Как работают умные дороги

Как еще можно улучшить дорогу? Какое покрытие станет следующей вехой прогресса? В Ванкувере, например, недавно предложили добавлять в асфальт частицы переработанного пластика, что увеличивает прочность и позволяет часть дороги при перекладке пускать во вторичное использование. Но это лишь усовершенствование привычного покрытия. Гораздо более интересной идеей кажется наделить дорогу «разумом», заставить ее не просто лежать под колесами, но и работать на человека в прямом смысле этого слова.

Концепций превращения дороги в интерактивную систему существует множество. Рассмотрим несколько основных направлений, в которых движутся инженеры и дизайнеры.

Американские инженеры Скотт и Джулия Брюсоу разработали схему, позволяющую превратить дорожную сеть в огромную солнечную электростанцию. Проект получил название Solar Roadways, и суть его достаточно проста. Все дорожное покрытие США Брюсоу предлагают заменить на солнечные батареи, накрытые прозрачным сверхпрочным материалом на основе стекла, способным выдерживать постоянную транспортную нагрузку.

Подобная схема позволит не разгрузить, а попросту сделать ненужными ряд традиционных электростанций — даже при условии, что «на сторону» пойдут только излишки энергии. В первую же очередь Solar Roadways будут питать сами себя. Зимой они будут самоочищаться от снега и льда путем легкого прогрева, дорожные знаки станут интерактивными, управляемыми от дороги, разметку можно будет высвечивать встроенными в полотно светодиодами; более того, от полотна смогут бесконтактно заряжаться аккумуляторы электромобилей!

Скотт и Джулия основали собственную компанию и в феврале 2012 года представили первый образец дорожной плиты, квадрат со стороной 3,658 м. Причем еще до этого проект выглядел настолько убедительно, что министерство транспорта США выделило грант в $100 000 на изготовление прототипа.

Покрытие Solar Roadways состоит из трех слоев. Внешний слой — это основная проблема разработчиков. Специальное стекло, которое будет достаточно прочным, чтобы выдерживать даже тяжелые грузовики, не прогибаясь и не повреждая хрупкие солнечные панели, стоит очень дорого. Нельзя также забывать, что покрытие должно быть водонепроницаемым и выдерживать порой очень тяжелые погодные условия.

Второй слой — электронный. Он включает в себя управляющие микропроцессоры, нагревательные элементы для избавления от снега, солнечные панели, LED-подсветку. Наконец, третий слой — базовый, коммуникационный. Именно через него электроэнергия, «добытая» дорогой, поступает внешним потребителям. И кстати, не только электроэнергия. Через Solar Roadways можно вести телефонию, высокоскоростной интернет и т. д.

Плюсы и минусы разработки Брюсоу налицо. Плюсы: дешевая и доступная электроэнергия, огромная автономная электростанция с возможностью подключения к ней в любом месте, удобство управления разметкой и информацией, экологические преимущества. Основной же минус проекта — его чудовищная стоимость. Одна панель по самым скромным расчетам обойдется в $7−10 тысяч (асфальт такой же площади стоит около $250), да и надежность системы под большим вопросом. Одно дело — испытание пробного квадрата в тепличных условиях, а другое — ежедневный трафик, дожди, снега, грязь, которая закрывает солнечные панели и не счищается нагревом.

Перспективы у Solar Roadways есть. Скорее всего, сначала их испытают на менее нагруженных участках трасс — например, парковках. А потом уже будут смотреть, стоит ли игра свеч. К слову, систему поддорожного обогрева Interseasonal Heat Transfer предлагала еще в 2005 году британская компания ICAX Ltd. — их термонакопители должны были собирать избыточное тепло дорожного полотна летом и отдавать его зимой. Проект успешно прошел стадию предварительных испытаний в Хиросиме (Япония), но более о нем ничего слышно не было.

Другой проект интерактивной дороги предложили голландцы из компаний Studio Roosegaarde и Heijmans Infrastructure. Их совместная разработка Smart Highway значительно проще, чем американский вариант, и уже на 2013 год запланирован пуск пробного участка дороги. Голландия — страна небольшая и не очень солнечная, потому батареи под дорогой вряд ли себя окупят, а вот интерактивные свойства полотна вполне могут улучшить организацию дорожного движения, уменьшить аварийность, упростить управление трафиком.

По идее разработчиков, трасса должна заранее предупреждать водителей о нештатных ситуациях, о снегопаде, пробках или авариях, должна быть ярко освещена ночью. Казалось бы, голландцы серьезно проигрывают американцам по функционалу — но нет. Дело в том, что разработчики не собираются полностью менять покрытие уже построенных дорог — наоборот, элементы умной дороги планируется встраивать в существующую сеть, причем элементы эти в большинстве своем очень просты и основываются не на электронике, а на химии.

Флуоресцентные краски и порошки обеспечат ночное свечение (до 10 часов после дневной «зарядки») обычной разметки, а в плохую погоду на дороге будут проявляться предупреждающие узоры, нанесенные другими видами краски, реагирующей на внешние условия. Интерактивная разметка может быть реализована также путем врезки в полотно экранов — но так или иначе, основным покрытием умных голландских дорог останется старый добрый асфальт, что снимает основную проблему Solar Roadways — необходимость обеспечить прозрачность внешнего слоя полотна.

