системы в основном полагаются на внедрение иностранных запатентованных технологий для производства, самостоятельные инновации и R&D возможности остаются слабыми. Что касается проектирования и строительства основных кораблей, то главными ориентирами являются Япония и Южная Корея. В последние годы разрыв постепенно сокращается и в настоящее время составляет всего 3-5 лет. Однако с точки зрения проектирования и строительства ключевого судового вспомогательного оборудования и высокотехнологичных судов все еще существует разрыв. Разница со странами Европы и Америки составляет около 15 лет. Право Китая выступать на международной арене постепенно расширяется, но в области ключевых вспомогательных технологий, технологий высококлассного дизайна и передовых производственных технологий он по-прежнему сталкивается с блокадой стандартов со стороны Европы и США, Японии и Южной Кореи.

С точки зрения проектирования и строительства инфраструктуры, судя по уровню развития технологий мирового водного транспорта, в развитых странах сформирована современная система управления грузами, в основе которой лежат информационные технологии, которые поддерживаются транспортными технологиями, автоматизированными складскими технологиями, технологиями управления запасами, упаковочными технологиями и другими профессиональными технологиями. Тенденция развития технологий управления распределением грузов характеризуется информатизацией, автоматизацией, интеллектом и интеграцией. Что касается строительства портов, за рубежом были проведены предварительные исследования, такие как интеллектуальная технология распределения грузов в порту, ключевые технологии для строительства островных глубоководных портов, ключевые технологии для повышения эффективности портов и использования новой энергии. Например, с точки зрения технологии строительства островных глубоководных портов в зарубежных гидротехнических сооружениях морских глубоководных портов в основном используются цельновертикальные свайные комбинированные ферменные конструкции, опорные конструкции и композитные конструкции (такие как свайные фундаментно-самотечные композитные конструкции и гравитационно-ферменные конструкции). Что касается улучшения показателей безопасности портов и ключевых аварийных технологий, предварительные исследования были проведены на терминалах экстренной помощи при стихийных бедствиях высокого уровня в США, Японии, Норвегии, Нидерландах и других странах, но никаких систематических результатов исследований сформировано не было. Что касается технологий водных путей и навигационных средств, включая информационные технологии водных путей, регулирование и техническое обслуживание, правила водных путей, стандарты и управленческие решения, судовые шлюзы и технологии судоподъемников, а также другие ключевые технологии, зарубежные страны используют спутниковое позиционирование, дистанционное зондирование с воздуха и компьютерные технологии. Технология интеграции проектирования для достижения чрезвычайно высоких результатов повышает эффективность и качество планирования транспортировки, изысканий и проектирования. Судя по уровню развития технологий водного транспорта в Китае, был построен самый крупный и наиболее автоматизированный терминал в мире, реализующий интеллектуальность всего процесса погрузки и разгрузки контейнеров, горизонтальной транспортировки, а также складской погрузки и разгрузки. Однако в целом большинство портов Китая имеют низкий уровень автоматизации и информатизации, сложность в обеспечении обмена данными и совместном использовании информации в портовой логистике.

Недостаточное количество объединений, низкая эффективность и высокие затраты на логистику; вспомогательные мощности не соответствуют требованиям, а возможности современных портовых услуг все еще отстают от возможностей развитых стран. В настоящее время основным проблемным местом в строительстве «умных портов» в Китае является недостаточная информатизация. Существуют такие проблемы, как разрозненность информации о портовых бизнес-системах, разрозненность систем управления и контроля, недостаточная связь в цепи логистической системы и слабые гарантии системы управления. Некоторые ресурсы не могут быть разумно использованы в результате недостаточно развитых новых энергетических технологий. В настоящее время китайские порты имеют избыточные мощности. Особенно важно в будущем улучшить комплексную мощь портов, что главным образом отражается в высокой эффективности, безопасности, энергосбережении и низком потреблении. Что касается улучшения водных путей, то, учитывая особенности проектов по улучшению водных путей в среднем течении реки Янцзы, были проведены экспериментальные исследования таких ключевых технологий, как глубоководное опускание и сброс воды, опускание и сброс воды в направлении течения, опускание и сброс воды в направлении противотока, технология скрытого проектирования на основе подводной съемки и передовая многолучевая система траления для внутренних водных путей. С точки зрения технологии шлюзования и судоподъемников основные независимые инновации в развитии судоходных сооружений внутренних водных путей Китая включают: выдвижение ряда точных расчетных формул для важных параметров гидравлики шлюзов и создание теории и метода уточненного проектирования шлюзов; создание нового метода оценки безопасности судоходства по узлам; изобретение ромбического отводного пирса и группы веерообразных отводных пирсов для улучшения состояния воды и песка; создание первой инверсной диссипативной и неосадочной структурной секции шлюзовой централизованной системы передачи воды; выдвижение нового типа децентрализованной системы передачи воды с боковым ответвлением для адаптации к малой глубине воды; создание и модернизация платформы для исследования моделирования кавитации непостоянного потока и решение проблемы кавитации клапана одноступенчатого шлюза с большим напором и большой глубиной воды; разработка нового стандарта контроля осадки судов, проходящих через шлюзы, основанного на теоретической базе точного расчета объема опускания судна.

