Перейти в полный архив журнала →
В большинстве крупных городов дороги невероятно перегружены и на многих из них средняя скорость движения в часы пик снижается до 40-50 километров в час. Потери от задержек в пути составляют около пяти миллиардов часов в год (для США) и бесконечное количество литров бензина. Самое простое решение проблемы - прокладывать все новые и новые дороги - становится невероятно дорогим и порой просто нереальным. К примеру, реконструкция Центральной Артерии в Бостоне потребует не менее 8 миллиардов долларов. Ясно, что подобные затраты не всегда по силам даже всемогущей Америке.
Одно из возможных решений - организация системы Умных дорог, по которым будут передвигаться специально оборудованные легковые автомобили, грузовики и автобусы. Для этого не требуются суперкомпьютеры. Необходимы ПК, установленные в машинах и на дороге, объединенные в единую сеть. Такая автоматизация оказывается наименее дорогим путем решения проблемы. Современная дорога может пропустить около двух тысяч автомашин в час, а Умная - раза в три больше. Подобный выигрыш в количестве перевозок позволит перестраивать старые дороги, какая бы сложная компьютерная техника ни потребовалась для их «поумнения».
Идея автомобиля, движущегося самостоятельно без вмешательства человека не нова: работающая модель автоматической дороги была “хитом” павильона Дженерал Моторс на Всемирной выставке 1939 года в Нью-Йорке. В течение 50-х и 60-х годов исследователи этой крупнейшей автомобильной компании активно разрабатывали модели автомашин без водителя. В качестве одного из примеров можно вспомнить использование автоматизированных грузовиков на разработках открытых карьеров с полезными ископаемыми. Автомобили успешно двигались по тестовым участкам дорог. Но успехи опытных образцов еще не могли привести к их широкому внедрению, пока в конце 80-х не произошел существенный прогресс в развитии микропроцессоров, беспроводной связи и разнообразных сенсоров.
В 1988 году была организована специальная группа “Движение 2000”, поставившая своей целью создание Умной дороги. Позднее она преобразовалась в «Американское общество Умных перевозок», членами которого стали различные организации, объединенные единой проблемой - внедрением в жизнь Умных систем транспортировки, в том числе и Умных дорог.
Американское правительство тоже предприняло усилия в этом направлении: в 1991 году Конгресс США поставил перед Национальным консорциумом автоматических дорог задачу создать новую дорогу. В 1997 году цель была достигнута. Испытание показало, что Умная дорога позволяет большему количеству машин ехать с большей безопасностью.
На что же может быть похоже движение по Умной дороге? Ответ зависит от того, какая система применяется. Пока разрабатываются два основных варианта: первый - это специальная трасса, которая резервируется для автоматического движения; второй - смешанный вариант, когда полностью автоматические машины движутся вместе с обычными. Понятно, что в первом случае требуется гораздо больше затрат, но и выгоды обещают быть более значительными.
В обоих случаях водитель перед началом движения должен определить конечный пункт поездки и ввести информацию в бортовой компьютер. При въезде на автоматическую дорогу ее сенсоры определяют, есть ли у автомобиля все необходимое для автоматического движения, после чего берут управление на себя. На дороге со смешанным режимом движения водитель может выбирать, по какой полосе ехать - автоматической или традиционной. При этом, кстати, не исключается и возможность перехода с одной полосы на другую.
Дорога не должна управляться централизованно: ответственность за сигналы от сенсоров и контроль движения могут поделить между собой дорожный компьютер и компьютеры автомашин. К примеру, обнаружение препятствий и принятие мер по их объезду вполне можно доверить самой машине. При этом дорога будет играть роль “супервизора”, рекомендуя ту или иную скорость движения для поддержки равномерного потока.
“Дирижирование” движением на дорогах может принимать самые разнообразные формы. Известны два крайних случая: полная свобода и полное строевое подчинение.
В первом случае автомобили сами решают, что и как им делать. Главное - это определить качество покрытия дороги и длину тормозного пути при возможном экстренном торможении. Не менее важно и определение безопасного расстояния до впереди идущего автомобиля.
Строевое подчинение применяют для увеличения пропускной способности дороги. Машины как бы связываются невидимой нитью при помощи постоянного обмена всей информацией о своем движении. В строю могут двигаться 10-20 автомашин. В отличие от истинного, этот строй может рассыпаться и собираться заново при изменении целей его участников.
Автоматическая организация движения позволяет сократить дистанцию между машинами до нескольких метров. Когда автомашины так близки друг к другу, возрастает угроза столкновения из-за неожиданной остановки одной из них, допустим, по причине отказа оборудования. Но не надо забывать, что их относительные скорости в момент столкновения малы, поэтому и повреждения не будут существенными.
Следующая предполагаемая сложность - момент выхода из строя в обычное вождение. Нужно будет напомнить водителю, что пора прекращать блаженное безделье и возвращаться к активному “рулению”. Это предупреждение должно быть предельно настойчивым. В том случае, если водитель не подтвердит готовность к переходу на ручной режим управления, компьютер аккуратно выведет автомашину на безопасную стоянку.
Сразу Умную дорогу не построишь. Придется оборудовать ее постепенно – отдельными автоматизированными полосами, въездами и съездами, островками безопасности.