Smart Highway также сможет подзаряжать аккумуляторы электромобилей посредством индукции, правда, в отличие от американского конкурента, дорога не станет сама вырабатывать энергию, забирая ее из внешней сети, — для этого предназначена специальная «подзарядная» полоса. Помимо нее, электронная система Smart Highway будет включать в себя элементы дорожной инфраструктуры — светофоры, железнодорожные переезды, знаки и информационные щиты.

Сегодня на стадии бета-тестирования находятся пять составляющих «умной» дороги: динамическая разметка, светящиеся в зависимости от времени суток элементы инфраструктуры, интерактивное освещение, полоса подзарядки электромобилей и система, подразумевающая установку по обочинам множества мелких ветрогенераторов, улавливающих потоки от проезжающих автомобилей. Голландский концепт гораздо дешевле и ближе к реальности, нежели американский, и вполне воплотим в Европе — недаром он получил премию Dutch Design Awards 2012 и готов к частичной реализации.

Итак, с энергетической составляющей и обеспечением безопасности водителя мы разобрались. Но пешеход — тоже участник дорожного движения, причем он изначально находится в более опасной ситуации, нежели автомобилист. Проектов, приспосабливающих дорогу для пешехода, довольно много, и все они базируются на общем принципе, который хорошо сформулировал известный российский дизайнер Артемий Лебедев: для уменьшения количества аварий на переходах нужно выделять и подсвечивать не знак перехода, а идущего через дорогу человека.

Собственно, студия Лебедева несколько лет назад предложила концепт «Воздушная зебра». В соответствии с проектом, над «зеброй» протягивается система фонарей, по форме дублирующих разметку. Таким образом, необходимость в знаке практически отпадает: переход и пешеход ярко освещены, видны издалека, причем даже когда сама «зебра» не видна из-за снега или грязи, ее верхний «дублер» продолжает работать.

В 2012 году южнокорейский дизайнер Ходжон Лим создал другой концепт «умного перехода» — Guardian, чуть более сложный в реализации, но тоже вполне наглядный. По идее Лима, зона перехода ограничивается четырьмя столбиками, в каждый из которых встроен генератор лазерного луча. Когда дорога открыта для перехода, красные лучи визуально «отсекают» автомобили, служа заметным (пусть и нематериальным) шлагбаумом. Когда же красный горит пешеходам, луч точно так же отгораживает от людей проезжую часть. Лучи будут видны и в темноте. Идея неплоха, поскольку работает на ниве психологии: возможно, кто-то не побежит на красный, если перед ним на уровне груди будет «висеть» красная линия, и тем самым спасет себе жизнь.

Впрочем, еще за три года до Лима подозрительно схожий концепт предлагал другой южнокореец Ханйонг Ли. По его идее, лазерная «стена» — а не тонкая линия — появлялась только перед автомобилями. Стена Ли должна быть интерактивной, по ней ходят образованные лазерными лучами красные фигурки пешеходов. В первую очередь стена предназначена для того, чтобы обострить внимание водителей. Правда, стоимость концепта слишком велика по сравнению с его невысокой функциональностью — в этом плане обычная подсветка Лебедева или тонкие красные линии Лима предпочтительнее.

В принципе, подобных концептов было множество — вплоть до «умной» подсветки каждого пешехода индивидуально (причем идущих на зеленый — зеленым, а на красный — ярко-красным). Объективно говоря, лишь два первых из описанных в этой главе имеют шанс на воплощение в реальности. Суть в том, что современные технологии вполне позволяют просто и недорого обозначить пешехода на дороге, а придумывать для этого сложный и дорогой велосипед — алогично. Так что есть надежда, что мы увидим «Воздушные зебры» или Guardian на наших дорогах.

В России, как известно, ситуация с дорогами очень тяжелая — в целых регионах их практически нет, а 1235-километровая федеральная трасса А-360 «Лена» вообще вошла в народный фольклор как одна из самых страшных и опасных дорог в мире.

Тем не менее параллельно с разговорами о реставрации обычной дорожной сети ведется речь и о появлении у нас элементов интерактивных дорог. В частности, не так давно ОАО «Роснано» заявило о строительстве в Татарстане пробных участков дороги по голландскому образцу Smart Highway. Светодиодное освещение, люминесцентная разметка, специально разработанное покрытие (армированный стальной стружкой фибробетон, базальтопластиковая арматура, модификаторы асфальтобетонных смесей) — все это теоретически может появиться в районе Казани уже в 2014 году, но теория у нас, как известно, нередко расходится с реальностью.

В Москве же рассматриваются проекты по улучшению пешеходных переходов — в списке изучаемых инноваций и «Воздушная зебра», и разработки южнокорейских дизайнеров. Пока планируется сделать несколько пробных переходов на отдельных участках и посмотреть, какая от этого будет польза.

В целом, мир готов к принятию интерактивных дорог. Технологии позволяют разместить под дорожным покрытием солнечные батареи, связать разметку с дорожными знаками в единую сеть и даже превратить трассу в один большой интерактивный экран. Вопрос в первую очередь в стоимости и целесообразности подобных проектов. Если голландцы реализуют Smart Highway и проведут «полевые» испытания, будет о чем говорить. Пока же концепты остаются концептами. Пусть и жизнеспособными.