Синьпин Янь, Лиминь Цзя
Передовые технологии и перспективы их развития в транспортной отрасли Китая

ПРЕДИСЛОВИЕ

Транспорт – это жизненная сила национальной экономики. В сентябре 2019 года Центральный комитет Коммунистической партии Китая и Государственный Совет опубликовали «План построения мощной транспортной страны», в котором четко прописано: «К 2020 году завершить задачу построения умеренно процветающего общества во всех аспектах транспортного строительства, выполнить 13-й пятилетний план развития современной и комплексной транспортной системы и заложить прочный фундамент для строительства сильного транспортного государства; с 2021 года до середины века продвигать строительство сильного транспортного государства в два этапа; к 2035 году построить технологически высокоразвитую транспортную систему». Для строительства технологически высокоразвитой транспортной системы страны указаны направления и цели развития.

Транспорт всегда был интегратором науки, носителем новейших достижений науки, техники и промышленности, а также лидером в развитии многих научно-технических и промышленных областей. Уровень его развития является воплощением всеобъемлющей силы научно-технического и промышленного прогресса страны. Сегодня в информационной, товарно-материальной, энергетической и других областях прорывные технологии и новые технологии общего назначения появляются в больших количествах, и тенденция к глубокой интеграции с транспортом усиливается. Это приводит к тому, что мировая транспортная научно-техническая и промышленная модель сталкивается с масштабными изменениями, поэтому важно полностью разобраться с текущим уровнем технологического развития в области транспорта, точно определить ключевые технологии, которые имеют глобальное влияние и прорывной эффект, объективно оценить и спрогнозировать будущие тенденции технологического развития, спланировать и обозначить направления и задачи научно-технической деятельности. Это имеет большое практическое значение и далеко идущее стратегическое значение для планирования направления и задач научно-технических инноваций в области транспорта в Китае, определения дорожной карты развития, дальнейшего содействия упорядоченному развитию технологических инноваций и индустриализации транспортной отрасли Китая, а также поддержки строительства мощной транспортной страны на фундаментальной основе.

С этой целью данная книга следует методологии технологического предвидения и идентификации технологий на основе научной методологии «Китай, лицом к миру», служащей общей ситуации, фокусируясь на транспортном оборудовании, инфраструктуре, управлении эксплуатацией и транспортных услугах. На основе детального анализа существующих технологий в области транспорта и текущей тенденции развития транспортной науки и техники, сформированной в результате взаимообогащения мировой науки и техники, сделана попытка точно определить и оценить модель развития, передовые технологии и технологические «горячие точки» в сфере транспорта в ближайшие 10–15 лет; систематически анализировать значение, роль и форму перспективных технологий, обусловленных видами транспорта; сформулировать точные выводы и суждения о функционировании и влиянии новых возникающих межотраслевых трансформационных технологий на изменение технических систем и моделей транспортной системы, а также на формирование новых транспортных технологий, чтобы в конечном итоге сформировать систематическое предвидение перспективы науки и техники в области транспорта, которое является «систематическим и полным, с четкой главной линией, четкой иерархией и фокусом».

Книга состоит из трех глав. В первой части основное внимание уделяется общей тенденции технологического развития, передовым и актуальным технологиям в области транспорта путем анализа общего тренда развития технологий в области транспорта (железнодорожный транспорт, автомобильный транспорт, водный транспорт и воздушный транспорт); классификации новых технологий и комплексу новых трансформационных технологий, созданных в области транспорта в последние годы, и определению ведущих новейших технологий, имеющих наибольшее влияние на развитие транспорта. Во второй главе выдвигаются типичные технологические направления с глобальным влиянием, сформированные в результате взаимодействия транспорта и информационных технологий, нового производственного оборудования, сырья, новых источников энергии и др.; проводится анализ среднестатистических случаев. Третья глава, основанная на прогнозировании будущей модели развития транспортной отрасли, выдвигает общий прогноз будущих транспортных технологий и предложения по планированию научно-технических инновационных задач.

Эта книга является частью результатов исследования «Отслеживание перспективных научно-технических «горячих точек» в области транспорта» – задачи, взятой на себя авторским коллективом в качестве основной работы по национальному технологическому прогнозированию. Руководителями и организаторами исследовательской работы являются профессор Цзя Лимин и академик Янь Синьпин. Академик Янь Синьпин и научный сотрудник Ван Цзюньли отвечают за исследования, связанные с водным транспортом; профессор Ли Кэцян и профессор Лу Гуанцюань – за исследования, связанные с автомобильным транспортом; Сунь Банченг, профессор Цзя Лиминь, профессор Ван Яньхуэй и другие – за завершение исследования по железнодорожному транспорту; профессор Чжан Сюэцзюнь – за завершение исследования по воздушному транспорту; профессор Цзя Лиминь и профессор Ван Яньхуэй – за организацию, оптимизацию содержания всей книги. Доктора Ли Ман, Лю Чжуанчжуан, Фань Айлун участвовали во всем процессе исследования и подготовки рукописи. В книге могут присутствовать ошибки и недочеты, но мы надеемся, что она сможет послужить источником вдохновения и справочной информацией для коллег в транспортной отрасли Китая.

Авторы книги Апрель 2020 г.

Цзя Лиминь, профессор Пекинского транспортного университета, несет полную ответственность за исследовательскую работу, структуру, организацию содержания, оптимизацию и доработку книги;

Янь Синьпин, профессор, академик Китайской инженерной академии Уханьского технологического университета, отвечает за исследования по отслеживанию «горячих точек» научно-технического прогресса в области водного транспорта;

Ван Яньхуэй, профессор Пекинского транспортного университета, ответственный за исследования по отслеживанию «горячих точек» научно-технического прогресса в области транспортного интеллекта, а также за организацию контента, оптимизацию и доработку книги;

Ша Айминь, профессор Университета Чанъань, отвечает за исследования по отслеживанию «горячих точек» технологического прогресса в области автомобильного транспорта;

Ли Кэцян, профессор Университета Цинхуа, отвечает за исследования по отслеживанию «горячих точек» технологического прогресса в области интеллектуальных технологий для транспортных средств;

Сунь Банчэн, старший инженер профессорского уровня Института промышленных исследований CRRC, отвечающий за исследования по отслеживанию передовых научных и технологических «горячих точек» в области железнодорожного транспорта;

Чжан Сюэцзюнь, профессор Пекинского университета аэронавтики и астронавтики, отвечает за исследования по отслеживанию передовых научных и технологических «горячих точек» в области воздушного транспорта;

Лу Гуанцюань, профессор Пекинского университета аэронавтики и астронавтики, отвечает за исследования по отслеживанию передовых научных и технологических «горячих точек» в области интеллектуального транспорта;

Ван Цзюньли, научный сотрудник Китайской корпорации тяжелой судостроительной промышленности (CSCIC), отвечает за исследования по отслеживанию передовых научных и технологических «горячих точек» в области судового оборудования;

Цинь Юн, профессор Пекинского транспортного университета, участвует в отслеживании передовых научно-технических технологий в сфере железнодорожного транспорта;

Ли Мань, преподаватель Пекинского транспортного университета, участвует в исследованиях отслеживания передовых научных и технологических «горячих точек» в области железнодорожного транспорта и отвечает за общую координацию исследовательской работы;

Хэ Чжичао, докторант, участвует в исследованиях по актуальным темам науки и техники железнодорожного транспорта и отвечает за корректуру книги;

Хао Юйчэн, докторант, участвует в исследованиях по актуальным темам железнодорожного транспорта и отвечает за корректуру книги;

Лю Чжуанчжуан, доцент Чанъаньского университета, участвует в исследованиях отслеживания «горячих точек» в области автомобильного транспорта;

Ван Чуаньжун, научный сотрудник Китайской корпорации судостроительной промышленности (CSIC), участвует в исследованиях по отслеживанию «горячих точек» научно-технических рубежей в области судового оборудования;

Цзэн Сяогуан, ведущий инженер Китайской корпорации судостроительной промышленности (CSIC), участвует в исследованиях по отслеживанию «горячих точек» научно-технических рубежей в области судового оборудования;

Фань Айлун, преподаватель Уханьского университета науки и технологий, участвовал в исследованиях по отслеживанию «горячих точек» научно-технических перспектив в области водного транспорта;

Бянь Минъюань, старший инженер Университета Цинхуа, участвует в исследовании научно-технических «горячих точек» в области интеллектуальных автомобилей;

Дин Чуань, доцент Пекинского университета аэронавтики и астронавтики, участвует в исследованиях по отслеживанию передовых научных и технологических «горячих точек» в области интеллектуального транспорта;

Ван Ли, доцент Пекинского транспортного университета, участвует в общей координации исследовательской работы.

ЧАСТЬ 1 Общие тенденции развития технологий и передовые технологии в сфере транспорта

1. ОБЗОР

1.1. Введение

В докладе XIX Всекитайского съезда Коммунистической партии Китая четко сказано, что необходимо ускорить строительство инновационной страны. Инновации являются первой движущей силой развития и стратегической поддержкой построения современной экономической системы. Транспортная отрасль должна стремиться к мировым научным и технологическим рубежам, укреплять фундаментальные исследования и добиваться крупных прорывов в ведущих оригинальных достижениях, укреплять прикладные фундаментальные исследования. Современные инженерные технологии и прорывные технологические инновации в области транспорта являются необходимым инструментом для построения сильной страны в сфере науки, технологий, качества; для развития аэрокосмической, сетевой и транспортной областей; для развития цифрового Китая и интеллектуального общества.

Быстрое и планомерное развитие транспортной отрасли, являющейся источником жизненной силы национального экономического производства и общественной жизни, является неотъемлемой и важной частью построения гармоничного общества. В условиях крупных технологических изменений, характеризующихся «экологичностью, интеллектуальностью и повсеместным распространением», транспорт стал ключевой областью применения новых технологий, таких как большие данные, облачные вычисления, мобильный интернет, интеллектуальное производство, новая энергия и новые материалы. Интеллектуализация транспортного оборудования, транспортных средств и совместное развитие управленческих услуг способствуют постоянному появлению новых отраслей и новых бизнес-форматов в сфере транспорта. Независимые инновации и модернизация транспортной системы продемонстрировали беспрецедентную жизнеспособность.

Чтобы полностью реализовать дух XIX Всекитайского съезда Коммунистической партии Китая, в сентябре 2019 года Центральный комитет Коммунистической партии Китая и Госсовет опубликовали «План построения мощной транспортной нации», в котором четко отмечено, что «необходимо способствовать трансформации развития транспорта от стремления к скорости и масштабам к большему упору на качество и эффективность в сфере всех видов транспорта. Необходим переход от относительно независимого развития к комплексному развитию, от опоры на традиционные методы к инновациям. Надлежит построить безопасную, удобную, эффективную, экологичную и экономичную современную комплексную транспортную систему, создать первоклассные объекты, первоклассные технологии, первоклассное управление, первоклассные услуги, предоставить надежные гарантии и войти в число лучших в мире, а также обеспечить мощную поддержку для полного строительства современной и мощной социалистической страны и реализации китайской мечты о великом возрождении китайской нации». Для достижения цели создания транспортной мощи необходимо срочно удовлетворять национальные стратегические потребности в качестве ориентира, опираться на потребности внутреннего и внешнего рынка, брать за ориентир тенденции развития отраслевых технологий и использовать отраслевые, университетские и исследовательские работы, применять совместные инновации в качестве ведущей модели. Ряд основных передовых технологий, ведущих направлений развития транспорта сосредоточены на развитии беспилотной техники, новых видов транспортных систем, транспорта и новых материалов, транспорта и новой энергетики, а также ряда других. Ключевые научные проблемы, ограничивающие развитие транспорта, обобщены, чтобы обеспечить комплексное улучшение транспорта в стране. Технический уровень оснащения системы, инфраструктуры, системной интеграции и управления эксплуатацией обеспечивает средства навигации.

В данной главе обобщаются и анализируются общие тенденции технологического развития, а также новейшие и актуальные технологии в области транспорта, включая железнодорожный, автомобильный, водный и воздушный транспорт, а также проводится сбор и формирование новых технологий, производимых в области транспорта за последние годы. Представлен сборник новых технологий, которые могут оказать влияние на изменения в сфере транспорта, тем самым выявляя передовые и актуальные технологии.

1.2. Характеристики и ключевые направления транспортной отрасли

1.2.1. Архитектура и эволюция технологий в области транспорта

Как отрасль, занимающаяся перевозкой пассажиров и грузов, транспортная система в основном состоит из трех аспектов: транспортного оборудования, объектов инфраструктуры, а также управления операциями и услугами. Различные виды транспорта имеют разное транспортное оборудование, инфраструктурные объекты, модели управления эксплуатацией и обслуживанием, а также разные сценарии адаптации. В рамках общественного транспорта каждый вид транспорта образует транспортный комплекс с разделением труда, органичным сочетанием, непрерывной связью и разумной планировкой по своим технико-экономическим характеристикам. Поскольку условия и основа социально-экономического развития, разумность транспортной схемы, размер транспортных мощностей и уровень применения технологий напрямую влияют на работу всего общества и связаны со скоростью экономического развития и уровнем развития экономики всей страны.

