Будущее мобильности в цифровую эпоху

Йохен Айкхольт, исполнительный директор дивизиона "Мобильность" компании Siemens,— о перспективах развития городской мобильности к 2050 году.

Устойчивость развития экономик и обществ во многом зависит от устойчивого развития наших городов. Уже сегодня более половины населения планеты живет в крупных урбанистических центрах. Доля городов в масштабах мировой экономики составляет 80%, и она еще выше с точки зрения экономического роста. При этом ожидается дальнейшее увеличение темпов роста городов. По текущим прогнозам, уже через 15 лет почти 60% населения планеты будет жить в городах. К 2050 году доля горожан увеличится до 70%; при этом количество городских жителей будет равно нынешней численности населения планеты.

В условиях глобализации экономики, когда у компаний все больше возможностей перемещать ресурсы и кадры, города превращаются в коммуникационные центры. Как инженеры, мы могли бы даже назвать их "пультами управления", внутри которых осуществляются согласование и реализация таких перемещений. Города будут стараться привлекать самых активных людей, создавая наиболее благоприятные условия для экономической деятельности. А города с четким представлением и концепцией успешного будущего будут стремиться к сотрудничеству с другими. Так было всегда в процветающих городах, таких как древние центры, расположенные вдоль Великого Шелкового пути. Коммуникации всегда были ключом к успеху.

Коммуникации будут и дальше играть ведущую роль, так как главной движущей силой глобализации нашей экономики и ее бесчисленных возможностей являются "аборигены цифровых джунглей", которые уже начали вливаться в занятое население индустриальных стран. "Аборигенами цифровых джунглей" мы называем людей, с детства привыкших использовать инструменты глобальной коммуникации (например, Facebook, Twitter или Snapchat), которые связывают их друг с другом вне зависимости от места жительства или работы. Именно они теперь будут применять результаты этого "цифрового перехода", испытанные в частной жизни, ко всем аспектам экономической деятельности, обеспечивая беспрецедентный рост производительности труда за счет слияния реального и виртуального миров.

В итоге не только люди, но и предметы будут взаимодействовать по всему миру. Коммуникация между единицами техники будет осуществляться через интернет, датчики и актуаторы газовых турбин и установок будут собирать данные, отслеживать параметры, автоматизировать функции и оптимизировать процессы с использованием возможностей цифровых двойников и согласованных моделей данных. Развитию интеллектуальных компьютерных систем способствуют передовые алгоритмы, мощные вычислительные системы, высокая степень взаимодействия и "облачные" хранилища данных.

Аналогичным образом ситуация будет складываться в сфере транспортировки. Транспортный сектор даже может способствовать развитию в этом направлении. Как справедливо отмечается в декларации MIR Initiative, "в основе социальной мобильности и безопасности, а также экономического роста лежат транспортная мобильность, наличие адекватных инфраструктур и коммуникаций, обеспечивающих быструю перевозку людей, обмен товарами и идеями". Перевозки будут компьютеризированы и все больше автоматизированы — процесс, в котором уже сейчас компания Siemens принимает активное участие. Мы полагаем, что наша задача как инженеров состоит в том, чтобы использовать наши знания, умения, опыт и творческие способности для повышения качества жизни пользователей нашей продукции.

Комплексные интермодальные перевозки станут нормой, и мы сможем легко и быстро пересаживаться с одного вида транспорта на другой

Являясь лидером на мировом рынке разработки решений в области полностью автоматизированных массовых перевозок, наша компания сосредоточила свое внимание на освоении огромных возможностей компьютеризации системы транспортировки и повышении эффективности, привлекательности и удобства мобильности, как в пределах городов, так и между ними. Основываясь на результатах нашей научно-исследовательской деятельности, мы можем представить себе, какой будет мобильность в цифровую эпоху к 2050 году.

Главной особенностью новых технологий в мобильности будет полностью автономная интеллектуальная система управления. Применительно к железнодорожному транспорту это означает, что всеми поездами будут управлять автоматизированные системы без участия машинистов. Движение автотранспорта будет регулироваться с помощью интеллектуальной автодорожной сети и центров распределенного управления. На дорогах с низкой плотностью движения автомобили будут распределены по транспортным группам в пределах определенных участков трассы. Комплексные интермодальные перевозки станут нормой, и мы сможем легко и быстро пересаживаться с одного вида транспорта на другой.

Такая система имеет три основных преимущества. Во-первых, на дорогах с низкой и средней плотностью движения существенно повысится уровень безопасности. Во-вторых, сократится расход энергоресурсов, транспортная система станет гораздо более экологичной и экоустойчивой. В-третьих, значительно увеличится транспортная мобильность. Проще говоря, транспортные средства будущего позволят с более высокой эффективностью перевозить большее количество пассажиров и грузов.