Что касается обслуживания и управления, судя по уровню развития мировых технологий водного транспорта, с точки зрения технологий водной логистики традиционные судоходные и логистические компании активно приняли интеллектуальную эпоху, трансформировались и модернизировались до интеллектуальной логистики. Что касается интеллектуальной технологии принятия решений для водной логистики, исследовательская работа по таким технологиям, как использование машинного обучения и других технологий для автоматического определения состояния людей, объектов, оборудования и кораблей, а также для изучения опыта командования, диспетчеризации и принятия решений менеджерами и операторами была поставлена на повестку дня. В будущем благодаря машинному обучению механизм операционных правил будет обладать способностью к самообучению и самоадаптации и сможет принимать автономные решения после определения условий ведения бизнеса, что позволит реализовать интеллектуальное управление операционными правилами. Кроме того, технология управления оптимизацией водной логистики и технология позиционирования логистических контейнеров в полной цепочке уже нашли применение, но еще есть много возможностей для улучшения точности прогнозирования, а объем данных и алгоритмы оптимизации необходимо расширить. Судя по уровню развития технологий водного транспорта в Китае, с точки зрения информатизации водных путей уровень информатизации внутренних водных путей, представленных рекой Янцзы, постоянно совершенствуется с помощью системы идентификации судов AIS (система автоматической идентификации), GPS (система глобального позиционирования), системы гидрологического мониторинга и т. д. Проект информатизации внутренних водных путей реализует сбор данных об элементах водных путей, навигации и энергопотреблении, а электронная карта водных путей реки Янцзы закладывает прочный фундамент для строительства «цифрового водного пути» и «интеллектуального водного пути» реки Янцзы. Что касается технологий интеллектуальной логистики, по сравнению с зарубежными странами текущие технические проблемные места в интеллектуальной логистике для логистических компаний в основном включают три основные области: логистические данные, облачная логистика и логистическое оборудование, включая робототехнику и технологии автоматизации, технологию интеллектуальных хранилищ данных и технологию интернета вещей. Умная логистика стала новым трендом в логистической отрасли и новым направлением трансформации и модернизации транспортно-логистических предприятий.

В контексте технологии логистических услуг по доставке на повестку дня поставлено управление логистикой на основе технологии блокчейн. Что касается технологии интеллектуальной загрузки судов, то она является одним из эффективных способов повышения эффективности и уровня обслуживания логистики на водных путях, а оптимизированная загрузка контейнеровозов, например, является важной частью морских контейнерных перевозок. В настоящее время стала возможной интеллектуальная погрузка судов на основе ИИ (искусственного интеллекта). Благодаря созданию модели оптимизации погрузки судов и использованию итерационных алгоритмов ИИ можно решить проблемы генерального плана погрузки контейнеровозов, оптимизации контейнерных площадок и оптимизации размещения контейнеров. В развитии технологий безопасности мореплавания значительного прогресса достигли основные ключевые технологии, включая технологии выявления и контроля рисков безопасности мореплавания, технологии моделирования безопасности мореплавания, технологии гарантии безопасности навигации беспилотных судов, технологии систем и оборудования морского надзора, технологии интеллектуального управления движением судов, технологии электронной навигации и т. д. Например, в сфере морского моделирования в будущем будет уделяться больше внимания взаимодействию человека и компьютера. Что касается безопасности навигации беспилотных судов, то будущая система управления «беспилотным кораблем» сможет обеспечить мониторинг безопасности, предотвращение аварийных ситуаций, таких как ассистированное вождение, и повышение безопасности передачи информации до начала коммерческой эксплуатации. Многие судоходные компании оснащены передовыми системами сетевого управления, с помощью которых можно просматривать состояние грузов и судов в режиме реального времени и даже состояние работы конкретного оборудования на борту.