С точки зрения дальности транспортировки городской железнодорожный транспорт улучшил удобство и скорость передвижения людей по городу, а автомобильный транспорт продемонстрировал очевидные преимущества при перевозках на средние и короткие расстояния. При перевозках пассажиров на большие расстояния люди отдают предпочтение железнодорожному транспорту за его пунктуальность и нечувствительность к климату; воздушный транспорт является самым быстрым, а расстояние между двумя пунктами – самым коротким, поэтому он подходит для дальних перевозок, например, международных; водный транспорт в основном отвечает за нечувствительные ко времени перевозки массовых и дешевых грузов на средние и дальние расстояния, а также частично за туристический характер пассажирских перевозок.

С технической точки зрения самой главной особенностью транспортной отрасли является необходимость интеграции технических достижений во многих дисциплинах, таких как строительство инфраструктуры, информационная инженерия, техника управления, коммуникационные технологии, компьютерные технологии и т. д., и это требует сотрудничества технического персонала во многих областях.

С точки зрения модели развития появление передовых электронных сенсорных технологий, информационных технологий, технологий искусственного интеллекта, технологий передачи данных, технологий анализа больших данных, сетевых технологий, технологий управления и других новых технологий способствовало развитию транспортного сектора. Развитие силовых технологий для перевозки оборудования включает в себя новые технологии, от животной энергии до двигателей внутреннего сгорания, от двигателей внутреннего сгорания до электрификации и возможных новых источников энергии в будущем. Развитие технологий интеллектуального управления транспортным оборудованием простирается от вождения человеком, полуавтоматического вождения до полностью автоматизированных технологий без водителя, а также от железнодорожного транспорта до бесконтактной левитации и управления между поездом и рельсами с помощью электромагнитных сил. Это отражает различные модели развития в области транспорта.

Следующий анализ будет проведен по четырем транспортным областям: железнодорожному, автомобильному, водному и авиационному.

1) Железнодорожный транспорт

Железнодорожный транспорт является видом транспорта, использующим поезда для перевозки грузов и пассажиров, и одним из основных видов наземного транспорта. Железнодорожный транспорт характеризуется короткими интервалами движения поездов, высокой плотностью движения, высокой скоростью движения и большим количеством составов поездов, которые превосходят другие виды транспорта с точки зрения пропускной способности, пунктуальности и комфорта. Постоянные затраты на железнодорожные линии высоки, первоначальные инвестиции велики, длительный цикл строительства, инфраструктура, которая включает в себя широкий спектр, охватывающий мосты, туннели, дорожное полотно, путевую инфраструктуру, включая сигнальное оборудование, оборудование электроснабжения и транспортные средства и другое инфраструктурное оборудование. После завершения строительства структуры дорожной сети корректировка будет сильно затруднена. Железнодорожный транспорт обладает большой пропускной способностью и подходит для дальних перевозок крупнотоннажных и малоценных товаров, которые в меньшей степени зависят от климата и природных условий. Железнодорожный транспорт функционирует в соответствии с организацией и эксплуатацией поездов, в процессе транспортировки необходимо проводить группировку поездов, разборку и транзитную реорганизацию и другие операции, занимающие длительное время, тем самым увеличивая время нахождения товаров в пути. Грузовой транспорт на железной дороге имеет более высокую степень утраты груза при транспортировке в связи с большим количеством погрузок и разгрузок и, как правило, большее число аварий по сравнению с другими видами транспорта. Перевозка «от двери к двери» не может быть реализована, и обычно приходится полагаться на другие виды транспорта для выполнения транспортной задачи, если только у грузоотправителя и грузополучателя нет железнодорожной ветки. Железнодорожный транспорт показан на рисунке 1-1.

2) Автомобильный транспорт

Автомобильный транспорт – это вид транспорта, который в основном использует автомобили для перевозки грузов и пассажиров по автомагистралям. Он имеет выдающиеся преимущества при перевозках на короткие и средние расстояния. Городские дороги в основном отвечают за транспортные задачи внутригородских поездок и поездок граждан, а автомагистрали – за перевозку пассажиров и грузов между городами и регионами. Сеть автомобильного транспорта, как правило, более плотная, чем железная дорога и сеть водных путей, распределение широкого диапазона времени в мобильности также относительно велико, транспортные средства могут быть отправлены в любое время, загрузка, транспортировка между звеньями осуществляются в более короткий период времени, особенно для количества пассажиров; объем грузоперевозок имеет также очень сильную адаптивность. Автомобильный транспорт может перевозить пассажиров и товары непосредственно от двери отправления к двери назначения, реализуя прямую перевозку «от двери до двери». Объем дорожного движения невелик, транспортные расходы высоки, устойчивость эксплуатации низкая, с точки зрения безопасности более высокий риск, а также более высокий уровень загрязнения окружающей среды. Автомобильные перевозки показаны на рисунке 1-2.

Рисунок 1-1. Железнодорожный транспорт

Рисунок 1-2. Автомобильный транспорт

3) Водный транспорт Водный транспорт – это вид транспорта, при котором для перевозки грузов и пассажиров по различным водным путям используются суда (или другое водное транспортное средство). Водные пути являются основным способом осуществления международной торговли и являются основным транспортным средством международного экономического развития и дружественного обмена. В зависимости от района, по которому проходит водный путь, водный транспорт можно условно разделить на три типа: морской, каботажный и внутренний водный. Морские перевозки обычно подразумевают международные перевозки в неограниченных районах плавания; каботажные перевозки – перевозки между портами в прибрежных районах; внутренние водные перевозки – перевозки по рекам, озерам и искусственным водным путям (каналам). Основными характеристиками водного транспорта являются большой объем перевозок и низкая стоимость. Он особенно подходит для перевозки сыпучих и дешевых товаров на средние и дальние расстояния, не требующие больших затрат времени. Поскольку требуемая рабочая сила не увеличивается пропорционально грузоподъемности, производительность труда относительно высока. С другой стороны, водные перевозки сильно ограничены и зависят от природных условий, циклов подъемов и спадов, имеют низкую скорость, плохую адаптируемость, длительный период окупаемости инвестиций, жесткую конкуренцию в международных операциях, а также нестабильные доходы от грузовых перевозок. Водный транспорт показан на рисунке 1-3.

Рисунок 1-3. Водный транспорт

4) Воздушный транспорт

Воздушный транспорт – это вид транспорта, в котором для перевозки людей и грузов используются самолеты (или другие летательные аппараты). Он подходит для быстрых пассажирских перевозок между крупными городами в стране и за рубежом, а также для транспортировки дорогостоящих, сложных и срочно необходимых грузов, таких как газеты, журналы и почта. Несмотря на высокую стоимость и энергопотребление, воздушный транспорт имеет короткий срок строительства, высокую скорость транспортировки и небольшие ограничения на местности. Он часто используется для пассажирских перевозок на дальние расстояния, более 500 км, и перевозки точных приборов, свежих и скоропортящихся продуктов и т. д. Воздушные перевозки показаны на рисунке 1-4.

Рисунок 1-4. Воздушный транспорт

1.2.2. Ключевые предприятия транспортного сектора

Ключевые предприятия, связанные с транспортом, играют значительную роль в развитии всей транспортной отрасли, технического уровня смежных отраслей, промышленного качества и эффективности производства, а также приносят огромные экономические и социальные выгоды. Основными видами деятельности компаний, специализирующихся на строительстве инфраструктуры, транспортном оборудовании, управлении операциями и услугах, являются:

• Ключевые направления деятельности, связанные с инфраструктурой, в основном включают в себя интеллектуальное строительство и высококачественный строительный бизнес; новые материалы для строительства, ремонта и укрепления инфраструктуры; проектирование жизненного цикла инфраструктуры и обслуживание строительства; уточненные геологические исследования и оценка рисков безопасности строительства, мониторинг и раннее предупреждение; оперативное отслеживание аварий; сетевая интеграция транспортных информационных и энергетических объектов; интеллектуальное обслуживание и т. д.

• Основные направления деятельности в области транспортного оборудования включают уменьшение веса транспортного оборудования; использование чистой энергии и новой энергии; взаимодействие человека и компьютера при обслуживании транспортного оборудования; исследования, разработки и производство интеллектуального оборудования для транспортных средств и поездов; интеллектуальные системы измерения и управления; исследования, разработки и применение высокоточной системы позиционирования; высокопроизводительное инкрементное производство; проектирование и производство деталей; гибридную энергетику транспортного оборудования; информационное управление и интеграцию транспортного оборудования на основе больших данных; производство и применение низкотемпературных стойких материалов и др.

• Ключевые направления деятельности по управлению операциями и услугами в основном включают в себя интеллектуальный и эффективный мультимодальный транспортный бизнес; комплексное обеспечение эксплуатационной безопасности и бизнес по реагированию на чрезвычайные ситуации; интеграцию информации о дорожном движении; интеграцию обслуживания и управления дорожным движением; управление сетевой информационной безопасностью и персонализацию зон ожидания пассажиров; интеллектуальный сервисный бизнес; комплексное интеллектуальное обслуживание на протяжении всего жизненного цикла; контроль затрат на полный жизненный цикл системы; интеллектуальную диагностику в пути; раннее предупреждение; поддержку принятия решений по эксплуатации и техническому обслуживанию и т. д.

1.2.3. Модель обслуживания в сфере транспорта

Транспорт – ведущая и базовая отрасль в структуре народного хозяйства, необходимое и незаменимое звено системы общественного производства и организации жизни. Транспортная система, представляющая собой совокупность различных видов транспорта, как крупная социально-экономическая система, в своем становлении и развитии имеет свои уникальные функции и модели обслуживания.

1) Производственная функция

Хотя транспортная система не имеет «физических продуктов» и может выступать только в форме «человеко-километров» и «тонно-километров», она является необходимым условием общественного производства. Транспорт обеспечивает гарантию и поддержку нормального ведения общественного производства и жизни людей. Грузовые перевозки тесно связаны с общественным производством и жизнью людей, пассажирские перевозки удовлетворяют потребности людей в удобном передвижении. Транспортная система создает возможности для трудоустройства и способствует развитию промышленности, туризма и других смежных отраслей; мультипликативный эффект строительства транспортной инфраструктуры и роль инвестиций приводят к экономическому росту. Порты, станции и аэропорты считаются «полюсами экономического роста». Функция перевозки пассажиров/ грузов является одной из основных функций транспортной системы. Она напрямую связана с различными областями, такими как производство, работа, жизнь и международный обмен. Различные виды транспорта выходят на рынок пассажирских/грузовых перевозок и участвуют в рыночной конкуренции, что может улучшить уровень обслуживания в различных сферах транспорта.

2) Обеспечение циркуляции народнохозяйственной системы

Являясь важной отраслью материального производства в народном хозяйстве, транспорт органически связывает все стороны общественного производства, распределения, обмена и потребления, связывает города и поселки с деревней. Транспорт является важным фактором обеспечения народного хозяйства, жизни людей и экономики. Промышленное и сельскохозяйственное производство является предпосылкой нормального прогресса и развития. Транспортная система имеет функцию обеспечения циркуляции народнохозяйственной системы, и эта функция связана с развитием народного хозяйства.

3) Функция международного обмена

Транспорт может органично связать экономику нашей страны с экономическим развитием других стран и регионов, тем самым обеспечивая всесторонние международные обмены в экономике, технологии, культуре и других аспектах. Особенно в последние годы – в таких сферах, как строительство трансграничных транспортных каналов, продвижение удобных трансграничных перевозок и продвижение транспортных предприятий страны к «глобальному выходу». Внешнее сотрудничество транспортного отдела и работа по обмену сосредоточены на обслуживании общей дипломатической ситуации в стране и развитии транспортных предприятий, постоянном углублении двустороннего, многостороннего и регионального сотрудничества и первоначальном формировании новой модели всестороннего, многоуровневого и широкомасштабного международного сотрудничества в сфере транспорта, который играет положительную роль в защите национальных интересов и содействии научному развитию транспортной отрасли. Транспортная отрасль Китая распространилась на пять континентов, и ее бизнес охватывает множество областей, таких как морские перевозки, транспортная инфраструктура, инспекция судов и навигационное образование.

4) Защитная функция

Транспорт имеет двойное значение для экономики и национальной обороны. Он является не только основной отраслью народного хозяйства, но и жизненно важным средством обеспечения военных действий. Транспорт в стране имеет большое военное значение. Кроме того, транспортная система несет в себе ряд стратегических ценностей, таких как военная техника и снабжение, а также военная мобилизация. Практика китайских и зарубежных войн показывает, что отличное транспортное обеспечение может обеспечить победу в войне, тогда как хаотичное и неэффективное транспортное обеспечение часто приводит к поражению. Поэтому транспорт для национальной обороны всегда высоко ценился военными стратегами в стране и за рубежом в древние и современные времена. Конечно, разные виды транспорта имеют очень разные модели обслуживания. В сфере железнодорожных перевозок услуги для пассажиров в основном включают: услуги по проверке и сопровождению пассажиров при входе, информационные услуги, услуги по продаже и проверке билетов, организацию посадки и высадки, проверки билетов и выхода, а также аварийно-сопровождающие услуги для грузов. Перевозки в основном включают в себя: специальные транспортные услуги, услуги по перевозке тяжелых грузов, услуги по перевозке контейнеров и т. д.