Кому-то такая система или ее отдельные элементы могут показаться непривычными. Но на деле мы движемся (причем гораздо быстрее, чем может показаться на первый взгляд) к тому, чтобы использовать все элементы этой системы.

Любопытно отметить, что системы автоуправления движением поездов — гораздо более передовые и совершенные, чем проекты аналогичных систем для автомагистралей. Дело в том, что цифровые технологии на железнодорожном транспорте уже сейчас предоставляют массу преимуществ пассажирам пригородных поездов и туристам, особенно в городах. Железнодорожные операторы отчетливо понимают и ценят эти преимущества, а также тесно сотрудничают с нами в целях повышения качества предоставляемых ими транспортных услуг в рамках городского и междугороднего сообщения по всему миру.

Рассмотрим каждое из этих трех преимуществ более подробно. Самое главное и наиболее очевидное преимущество для пригородных пассажиров и туристов заключается в повышении качества и удобства транспортных услуг благодаря использованию цифровых технологий. Остановки отображаются на табло в режиме реального времени, направление поезда указано внутри и снаружи поезда, оплату проезда можно осуществлять через смартфоны при наличии специальных приложений, причем даже в случае смены вида транспорта или операторов на одном маршруте следования. Кроме того, путешествия по железной дороге становятся более безопасными. Системы видеонаблюдения оперативно и в режиме реального времени информируют машинистов о нарушениях в работе подвижного состава и железнодорожной линии, давая им возможность принять необходимые меры. Аналогичным образом камеры, установленные внутри и снаружи поездов, регистрируют ситуации повышенной опасности с указанием необходимых незамедлительных действий. И, конечно же, нормой станет наличие доступа в интернет на борту каждого поезда. Железнодорожный и автодорожный транспорт станет более безопасным, комфортным и удобным как для пассажиров, так и для водителей.

Во-вторых, цифровые технологии способствуют повышению доступности подвижного состава и транспортной системы в целом. С помощью наших интеллектуальных систем анализа инфраструктуры и сервиса мы уже сейчас можем спрогнозировать и предотвратить неполадки еще до их возникновения. Основой данной системы является обработка огромного количества данных, поступающих от наших устройств и систем. В частности, от одного парка из 100 пригородных поездов ежегодно поступает 50 млн диагностических сообщений, до 100 млрд блоков полевых данных и от 5 млрд до 200 млрд циклических записей, в зависимости от частоты замеров. Сложные алгоритмы, разработанные нашими ИТ-инженерами, позволяют нам анализировать полученные данные и определять модели и тенденции в работе наших устройств. Мы моделируем физический износ деталей, анализируем частоту аварийных ситуаций, определяем схемы выхода системы из строя и контролируем работу отдельных компонентов наших устройств. Очень скоро интеллектуальные аналитические системы позволят нам гарантировать своим клиентам 99,9% доступности выбранных ими поездов.

И в-третьих, за счет применения цифровых технологий повышается пассажиро- и грузовместимость транспортных средств в пределах действующей инфраструктуры. Эти возможности реализованы в среде, которую принято называть закрытой системой, где отсутствуют конкурирующие трафики, а по одному пути движется только один тип поездов. Например, мы установили автоматизированную систему на старейшей и наиболее активно используемой ветке парижского метро. Управление осуществляется совместно с помощью разработанной нами системы диспетчерского контроля и автоуправления поездом. При этом движение поездов полностью автоматизировано. Внедрение данной системы позволило нам увеличить пассажировместимость линии в часы пик на 20% и создать более комфортные условия проезда для парижан, которые используют метро для поездок на работу и с работы.

В Нюрнберге автоматизированные поезда используют ту же инфраструктуру, что и поезда, управляемые машинистами

Более развитые цифровые технологии позволяют нам повысить вместимость так называемых полузакрытых систем, где по одному пути движутся поезда разных типов. Например, в Нюрнберге автоматизированные поезда используют ту же инфраструктуру, что и поезда, управляемые машинистами. Автоматизированная система работает с точностью 99% и позволяет повысить пассажировместимость линии на 50%. К тому же такая система отличается высокой гибкостью, позволяя вводить в эксплуатацию дополнительные поезда и автоматически направлять их на пути непосредственно из депо.

