Передовые технологии и перспективы их развития в транспортной отрасли Китая

2.2. Общая тенденция технологического развития в различных сферах транспорта

Растущее развитие экономики, общества, науки и техники привело к постоянному повышению уровня интеллекта различных видов транспортного оборудования, постоянному расширению масштабов транспортной инфраструктуры, постоянному совершенствованию транспортных возможностей и уровня оперативного обслуживания. Безопасность, экологичность, эффективность и интеллект были выбраны в качестве ведущих направлений развития нового транспорта в будущем внутри страны и за рубежом. Модель развития технологий в сфере транспорта также изменилась с традиционной модели на устойчивую, взаимосвязанную модель, нацеленную на смену парадигмы интеллектуального развития.

2.2.1. Железнодорожный транспорт

Высокоскоростная железная дорога и городской железнодорожный транспорт, более безопасная, экологичная, эффективная и умная технология стали основной тенденцией в развитии железнодорожного транспорта, высокой скорости, интеллекта и высокого комфорта, энергии. Сохранение и защита окружающей среды, безопасность и надежность, взаимосвязь и т. д. стали направлением развития оборудования железнодорожного транспорта в будущем. Статус технологии железнодорожного транспорта как «коридорной технологии», «альтернативной технологии» и «технологии века» продолжает укрепляться, а развитие технологий расширения мощностей и поддержания возможностей ускоряется. Прорывные новые возможности связаны с интернетом, интернетом вещей, большими данными, облачными/периферийными вычислениями, искусственным интеллектом, аддитивным производством, виртуальной реальностью, новой энергетикой, беспилотными операциями и услугами определения местоположения в космосе. Глубокая интеграция технологий и железнодорожного транспорта стала для развитых государств, таких как страны Европы и Япония, основным способом создания моделей и технологических систем железнодорожного транспорта будущего поколения.

Оборудование для железнодорожного транспорта стало более модульным, стандартизированным, экологичным и интеллектуальным. Интегрированные и сетевые технологии управления операциями/организациями перевозок/услуг, а также экологически чистые и интеллектуальные технологии железнодорожного транспорта получили беспрецедентное внимание. Интегрированная технология обеспечения безопасности железнодорожного транспорта стала ключевым направлением научных и технологических инноваций. Рабочая скорость продолжает расти. Японский низкотемпературный сверхпроводящий поезд на магнитной подвеске достиг пилотируемой испытательной скорости 603 км/ч, а также началось строительство действующей линии Токио – Нагоя (и в конечном итоге Осака). Повышение производительности существующей железнодорожной инфраструктуры на основе революционных новых технологий в области новых материалов, новых конструкций, аддитивного производства, технологий обработки данных и интеллектуальных технологий, а также интегрирование интеллектуальной и «зеленой» железнодорожной инфраструктуры в проектировании, строительстве, эксплуатации и обслуживании становятся будущим направлением развития. Комплексное использование концепций и технологий нового поколения для создания системы железнодорожного транспорта, которая является более безопасной, надежной, удобной, теплой, комфортной, экономически эффективной, экологически чистой и энергосберегающей, стало консенсусом в развитии, что, в частности, отражается в следующих аспектах.

1) Транспортное оборудование

Оборудование для железнодорожных перевозок демонстрирует тенденцию развития легких, модульных, интеллектуальных, экологически чистых и сверхвысоких скоростей. С развитием новых материалов в оборудовании железнодорожного транспорта в будущем будут использоваться новые материалы с более высокой прочностью, меньшим весом и меньшим энергопотреблением. Легкость кузова вагона может быть достигнута за счет легких материалов и легких конструкций. Что касается облегчения материала, кузовы зарубежных высокоскоростных поездов постепенно превратились из конструкций из углеродистой стали и нержавеющей стали в конструкции из алюминиевых сплавов. Они не только имеют легкий вес, но также могут оптимизировать нагрузку, несущую способность. Конструкция поездов развивается в направлении платформенности и модульности. На базе платформы могут быть реализованы проектирование и производство модульной сборки по индивидуальным потребностям заказчиков, что облегчает модернизацию и трансформацию поездов и является гибким в применении. В будущем железнодорожные транспортные средства полностью избавятся от ограничений физических путей во время движения. Они будут использовать высокоскоростную и надежную технологию передачи сигналов для планирования виртуального маршрута при управлении работой поездов, обладать способностью принимать самостоятельные решения, а также смогут получать обратную связь в режиме реального времени и корректировку рабочего состояния в зависимости от условий эксплуатации, что может значительно повысить эксплуатационную безопасность и эффективность, демонстрируя тенденцию к интеллекту. Основная система электроснабжения поездов постепенно исчезнет и больше не будет зависеть от систем электроснабжения, таких как сети электропитания и рельсы электропитания. По мере того как водородные топливные элементы постепенно совершенствуются и начинают широко использоваться, будут продвигаться технологии микросетей и распределенного энергоснабжения. Инфраструктура железнодорожного транспорта будет использовать оптический водород, производимый из экологически чистой энергии, такой как энергия ветра при нулевых выбросах во время работы. В долгосрочной перспективе, после прорыва в технологии маломасштабного управляемого ядерного синтеза, на железнодорожном транспорте полностью исчезнет зависимость от пополнения энергии. Пополнение энергии будет осуществляться только в случае нового строительства или капитального ремонта, что сможет обеспечить весь жизненный цикл эксплуатационных потребностей, демонстрируя «зеленое» развитие. Технология высокоскоростного транспорта на магнитной подвеске со скоростью 600 км/ч совершила крупный прорыв и завершила техническую проверку эксплуатации, продемонстрировав тенденцию сверхскоростного развития.