В сфере автомобильных перевозок к услугам пассажиров в основном относятся: услуги городского общественного транспорта, услуги городского и сельского общественного транспорта, услуги междугородных пассажирских перевозок на дальние расстояния и т. д. К услугам по перевозке грузов преимущественно относятся: услуги по перевозке генеральных грузов, крупногабаритных грузов, транспортные услуги, услуги по перевозке опасных грузов, услуги по перевозке свежих грузов, услуги по перевозке ценных грузов и т. д.

В сфере авиаперевозок услуги для пассажиров в основном включают в себя: услуги по продаже билетов, услуги быстрого досмотра, услуги по регистрации пассажиров, услуги по перевозке багажа, специальные услуги по перевозке пассажиров, специальные пассажирские перевозки и т. д.; услуги по перевозке грузов в основном включают: интермодальные перевозки, чартерные авиаперевозки, рейсовые перевозки и услуги по централизованной отправке и т. д.

В сфере водного транспорта услуги для пассажиров в основном включают: услуги по перевозке пассажиров на паромах, услуги по перевозке пассажиров на круизных судах, услуги по перевозке пассажиров на круизных лайнерах, услуги по перевозке пассажиров на яхтах и т. д.; услуги по перевозке грузов в основном включают: услуги по океанской перевозке, услуги по прибрежной перевозке, услуги по перевозке по внутренним водным путям и услуги по перевозке по озерам.

С точки зрения мультимодального сотрудничества в сфере транспорта, его услуги в основном включают:

‒ благодаря распределению ресурсов, комплексному планированию магистральных транспортных сетей, таких как авиация, железные дороги, автомагистрали и водные пути, была создана комплексная система транспортной инфраструктуры с умеренной конкуренцией и скоординированным развитием для обеспечения безопасного, удобного, эффективного, экологичного и интеллектуального комплексного транспортного обслуживания, а также для дальнейшего повышения роли транспорта как проводника экономического и социального развития;

‒ применение технологии интернета вещей, сбор в реальном времени статической и динамической информации о дорожных операциях; интеграция видеомониторинга, географических информационных систем и других типов обнаружения исходной информации, с помощью интеллектуальной транспортной информационной бизнес-модели; формирование информационной сервисной платформы для общественности и отраслевых регуляторов; предоставление персонализированных функций для различных потребностей; повышение операционной эффективности интегрированной транспортной системы и общего уровня обслуживания;

‒ создание схемы совместной работы соответствующих ведомств и предприятий; использование экономических, рыночных и необходимых административных средств для создания надежного механизма политического руководства для достижения организованного обмена информацией, унифицированного стандартного планирования и правил транспортного обслуживания для комплексных перевозок сыпучих грузов. Основное направление транспорта «общественный – железнодорожный», «общественный – водный» и «железнодорожный – водный», расширение рынка мультимодальных перевозок; укрепление общего планирования; строительство и интегрированная организация различных видов транспорта, таких как автомобильный, железнодорожный, водный, воздушный; развитие формирования различных видов транспорта и разумного ценового соотношения между различными видами транспорта.

1.3. Технологическая архитектура и эволюция в сфере транспорта

Транспортную систему можно разделить на четыре подотрасли: железнодорожный транспорт, автомобильный транспорт, водный транспорт и воздушный транспорт. Функционально транспортную систему можно разделить на транспортную инфраструктуру, транспортное оборудование, управление эксплуатацией и услуги.

В этом разделе предлагается техническая система в области транспорта из четырех подобластей, в основном включая архитектуру технической системы, процесс развития и модель.

1.3.1. Технологическая система в сфере транспорта

1) Технологическая система автомобильного транспорта

Для автомобильного транспорта инфраструктура является основной дорожно-транспортной системой, обеспечивающей необходимые инфраструктурные условия для движения автотранспортной техники и реализации услуг по управлению эксплуатацией. Ключевые технологии, используемые в развитии дорожно-транспортной инфраструктуры, включают: новые материалы для строительства дорог и мостов; технологии строительства для морских кластерных проектов; усовершенствованную технологию геологических исследований для транспортной инфраструктуры; технологию проектирования полного цикла дорожной инфраструктуры; сейсмостойкость и технологию демпфирования подводных сооружений; технологии строительства дорожных сооружений и продления срока службы в чрезвычайно суровых условиях; технологии обеспечения длительного срока службы морских бетонных конструкций; технологию интеллектуального зондирования безопасности дорожного движения и технологии активного предотвращения и контроля; технологию интеллектуального обслуживания транспортной инфраструктуры; технологию «зеленого» и экологически чистого строительства тихих дорог; технологию экологического восстановления инженерных поверхностей.

Автомобильно-транспортное оборудование – это транспортное средство, предоставляющее транспортные услуги. Оно зависит от работы транспортной инфраструктуры и требует поддержки со стороны служб управления эксплуатацией. Ключевые технологии, используемые при разработке дорожных транспортных средств, включают: производство экологически чистых транспортных средств (гибкое производство, транспортные материалы, легкий вес), экологически чистые энергетические системы (чистые двигатели внутреннего сгорания, высокоэффективная трансмиссия), технологии проектирования безопасности и комфорта (пассивная безопасность, вибрация и жесткость), интеллектуальные технологии для транспортных средств (помощь водителю, автоматическое вождение), сетевые технологии для транспортных средств (связь между транспортными средствами, взаимодействие между транспортным средством и дорогой, взаимодействие между транспортным средством и автомобилем), новые энергетические технологии для транспортных средств (электрические, топливные батареи, гибриды) и т. д.

Система управления эксплуатацией дорожного движения является гарантией безопасной и эффективной работы транспортной системы дорожного движения. Ключевые технологии, задействованные в разработке систем управления эксплуатацией дорожного движения, включают в себя: технологию голографического зондирования места дорожного движения; ключевые технологии для интеграции облачных услуг и управления дорожным движением; технологию совместной работы интегрированной транспортной сети; технологию предотвращения и контроля рисков; комплексную безопасность интернет-трафика; ключевые технологии управления услугами; технологию тестирования и сертификации безопасности движения автономных транспортных средств; ключевые технологии для интеллектуальных и эффективных услуг пассажирских интермодальных перевозок; технологию взаимодействия транспортных средств / транспортных средств и дорог; ключевые технологии для сетевой интеграции транспортных информационных и энергетических объектов; интеллектуальную диагностику и раннее предупреждение о транспортных средствах, находящихся в пути, а также технологии поддержки принятия решений по эксплуатации и техническому обслуживанию и т. д.

2) Технологическая система железнодорожного транспорта

Что касается железнодорожных перевозок, то три технологии железнодорожной транспортной системы, а именно транспортная инфраструктура, транспортное оборудование, сервис и управление, взаимно поддерживают и дополняют друг друга.

Инфраструктура железнодорожного транспорта является основой системы железнодорожного транзита и обеспечивает необходимые инфраструктурные условия для реализации оборудования для железнодорожных транзитных перевозок и услуг по управлению эксплуатацией. Ключевые технологии, задействованные в его разработке, включают: технологию саморемонта объектов и оборудования железнодорожного транспорта; технологию интеллектуального планирования и принятия решений в сети линий железнодорожного транспорта на основе данных; технологию дистанционного обследования и картографирования линий железнодорожного транспорта; проектирование жизненного цикла инфраструктуры железнодорожного транспорта; комплексные технологии; новые технологии экологически чистого строительства железнодорожного транспорта; технологии контроля эксплуатационного состояния и обслуживания высокоскоростной железнодорожной инфраструктуры в высокогорных районах; ключевые технологии строительства железных дорог в высокогорных районах, усовершенствованную технологию управления подземными инженерными переездами; высокоскоростную железную дорогу; онлайн-мониторинг и оценку состояния путей; интеллектуальные технологии технического обслуживания; новую технологию структуры пути; технологию мониторинга и ремонта земляного полотна высокоскоростных железных дорог и т. д.

Железнодорожное транспортное оборудование является основным мобильным оборудованием системы железнодорожных транзитных перевозок. Оно реализует функцию перемещения железнодорожного транспорта по инфраструктуре, а также является основным объектом управления эксплуатацией. Ключевые технологии включают в себя: технологию электромагнитной защиты и управления поездом; новую технологию привода силовой передачи; технологию гибкого производства железнодорожных транзитных поездов; технологию недорогих и очень прочных композитных материалов для кузова вагона; технологию высокоэффективного и мощного накопления и преобразования энергии; высокую технологию точного позиционирования поездов на железнодорожном транспорте; ключевые технологии для сверхскоростных поездов; технологию по оценке работоспособности ключевой системы высокоскоростных поездов и технологию динамического зондирования; технологию управления движением поездов на основе связи между транспортными средствами; технологию мобильного контроля заторов для системы тяжелого рельсового транспорта и т. д.

Обслуживание и управление железнодорожными перевозками – это ядро системы железнодорожного транспорта, как кровеносная система, которая гарантирует реализацию функций инфраструктуры и транспортного оборудования. К ключевым технологиям относятся: технология взаимосвязи и совместимости железнодорожного транспорта; технология организации перевозок по совместной оптимизации железнодорожного транспорта на основе соединения потоков информации о транспортных перевозках; технология управления безопасностью железнодорожной транзитной системы; технология комплексного обеспечения безопасности железнодорожных перевозок и ликвидации чрезвычайных ситуаций; технология совместной эксплуатации и обслуживания региональной сети железнодорожных перевозок; технология интеллектуального управления совместной эксплуатацией современных вагонов; технология управления пассажиропотоком и предотвращения рисков безопасности сети железнодорожных перевозок; технология персонализированного интеллектуального обслуживания железнодорожных станций и т. д.

3) Технологическая система водного транспорта

Система технологий водного транспорта состоит из технологий, связанных с инфраструктурой, такой как порты и водные пути, технологий, связанных с различными типами судов и другого транспортного оборудования, а также таких услуг, как обмен информацией между судами и берегами.

В части инфраструктуры водных путей к ключевым компонентам технологий портов и водных путей относятся: ключевые технологии для строительства морских глубоководных портов; ключевые технологии для гидродинамики портов, построенных на островных группах; схемы движения ила на песчаных побережьях и технологии для предотвращения и снижения заиления водных путей, технологии для строительства портов на илистых побережьях и технологии для судоходных глубин, а также технологии для строительства портов и терминалов на удаленных островах и рифах; инновационные технологии для навигационных узлов и шлюзов сети высококачественных водных путей; технологии системного управления протяженными участками внутренних водных путей; ключевые технологии управления водным путем между двумя плотинами на горных реках; технологии строительства и управления крупными устьевыми глубоководными водными путями; технологии экологического управления склонами внутренних водных путей; ключевые технологии мониторинга состояния прибрежных высокопроходимых свайных причалов и обработки информации и т. д.

Что касается оборудования для водного транспорта, ключевые технологии компонентов различных типов судов и другого транспортного оборудования включают в себя: интеллектуальную технологию навигационного управления; интеллектуальную интегрированную информационную технологию судна; технологию интеллектуального управления судовой энергетической системой; технологию интеллектуальной системы мониторинга и автоматики судна; технологию швартовки, погрузки и разгрузки судов; технологию интеллектуального проектирования и оптимизации линейного корпуса; технологию экологического проектирования и оптимизации судов; технологию предотвращения и контроля загрязнения судов, а также технологию энергосбережения; технологию предотвращения и контроля биологического вторжения балластной воды на судах; технологию снижения вибрации и шума судов; технологию легкого оборудования судовых энергосистем; технологию легкого оборудования судовых палубных машин; технологию судовых топливных элементов; ключевые технологии для диверсифицированного применения судового топлива; технологию чистой альтернативной энергии для судов; технологию использования энергии ветра на судах; технологию использования судового биодизельного топлива; эффективную двигательную установку и технологию позиционирования; проектирование полярных кораблей; технологию разработки, проектирования и строительства больших и средних круизных судов; технологию оптимизации проектирования специальных судов; технологию низкотемпературных материалов для судов; технологию реальных испытаний судов в море; технологию онлайн-мониторинга и оценки рисков; механические свойства льда и испытания ледяного бассейна; технологию прогнозирования динамических характеристик ледяной воды.

Что касается услуг и управления водным транспортом, ключевые технологии компонентов включают в себя: технологию мониторинга и диагностики неисправностей судовых энергосистем в режиме реального времени; вибрацию и шум; интеллектуальную технологию спасения судов при бедствии; технологию обеспечения безопасности транспортировки судов; технологию управления информационной безопасностью береговой сети; технологию интеллектуальной системы управления грузами; технологию интеллектуального обслуживания машинных отделений судов; технологию интегрированной системы управления каналами, основанной на больших данных; многомерную организацию и технологию построения систем ресурсов больших данных в судоходных системах; технологии мультимодальных перевозок и современных судоходных сетей и т. д.

4)Технологическая система воздушного транспорта

Воздушный транспорт, являясь стратегической и ведущей отраслью национальной экономики, характеризуется масштабностью, высокой добавленной стоимостью и высокими темпами роста, а также является отражением научно-технического уровня и всеобъемлющей национальной мощи страны. Система воздушных перевозок включает в себя воздушные суда и их эксплуатацию, аэропортовое хозяйство, управление воздушным движением и эксплуатационные услуги авиакомпаний.

