Струнный транспорт SkyWay: разработка, которая навсегда изменит мир - «Технологии»

В августе этого года в белорусском ЭкоТехноПарке прошел четвертый ЭкоФест, ключевым событием которого стала презентация технологий струнного транспорта SkyWay. Корреспондент Техкульта побывал на этом событии, опробовал все представленные разработчиками системы и поделился своим мнением в нашей статье. Публикация вызвала серьезный резонанс среди читателей, поэтому мы решили представить более подробный обзор струнной технологии SkyWay.

***

Транспорт стал неотъемлемой частью нашей повседневной жизни — настолько, что мы уже перестали осознавать это. Но малейшая поломка личного автомобиля, отмена движения автобуса по какому-нибудь маршруту или вынужденная прогулка пешком в непогоду могут доставить массу неудобств жителям современного мегаполиса. А ведь еще каких-то 100 лет назад люди проходили в день по нескольку десятков километров пешком и не жаловались.

Однако при своей тотальной незаменимости современный транспорт приносит множество проблем, решить которые до сих пор не удалось лучшим умам человечества.

Недостатки традиционного транспорта

Рассмотрим автомобили и автобусы. Мы редко задумываемся о присущих им минусах — а они есть, причем серьезные:

Высокая опасность. Автомобили ежегодно уносят порядка 1,4 миллиона жизней по всему миру. Еще больше людей они оставляют калеками. Такое количество убийств не снилось всем самым опасным хищникам нашей планеты вместе взятым.

Удар по экологии. 40-60 % загрязнений атмосферы Земли приходится на долю выхлопных автомобильных газов. Больше всего от них страдают жители больших городов. Загрязнение воздуха — это невидимый убийца, опасность которого хорошо известна врачам и ученым, но совсем мало — обычному человеку. По оценкам ВОЗ, в 2012 году из-за загрязнения атмосферного воздуха во всем мире было зафиксировано 4,2 миллиона случаев преждевременной смерти людей.

Низкая эффективность. КПД традиционного бензинового двигателя – порядка 20%, дизельного – около 40 %. Это почти технологический предел таких систем, и вряд ли инженерам
удастся выжать из них новые цифры.

Пробки. Транспортный коллапс ежедневно сковывает мегаполисы, заставляя людей тратить порой несколько часов на дорогу из дома на работу и обратно.

Нидерландская компания TomTom опубликовала рейтинг загруженности дорог городов мира. Абсолютным чемпионом мира по пробкам в 2018 году стал индийский Мумбай, в котором индекс загруженности составляет 65 % (сравнение среднего времени передвижения по свободным и загруженным дорогам при аналогичном маршруте).

Вторым городом мира с самыми глухими пробками названа столица Колумбии — Богота. В утренний час пик водители там обычно тратят 26 лишних минут на каждые полчаса поездки по городу, в вечерний – 31 минуту. Москва занимает в рейтинге пятую позицию с показателем 56 %.

Это лишь несколько раздражающих аспектов классического транспорта, с которыми мы сталкиваемся каждый день. Решить их не удалось за всю историю существования двигателя внутреннего сгорания. Но что если не пытаться оптимизировать традиционную технологию, а поискать кардинально новое решение? И оно, на самом деле, уже существует и развивается совсем рядом с нами.

Струнный транспорт будущего SkyWay

SkyWay – это инновационная транспортная система, разработанная белорусским инженером-конструктором Анатолием Эдуардовичем Юницким. На ее создание и проработку Анатолий Эдуардович потратил более 40 лет – это стало делом всей его жизни. И сегодня она уже воплощена в реальность.

Давайте разберемся, что такое SkyWay. Внешне это небольшие транспортные модули, которые легко и без усилий скользят над землей по установленным на опорах рельсо-струнным конструкциям. Делают они это весьма быстро: скорость городских модулей может достигать 150 км/ч, а высокоскоростных междугородных – 500 км/ч. Для сравнения, максимальная скорость поезда метро всего 80 км/ч.

