Рассуждая, каким будет общественный или грузовой транспорт будущего, мы привычно загибаем пальцы, перечисляя накопившиеся проблемы: экология, скорость, пропускная способность магистралей, безопасность. На самом деле у российских ученых есть немало наработок, которые это будущее приближают. Расскажем о некоторых из них.
Водородное топливо
Мечта экологов - уход от двигателей внутреннего сгорания. Конечно, электротранспорт неплохо развивается: даже троллейбусы получили запас автономного хода - «опускают усы» и отправляются на улицы города, где для них не предусмотрено линий. Однако батареи все еще недостаточно совершенны, чтобы обеспечить такому тяжелому транспорту реально большой запас автономного существования. Поэтому им приходится возвращаться под сеть. Хороши и трамваи, но для них требуются контактные сети и тяговые подстанции, кабели от тяговых к сети, - и все это надо обслуживать.
А стоимость одной тяговой подстанции - 100-150 млн рублей, 1 км контактной сети - 12 млн. В Петербурге сейчас 86 тяговых подстанций, обеспечивающих электроснабжение контактной сети трамвая и троллейбуса, из них семь работают исключительно на трамваи. Вот если бы электротранспорт начал вырабатывать электроэнергию сам, да еще без выхлопа...
Зимой 2019 года «Горэлектротранс» Петербурга и «Центральный научно-исследовательский институт судовой электротехники и технологии» (ЦНИИ СЭТ) испытали трамвай на водородном топливе. На вид - обычный вагон, да только ездит с опущенным пантографом (всем знакомое устройство по приему тока, венчающее трамвайный вагон. - Ред.). В салоне вместо сидений - стройный ряд электрошкафов и некий агрегат, опутанный шлангами и проводами. Это сердце проекта - энергоустановка на водородных топливных элементах. Как рассказал заместитель директора по направлению водородной энергетики и главный конструктор по водородной энергетике филиала ЦНИИ СЭТ Игорь Ландграф, внутри нее протекают еще со школы известные нам процессы: соединение водорода с кислородом. По патрубкам сюда с одной стороны подается водород, с другой стороны - воздух, которые по коллекторам «разбегаются» по топливным элементам. В результате генерируется электрический ток, а в качестве «выхлопа» - вода и тепло.
Трамвай поехал, установка работает стабильно, максимальная скорость движения - 20 км/ч. Да, не очень быстро, однако вполне терпимо - в Петербурге средняя скорость движения трамвая составляет 11 км/ч. Получается, перспективы применения на городском транспорте энергоустановок на водородных топливных элементах есть. Особенно если ученые, как и обещали, сделают оборудование компактнее.
«Водородные установки применяются практически во всех сферах деятельности человека, - продолжает Игорь Ландграф. - В сентябре 2018 года в Германии уже запустили два поезда на водородных топливных элементах - Coradia iLint (вышел на неэлектрифицированный маршрут, заменив собой дизельные локомотивы. - Ред.), и планируют пустить еще десяток таких машин. Великобритания в июне 2019-го на выставке Rail Live представила «водородный поезд» - вагон, оборудованный 100-киловаттной топливной ячейкой, литий-ионными аккумуляторами и 20 килограммами сжатого водорода. А в китайском городе Таншань еще в октябре 2017-го на линию вышел первый в мире трамвай на водородных топливных элементах».
Левитирующий поезд
Конечно, многие слышали о чудо-поездах в Японии, бьющих все рекорды скорости - 603 км/ч! Однако рекорд этот поставлен не на привычной базе «колесо-рельс», а на высокоскоростной пассажирской системе, построенной по принципу магнитной левитации. Такие существуют и в Китае, и в Южной Корее. Ученые уверены: их можно применить и в грузоперевозках. А вот нужно ли?
Как поясняет профессор Санкт-Петербургского университета путей сообщения, руководитель Научно-образовательного центра инновационного развития пассажирских железнодорожных перевозок ПГУПС Анатолий Зайцев, уникальность подобных систем в том, что при данной технологии колесо и рельс не используются: взаимодействие между подвижным составом и несущей конструкцией происходит с использованием физических свойств магнитного поля. Таким образом ограничения скорости, зависящей от коэффициента сцепления колеса с рельсом, нет.