Что касается авиационной инфраструктуры, объекты аэропорта включают выделенные зоны на суше или на воде для взлета, посадки и наземной деятельности самолетов (включая вспомогательные здания, устройства и объекты). Среди ключевых технологий – интеллектуальный поиск в информационных системах безопасности гражданской авиации и технология интеллектуального видеомониторинга, технология отслеживания багажа и технология комплексной обработки сложных случаев и т. д.

Что касается авиатранспортного оборудования, использование самолетов включает в себя проектирование, производство, контроль качества эксплуатации, техническое обслуживание и т. д. Производство самолетов является не только ядром, но и основой всей авиатранспортной отрасли. Оно требует исследований и применения различных комплексных и перекрестных технологий. Для производства самолетов и вспомогательного оборудования, подходящего для различных целей и условий использования, ключевые технологии включают в себя: технологию снижения аэродинамического сопротивления, технологии силовых установок и двигателей, технологии прогнозирования акустического взрыва и снижения шума, технологию повышения эффективности двигателя и технологию снижения выбросов, новые технологии композитных материалов и т. д.

С точки зрения обслуживания и управления авиацией система управления воздушным движением (далее СУВД) является основной государственной системой для осуществления управления ресурсами воздушного пространства, обеспечения безопасности полетов, эффективной и упорядоченной эксплуатации воздушного транспорта, защиты прав и интересов национального воздушного пространства, а система управления воздушным движением гражданской авиации является стержнем системы эксплуатации гражданской авиации. Система управления гражданским воздушным движением – это центр операционной системы гражданской авиации. Ключевыми технологиями являются: авиационная технология широкополосной связи; технология высокоточной навигации в авиации; технология высокоточного наблюдения в широкой зоне; технология цифрового совместного управления; технология выравнивания потоков пропускной способности воздушного пространства; технология регулирования конфликтов четырехмерных траекторий и технология смешанной эксплуатации БПЛА / беспилотных летательных аппаратов и т. д.

1.3.2 Эволюция и модель транспортной отрасли

Стремительный прогресс науки привел к беспрецедентным изменениям в нашей жизни и сознании. Наука и техника переплетаются и взаимодополняют друг друга, а появление и развитие новых технологий часто зависит от последних научных достижений. Наше время – это время сосуществования и совместного развития пространственно-временной эпохи, информационной эпохи, новой биологической эпохи, новой энергетической эпохи и новой материальной эпохи, а время и научно-технический прогресс привели к появлению средств передвижения, автомобилей и поездов на суше. Корабли в океане и самолеты в небе значительно расширили сферу деятельности людей, а их жизнь стала более удобной и быстрой. Изобретение ракет и космических кораблей сделало реальностью идею человечества об освоении другой планеты. Благодаря эволюции наземного, водного и воздушного видов транспорта мы можем глубже оценить изменения в китайском обществе и яснее ощутить скорость развития Китая. Возможно, в ближайшем будущем люди смогут реализовать космический туризм и посетить другие планеты за пределами Земли. Развитие транспортной системы представлено на рисунке 1-5.

Рисунок 1-5. История развития транспортной системы

1) Домеханизационная эпоха

В ранние времена у человека не было термина «транспорт», чтобы связаться, перевозить товары, увидеть друг друга. Люди в основном передвигались пешком, поэтому между поселениями, которые находились на большом расстоянии друг от друга, не могло быть хорошей связи, люди не могли быстро коммуницировать, а уровень тогдашней науки и техники, политики, экономики был очень слабо развит. Самый примитивный вид транспорта показан на рисунке 1-6.

Позже, с развитием общества, люди постепенно приручили некоторых животных (лошадей, верблюдов и т. д.), и появился гужевой транспорт, такой как конные экипажи. Это можно расценивать как «огромный» скачок в истории транспорта. Это также относительно облегчило межплеменные и междинастические обмены и способствовало дальнейшему развитию общества. Технологиями, способствующими развитию средств передвижения на этом этапе, была энергия биомассы, материалы и производство машин, а сельскохозяйственная цивилизация сформировалась благодаря использованию энергии биомассы при помощи транспорта, приводимого в движение животными. Повозки, запряженные лошадьми, и верблюжьи караваны показаны на рисунке 1-7.

Рисунок 1-6. Самый примитивный вид транспорта

Рисунок 1-7. Повозка и упряжка верблюдов

Первые в мире практичные велосипеды появились в начале XIX века. В 1817 году немец Карл Дрез изобрел деревянный двухколесный велосипед с рулем в Париже, Франция. Велосипед быстро стал популярным средством передвижения. Он показан на рисунке 1-8.

Рисунок 1-8. Велосипед

Вскоре после этого постепенно сформировались средства передвижения по воде, и парусник, приводимый в движение ветром, долгое время сосуществовал с транспортом, приводимым в движение животными, в качестве средства передвижения и способствовал быстрому развитию общества. Парусник, приводимый в движение ветром, показан на рисунке 1-9.

Рисунок 1-9. Парусник, приводимый в движение ветром

2) Эпоха механизации

Первым в мире паровым двигателем был эолипил, изобретенный Героном Александрийским в Древней Греции в I веке нашей эры. Это был прототип парового двигателя. Томас Савери в 1698 году и Томас Ньюкомен в 1712 году построили первые промышленные паровые машины, и они оба внесли свой вклад в развитие паровых двигателей. В 1807 году Роберт Фултон первым успешно применил паровой двигатель для управления кораблем. Применяя научные теории, шотландский инженер Джеймс Уатт постепенно обнаружил недостатки этого типа паровых машин. С 1765 по 1790 год он сделал ряд изобретений, таких как отдельный конденсатор, изоляционный слой снаружи цилиндра, смазка поршня маслом, планетарные шестерни, механизм параллельного движения, центробежный регулятор, дроссельный клапан, манометр и т. д., благодаря которым эффективность паровой машины была более чем в три раза выше, чем у первоначальной машины Нейкома, и в конечном итоге был изобретен промышленный паровой двигатель.

Что касается наземного транспорта, люди начали разрабатывать средства передвижения, которые могли использовать паровые двигатели для быстрого перемещения транспортных средств вперед. Среди них первым, кто добился прорывных результатов, был британец Джордж Стефенсон (1781-1848). В 1814 году первый разработанный им паровоз «Блюхер» был успешно запущен в опытную эксплуатацию. 27 сентября 1825 года Стивенсон лично управлял паровозом «Ракета», который он спроектировал и изготовил в сотрудничестве с другими, для испытательного пробега по недавно проложенной железной дороге и добился успеха. Применение паровых машин на транспорте привело человечество в «эпоху поездов» и быстро расширило сферу человеческой деятельности.

Паровой двигатель сыграл огромную историческую роль. Он способствовал развитию механической промышленности и даже общества, решил основные и ключевые проблемы производства больших машин, способствовал беспрецедентному прогрессу на транспорте. В то же время промышленная революция возникла отчасти благодаря усовершенствованию парового двигателя, а паровой локомотив – благодаря усовершенствованию парового двигателя и его применению последующими поколениями. В то время Британия поощряла изобретения, и когда население увеличилось и скорость производства увеличилась, люди начали усердно работать над улучшением производственного оборудования. Серия технологических революций, вызванных усовершенствованием Уаттом парового двигателя, привела к переходу от ручного труда к машинному производству. Таким образом, усовершенствование парового двигателя стало одной из причин промышленной революции. Паровоз – это железнодорожный локомотив, использующий в качестве источника энергии паровую машину. Поэтому без совершенствования паровой машины рождение этого средства передвижения было бы невозможно. Паровозы и пароходы показаны на рисунке 1-10.

Рисунок 1-10. Паровоз и пароход

Паровые поезда и пароходы в настоящее время в значительной степени устарели. Паровые поезда Китая официально сошли со сцены истории в октябре 2009 года. Технология сочетания новых материалов и машиностроения с помощью термодинамических приводов, а также сжигание ископаемой энергии в паровом двигателе привели к формированию первой промышленной революции человечества.

3) Эпоха электрификации

Взаимопревращение электрического и магнитного полей закладывает теоретическую основу для создания электромобилей. В середине 1880-х годов немецкий изобретатель Карл Бенц предложил конструкцию легкого двигателя внутреннего сгорания, работавшего на бензине в качестве топлива. Изобретение двигателя внутреннего сгорания решило проблемы автомобильных двигателей и вызвало революционные изменения в сфере транспорта. Технологией, способствующей наступлению эры электрификации, стало сочетание технологии производства двигателя внутреннего сгорания с технологией обрабатывающей и нефтехимической промышленности, что привело к формированию второй промышленной революции за счет сжигания вторичных источников энергии. В конце XIX века появился новый вид транспорта – автомобиль. В 1880-х годах немец Карл Бенц успешно изготовил первый автомобиль с бензиновым двигателем внутреннего сгорания. В то же время многие страны начали создавать свою автомобильную промышленность. В дальнейшем продолжали появляться и тепловозы, океанские корабли, самолеты и т. д. с двигателями внутреннего сгорания. В 1894 году Германия успешно разработала первый локомотив внутреннего сгорания с бензиновым двигателем и применила его на железнодорожном транспорте. 17 декабря 1903 года самолет, изготовленный братьями Райт в США, успешно совершил испытательный полет, осуществив мечту человечества о полете в небе и ознаменовав новую эру транспорта. Первые автомобили, поезда, самолеты и корабли показаны на рис. 1-11.

Рис. 1-11. Первые автомобили, поезда, самолеты и корабли

4) Интеллектуальная эпоха

Интеллектуальная эпоха – это эпоха, в которой информационное, программное и аппаратное обеспечение высоко автоматизировано, а различные дисциплины всесторонне развиты и развиваются семимильными шагами. Это представляет собой огромную проблему для человеческого инновационного потенциала. В эпоху интеллекта интеллектуальная идентификация, компьютерный расчетный анализ и автоматическое управление системами стали основными технологиями. Эпоха интеллекта освободила людей от трудоемких операций, заменив труд, привнося большие удобства в жизнь людей. В сфере транспорта интеллектуальные технологии также продемонстрировали свою ценность. Сочетание технологий механического производства и информационных технологий привело к третьей промышленной революции, сделав передвижение быстрее, эффективнее и безопаснее за счет использования вторичной энергии.

Автономное вождение – продукт интеллектуальной эпохи. Оно объединяет сенсорный интернет вещей, мобильный интернет, анализ больших данных и другие технологии для активного удовлетворения потребностей людей в поездках. Новый энергетический автомобиль является типичным продуктом интеллектуальной эры, который подразумевает использование нетрадиционного автомобильного топлива в качестве источника энергии (или использование традиционного автомобильного топлива и использование новых бортовых энергоустановок), а также интегрированный контроль мощности автомобиля и передовые технологии привода, формирование передовых технических принципов, с новыми технологиями, новые структуры автомобиля. Беспилотные автомобили и транспортные средства на новых источниках энергии показаны на рисунке 1-12.

Рисунок 1-12. Беспилотные автомобили и транспортные средства на новых источниках энергии

Кроме того, автоматические системы взимания платы за проезд на автомагистралях (ETC), системы адаптивного управления сигналами и т. д. также являются продуктами интеллектуальной эпохи. Среди них система адаптивного управления сигналами представляет собой интеллектуальную систему управления дорожным движением, которая в основном используется для оптимизированного и скоординированного управления дорожных светофоров в крупных и средних городах. Система обнаруживает информацию о дорожном потоке через детекторы, а затем передает эти данные на главный компьютер через сеть в режиме реального времени. Главный компьютер генерирует оптимальный план синхронизации зеленого света в реальном времени и применяет его на практике, что может максимизировать движение транспортных средств в пределах города. Или минимизировать другие показатели оценки управления движением (например, задержки, количество остановок) и т. д. Этот метод управления подходит для использования в региональном управлении или координации магистральной линии. Главный компьютер может координировать несколько сигналов перекрестка, чтобы план работы можно было адаптивно корректировать в соответствии с изменениями транспортного потока, тем самым повышая общую эффективность работы магистральной линии. Система ETC и система адаптивного управления сигналами показаны на рисунке 1-13.

Рисунок 1-13. Система ETC и система адаптивного управления сигналами

1.4. Содержание 1-й части

Эта глава включает пять аспектов:

1. Характеристика транспортного сектора, ключевые виды бизнеса, сервисная модель, технологическая архитектура транспортного сектора, история развития и модель развития транспорта;

2. Общая тенденция технологического развития в сфере транспорта, включая текущее состояние технологического развития, технические направления и ключевые технические направления, влияющие на тенденцию развития технологий в сфере транспорта;

3. Сборник новых технологий в сфере транспорта, сборник новых технологий, созданных за последние годы, и сборник преобразующих технологий, которые могут оказать влияние на сферу транспорта;

4. Выделение значения передовых и новейших технологий в области транспорта, направления передовых и новейших технологий в различных областях транспорта, а также передовые технологии и новейшие технологии с наибольшим общим воздействием;

5. Заключение. На рисунке 1-14 показана структура содержания передовых и новейших технологий в области транспорта, которые в основном описаны в этой главе.