2) Транспортная инфраструктура

Экологичность, интеллектуальность, высокая надежность и долговечность инфраструктуры железнодорожного транспорта являются основными концепциями будущего развития. По мере того как на национальном уровне и в обществе растет осознание необходимости защиты окружающей среды, экологичность, несомненно, станет тенденцией, а экологизация процессов строительства инфраструктуры и материалов – это путь к снижению воздействия на окружающую среду. Интеллектуальные технологии геодезии, картографирования, проектирования, строительства и обслуживания являются эффективными способами снижения трудоемкости и затрат, повышения эффективности и качества, а также обеспечения безопасности. Поскольку масштабы железнодорожной транзитной сети Китая продолжают расширяться, запрос на безопасность, а также затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание постепенно возрастают. Поэтому высоконадежная и долговечная инфраструктура является ключом к устойчивому развитию железнодорожного транспорта, включая использование путевых элементов высокой надежности, строгий контроль деформации земляного полотна, широкое использование мостовых конструкций, проектирование тоннелей с учетом аэродинамических характеристик и т. д.

3) Сервис и управление

Концепция обслуживания и управления будущей системой железнодорожного транспорта будет «ориентирована на пассажиров», охватывая все: от межконтинентальных перевозок на дальние расстояния до индивидуальных гибких путешествий, со скоростями работы от сотен до тысяч километров и плавным подключением к другим видам транспорта. Пассажиры не будут нуждаться в покупке билетов, а для расчета будет использоваться технология распознавания личности, действительно реализующая путешествие без остановок и задержек, демонстрируя тенденцию сотрудничества. Работа транспортной системы избавится от расписания, а план работы и маршруты можно будет гибко настраивать в соответствии с текущим пассажиропотоком и потребностями клиентов, чтобы оптимизировать общую эффективность работы и продемонстрировать тенденцию к совершенствованию. Во время путешествия пассажирам будут предоставляться гуманизированные и индивидуальные услуги в виде информационного обмена и транзитных услуг в соответствии с различными потребностями каждого человека, демонстрируя персонализированную тенденцию. Планирование и проектирование железнодорожного транспорта будут считаться душой и основой планирования и планировки умного города, в дополнение к осуществлению городской логистики, распределения пассажирского транспорта, функциональной планировки города, промышленного разделения, бизнес-моделей и даже структуры города. Образ жизни людей также будет тесно связан с железнодорожным транспортом. Железнодорожный транспорт будет являться не только умным способом передвижения, но и средством жизни, развлечений и общения для жителей, демонстрируя диверсифицированную тенденцию.

2.2.2. Автомобильный транспорт

Экологизация и интеллект являются основными тенденциями развития современной автомобильно-транспортной системы. Они способствуют реализации перехода транспортной инфраструктуры от одиночного к интенсивному развитию, помогают снизить ресурсное и экологическое давление на транспортную отрасль и имеют важное значение. Реализация модернизации транспортной отрасли является ключом к развитию. Быстрое развитие мировой экономики, ускоряющийся процесс урбанизации, увеличение количества автомобилей и объема дорожного движения сделали различные проблемы дорожного движения заметными. Экологизация и интеллект могут повысить эффективность эксплуатации транспортных средств и дорог, способствовать защите окружающей среды, улучшить пользовательский опыт и способствовать развитию городов. В этой области США, Европа и Япония достигли хороших результатов как в разработке соответствующих технологий, так и в практическом применении. Развитие интеллектуальных транспортных систем в этих странах смогли решить проблемы пробок, дорожно-транспортных происшествий и загрязнения дорог.