И еще один нюанс - как правило, такие линии возводят эстакадным способом, то есть над землей, что избавляет от необходимости строить специальную наземную инфраструктуру или вторгаться в уже существующую. К тому же «парящая» система в эксплуатации намного дешевле, нежели привычная «железка», да еще и отсутствуют вредные выбросы, металлическая пыль от колес и рельса, вибрация, шум, а также пыль от композита тормозных колодок.
«Для России скорость перемещения особенно актуальна из-за больших расстояний: взять хотя бы порты Дальнего Востока и производящие регионы Кузбасса, - продолжает Анатолий Зайцев. - Сейчас выделены колоссальные ресурсы на расширение возможностей восточной части БАМа, Транссибирской магистрали. Но я утверждаю: это проблему не решит! Так как на мировом рынке уголь востребован в огромных количествах, то с железных дорог товары народного потребления просто вытесняются. Например, рыбу с Дальнего Востока не привезти - ее просто не протолкнуть между потоками угля, контейнеры со стран Азиатско-Тихоокеанского региона идут мимо России».
Еще в 2015 году ученые ПГУПСа при поддержке ОАО «РЖД» уже создали опытный образец грузовой магнитолевитационной транспортной платформы. Ее вместе с контейнером весом 28 тонн подняли, а затем переместили на расчетное расстояние с помощью линейного синхронного двигателя. Теперь конструкция базируется на территории депо ТЧ-15 Ленинград-Балтийский и все это время находится в левитационном состоянии, то есть… парит на высоте 25 миллиметров над путевой структурой.
«С объектом ознакомился бывший министр транспорта Соколов, посещал его и Георгий Полтавченко. Первая реакция людей: «А как же это держится?» - улыбается профессор.
По мнению Зайцева, эту технологию вполне возможно применять и в городе: как экспресс в аэропорт «Пулково» или скоростные контейнерные перевозки в обход загруженных трасс и ж/д переездов».
Беспилотники ездят лучше людей?
Несомненно, когда мы говорим о новом топливе и высоких скоростях, не следует забывать о безопасности. Сейчас все серьезнее внедряются системы, призванные помочь водителю. Не исключено, что в относительно недалеком будущем, транспорт станет достаточно умным и «поедет сам».
Так, на Невском заводе электрического транспорта уже испытан первый беспилотный трамвай. Проект реализован на базе вагона «Витязь-М». На вид он совершенно не отличается от обычного трамвая, но если на рельсы выходит человек - останавливается, а затем откатывается назад, если пешеход начинает двигаться навстречу.
В чем же секрет? К блоку управления вагона подключен модуль, который получает информацию с установленных на лобовом стекле и по периметру корпуса камер и радарных сенсоров. GPS позволяет определять местоположение трамвая на картах высокого разрешения с максимальной точностью. Датчики собирают информацию, а затем их обрабатывает нейронная сеть: в результате машина отделяет людей от предметов инфраструктуры и сама останавливается, «видя» препятствие на пути.
Сейчас специалисты обкатывают технологию и выявляют нюансы. Система, кстати, полностью разработанная в России, предлагает решения для железной дороги и аграриев. И уже имеются заказы от крупных автокомпаний. Почему же такие трамваи еще не ездят по улицам города? Не все так просто.
«Тестирование будет продолжительным, ведь в будущем вагон повезет пассажиров, - уверен кандидат технических наук, руководитель департамента разработки беспилотных транспортных средств одной российской компании Юрий Минкин. - Важно досконально, полностью понимать, как реагирует искусственный интеллект в той или иной ситуации.
И, кстати, специалист не исключает, что беспилотные автомобильные системы на сегодняшний день уже ездят не хуже, чем живой среднестатистический водитель. Более того, они хорошо обучаемы».
Но скоро ли наступит будущее с беспилотными трамваями и автомобилями? Ученые прогнозируют - внезапного прорыва не будет, и внедрение систем произойдет постепенно: сначала массово введут «помощников водителя», затем они будут постепенно умнеть и получать все новые функции.
Так, для трамвая «Витязь» помощник уже разработан, по сути - это часть той самой большой и умной системы. Только большую часть времени он будет «сидеть смирно» и вмешается, если водитель допустит серьезные ошибки.
Петербург: возможна ли жизнь без пробок? 
«Умные роботы не заменят человека». Ученый Сергей Макаров о будущем России 
«Президентские зайцы». Кондуктор о запрете высадки детей из транспорта 
Путешествие к центру Земли. Пять проектов сверхбыстрых поездов