Рисунок 1-14. Содержание новейших и передовых технологий в сфере транспорта

Задача этой части: на основе идентификации видов транспорта и направления интегрированных перевозок выявить технологические «горячие точки», имеющие значение направления и передовой статус, сформировать систематическое описание коннотаций, роли и формы передовых технологий и технологических «горячих точек», обусловленных видами транспорта, сделать точные суждения и прогнозы относительно направления научно-технических инноваций и схемы задач в области транспорта, а также обеспечить базовую основу для направления научно-технических инноваций и схемы задач в области транспорта.

2. АНАЛИЗ ОБЩЕЙ ТЕНДЕНЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ В СФЕРЕ ТРАНСПОРТА

2.1. Текущее состояние технологического развития в различных сферах транспорта

В последние годы благодаря поддержке соответствующих национальных планов и политики, а также совершенствованию рынка применения транспортных технологий развитие технологий в транспортной сфере Китая становится все более зрелым, постепенно углубляются исследования традиционных технологий, предлагаются, исследуются и применяются многие новые технологии и технологии из разных областей, формируется кластер транспортных технологий, который делает упор на исследования и применение, охватывает множество областей и в целом близок к передовому мировому уровню. Ниже приводится краткое описание текущей ситуации технологического развития в различных областях транспорта в развитых странах и Китае в трех аспектах, а именно транспортное оборудование, инфраструктура, управление транспортными операциями и услугами.

2.1.1. Железнодорожный транспорт

Система железнодорожного транспорта, состоящая из сложного технического оборудования, работающая в сложной среде и имеющая сложные пространственно-временные характеристики распределения, представляет собой сложную сетевую систему. Соответствующие технологии в этой области достигли большого прогресса, сформировав ряд ключевых технологий и научно-технических инновационных достижений.

Что касается транспортного оборудования, то с учетом мирового уровня развития технологий железнодорожного транспорта, проектирования и производства интеллектуальных поездов, динамики развития колес и рельсов, аэродинамики и других аспектов были достигнуты высокие результаты. Ключевые технологии получили значительное развитие, транспортное оборудование стало беспилотным, многоместным, экологичным и так далее. Как система общественного транспорта с большой пропускной способностью, система железнодорожного транспорта предъявляет высокие требования к низкому уровню шума, низкой вибрации, низкому электромагнитному излучению и низкому потреблению энергии во время работы, особенно на городском железнодорожном транспорте. Как промышленная продукция, транспортные средства также должны обеспечивать низкий уровень загрязнения и высокую степень переработки в процессе производства и утилизации. Текущие исследования в области экологически чистых технологий железнодорожного транспорта в основном отражены в таких технологиях, как повышение уровня легкости поездов, снижение уровня шума снаружи поезда, улучшение характеристик электромагнитной совместимости поездов, снижение выбросов вредных газов из салонов транспортных средств, повышение скорости регенерации энергии и коэффициент переработки лома и т. д. Улучшения в экономике транспортной системы в основном отражаются в технологии повышения эффективности системы тяговой передачи, технологии гибкой сортировки и смешивания высокоскоростных и низкоскоростных транспортных средств, технологии облегчения оборудования, а также технологии проектирования и управления жизненным циклом поездов. По уровню развития технологии железнодорожного транспорта Китая железные дороги в целом вышли в ряд передовых мировых уровней по целостности технической системы, конструкции транспортного оборудования и масштабам эксплуатации. Это железнодорожное оборудование с серией, диверсификацией и многостандартной линейкой продуктов, которое адаптируется к различным условиям эксплуатации и отвечает разнообразным потребностям. Железнодорожное оборудование интегрировалось в систему современного оборудования для железнодорожных перевозок, кузовов вагонов, тележек, тяговых трансформаторов и тяговых преобразователей. Базовая технология девяти ключевых систем, включая генератор, тяговый двигатель, контроль тяги, сетевое управление и торможение, продолжает совершенствоваться. По-прежнему существуют определенные проблемы, связанные с производством основных компонентов и материалов поездов, прочностью конструкции и надежностью обслуживания, технологией проектирования безопасности, ориентированной на неисправности, технологией проектирования безопасности пассивной защиты, технологией предотвращения и смягчения последствий стихийных бедствий, технологией дистанционного мониторинга и диагностики, а также других основных теорий и технологий проектирования. Уровень технологического развития по сравнению с развитыми странами мира имеет определенный разрыв.

Что касается проектирования и строительства инфраструктуры, с точки зрения мирового уровня развития технологий железнодорожного транспорта масштабы операций линейной сети, строительства инфраструктуры, эксплуатации и обслуживания инфраструктуры и других связанных с этим технологических разработок были относительно зрелыми. С точки зрения уровня развития технологий железнодорожного транспорта в Китае в стране построены «четыре горизонтальные и четыре вертикальные» магистральные сети высокоскоростных железных дорог, строительство «восьми горизонтальных и восьми вертикальных» высокоскоростных железнодорожных сетей идет полным ходом, и в то же время сформированы более полная техническая система и система стандартных спецификаций, включая высокоскоростные железнодорожные изыскания, картирование, выбор и проектирование маршрутов, и в целом Китай занимает ведущую позицию в мире по полноте технической системы, строительству инфраструктуры и масштабу эксплуатации.

В процессе крупномасштабного строительства инфраструктуры железнодорожной транзитной сети технология строительства развивалась от первоначального метода строительства открытым способом до защитного строительства, подземных раскопок и других методов строительства и постепенно превратилась в технологию сборного «зеленого» строительства железнодорожных транспортных путей; при прокладке железнодорожного транспортного полотна через туннели и мосты постепенно осуществляется мониторинг эксплуатации и технического обслуживания в режиме реального времени, постепенно создаются и совершенствуются информационные системы эксплуатации и управления инфраструктурой и оборудованием, а также повышается уровень информатизации. Однако вопрос о том, как совместить исследования и разработки, основанные на интеллектуальных, интегрированных технологиях, специальных инструментах и оборудовании, с инфраструктурой железнодорожного транспорта все еще находится на начальной стадии разработки. В области применения новых технологий, таких как интернет вещей, объединение и интеллектуальный анализ данных и т. д., между Китаем и другими странами с продвинутым уровнем все еще существует большой разрыв.

Что касается управления операциями и услугами, судя по уровню развития технологий железнодорожного транспорта в мире, с точки зрения сетевого управления операциями и технологий обслуживания полностью автоматизированная технология работы, технология управления работой поездов и другие аспекты уже давно применяются. С точки зрения уровня развития технологий железнодорожного транспорта Китая в области оценки состояния железнодорожного транспорта, системы и оборудования технологий совместного раннего предупреждения, системы и режима применения технологий RAMS (надежность, доступность, ремонтопригодность и безопасность), а также эксплуатации межсистемных соединений и всей сети сквозных линий Китай по сравнению с развитыми странами мира все еще находится в отстающей стадии.

В области железнодорожного транспорта сформировалась информационная система бизнес-технологий для организации перевозок, управления операциями, пассажирскими и грузовыми услугами и т. д., которая в основном основана на компьютерных технологиях и интернет-технологиях. Систематизированный потенциал интеграции, производства, доставки, эксплуатации и обслуживания по сравнению с международным уровнем в целом реализовал трансформацию от поэтапной к параллельной работе. Эксплуатация городского железнодорожного транспорта прошла путь от эксплуатации одной линии до этапа эксплуатации сети, и постепенно сформировалась технология совместной эксплуатации и управления «люди – транспортное средство – сеть» на основе спроса на пассажиропоток сети железнодорожных линий и определения пассажиропотока на станциях. Технология управления движением поездов в Китае, представленная коммуникационной автоматической системой управления поездами (CBTC), постепенно применяется; пекинская линия Яньфан, представленная полностью автоматизированной работой городской железнодорожной системы, является новым поворотным пунктом после локализации городского железнодорожного оборудования и находится в процессе автономизации городского железнодорожного транспорта. Это знаковое событие в процессе автономного и разумного развития городского железнодорожного транспорта, достигшего одного и того же технического уровня в мире.

2.1.2. Автомобильный транспорт

В области автомобильных перевозок как отечественные, так и зарубежные страны демонстрируют стремительное технологическое развитие. Зарубежные исследования начались в 1960-х годах и постепенно развивались в 1980-х, в то время как Китай начал инвестировать в соответствующие исследования только в 1990-х годах.

Что касается транспортного оборудования, судя по уровню развития технологий дорожного транспорта в мире, технология интеллектуального ассистированного вождения развивается быстрыми темпами, отечественные и зарубежные предприятия смогли предоставить зрелые технологии и продукты ассистированного вождения; также значительное развитие получили новые энергетические транспортные средства, связанные с технической системой в международном сообществе. Однако система автомобильного транспорта с многомерным взаимодействием транспортных средств и дорог и сетевым соединением еще не разработана. Судя по уровню развития технологий дорожного транспорта в Китае, с точки зрения энергосистемы, электронного управления, проектирования транспортных средств и производства транспортного оборудования общий уровень автомобильных технологий Китая значительно отстает от уровня автомобильных держав, таких как страны Европы, США и Япония. Таким образом, Китай может занять только рынок низкого уровня. В сфере производства транспортных средств, трансмиссий, технологий электронного управления Китай постепенно укрепляется и продолжает сокращать разрыв с развитыми странами. Транспортные интеллектуальные и сетевые технологии быстро развиваются и постепенно становятся ближе к развитым странам. Формируя тенденцию продвижения рука об руку, новые энергетические автомобильные технологии достигли прорывного развития и сформировали ведущие преимущества в нескольких областях.

Что касается проектирования и строительства инфраструктуры, то, судя по уровню развития технологий дорожного транспорта в мире, технологии проектирования, строительства и обслуживания соответствующей инфраструктуры имеют устойчивый прогресс, а общий технический уровень крупных инженерных сооружений, таких как сверхбольшие мосты и длинные туннели, достигли относительно зрелой стадии развития. Однако нынешний уровень интеллектуального строительства, эксплуатации и обслуживания дорожно-транспортной инфраструктуры все еще относительно низок. Сеть постоянного трехмерного мониторинга и измерения дорожной среды, состояния инфраструктуры дорожного движения и условий эксплуатации дорожного движения еще не создана. Интеллектуальные и информационные технологии, такие как большие данные и интернет вещей, недостаточно используются при строительстве и управлении дорожно-транспортной инфраструктурой. Судя по уровню развития дорожно-транспортных технологий в Китае, здесь все еще мало оригинальных теорий и технологий, существует большой разрыв между новыми материалами, основными технологиями и основным оборудованием по сравнению с развитыми странами, наблюдается недостаток строительства и содержания автомагистралей, технологий строительства в особых географических условиях и обслуживания дорожной инфраструктуры. Показатели безопасности транспортного средства недостаточно улучшены, а уровень интеллекта и экологичности низкий. «Зеленая» транспортная система и соответствующая технология дорожного строительства еще не полностью развиты. Экологически чистая технология дорожного покрытия не полностью заменила традиционную технологию асфальтового покрытия, технология переработки ресурсов дорожно-строительных материалов не имеет конкретных спецификаций, а концепция строительства экологических дорог до сих пор не получила развития. Система проектирования, управления, эксплуатации и обслуживания «зеленого» транспорта недостаточно надежна, а построение интегрированного «зеленого» транспорта займет немалое время.

Что касается управления дорожным движением и услуг, судя по уровню развития мировых технологий дорожного движения, технологии интеллектуального контроля дорожной информации, эффективные и безопасные технологии управления дорожным движением, информационные технологии, информационное правоприменение и технологии мониторинга транспортных средств были значительно улучшены. Широкомасштабное применение дало плодотворные результаты, но уровень интеллекта, систематизации и стандартизации реагирования на чрезвычайные ситуации на дорогах все еще нуждается в улучшении. Судя по уровню развития технологий дорожного движения в Китае, была создана технологическая система наблюдения за дорожным движением с полным охватом внутренних и внешних сетей, онлайн– и оффлайн-интеграцией и интегрированным управлением услугами для реализации общенациональных офисов управления транспортными средствами, дорожной полиции, правоохранительных органов и различных мониторингов трафика. Однако основные технологии Китая, такие как базовые теории безопасности дорожного движения, алгоритмы управления дорожным движением и чипы для определения дорожного движения, все еще отстают от технологий в зарубежных странах, в частности, таких технологий, как голографическое определение целей на месте дорожного движения и прогнозирование дорожно-транспортных происшествий, а раннее предупреждение не соответствует реальным потребностям. Это ограничивает технологические инновации, такие как усовершенствованный контроль городских светофоров, точное управление и контроль безопасности дорожного движения. Кроме того, в Китае до сих пор отсутствуют целевые меры по предотвращению и сокращению дорожно-транспортных происшествий, а интегрированная система управления интеллектуальным управлением транспортными потоками и аварийно-спасательными работами еще не усовершенствована; присутствует недостаточная интеграция и интенсивное использование ресурсов в сфере автомобильных перевозок. Китай постепенно продвигает эффективное использование отходов в области автомобильных перевозок, но все еще существуют такие проблемы, как недостаточная стандартизация, низкий уровень использования и недостаточная долговечность.