В этом видео показана транспортная система SkyWay в действии. Кажется, что кабины движутся легко и непринужденно — но за этим скрывается титанический объем инженерных и конструкторских
разработок, «невидимый» глазу пассажира.

Основные элементы системы SkyWay

Струнный рельс

Струнный рельс или рельс-струна – это обычная неразрезная (по длине) стальная, железобетонная или сталежелезобетонная балка, или ферма, оснащенная головкой рельса и дополнительно армированная предварительно растянутыми струнами.

Струнный рельс сочетает в себе свойства гибкой нити на большом пролете между опорами и жесткой балки на малом пролете. Плоская головка рельса и цилиндрическое стальное колесо кабины обеспечивают минимальные затраты энергии на движение. Использование такого рельса значительно снижает сопротивление качению колеса и, соответственно, энергозатраты на движение (в 5–7 раз в сравнении с автомобильным транспортом). В то же время данная технология позволяет существенно увеличить долговечность конструкции.

Эстакады

Они в несколько раз прочнее традиционных мостов и поднимают всю систему над поверхностью земли на высоту от нескольких метров до нескольких десятков метров, что позволяет решить главную проблему высокоскоростного транспорта — эффект экрана. Такое решение в 2 раза снижает аэродинамическое сопротивление капсулы и энергозатраты на передвижение, а значит и стоимость перевозок.

Неразрезная структура струнного рельса в эстакадном исполнении
по сравнению с обычной балочной эстакадой сокращает количество используемых строительных материалов и затраты на них в 15 и более раз. Для сравнения, стоимость строительства традиционной эстакады с обычными опорами — от $100 млн./км. А стоимость строительства эстакады SkyWay — от $3 млн./км.

Корпус

Продувки моделей инновационного подвижного состава SkyWay
(юнибусов) в воздушной трубе показывают, что коэффициент их аэродинамического сопротивления Сх составляет 0,075. Это говорит об их чрезвычайной обтекаемости, которая обеспечивает экономию мощности для привода одного модуля SkyWay около 600 кВт по сравнению с самым совершенным из альтернативных наземных транспортных средств. Сх, равный 0,075 — это в 6 раз меньше, чем у знаменитого Bugatti Veyron, официальный коэффициент сопротивления которой составляет 0,36. Такая аэродинамика радикально сокращает расход топлива и позволяет безопасно разгонять капсулы до 500 км/ч. Экономия энергии одним высокоскоростным юнибусом за 25 лет эксплуатации составит около 22 тыс. тонн топлива, стоимостью около $20 млн.

Таким образом, каждая тысяча юнибусов с уникальными аэродинамическими качествами способна сэкономить более 20 млн. тонн топлива стоимостью более $20 млрд. При этом не будет выжжено 80 млрд. тонн атмосферного кислорода и не будет образовано более 20 млрд. тонн загрязняющих веществ.

Электродвигатель

Движение транспорта SkyWay осуществляется с помощью синхронного тягового электродвигателя, объединенного с колесами в общий узел – мотор-колесо, что позволяет исключить передающие узлы и, соответственно, уменьшить габариты, вес и стоимость привода.

Электрический двигатель – это самое эффективное и экологичное решение для транспортных систем на сегодняшний день. Напомним, что КПД бензинового двигателя составляет около 20 %. КПД мощного электрического мотор-колеса – не менее 96 %. При этом оно отличается низким энергопотреблением, термо- и виброустойчивостью, низким уровенем шума, высоким крутящим моментом и позволяет осуществлять быстрый и равномерный разгон юнибуса до 500 км/ч, а также преодолевать уклоны пути до 30 °. Кроме того, у электромотора с прямым приводом на колесо есть еще одно важное достоинство: он позволит существенно сэкономить энергозатраты будущей мировой сети высокоскоростных дорог SkyWay – до 4 миллиардов тонн в год в топливном эквиваленте. То есть, именно столько, сколько ежегодно добывается нефти во всем мире.

Интеллектуальная система управления

Каждый транспортный модуль оснащен собственной интеллектуальной системой управления. Она непрерывно считывает информацию обо всем, что происходит на трассе, внутри и вокруг кабины, анализирует эти данные и следит за выполнением маршрутного задания. Это позволяет исключить из управления транспортом человеческий фактор и обеспечить высочайший уровень безопасности движения.