Интеллектуальные системы дорожного движения стали основным направлением планирования и строительства дорожного движения. Благодаря глубокой интеграции и развитию информационных технологий и транспорта нового поколения страны всего мира уделяют все больше внимания использованию информационных технологий для улучшения дорог.

Уровень интеллекта транспортной системы повышает безопасность движения и эффективность перевозок. Китай ускоряет строительство интеллектуальных транспортных систем, используя интернет, большие данные и другие новые технологии для создания взаимосвязи в реальном времени, самодвижущегося интеллектуального транспорта, чтобы удовлетворить потребности людей в интеллектуальных, безопасных и развлекательных поездках. Комплексное развитие различных видов транспорта является необходимым условием для комплексного развития транспорта и других отраслей, транспорта, экономики и общества. Это неизбежное требование построения современной комплексной транспортной системы и объективное требование экономического и социального развития. Как часть транспортной системы, автомобильная транспортная система имеет тенденцию все более интегрированного развития с другими видами транспорта и демонстрирует тенденцию ускорения комплексного развития.

Интеллектуальное транспортное оборудование и интеллектуальные транспортные системы развиваются совместно и интегрированно. Интеллектуальные подключенные транспортные средства могут повысить эффективность автомобильных перевозок, значительно уменьшить заторы и обеспечить безопасность дорожного движения. Они являются важным способом решения проблем, возникающих при развитии дорожно-транспортных систем. Дальнейшее создание интеллектуальных транспортных систем на основе интеллектуальных подключенных транспортных средств может обеспечить более полные и комплексные решения. Только с интеллектуальными подключенными автомобилями в качестве носителя интеллектуальные транспортные системы смогут по-настоящему реализовать многогранную взаимосвязь между транспортными средствами и транспортными средствами, транспортными средствами и инфраструктурой, транспортными средствами и персоналом, транспортными средствами и умными домами, транспортными средствами и облачным хранилищем данных, транспортными средствами и энергетическими системами, в полной мере удовлетворяя потребности людей в поездках и повышая эффективность развития всего общества.

Совместные перевозки – важное направление развития городского автомобильного транспорта в будущем. Такие приложения, как совместный онлайн-вызов автомобилей, сокращают потребность в транспортном оборудовании и повышают коэффициент использования транспортного оборудования. Они могут эффективно облегчить текущую ситуацию с заторами на городских дорогах, снизить транспортные расходы и повысить эффективность перевозок, что является важным направлением развития автомобильных перевозок в будущем.

Конкретными тенденциями развития различных сфер автомобильного транспорта являются:

1) Транспортное оборудование

Новый виток технологической революции вывел мировые автомобильные технологии на новый уровень, глобальные автомобильные технологии вступили в новую эру ускоренного прогресса и интегрированного развития и продемонстрировали три основные тенденции развития: электрификация, цифровизация и интеллект, ускоренное развитие новых энергетических транспортных средств и интеллектуальных сетевых транспортных средств. По мере того как основные технологии, такие как аккумуляторные батареи, продолжают развиваться, а национальная политика, ориентированная на постоянные движущие силы, осведомленность и принятие новых энергетических транспортных средств во всем обществе, продолжает укрепляться, переход к электрификации автомобилей стал важной тенденцией. Кроме того, благодаря постоянному совершенствованию зарядной инфраструктуры, а также подписанию Парижского соглашения и инциденту «Дизельгейт» развитие электромобилей, как ожидается, продолжит усиливаться, а крупнейшие мировые автомобильные компании будут наращивать компоновку электромобилей. Первоначальный успех индустриализации новых энергетических транспортных средств в Китае ускорил трансформацию электрификации. Технологии автомобильной промышленности переходят в цифровой формат на протяжении всего жизненного цикла. Автомобильный дизайн, производство, интеграция услуг на основе цифровых технологий основаны на сети и системе, характеризуются потоком данных и информационным взаимодействием. Использование интернета, облачных вычислений, интеллектуального анализа данных, технологий больших данных, совместного управления в разных местах и других передовых технологий сетевой поддержки, планирование транспортных средств, исследования и разработки, производство, продажа, обслуживание и другие звенья органично связаны. Создана единая система управления жизненным циклом продукции и интеграции данных, то есть формирование «проектирование – производство – продажа – сервис» замкнутого интегрированного режима работы. Искусственный интеллект, автономное вождение и технологии подключения ускоряются в транспортных средствах. Развитие искусственного интеллекта обеспечило важную поддержку для ключевых технологий, таких как архитектура платформы интеллектуальных вычислений транспортных средств в области автономного вождения, бортовые интеллектуальные чипы, операционные системы автономного вождения, алгоритмы интеллектуального интеллекта транспортных средств и разработка платформы интеллектуального управления транспортными средствами, а также значительно ускорило развитие технологии сетевого подключения транспортных средств. Традиционные автопроизводители выпустили планы развития интеллектуальных подключенных автомобилей, чтобы ускорить интеллектуальную и сетевую трансформацию продуктов. Среди них иностранные автомобильные компании, такие как Toyota, BMW, Volvo, General Motors и другие, планируют запустить условные продукты автономного вождения, в основном с ограниченным автономным вождением на скоростной автомагистрали, ограниченным автономным вождением на пригородной дороге и другими функциями, планируется запустить высотные или полностью автономные продукты вождения в 2021 году и далее. Отечественные автомобильные компании, такие как First Air, Shangqi, Dongfeng, Changan, Beiqi и другие, в основном соответствуют зарубежным автомобильным предприятиям в плане графика разработки интеллектуальных сетевых транспортных средств. В будущем, с развитием электрификации транспортных средств, цифровых и интеллектуальных технологий, ожидается появление ряда продуктов, таких как быстрая замена автомобильных силовых батарей, бортовых интеллектуальных датчиков и бортовых вычислительных платформ. Транспортные сети и коридоры переходят от изоляции к интеграции, а транспортное оборудование – от одиночной к многоцелевой. Водная, наземная и воздушная транспортная система развивается в направлении трехмерной и интегрированной сети и совместного управления, с железными дорогами, автодорогами, воздушным и водным пространством. Независимые сети транспорта, энергетики, восприятия информации и связи постепенно движутся к «синергии нескольких сетей» или даже к «единству нескольких сетей».

2) Транспортная инфраструктура

С глобальной точки зрения основные развитые страны мира в области дорожной инфраструктуры постепенно завершили переход от «крупномасштабного строительства» к «эффективной эксплуатации». Интеллектуальная, экологическая, функциональная, эффективная безопасность, энергосбережение и охрана окружающей среды, долговечная функциональность дорожной инфраструктуры являются основными концепциями будущего развития. Интеллектуальная, сетевая и стандартизированная дорожная инфраструктура стала важной тенденцией развития дорожной инфраструктуры. В будущем, с непрерывным прорывом в интеллектуальных, сетевых и стандартизированных технологиях управления дорожным мониторингом и сервисных технологиях безопасности движения, ожидается появление ряда продуктов, таких как интеллектуальные дорожные знаки, интеллектуальные дорожные камеры и интеллектуальные радары миллиметрового диапазона, а также проектирование дорожного движения, строительство, эксплуатационное управление, техническое обслуживание и последующее техническое обслуживание, постепенное интеллектуальное обновление, реализация голографии проектирования, визуализация, автоматизация строительства, сборка, управление эксплуатацией беспилотных средств, устойчивость, обслуживание и ремонт биохимии. Потребность транспортной инфраструктуры в развитии потенциала обслуживания и устойчивости породила цифровую технологическую систему дорожного движения. Сфера транспортной инфраструктуры будет постепенно создавать многомасштабную цифровую систему дорожного движения, от микроматериальной генетики до макросистемы транспортной инфраструктуры BIM (Информационное моделирование сооружений), которая включает в себя оцифровку проектирования дорожной системы, оцифровку строительства, цифровизацию управления эксплуатацией и оцифровку технического обслуживания, чтобы максимизировать использование активов и ресурсов дорожно-транспортных сооружений, от низкого уровня выбросов, низкого потребления и низкого энергопотребления до нулевого уровня выбросов, нулевого потребления и нулевого энергопотребления. Расширилось понимание ресурсов автомобильного транспорта: аппаратные ресурсы включают существующие материалы и дорожное оборудование; потенциальные ресурсы – трехмерное пространство и энергию, рассеиваемую на поверхности дороги; социальные ресурсы включают оставшуюся пропускную способность и доступ к населенным пунктам вдоль дороги. Перед лицом спроса на ресурсы и использование энергии в новую эпоху социально-экономического развития необходимо задействовать ресурсный потенциал дорожно-транспортной системы, чтобы систематически реализовывать ресурсы с высокой добавленной стоимостью. Дорожное пространство органично интегрировано с жилым и экологическим пространством. Автомобильный транспорт постепенно интегрируется в живое сообщество из единой транспортной системы, и спрос на автомобильный транспорт – это не только необходимость перевозки пешеходов и автомобилей, но и среда для жизни сообщества. В целях создания автотранспортной системы, гармонирующей с экологической средой, дружественной к природной среде и взаимодействующей с социальной средой, возникли: голографическое проектирование дорог, низкоуглеродное строительство, автономная эксплуатация, рециркуляция технического обслуживания и ремонта, экологические дорожные службы и формирование интенсивной, эффективной, низкоуглеродной и экологически чистой автотранспортной системы с научной планировкой.