2.1.3. Воздушный транспорт

В области воздушного транспорта исследования технологий связи, навигации и наблюдения на основе производительности, особенно формулирование правил связи, навигации и наблюдения на основе требуемой производительности системы управления воздушным движением (ATM), и разработка соответствующих технологий получили широкое внимание в стране и за рубежом. В то же время Международная организация гражданской авиации (ICAO) разработала новую «Глобальную концепцию управления воздушным движением», основной особенностью которой является создание сетевой, интерактивной и общей распределенной системной платформы, позволяющей всем сторонам, участвующим в воздушном транспорте, повысить общую эксплуатационную эффективность системы, обеспечивая при этом безопасность. На основе этой концепции многие страны и регионы мира начали планировать и создавать системы управления воздушным транспортом нового поколения, исходя из собственных условий и потребностей будущего развития, чтобы адаптироваться к новым требованиям национальной экономики и развития авиации.

Что касается транспортного оборудования, судя по уровню развития мировых технологий воздушного транспорта, авиационная промышленность США и Европы обладает передовыми технологиями, полными категориями продукции, а также наиболее полными системами поставок. Производство гражданских самолетов и бортового оборудования является относительно зрелым. Эти страны обладают передовыми технологиями в области аэродинамики и материаловедения, глубокими техническими резервами в области авионики и технологии двигателей. Что касается международной гражданской авиации, то новая эксплуатационная концепция навигации, основанная на характеристиках (PBN), сочетает в себе возможности бортового оборудования самолета с передовыми технологиями, такими как спутниковая навигация, охватывающая все этапы полета: от маршрута, зоны терминала до захода на посадку и посадки, а также обеспечивает более точные и безопасные методы полета и более эффективные модели управления воздушным транспортом. Судя по уровню развития воздушного транспорта в Китае, можно сказать, что отрасль сохраняет хорошую тенденцию стабильности и прогресса. Однако общий технический уровень все еще отстает от международного уровня. Развитие основных технологий продукции гражданской авиации по-прежнему осуществляется в основном в развитых странах, таких как Европа и США. Уровень интеллекта и конкурентоспособность отечественной продукции гражданской авиации являются слабыми, а соответствующие технологические инновации и возможности недостаточны. Большие самолеты более чем на 30 лет отстают от самолетов Соединенных Штатов. В настоящее время крупная гражданская авиационная промышленность Китая все еще находится на первой стадии роста. Основная система промышленных технологий, система технических возможностей и основная модель производства и эксплуатации крупных гражданских самолетов находятся на стадии строительства. Широкофюзеляжные пассажирские самолеты с двухрядным расположением кресел все еще находятся на ранней стадии демонстрации и предварительных исследований, а исследования будущих новых концептуальных самолетов нетрадиционной компоновки относительно разрозненны. В то же время резервы авиационных технологий Китая относительно слабы. Хотя Китай значительно улучшил свои возможности в области производства самолетов, он все еще сильно отстает от передового уровня мировой авиационной промышленности с точки зрения передовых технологий производства авиации, таких как фундаментальные исследования материалов и производственные процессы. Существует острая необходимость внедрения передовых производственных технологий нового поколения, таких как новые материалы, новая структурная обработка, технологии формования и цифровые технологии производства.

В области проектирования и строительства инфраструктуры был достигнут ряд успехов по уровню технологического развития мирового воздушного транспорта в части технологий, связанных с построением аэропортовых систем, а также технологий для строительства аэропортов в особых и сложных условиях. С точки зрения уровня развития китайских технологий воздушных перевозок возможности Китая по эксплуатации и обеспечению безопасности, а также коэффициент использования ресурсов летного поля недостаточны. Большинство основных объектов инфраструктуры аэропортов зависят от импорта и в целом находятся в состоянии прогресса, однако разрыв между строительством, эксплуатацией, обслуживанием и ремонтом аэропортов в США и другими развитыми странами составляет около 10 лет. Хотя строительство аэропортов в Китае достигло большого прогресса, их планировка все еще несовершенна, строительство аэропортов относительно отстает, уровень защиты инфраструктуры ограничен, пропускная способность недостаточна при тех же ресурсных условиях, а развитие новых технологий для снижения энергопотребления и воздействия аэропортов на окружающую среду идет медленно, поэтому в будущем все еще предстоит масштабное строительство аэропортов и расширение их пропускной способности и эффективности. В области планирования и проектирования аэропортов из-за отсутствия передовых концепций в качестве руководства планирование и проектирование аэропортов в большей степени основываются на практическом опыте, не имеют стратегического видения, а также отсутствует комплексная система показателей анализа и оценки планирования аэропортов с макроскопической точки зрения. Из-за ограничений текущего уровня развития до сих пор не хватает опыта в теоретико-методологических исследованиях в области строительства комплексных транспортных узлов, ориентированных на аэропорт. Теория инженерного проектирования аэропортов является отсталой, отсутствует развитая система показателей проектирования и методов расчетов. В некоторых областях передовых технологий, таких как цифровизация строительства аэропортов, энергосбережение и защита окружающей среды, реагирование аэропортов на неблагоприятные погодные условия, применение систем искусственного интеллекта для обеспечения безопасности в аэропортах и т. д., Китай все еще находится на начальном этапе.

Что касается авиационных услуг и управления, судя по уровню развития мировых технологий воздушного транспорта, широкое внимание получила технология платформы моделирования управления воздушным движением, основанная на искусственном интеллекте больших данных. Планирование систем управления воздушным движением следующего поколения в различных авиационных державах включает в себя множество новых эксплуатационных концепций и технологий. Соединенные Штаты и Европа создали соответствующие новые платформы моделирования управления воздушным движением, например, NIEC (NextGen Integration and Evaluation Capability) Федерального управления гражданской авиации США, Airbus и SopraSteria совместно создали платформу моделирования SVS (Shared Virtual Sky) и т. д. С точки зрения уровня развития технологий воздушного транспорта Китая технологии проверки полетов и управления воздушным движением сопоставимы с зарубежным уровнем, технологии связи, навигации и наблюдения, а также технологии эксплуатации и авиадиспетчерская служба в целом сравнимы с США, однако существует отставание примерно на 15 лет. С точки зрения технологии эксплуатации и управления традиционная наземная система управления воздушным движением имеет низкую эффективность работы и недостаточное использование ресурсов воздушного пространства. Развитие технологии совместного управления воздушным движением и соответствующей системной платформы не является зрелым и подвержено аварийности или даже летным происшествиям, что затрудняет удовлетворение растущего спроса на воздушные перевозки и становится одним из проблемных мест, сдерживающих устойчивое развитие гражданской авиации Китая. В восточной части Китая авиационный поток в оживленных районах становится насыщенным, и противоречие между ограниченными ресурсами воздушного пространства и объемом полетов становится все более заметным, в то время как в западной части страны большинство авиационных маршрутов пролегает по плато и пустынным районам, и существует серьезная нехватка наземных средств наблюдения, что серьезно влияет на эффективность эксплуатации и даже ставит под угрозу безопасность полетов. В то же время, с постепенным открытием воздушного пространства Китая для полетов на малых высотах, спрос на авиацию общего назначения будет резко расти, а беспилотники и другие новые виды воздушного транспорта находятся на подъеме.

2.1.4. Водный транспорт

Если говорить о транспортном оборудовании, то с точки зрения уровня технологического развития мирового водного транспорта все большее внимание уделяется «зеленым» судам. Вступают в силу новые международные конвенции, правила и нормы, включая конвенцию о балластных водах, стандарт EEDI (индекс энергоэффективности конструкции), конвенцию об утилизации судов, новые стандарты выбросов SOx и NOx и т. д. Суда развиваются в направлении экологичности, то есть максимально возможного сокращения потребления ресурсов и энергии на протяжении всего жизненного цикла судна (проектирование, строительство, эксплуатация и демонтаж) и содействия устойчивому развитию морской экономики. На уровне интеллектуальных систем корабля, начиная с автоматизации, интеллектуальной энергетической системы, системы палубного оборудования и заканчивая системой управления энергоэффективностью всего корабля, интегрированной мостовой системой и беспилотным управлением, которые исследуются и разрабатываются, – это все более глубокое применение интеллектуальных технологий на корабле. В настоящее время многие сертификационные судостроительные центры Японии, Южной Кореи, Китая, а также стран Европы и Америки активно участвуют в разработке умных судов. Японский сертификационный судостроительный центр совместно с корпорацией IBM (International) создали центр больших морских данных (Business Machines Corporation), где было разработано соответствующее программное обеспечение, которое может в режиме реального времени собирать данные из машинных отделений, насосов и датчиков температуры для анализа, тем самым предоставляя предложения по оптимизации и техническому обслуживанию оборудования. Южнокорейская компания Hyundai Heavy Industries в сотрудничестве с известной компанией Accenture, предоставляющей сетевые услуги, создала интеллектуальную судовую сетевую систему, которая объединяет в единую систему суда, порты, судоходство, перевозимые грузы, информацию о логистике морских и наземных грузов и т. д.

Что касается разработки технологий поддержки системной интеграции, в последние годы всемирно известные компании провели исследования в области технологий системной интеграции морского транспортного оборудования, упаковки и поставки соответствующего оборудования на основе профессиональных преимуществ и предоставления общих интегрированных решений. Текущие исследования и применения технологий системной интеграции в основном включают технологию интеграции энергосистем, технологию интеграции систем палубного оборудования, технологию интеграции систем связи и навигации, технологию интеграции электрических и автоматических систем и т. д. В настоящее время Wärtsilä, Liebherr, Kongsberg и многие другие предприятия имеют возможность обеспечить соответствующую системную интеграцию. С выходом программы Европейского союза «Индустрия 4.0» Германия разработала и запустила комплекс интегрированной системы управления навигацией и интегрированной системы автоматизации пассажирских паромов. Система управления навигацией в основном используется для основных радиолокационных операций, автоматического управления курсом и планирования маршрута. Система автоматизации в основном используется для управления всеми механизмами, включая повышение управления мощностью судна и возможность аварийного отключения. В то же время Asea Brown Boveri (ABB), транснациональная технологическая компания, специализирующаяся на электрификации, робототехнике, автоматизации и управлении движением, выпустила экономичную круизную электрическую двигательную установку, которая может свободно двигаться в любом направлении без необходимости использования рулей, кормовых подруливающих устройств и т. д. Эта технология интеграции двигательной системы широко используется при проектировании и строительстве круизных лайнеров и судов ледового класса.

С точки зрения уровня развития технологий водного транспорта Китая основные типы судов постепенно сформировали полный спектр возможностей по исследованию и разработке различных типов судов. Разработка высокотехнологичной продукции сделала большой прорыв. 10 000 контейнеровозов, большие суда для перевозки сжиженного природного газа и другие высокотехнологичные суда строятся в больших количествах, например, полярные суда и другие перспективные типы судов достигли значительного прогресса. Тем не менее по сравнению с передовыми предприятиями Японии и Южной Кореи некоторые из основных видов корабельной продукции в области охраны окружающей среды, энергетики и других показателей все еще имеют определенный разрыв, еще не полностью оснащены газовозы, автовозы, ледоколы и т. д. Типы кораблей R&D (для научных исследований и опытно-конструкторских разработок) и проектные возможности, а также высококлассное, масштабное, интеллектуальное корабельное вспомогательное оборудование и системы в основном полагаются на внедрение иностранных запатентованных технологий для производства, самостоятельные инновации и R&D возможности остаются слабыми. Что касается проектирования и строительства основных кораблей, то главными ориентирами являются Япония и Южная Корея. В последние годы разрыв постепенно сокращается и в настоящее время составляет всего 3-5 лет. Однако с точки зрения проектирования и строительства ключевого судового вспомогательного оборудования и высокотехнологичных судов все еще существует разрыв. Разница со странами Европы и Америки составляет около 15 лет. Право Китая выступать на международной арене постепенно расширяется, но в области ключевых вспомогательных технологий, технологий высококлассного дизайна и передовых производственных технологий он по-прежнему сталкивается с блокадой стандартов со стороны Европы и США, Японии и Южной Кореи.

С точки зрения проектирования и строительства инфраструктуры, судя по уровню развития технологий мирового водного транспорта, в развитых странах сформирована современная система управления грузами, в основе которой лежат информационные технологии, которые поддерживаются транспортными технологиями, автоматизированными складскими технологиями, технологиями управления запасами, упаковочными технологиями и другими профессиональными технологиями. Тенденция развития технологий управления распределением грузов характеризуется информатизацией, автоматизацией, интеллектом и интеграцией. Что касается строительства портов, за рубежом были проведены предварительные исследования, такие как интеллектуальная технология распределения грузов в порту, ключевые технологии для строительства островных глубоководных портов, ключевые технологии для повышения эффективности портов и использования новой энергии. Например, с точки зрения технологии строительства островных глубоководных портов в зарубежных гидротехнических сооружениях морских глубоководных портов в основном используются цельновертикальные свайные комбинированные ферменные конструкции, опорные конструкции и композитные конструкции (такие как свайные фундаментно-самотечные композитные конструкции и гравитационно-ферменные конструкции). Что касается улучшения показателей безопасности портов и ключевых аварийных технологий, предварительные исследования были проведены на терминалах экстренной помощи при стихийных бедствиях высокого уровня в США, Японии, Норвегии, Нидерландах и других странах, но никаких систематических результатов исследований сформировано не было. Что касается технологий водных путей и навигационных средств, включая информационные технологии водных путей, регулирование и техническое обслуживание, правила водных путей, стандарты и управленческие решения, судовые шлюзы и технологии судоподъемников, а также другие ключевые технологии, зарубежные страны используют спутниковое позиционирование, дистанционное зондирование с воздуха и компьютерные технологии. Технология интеграции проектирования для достижения чрезвычайно высоких результатов повышает эффективность и качество планирования транспортировки, изысканий и проектирования. Судя по уровню развития технологий водного транспорта в Китае, был построен самый крупный и наиболее автоматизированный терминал в мире, реализующий интеллектуальность всего процесса погрузки и разгрузки контейнеров, горизонтальной транспортировки, а также складской погрузки и разгрузки. Однако в целом большинство портов Китая имеют низкий уровень автоматизации и информатизации, сложность в обеспечении обмена данными и совместном использовании информации в портовой логистике.