Эта новация имеет дополнительные преимущества: помимо увеличения пассажировместимости она позволяет существенно сократить расход энергоресурсов. Наши системы в Париже и Нюрнберге позволяют операторам сократить энергопотребление не менее чем на 15%, обеспечивая защиту окружающей среды! Кроме того, системы автоуправления движением поездов безопаснее, так как они исключают риск ошибок, допускаемых человеком. В недавнем прошлом эта ошибка стала причиной очередной железнодорожной катастрофы в Германии.

Еще сложнее выглядит управление автоматизированными рельсовыми транспортными средствами в полностью открытых железнодорожных системах с неограниченным числом конкурирующих трафиков, как, например, в случае с дорогами общего пользования, где трамвайные линии функционируют в условиях разнообразных влияний, к которым относятся автомобили, пешеходы, сигнальные системы и даже бродячие собаки. Мы пока не можем внедрить полностью автоматизированные транспортные средства в таких открытых системах. Как, впрочем, и другие участники рынка мобильности. Однако у нас уже есть технологии, которые дают нам представление о том, как этого добиться.

Возьмем для примера нашу интеллектуальную цифровую систему поддержки, которая контролирует движение управляемых машинистами трамваев в Ульме (Германия). В системе предусмотрено несколько автономных камер, одна из которых настроена на распознавание сигналов и оснащена функцией радарного и лазерного сканирования. Система регистрирует опасные ситуации (например, появление других транспортных средств или пешеходов на трамвайных путях) и блокирует движение трамвая в случае необходимости. Это позволяет сократить количество несчастных случаев и повысить безопасность трамвайных линий в Ульме.

Другой пример — наша компьютеризованная придорожная инфраструктура, которая должна заменить старую материальную инфраструктуру путем внедрения безопасных средств коммуникации на основе системы обработки данных. Традиционные металлические таблички с дорожными знаками уступили место компьютерным командам, выводимым на монитор каждого средства транспорта с указанием предельно допустимой скорости. Такая система обладает гораздо большей гибкостью по сравнению с ее предшественницами. Мы планируем ее запуск в самом ближайшем будущем. В 2014 году компании Siemens, NXP и Honda провели масштабный эксперимент по использованию данной системы на автомобилях. Эта инициатива позволила продемонстрировать практические выгоды применения интеллектуальных транспортных систем и их пригодность для повседневного использования (особенно впечатляет протяженность экспериментальной трассы от Вены до Роттердама — 1,3 тыс. км по Европе). Мы также убедились в том, что основой интеллектуальных транспортных систем являются недорогие взаимосвязанные сенсорные сети.

И последний пример. В Дуйсбурге (Германия) цифровые технологии обеспечивают непрерывное взаимодействие между разными видами транспорта (например, между грузовыми автомобилями и судами). Здесь мы установили интеллектуальную систему контроля входящих потоков во внутренних портах, которая также пригодна для установки в морских портах и аэропортах. Система обеспечивает контроль доставки грузов автотранспортом в пределах периода нахождения на причале соответствующего судна. Мы также установили камеры в отдельных точках порта для отслеживания прибытия грузовых автомобилей. Вся эта информация, включая движение автомобилей и судов, поступает в центральный блок управления, где она обрабатывается с помощью наших компьютерных программ. Полученные данные передаются водителям с помощью специальных приложений для смартфонов и LED-дисплеев, установленных в кабинах грузовых автомобилей. Судоходные компании также получают отчет через разработанный нами интернет-портал.

Эти примеры наглядно показывают, что мы можем быть оптимистами по поводу преимуществ, которые даст нам мобильность в эпоху цифровых технологий. Мы также видим, что наши технологии уже успешно применяются во многих областях (особенно на железнодорожном транспорте). Мы стали свидетелями головокружительного скачка в развитии новых и модернизации существующих технологий. Многие технологии, необходимые для полной автоматизации системы железнодорожных перевозок, уже сейчас представлены в портфеле решений в сфере мобильности компании Siemens. Например, автоматизированная система автоуправления движением поездов, система регистрации аварийных ситуаций, система оповещения машинистов и взаимосвязанные сенсорные сети. Конечно, впереди еще много работы, как для нашей компании, так и для других игроков рынка мобильности.

Именно поэтому я считаю, что для меня как инженера наступили удивительные времена. И что еще более важно — удивительные времена наступили для наших клиентов, особенно тех пользователей цифровых технологий, которые каждый день ездят на общественном транспорте. Тенденция очевидна: количество людей, способных оценить преимущества цифровых технологий транспортной системы, будет постоянно увеличиваться, особенно в растущих городских центрах. Я убежден, что наши передовые концепты в области мобильности помогут сделать города более комфортным и приятным местом для жизни.