Можно ли доверить автоматике такую ответственную вещь, как пассажирские перевозки? По привычке хочется ответить «нет» — однако человеческий фактор был и остается причиной слишком многих транспортных трагедий, а значит, в будущем машинисты поездов и водители автобусов останутся не у дел. Собственно говоря, это будущее понемногу наступает.
Чтобы попасть в это будущее прямо сейчас, тоже требуется воспользоваться пассажирским транспортом — правда, пока еще таким, который не обходится без человека за штурвалом (автопилот гражданских воздушных судов не в счет). Выбирайте, что вам больше по душе — Сингапур, Ванкувер или, быть может, Париж: во многих городах вы уже сегодня сможете запросто прокатиться по линии метро без машинистов. Где-то — как в Тулузе или Лионе — вообще нет ни одного машиниста во всей подземке. А в некоторых европейских городах — например, в Милане или Ла-Рошели — пассажирский транспорт, который «себе на уме», понемногу вливается в общий дорожный поток: на улицы выходят автобусы без водителей.
«Бесчеловечное метро» во многих городах по всему миру теперь если кого и удивляет, то разве что туристов — но и они быстро привыкают. И даже входят во вкус поездок в голове состава: вид за лобовым стеклом позволяет на несколько минут самому почувствовать себя машинистом. Осторожно, двери закрываются. Следующая станция — ближайшее будущее.
Справедливости ради стоит отметить, что некоторые из «самоходных подземок» начали отсчитывать третий десяток лет своей истории, а большинство технологий, которые в конце концов и реализовались в виде транспортных систем без машинистов, взяты в инженерный оборот еще во второй половине прошлого столетия. Например, в 1970-е конструкторы, уже тогда вынашивавшие идею «самоходного транспорта», оценили потенциал технологии LIDAR, которая сегодня стала общим местом в деле организации автоматизированных транспортных линий. Более того — эту технологию сделали базовым элементом нашумевшего «гугломобиля», который также намерен совершать свои путешествия без водителя.
LIDAR — изначально гибрид слов light и radar, хотя со временем аббревиатура получила и побуквенную расшифровку (light detection and ranging). Технология, позволяющаяраспознавать препятствия, определять их характер и измерять расстояния до них, изначально применялась в космических исследованиях, горном деле и археологии — собственно, эти поприща так и остаются пока для нее основными. Но, совершенствуясь, она находит и другие области применения.
В восьмидесятые, в эпоху первых прототипов дорожных беспилотников, в распоряжении инженеров не было достаточных вычислительных мощностей, которые позволили бы с нужной скоростью обрабатывать данные лидаров. Но как только компьютеры стали соответствовать этой высокой планке, конструкторский интерес к лидарам вернулся. В современных проектах лидар служит основным инструментом ориентирования на дороге, а огромные массивы данных с него претворяются в постоянно обновляющуюся трехмерную карту местности. Кроме этого, мозг «умной машины» должен задействовать системы спутниковой навигации, уметь отлично... распознавать тени, а также своевременно обнаруживать на дороге пешеходов. Для того чтобы привить создаваемым сегодня прототипам дорожных беспилотников этот сверхважный навык, инженеры задействуют старую добрую технологию отличения металлических объектов от неметаллических — ту, что применяется в мино- и металлоискателях.
Ее использует и прототип городского автобуса без водителя. Эти небольшие белые шаттлы Navia начнут курсировать по историческим центрам нескольких европейских городов уже этой осенью. Крошечные автобусики больше похожи на несколько увеличенные гольф-кары: никаких сидячих мест (расстояния предполагаются небольшие) и никаких органов управления на поверхности, кроме разве что сенсорной панели, на которой пассажиры смогут выбрать направление и нужные остановки. Кстати, такой автобус не нужно будет долго ждать — его легко вызвать на ближайшую остановку при помощи специального приложения для смартфона.