Также интеллектуальная система управления позволяет максимально сократить интервал движения между капсулами — до 20-25 секунд. Для сравнения – безопасный интервал для поездов метро составляет не менее 1-2 минут.

Преимущества транспорта SkyWay

Абсолютная безопасность

Безопасность при разработке транспортных систем SkyWay стоит во главе угла. Она достигается многими способами. Во-первых, исключением человеческого фактора. Центральная интеллектуальная система управления контролирует весь транспортный комплекс в соответствии с поставленными задачами. Следит за скоростью и безопасностью передвижения, совмещает потоки и реагирует на пожелания каждого конкретного клиента, чтобы обеспечить ему максимальный комфорт. Также, она рассчитывает наиболее удобные и оптимальные маршрутные задания при постоянном обновлении входящих данных.

Во-вторых, поднятием путевой структуры над землей. Ни пробок, ни зазевавшихся пешеходов, ни самоуверенных велосипедистов.

В-третьих, наличием противосходной системы, которая дополнительно повышает безопасность движения еще в 10 раз.

В-четвертых, наличием машинного зрения, которое позволяет контролировать ситуацию внутри салона и быстро среагировать, например, если кому-то из пассажиров станет плохо. Помимо этого, система отслеживает обстановку снаружи транспортного средства. Так, недавно генеральный конструктор компании демонстрировал, как Юнибус может «различить» человека вблизи магистрали, даже если тот спрячется.

Высокая экологичность

Для прокладки трасс SkyWay практически не требуется
извлечение грунта, а сами трассы проходят над землей, что
сводит их воздействие на окружающие экосистемы, фактически, к нулю.

Для движения модулей используются экологически чистые электродвигатели, а выдающиеся аэродинамические характеристики подвижного состава позволяют минимизировать расход энергии и сократить объем вредных выбросов в атмосферу.

Также, струнные рельсы производят гораздо меньше шума, чем обычные железнодорожные, причем снижение этого показателя достигается, в первую очередь, за счет использования специального бетона для их заполнения.

Высокая эффективность

Благодаря использованию электрического двигателя и независимых надземных трасс, эффективность системы SkyWay превосходит возможности современных видов транспорта.

Пиковая пропускная способность транспортной системы SkyWay при 20-часовой работе составляет 360 тыс. человек в сутки в одну сторону (с учетом двухсекундного разрешенного интервала, а также 10-местной базовой вместимости одиночного модуля). Для двунаправленной системы пиковая пропускная способность составляет 720 тыс. человек в сутки. Производительность SkyWay может быть дополнительно повышена путем увеличения вместимости модулей и объединения их в поезда.

Низкая стоимость строительства трасс, малое энергопотребление и высокий срок службы путевой структуры и подвижного состава позволяют существенно снизить операционные расходы на обслуживание SkyWay в сравнении с традиционными системами перевозки пассажиров.

Отсутствие пробок

Пробки в системе SkyWay невозможны по определению – все
транспортные средства движутся по одной линии, а их взаимное
расположение непрерывно контролируется интеллектуальной системой управления. Капсулы проходят над наземным трафиком, им не требуются светофоры и им не надо останавливаться, чтобы
пропустить пешеходов.

Но самым главным достоинством системы SkyWay, перед которым
меркнут все остальные, является ее полная реализуемость. Это не проект, который существует только на чертежных досках инженеров, а проработанная технология, которая уже сегодня воплощена в жизнь.

На сегодняшний день специалисты SkyWay разработали 11 принципиально разных моделей струнного транспорта, 4 из них уже сертифицированы. В штат компании-разработчика входят 86 конструкторских бюро и более 1000 высококвалифицированных специалистов.

Проект поддержали более 400 тысяч инвесторов из разных стран мира, а в мае этого года шейх Мохаммед ибн Рашид Аль Мактум включил SkyWay в инфраструктурный план развития Дубая.