Недостаточное количество объединений, низкая эффективность и высокие затраты на логистику; вспомогательные мощности не соответствуют требованиям, а возможности современных портовых услуг все еще отстают от возможностей развитых стран. В настоящее время основным проблемным местом в строительстве «умных портов» в Китае является недостаточная информатизация. Существуют такие проблемы, как разрозненность информации о портовых бизнес-системах, разрозненность систем управления и контроля, недостаточная связь в цепи логистической системы и слабые гарантии системы управления. Некоторые ресурсы не могут быть разумно использованы в результате недостаточно развитых новых энергетических технологий. В настоящее время китайские порты имеют избыточные мощности. Особенно важно в будущем улучшить комплексную мощь портов, что главным образом отражается в высокой эффективности, безопасности, энергосбережении и низком потреблении. Что касается улучшения водных путей, то, учитывая особенности проектов по улучшению водных путей в среднем течении реки Янцзы, были проведены экспериментальные исследования таких ключевых технологий, как глубоководное опускание и сброс воды, опускание и сброс воды в направлении течения, опускание и сброс воды в направлении противотока, технология скрытого проектирования на основе подводной съемки и передовая многолучевая система траления для внутренних водных путей. С точки зрения технологии шлюзования и судоподъемников основные независимые инновации в развитии судоходных сооружений внутренних водных путей Китая включают: выдвижение ряда точных расчетных формул для важных параметров гидравлики шлюзов и создание теории и метода уточненного проектирования шлюзов; создание нового метода оценки безопасности судоходства по узлам; изобретение ромбического отводного пирса и группы веерообразных отводных пирсов для улучшения состояния воды и песка; создание первой инверсной диссипативной и неосадочной структурной секции шлюзовой централизованной системы передачи воды; выдвижение нового типа децентрализованной системы передачи воды с боковым ответвлением для адаптации к малой глубине воды; создание и модернизация платформы для исследования моделирования кавитации непостоянного потока и решение проблемы кавитации клапана одноступенчатого шлюза с большим напором и большой глубиной воды; разработка нового стандарта контроля осадки судов, проходящих через шлюзы, основанного на теоретической базе точного расчета объема опускания судна.

Что касается обслуживания и управления, судя по уровню развития мировых технологий водного транспорта, с точки зрения технологий водной логистики традиционные судоходные и логистические компании активно приняли интеллектуальную эпоху, трансформировались и модернизировались до интеллектуальной логистики. Что касается интеллектуальной технологии принятия решений для водной логистики, исследовательская работа по таким технологиям, как использование машинного обучения и других технологий для автоматического определения состояния людей, объектов, оборудования и кораблей, а также для изучения опыта командования, диспетчеризации и принятия решений менеджерами и операторами была поставлена на повестку дня. В будущем благодаря машинному обучению механизм операционных правил будет обладать способностью к самообучению и самоадаптации и сможет принимать автономные решения после определения условий ведения бизнеса, что позволит реализовать интеллектуальное управление операционными правилами. Кроме того, технология управления оптимизацией водной логистики и технология позиционирования логистических контейнеров в полной цепочке уже нашли применение, но еще есть много возможностей для улучшения точности прогнозирования, а объем данных и алгоритмы оптимизации необходимо расширить. Судя по уровню развития технологий водного транспорта в Китае, с точки зрения информатизации водных путей уровень информатизации внутренних водных путей, представленных рекой Янцзы, постоянно совершенствуется с помощью системы идентификации судов AIS (система автоматической идентификации), GPS (система глобального позиционирования), системы гидрологического мониторинга и т. д. Проект информатизации внутренних водных путей реализует сбор данных об элементах водных путей, навигации и энергопотреблении, а электронная карта водных путей реки Янцзы закладывает прочный фундамент для строительства «цифрового водного пути» и «интеллектуального водного пути» реки Янцзы. Что касается технологий интеллектуальной логистики, по сравнению с зарубежными странами текущие технические проблемные места в интеллектуальной логистике для логистических компаний в основном включают три основные области: логистические данные, облачная логистика и логистическое оборудование, включая робототехнику и технологии автоматизации, технологию интеллектуальных хранилищ данных и технологию интернета вещей. Умная логистика стала новым трендом в логистической отрасли и новым направлением трансформации и модернизации транспортно-логистических предприятий.

В контексте технологии логистических услуг по доставке на повестку дня поставлено управление логистикой на основе технологии блокчейн. Что касается технологии интеллектуальной загрузки судов, то она является одним из эффективных способов повышения эффективности и уровня обслуживания логистики на водных путях, а оптимизированная загрузка контейнеровозов, например, является важной частью морских контейнерных перевозок. В настоящее время стала возможной интеллектуальная погрузка судов на основе ИИ (искусственного интеллекта). Благодаря созданию модели оптимизации погрузки судов и использованию итерационных алгоритмов ИИ можно решить проблемы генерального плана погрузки контейнеровозов, оптимизации контейнерных площадок и оптимизации размещения контейнеров. В развитии технологий безопасности мореплавания значительного прогресса достигли основные ключевые технологии, включая технологии выявления и контроля рисков безопасности мореплавания, технологии моделирования безопасности мореплавания, технологии гарантии безопасности навигации беспилотных судов, технологии систем и оборудования морского надзора, технологии интеллектуального управления движением судов, технологии электронной навигации и т. д. Например, в сфере морского моделирования в будущем будет уделяться больше внимания взаимодействию человека и компьютера. Что касается безопасности навигации беспилотных судов, то будущая система управления «беспилотным кораблем» сможет обеспечить мониторинг безопасности, предотвращение аварийных ситуаций, таких как ассистированное вождение, и повышение безопасности передачи информации до начала коммерческой эксплуатации. Многие судоходные компании оснащены передовыми системами сетевого управления, с помощью которых можно просматривать состояние грузов и судов в режиме реального времени и даже состояние работы конкретного оборудования на борту.

2.2. Общая тенденция технологического развития в различных сферах транспорта

Растущее развитие экономики, общества, науки и техники привело к постоянному повышению уровня интеллекта различных видов транспортного оборудования, постоянному расширению масштабов транспортной инфраструктуры, постоянному совершенствованию транспортных возможностей и уровня оперативного обслуживания. Безопасность, экологичность, эффективность и интеллект были выбраны в качестве ведущих направлений развития нового транспорта в будущем внутри страны и за рубежом. Модель развития технологий в сфере транспорта также изменилась с традиционной модели на устойчивую, взаимосвязанную модель, нацеленную на смену парадигмы интеллектуального развития.

2.2.1. Железнодорожный транспорт

Высокоскоростная железная дорога и городской железнодорожный транспорт, более безопасная, экологичная, эффективная и умная технология стали основной тенденцией в развитии железнодорожного транспорта, высокой скорости, интеллекта и высокого комфорта, энергии. Сохранение и защита окружающей среды, безопасность и надежность, взаимосвязь и т. д. стали направлением развития оборудования железнодорожного транспорта в будущем. Статус технологии железнодорожного транспорта как «коридорной технологии», «альтернативной технологии» и «технологии века» продолжает укрепляться, а развитие технологий расширения мощностей и поддержания возможностей ускоряется. Прорывные новые возможности связаны с интернетом, интернетом вещей, большими данными, облачными/периферийными вычислениями, искусственным интеллектом, аддитивным производством, виртуальной реальностью, новой энергетикой, беспилотными операциями и услугами определения местоположения в космосе. Глубокая интеграция технологий и железнодорожного транспорта стала для развитых государств, таких как страны Европы и Япония, основным способом создания моделей и технологических систем железнодорожного транспорта будущего поколения.

Оборудование для железнодорожного транспорта стало более модульным, стандартизированным, экологичным и интеллектуальным. Интегрированные и сетевые технологии управления операциями/организациями перевозок/услуг, а также экологически чистые и интеллектуальные технологии железнодорожного транспорта получили беспрецедентное внимание. Интегрированная технология обеспечения безопасности железнодорожного транспорта стала ключевым направлением научных и технологических инноваций. Рабочая скорость продолжает расти. Японский низкотемпературный сверхпроводящий поезд на магнитной подвеске достиг пилотируемой испытательной скорости 603 км/ч, а также началось строительство действующей линии Токио – Нагоя (и в конечном итоге Осака). Повышение производительности существующей железнодорожной инфраструктуры на основе революционных новых технологий в области новых материалов, новых конструкций, аддитивного производства, технологий обработки данных и интеллектуальных технологий, а также интегрирование интеллектуальной и «зеленой» железнодорожной инфраструктуры в проектировании, строительстве, эксплуатации и обслуживании становятся будущим направлением развития. Комплексное использование концепций и технологий нового поколения для создания системы железнодорожного транспорта, которая является более безопасной, надежной, удобной, теплой, комфортной, экономически эффективной, экологически чистой и энергосберегающей, стало консенсусом в развитии, что, в частности, отражается в следующих аспектах.

1) Транспортное оборудование

Оборудование для железнодорожных перевозок демонстрирует тенденцию развития легких, модульных, интеллектуальных, экологически чистых и сверхвысоких скоростей. С развитием новых материалов в оборудовании железнодорожного транспорта в будущем будут использоваться новые материалы с более высокой прочностью, меньшим весом и меньшим энергопотреблением. Легкость кузова вагона может быть достигнута за счет легких материалов и легких конструкций. Что касается облегчения материала, кузовы зарубежных высокоскоростных поездов постепенно превратились из конструкций из углеродистой стали и нержавеющей стали в конструкции из алюминиевых сплавов. Они не только имеют легкий вес, но также могут оптимизировать нагрузку, несущую способность. Конструкция поездов развивается в направлении платформенности и модульности. На базе платформы могут быть реализованы проектирование и производство модульной сборки по индивидуальным потребностям заказчиков, что облегчает модернизацию и трансформацию поездов и является гибким в применении. В будущем железнодорожные транспортные средства полностью избавятся от ограничений физических путей во время движения. Они будут использовать высокоскоростную и надежную технологию передачи сигналов для планирования виртуального маршрута при управлении работой поездов, обладать способностью принимать самостоятельные решения, а также смогут получать обратную связь в режиме реального времени и корректировку рабочего состояния в зависимости от условий эксплуатации, что может значительно повысить эксплуатационную безопасность и эффективность, демонстрируя тенденцию к интеллекту. Основная система электроснабжения поездов постепенно исчезнет и больше не будет зависеть от систем электроснабжения, таких как сети электропитания и рельсы электропитания. По мере того как водородные топливные элементы постепенно совершенствуются и начинают широко использоваться, будут продвигаться технологии микросетей и распределенного энергоснабжения. Инфраструктура железнодорожного транспорта будет использовать оптический водород, производимый из экологически чистой энергии, такой как энергия ветра при нулевых выбросах во время работы. В долгосрочной перспективе, после прорыва в технологии маломасштабного управляемого ядерного синтеза, на железнодорожном транспорте полностью исчезнет зависимость от пополнения энергии. Пополнение энергии будет осуществляться только в случае нового строительства или капитального ремонта, что сможет обеспечить весь жизненный цикл эксплуатационных потребностей, демонстрируя «зеленое» развитие. Технология высокоскоростного транспорта на магнитной подвеске со скоростью 600 км/ч совершила крупный прорыв и завершила техническую проверку эксплуатации, продемонстрировав тенденцию сверхскоростного развития.

2) Транспортная инфраструктура

Экологичность, интеллектуальность, высокая надежность и долговечность инфраструктуры железнодорожного транспорта являются основными концепциями будущего развития. По мере того как на национальном уровне и в обществе растет осознание необходимости защиты окружающей среды, экологичность, несомненно, станет тенденцией, а экологизация процессов строительства инфраструктуры и материалов – это путь к снижению воздействия на окружающую среду. Интеллектуальные технологии геодезии, картографирования, проектирования, строительства и обслуживания являются эффективными способами снижения трудоемкости и затрат, повышения эффективности и качества, а также обеспечения безопасности. Поскольку масштабы железнодорожной транзитной сети Китая продолжают расширяться, запрос на безопасность, а также затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание постепенно возрастают. Поэтому высоконадежная и долговечная инфраструктура является ключом к устойчивому развитию железнодорожного транспорта, включая использование путевых элементов высокой надежности, строгий контроль деформации земляного полотна, широкое использование мостовых конструкций, проектирование тоннелей с учетом аэродинамических характеристик и т. д.