По мере прохождения маршрута Navia строит и постоянно обновляет SD-карту местности и действует в соответствии с ней. Разработчики Navia особенно акцентируют внимание на мобильности шаттла: ему не требуются ни «выделенка» для проезда, ни кабель. Он способен бегать по городу круглосуточно, только иногда заезжая «перекусить» на станции подзарядки. Для навигации мини-автобус будет использовать не только карту и GPS — в зоне, где будет курсировать Navia, установят особые электромагнитные элементы, помогающие шаттлу соблюдать направление.
Это тоже не последнее слово в транспортной индустрии — направляемые автобусы, для которых нужны физические ограничители или «коридоры», уже в начале 2000-х сменились автобусами на магнитном управлении, такими как в голландском Эйндховене или во французском регионе Дуэ.
И все-таки историю транспорта повышенной самостоятельности стоит отсчитывать с 1960-х — когда в Канаде началась работа над созданием новой транспортной системы для Ванкувера. Причина, заставившая урбанистов и инженеров пуститься по этому неизведанному пути, — возможность без ущерба для безопасности сократить интервалы между составами. К 1960-м Ванкувер разросся настолько, что существовавший на тот момент транспорт никак не мог «переварить» огромную людскую массу, вечно спешащую по своим делам во всех возможных направлениях. В центре была вечная давка, а на окраинах появилось много новых районов, куда транспортная система вообще не доходила. Чтобы снизить ставшую критической нагрузку на город, и был создан «беспилотный метрополитен».
К этому решению пришли, проработав не одну сотню проектов, но главное стало ясно с самого начала: управлять этими поездами должна автоматика. Основная теперь для автоматизированных перевозок система контроля за поездами на основе радиосвязи и «движущихся блоков» еще не была разработана — но даже на доступных в то время технических мощностях была видна огромная разница между автоматическим и ручным управлением, в первую очередь в отношении пропускной способности. В 1980-е первые канадские рельсовые системы работали на принципе индукционной петли — простого передатчика, при помощи которого можно было фиксировать местоположение состава на рельсах. Человеку, управляющему поездом, просчитать такое не под силу. Правда, в составах, которым присвоены уровни автоматизации от первого до третьего (всего их пять — эта шкала разработана в рамках европейского технического регламента), находится как минимум один сотрудник транспортной системы — он отвечает за открытие дверей и эвакуацию в чрезвычайных ситуациях.
Теперь ванкуверский SkyTrain — старейшая и, пожалуй, самая привлекательная для туристов рельсовая система без машиниста. Она проходит над землей, а из окна поезда видны разнообразные достопримечательности — этакий транспорт для сити-тура с тремя линиями и 60 станциями.
Первые системы автоматического управления поездами основывались на довольно простом принципе так называемого «неподвижного блока». Суть его в том, что весь путь, по которому проходят составы, разделен на участки — и поезд не может пересечь границу участка, который еще занят предыдущим составом. Как только блок освобождается, поезд может въезжать в его пределы — но он не останавливается, чтобы подождать, если блок занят, а постепенно снижает, а затем снова увеличивает скорость, что помогает, разумеется, экономить энергию и беречь оборудование от износа. По этому принципу действует популярная в Европе система VAL — первоначально задуманная как техническое решение для метрополитена в Лилле, она быстро набрала популярность и за 1990-е и начало 2000-х годов успела пустить корни не только в нескольких городах Франции, но и в Голландии и США. VAL, как и все системы автономного управления рельсовым транспортом, может действовать с одинаковым успехом как под землей, так и на ее поверхности. Ко всему прочему, она не создает шума (поезда используют шинный ход) и еще и поэтому пригодна, например,для аэропортов — как раз такие составы «бегают» между терминалами огромной парижской аэрогавани Руасси — Шарль де Голль. Другие — соединяют аэропорт Орли с линией городской электрички RER.