3) Сервис и управление

С развитием технологий мобильного интернета, технологий совместной работы транспортных средств и дорог совместные услуги и управление системами дорожного движения стали важной тенденцией в будущем развитии. Системы обслуживания и управления дорожным движением будут реализовывать цифровой динамический контроль, унификацию транспортного оборудования и инфраструктуры, управление планированием. В центре внимания будущего управления и услуг автомобильной транспортной системы – укрепление, интеграция и координация системы с целью максимизации производительности существующей системы независимо от изменений спроса и предложения. Системные службы должны сосредоточиться на повышении надежности работы системы и уделять внимание мониторингу и своевременному предупреждению таких показателей работы системы, как скорость, задержка, безопасность и т. д. Ожидается, что с развитием автомобильных технологий связи и совместной работы появится ряд сопутствующих продуктов, таких как интеллектуальные системы эксплуатации и технического обслуживания для беспилотных такси, интеллектуальные облачные платформы управления для беспилотных автобусов и интеллектуальные сетевые платформы информационной безопасности транспортных средств. Внедрение и применение новых технологий, таких как искусственный интеллект и телеинформатика, лендинг мобильных приложений, в будущем будут формировать на тысячу миль огромную систему наблюдения, так называемых «глаз», «ушей», умную технологическую систему контроля автомобильного дорожного трафика, в которую будет встроено оборудование мониторинга с интеллектуальными алгоритмами и коммуникационным процессором для достижения голографического восприятия и человеко-машинного сотрудничества. Также произойдет расширение возможностей внутренней платформы для достижения трансграничной интеграции сцен движения, расширение группы интеллектуальных приложений, так что сцена движения будет восприниматься более полной, анализ поведения на дороге – умнее, предотвращение и контроль дорожных рисков – точнее, а обслуживание дорожной информации – эффективнее. Технология наблюдения за дорожным движением будет иметь богатый интеллектуальный смысл. Информация о характеристиках дорожного движения, получаемые с помощью внешнего интерфейса, не только богаты содержанием, но также полны и точны. Корреляция фоновой информации осуществляется в более реальном времени и практична, и может постоянно соответствовать растущим требованиям по надзору за безопасностью дорожного движения. Дорожное движение постепенно создаст полномасштабную, постоянно работающую космическую трехмерную повсеместную сенсорную сеть «вода – земля – воздух – небо» и построит интегрированную облачную платформу управления. Необходимо построение «виртуально и реально параллельной» и «трехмерно взаимосвязанной» системы информации о дорожном движении, основанной на мониторинге, анализе и реагировании в режиме реального времени, для реализации дорожных услуг, управления и обслуживания объектов, аварийного реагирования, контроля ресурсов и других видов восприятия, передачи и подачи информации.

2.2.3. Воздушный транспорт

Стремительное развитие мировой науки и техники и ее глубокая интеграция с воздушным транспортом сформировали и укрепили новую тенденцию в развитии авиатранспортных технологий. Основная цель технологического развития в сфере воздушного транспорта будущего – сделать его более безопасным, плотным и гибким, а также реализовать координацию, совершенствование и интеллектуализацию систем управления воздушным движением и авиационного оборудования, чтобы удовлетворить спрос на более чистые, эффективные, безопасные, надежные, комфортные, интеллектуальные, удобные и пунктуальные воздушные перевозки, а также стимулировать авиатранспортную отрасль к инновациям и развитию в более безопасных, эффективных, экологически чистых и разумных условиях. В этом направлении основные страны мира продолжают увеличивать свои инвестиции в передовое авиастроение, эксплуатацию инфраструктуры аэропортов, управление воздушным движением и обслуживание, а также в планирование разработок других систем и применение этих исследований и разработок. Тенденция развития в основном отражается в следующих трех аспектах.