Хотя в дороги придется закладывать немало нового оборудования, все же большая его часть будет сосредоточена в автомобилях будущего. Прежде всего - несколько магнетометров, реагирующих на магниты, вмонтированные в центр полотна дороги на расстоянии 1 м. друг от друга. Эти магниты помогут выдерживать правильное направление движения, передавать актуальную информацию в зависимости от того, каким полюсом они смотрят вверх - северным или южным. Считывая эту информацию магнетометром, автомобиль «узнает» об искривлениях дороги, о своем местоположении и т.д. Сенсоры, смотрящие вперед, будут использовать микроволновое излучение или же излучение инфракрасного лазера. Их задача - обнаруживать опасные помехи и определять расстояние до других автомобилей. К сенсорам подключаются видеокамера и компьютер, последний быстро анализирует полученные изображения. Желательна установка такой видеокамеры, которая позволяла бы контролировать дорогу по всей ее ширине. Это избавило бы от необходимости установки магнитов по краям дороги.
Педаль газа будет соединена с автоматическими устройствами, ускоряющими и замедляющими движение. В каждом автомобиле необходимо цифровое радио, соединенное с компьютером, для связи с другими машинами и центральными управляющими компьютерами. Лобовое стекло машины станет своего рода дисплеем: как в современных боевых истребителях на него будет проецироваться вся необходимая информация.
Хотя подобные футуристические проекты кажутся далекими, большинство экспертов уже сейчас не видят серьезных технологических препятствий на пути их реализации. Можно начать и сегодня - были бы деньги. Причем, надо понимать, что избыточная стоимость дорог будет переложена на цену автомашин, а эксперты говорят, что “лишняя” тысяча долларов за автомобиль - это предел, который готов выложить покупатель. Поэтому надо укладываться в эту сумму.
Уже сегодня наиболее «продвинутые» автомобили оснащены разнообразным электронным оборудованием, которое при незначительном усовершенствовании приблизит нас к автоматизированному движению по Умным дорогам. К примеру, видеосенсоры могут вначале служить для предупреждения водителя о потере правильного направления движения и переходе с полосы на полосу. А это, кстати, одна из наиболее распространенных причин аварий на городских дорогах.
Следующее электронное усовершенствование - сочетание “впередсмотрящих” сенсоров с тормозом, для предотвращения столкновения (подобные устройства уже ставятся на некоторых японских автомобилях). Экстренное торможение может происходить и без участия водителя - это еще более снизит риск аварий.
Еще одна технология, готовая к внедрению - двустороннее цифровое радио. Водителей можно будет предупреждать об опасностях на дорогах, предлагать оптимальный маршрут движения или оказывать оперативную помощь в случае поломки или при дорожно-транспортных происшествиях. Навигационная система “OnStar”, которую предлагает американская автомобильная компания General Motors и “RESCU” компании Форд являются первыми образцами таких устройств.
При переходе на Умные дороги автомашины будут дорожать не сразу, а постепенно, давая водителям возможность привыкать как к возрастающей цене, так и к технологическим усовершенствованиям. В большой степени успех будет зависеть от общественного мнения. Автомашины станут более безопасными, чем современные, снизится стоимость их страховки, точнее, существенная часть ее перейдет от водителей к производителям. Но как это воспримут владельцы автомобильных гигантов? Непонятна пока и реакция самих водителей на столь существенную смену режима вождения автомобиля. Никто не требует повсеместного перехода на автоматические дороги за одну ночь. К счастью, никто и не протестует против их постепенного внедрения. Умные полосы уже успешно испытываются на автобане, неподалеку от американского города Хьюстон. По нему традиционно движется много автобусов и есть планы объединять их в своеобразные автопоезда при помощи автоматизации дороги. Следующим шагом может стать присоединение к этим “поездам” других специально оборудованных автомобилей.
Возможно, на начальном этапе за автоматизацию машин придется платить премии их владельцам. Но, понятно, что решающим аргументом для более широкого внедрения этой технологии станет повышенная пропускная способность Умных дорог.
7 августа 1997 года Национальный американский консорциум автоматизированных дорог организовал четырехдневную демонстрацию возможностей Умной дороги. Экспериментальный участок в 11 километров был сооружен на дороге к северу от города Сан-Диего, в штате Калифорния. Для него выделили и изолировали две полосы движения. В полосы вмонтировали магнитики, о которых шла речь раньше, и установили по краям компьютерное цифровое оборудование. В первом эксперименте участвовали два автобуса и три легковых автомобиля. Они совершали серию маневров на высоких скоростях, используя сенсоры для контроля движения. Проверялась возможность машин ездить в группе, совершая различные перестроения. Целью следующего эксперимента была демонстрация того, как автоматизация дороги повысит ее пропускную способность. В нем участвовали восемь автомашин. Они ехали одним составом, на расстоянии четырех метров друг от друга, выпуская одну машину из этого состава, а затем впуская ее обратно. И все это происходило на большой скорости, по команде внешнего компьютера.
Третья часть испытаний демонстрировала промежуточные шаги на пути к полной автоматизации. Два автомобиля вначале включали сенсоры, предупреждающие водителей о сходе с полосы движения. Потом они демонстрировали действие устройств, автоматически ускоряющих и замедляющих движение. И, наконец, переходили на полностью автоматическое движение. Аналогичные демонстрации были проведены и на грузовиках. Не отстает от США и Япония. На шестикилометровом участке дороги, неподалеку от города Комото, в сентябре 1996 года были проведены аналогичные испытания. В Европе основное внимание сосредоточено на автоматизации тяжелых грузовиков. Планируется создание поездов из таких грузовиков на дороге с одним водителем, ведущим первую машину.
Итак, Умные дороги не за горами. Скоро не придется сдавать правила движения, нервничать и утомляться за рулем, ругаться с тем, кто тебя “подрезал” и гудеть непокорным пешеходам. Все за вас сделают компьютеры. Хорошо ли это? Время покажет...