«Каждую субботу, с 10 утра до часу дня, Транспортное общество Парижа автоматизирует вашу линию» — это извиняется перед своими пассажирами еще одна транспортная система французской столицы, парижская подземка. Работы по автоматизации движения на ее первой линии начали еще в 1970-е — тогда для этого между рельсами на всем ее протяжении уложили особое полотно из параллельных кабелей, действовавших наподобие антенны.
К сегодняшнему дню автоматизации подверглись полностью или частично первая, третья и пятая линии парижского метро, а также четырнадцатая, где работы велись уже на основе самых новых технических принципов автономного управления поездами — при помощи передачи путевых данных по радиосвязи.
Первые рельсовые системы для пассажирских перевозок с автоматическим управлением на основе радиосвязи (CBTC) открылись в 2003 году — сначала в аэропорту Сан-Франциско, а затем в Сингапуре. Новизна такой системы управления заключается не в технических ее параметрах (используется частота 2,4 ГГц, такая же как для Wi-Fi-соединений), а в том, что осуществляется постоянная двусторонняя связь между поездом и путевым оборудованием. Поезд в режиме реального времени передает устройствам, установленным вдоль всей линии движения, информацию о своем «статусе» (местоположении, скорости, направлении движения и ожидаемом тормозном пути). Значит, можно определить его позицию в любой точке рельсовой сети, а не только узнать, что он пересек границу какого-то из участков. Это позволяет контролировать поезда не относительно границ блоков, а относительно друг друга — система формирует так называемый «отпечаток» поезда, то есть определяет его положение и то расстояние, на которое к нему можно безопасно приблизиться. Эти данные получает следующий за ним состав — и, сообразуясь с ними, уменьшает или увеличивает скорость, опираясь не только на данные о том, каков его «предел движения» относительно предыдущего, но и каково расстояние до ближайшей остановки и время пребывания на ней. Такой «отпечаток» иначе еще называется «движущимся блоком» — в противовес «неподвижному».
Увеличенная пропускная способность и максимально сокращенные интервалы между составами — не единственное весомое достоинство системы управления поездами при помощи радиосвязи. Оборудование для такой системы не только проще в эксплуатации, чем то, что предусматривает система VAL, — оно еще и очень многочисленно, что не позволяет единичным ошибкам влиять на работу всей системы. Еще один несомненный плюс — возможность программировать управление поездами в зависимости от сезона, времени дня и многих других факторов, которые оказывают влияние на плотность потока пассажиров.
Архитектура у таких систем может быть как централизованной, так и рассредоточенной — главное здесь не то, откуда они управляются, а то, как происходит обмен данными между поездом и путями. В этом, кстати, таится и главная опасность систем на основе радиосвязи — оборудование должно быть износостойким и всегда в рабочем состоянии, ведь потеря связи на одном участке может вызвать кризис во всей системе. Впрочем, достоинств у CBTC, кажется, все равно больше — запишем ей в плюс и умение не только экономить энергию, но и даже добывать ее: метро в Эр-Рияде, столице Саудовской Аравии, которое планируется открыть к 2018 году, должно научиться перерабатывать энергию торможения в полезное электричество.
Возможно, эта особенность принесет здешнему метро звание самого экономного в мире. Подземка — как известно, территория рекордов. Лондонская носит титул самой старой, нью-йоркская — самой большой. Ванкуверское метро — крупнейшее среди автоматических, в метро Дубая — самая длинная автоматизированная линия, а подземка в Лилле открылась раньше всех других метрополитенов без машинистов — в 1983 году (правда, автоматическая линия в Париже в этот момент уже функционировала). У московской подземки свои поводы для гордости — самая красивая, самая читающая и, между прочим, одна из самых загруженных в мире (третье место после Токио и Сеула). Сегодня в Москве метро перевозит около 7 миллионов человек ежедневно, а машинистов в нем трудится несколько тысяч. Возможно, когда-нибудь мы доживем до момента, когда эта цифра сократится до нуля — во всяком случае, загруженность столичного метро заставляет примерить и этот путь.
(с) Виктория Сафонцева, Полина Гроссман