3) Сервис и управление

Концепция обслуживания и управления будущей системой железнодорожного транспорта будет «ориентирована на пассажиров», охватывая все: от межконтинентальных перевозок на дальние расстояния до индивидуальных гибких путешествий, со скоростями работы от сотен до тысяч километров и плавным подключением к другим видам транспорта. Пассажиры не будут нуждаться в покупке билетов, а для расчета будет использоваться технология распознавания личности, действительно реализующая путешествие без остановок и задержек, демонстрируя тенденцию сотрудничества. Работа транспортной системы избавится от расписания, а план работы и маршруты можно будет гибко настраивать в соответствии с текущим пассажиропотоком и потребностями клиентов, чтобы оптимизировать общую эффективность работы и продемонстрировать тенденцию к совершенствованию. Во время путешествия пассажирам будут предоставляться гуманизированные и индивидуальные услуги в виде информационного обмена и транзитных услуг в соответствии с различными потребностями каждого человека, демонстрируя персонализированную тенденцию. Планирование и проектирование железнодорожного транспорта будут считаться душой и основой планирования и планировки умного города, в дополнение к осуществлению городской логистики, распределения пассажирского транспорта, функциональной планировки города, промышленного разделения, бизнес-моделей и даже структуры города. Образ жизни людей также будет тесно связан с железнодорожным транспортом. Железнодорожный транспорт будет являться не только умным способом передвижения, но и средством жизни, развлечений и общения для жителей, демонстрируя диверсифицированную тенденцию.

2.2.2. Автомобильный транспорт

Экологизация и интеллект являются основными тенденциями развития современной автомобильно-транспортной системы. Они способствуют реализации перехода транспортной инфраструктуры от одиночного к интенсивному развитию, помогают снизить ресурсное и экологическое давление на транспортную отрасль и имеют важное значение. Реализация модернизации транспортной отрасли является ключом к развитию. Быстрое развитие мировой экономики, ускоряющийся процесс урбанизации, увеличение количества автомобилей и объема дорожного движения сделали различные проблемы дорожного движения заметными. Экологизация и интеллект могут повысить эффективность эксплуатации транспортных средств и дорог, способствовать защите окружающей среды, улучшить пользовательский опыт и способствовать развитию городов. В этой области США, Европа и Япония достигли хороших результатов как в разработке соответствующих технологий, так и в практическом применении. Развитие интеллектуальных транспортных систем в этих странах смогли решить проблемы пробок, дорожно-транспортных происшествий и загрязнения дорог.

Интеллектуальные системы дорожного движения стали основным направлением планирования и строительства дорожного движения. Благодаря глубокой интеграции и развитию информационных технологий и транспорта нового поколения страны всего мира уделяют все больше внимания использованию информационных технологий для улучшения дорог.

Уровень интеллекта транспортной системы повышает безопасность движения и эффективность перевозок. Китай ускоряет строительство интеллектуальных транспортных систем, используя интернет, большие данные и другие новые технологии для создания взаимосвязи в реальном времени, самодвижущегося интеллектуального транспорта, чтобы удовлетворить потребности людей в интеллектуальных, безопасных и развлекательных поездках. Комплексное развитие различных видов транспорта является необходимым условием для комплексного развития транспорта и других отраслей, транспорта, экономики и общества. Это неизбежное требование построения современной комплексной транспортной системы и объективное требование экономического и социального развития. Как часть транспортной системы, автомобильная транспортная система имеет тенденцию все более интегрированного развития с другими видами транспорта и демонстрирует тенденцию ускорения комплексного развития.

Интеллектуальное транспортное оборудование и интеллектуальные транспортные системы развиваются совместно и интегрированно. Интеллектуальные подключенные транспортные средства могут повысить эффективность автомобильных перевозок, значительно уменьшить заторы и обеспечить безопасность дорожного движения. Они являются важным способом решения проблем, возникающих при развитии дорожно-транспортных систем. Дальнейшее создание интеллектуальных транспортных систем на основе интеллектуальных подключенных транспортных средств может обеспечить более полные и комплексные решения. Только с интеллектуальными подключенными автомобилями в качестве носителя интеллектуальные транспортные системы смогут по-настоящему реализовать многогранную взаимосвязь между транспортными средствами и транспортными средствами, транспортными средствами и инфраструктурой, транспортными средствами и персоналом, транспортными средствами и умными домами, транспортными средствами и облачным хранилищем данных, транспортными средствами и энергетическими системами, в полной мере удовлетворяя потребности людей в поездках и повышая эффективность развития всего общества.

Совместные перевозки – важное направление развития городского автомобильного транспорта в будущем. Такие приложения, как совместный онлайн-вызов автомобилей, сокращают потребность в транспортном оборудовании и повышают коэффициент использования транспортного оборудования. Они могут эффективно облегчить текущую ситуацию с заторами на городских дорогах, снизить транспортные расходы и повысить эффективность перевозок, что является важным направлением развития автомобильных перевозок в будущем.

Конкретными тенденциями развития различных сфер автомобильного транспорта являются:

1) Транспортное оборудование

Новый виток технологической революции вывел мировые автомобильные технологии на новый уровень, глобальные автомобильные технологии вступили в новую эру ускоренного прогресса и интегрированного развития и продемонстрировали три основные тенденции развития: электрификация, цифровизация и интеллект, ускоренное развитие новых энергетических транспортных средств и интеллектуальных сетевых транспортных средств. По мере того как основные технологии, такие как аккумуляторные батареи, продолжают развиваться, а национальная политика, ориентированная на постоянные движущие силы, осведомленность и принятие новых энергетических транспортных средств во всем обществе, продолжает укрепляться, переход к электрификации автомобилей стал важной тенденцией. Кроме того, благодаря постоянному совершенствованию зарядной инфраструктуры, а также подписанию Парижского соглашения и инциденту «Дизельгейт» развитие электромобилей, как ожидается, продолжит усиливаться, а крупнейшие мировые автомобильные компании будут наращивать компоновку электромобилей. Первоначальный успех индустриализации новых энергетических транспортных средств в Китае ускорил трансформацию электрификации. Технологии автомобильной промышленности переходят в цифровой формат на протяжении всего жизненного цикла. Автомобильный дизайн, производство, интеграция услуг на основе цифровых технологий основаны на сети и системе, характеризуются потоком данных и информационным взаимодействием. Использование интернета, облачных вычислений, интеллектуального анализа данных, технологий больших данных, совместного управления в разных местах и других передовых технологий сетевой поддержки, планирование транспортных средств, исследования и разработки, производство, продажа, обслуживание и другие звенья органично связаны. Создана единая система управления жизненным циклом продукции и интеграции данных, то есть формирование «проектирование – производство – продажа – сервис» замкнутого интегрированного режима работы. Искусственный интеллект, автономное вождение и технологии подключения ускоряются в транспортных средствах. Развитие искусственного интеллекта обеспечило важную поддержку для ключевых технологий, таких как архитектура платформы интеллектуальных вычислений транспортных средств в области автономного вождения, бортовые интеллектуальные чипы, операционные системы автономного вождения, алгоритмы интеллектуального интеллекта транспортных средств и разработка платформы интеллектуального управления транспортными средствами, а также значительно ускорило развитие технологии сетевого подключения транспортных средств. Традиционные автопроизводители выпустили планы развития интеллектуальных подключенных автомобилей, чтобы ускорить интеллектуальную и сетевую трансформацию продуктов. Среди них иностранные автомобильные компании, такие как Toyota, BMW, Volvo, General Motors и другие, планируют запустить условные продукты автономного вождения, в основном с ограниченным автономным вождением на скоростной автомагистрали, ограниченным автономным вождением на пригородной дороге и другими функциями, планируется запустить высотные или полностью автономные продукты вождения в 2021 году и далее. Отечественные автомобильные компании, такие как First Air, Shangqi, Dongfeng, Changan, Beiqi и другие, в основном соответствуют зарубежным автомобильным предприятиям в плане графика разработки интеллектуальных сетевых транспортных средств. В будущем, с развитием электрификации транспортных средств, цифровых и интеллектуальных технологий, ожидается появление ряда продуктов, таких как быстрая замена автомобильных силовых батарей, бортовых интеллектуальных датчиков и бортовых вычислительных платформ. Транспортные сети и коридоры переходят от изоляции к интеграции, а транспортное оборудование – от одиночной к многоцелевой. Водная, наземная и воздушная транспортная система развивается в направлении трехмерной и интегрированной сети и совместного управления, с железными дорогами, автодорогами, воздушным и водным пространством. Независимые сети транспорта, энергетики, восприятия информации и связи постепенно движутся к «синергии нескольких сетей» или даже к «единству нескольких сетей».

2) Транспортная инфраструктура

С глобальной точки зрения основные развитые страны мира в области дорожной инфраструктуры постепенно завершили переход от «крупномасштабного строительства» к «эффективной эксплуатации». Интеллектуальная, экологическая, функциональная, эффективная безопасность, энергосбережение и охрана окружающей среды, долговечная функциональность дорожной инфраструктуры являются основными концепциями будущего развития. Интеллектуальная, сетевая и стандартизированная дорожная инфраструктура стала важной тенденцией развития дорожной инфраструктуры. В будущем, с непрерывным прорывом в интеллектуальных, сетевых и стандартизированных технологиях управления дорожным мониторингом и сервисных технологиях безопасности движения, ожидается появление ряда продуктов, таких как интеллектуальные дорожные знаки, интеллектуальные дорожные камеры и интеллектуальные радары миллиметрового диапазона, а также проектирование дорожного движения, строительство, эксплуатационное управление, техническое обслуживание и последующее техническое обслуживание, постепенное интеллектуальное обновление, реализация голографии проектирования, визуализация, автоматизация строительства, сборка, управление эксплуатацией беспилотных средств, устойчивость, обслуживание и ремонт биохимии. Потребность транспортной инфраструктуры в развитии потенциала обслуживания и устойчивости породила цифровую технологическую систему дорожного движения. Сфера транспортной инфраструктуры будет постепенно создавать многомасштабную цифровую систему дорожного движения, от микроматериальной генетики до макросистемы транспортной инфраструктуры BIM (Информационное моделирование сооружений), которая включает в себя оцифровку проектирования дорожной системы, оцифровку строительства, цифровизацию управления эксплуатацией и оцифровку технического обслуживания, чтобы максимизировать использование активов и ресурсов дорожно-транспортных сооружений, от низкого уровня выбросов, низкого потребления и низкого энергопотребления до нулевого уровня выбросов, нулевого потребления и нулевого энергопотребления. Расширилось понимание ресурсов автомобильного транспорта: аппаратные ресурсы включают существующие материалы и дорожное оборудование; потенциальные ресурсы – трехмерное пространство и энергию, рассеиваемую на поверхности дороги; социальные ресурсы включают оставшуюся пропускную способность и доступ к населенным пунктам вдоль дороги. Перед лицом спроса на ресурсы и использование энергии в новую эпоху социально-экономического развития необходимо задействовать ресурсный потенциал дорожно-транспортной системы, чтобы систематически реализовывать ресурсы с высокой добавленной стоимостью. Дорожное пространство органично интегрировано с жилым и экологическим пространством. Автомобильный транспорт постепенно интегрируется в живое сообщество из единой транспортной системы, и спрос на автомобильный транспорт – это не только необходимость перевозки пешеходов и автомобилей, но и среда для жизни сообщества. В целях создания автотранспортной системы, гармонирующей с экологической средой, дружественной к природной среде и взаимодействующей с социальной средой, возникли: голографическое проектирование дорог, низкоуглеродное строительство, автономная эксплуатация, рециркуляция технического обслуживания и ремонта, экологические дорожные службы и формирование интенсивной, эффективной, низкоуглеродной и экологически чистой автотранспортной системы с научной планировкой.

3) Сервис и управление

С развитием технологий мобильного интернета, технологий совместной работы транспортных средств и дорог совместные услуги и управление системами дорожного движения стали важной тенденцией в будущем развитии. Системы обслуживания и управления дорожным движением будут реализовывать цифровой динамический контроль, унификацию транспортного оборудования и инфраструктуры, управление планированием. В центре внимания будущего управления и услуг автомобильной транспортной системы – укрепление, интеграция и координация системы с целью максимизации производительности существующей системы независимо от изменений спроса и предложения. Системные службы должны сосредоточиться на повышении надежности работы системы и уделять внимание мониторингу и своевременному предупреждению таких показателей работы системы, как скорость, задержка, безопасность и т. д. Ожидается, что с развитием автомобильных технологий связи и совместной работы появится ряд сопутствующих продуктов, таких как интеллектуальные системы эксплуатации и технического обслуживания для беспилотных такси, интеллектуальные облачные платформы управления для беспилотных автобусов и интеллектуальные сетевые платформы информационной безопасности транспортных средств. Внедрение и применение новых технологий, таких как искусственный интеллект и телеинформатика, лендинг мобильных приложений, в будущем будут формировать на тысячу миль огромную систему наблюдения, так называемых «глаз», «ушей», умную технологическую систему контроля автомобильного дорожного трафика, в которую будет встроено оборудование мониторинга с интеллектуальными алгоритмами и коммуникационным процессором для достижения голографического восприятия и человеко-машинного сотрудничества. Также произойдет расширение возможностей внутренней платформы для достижения трансграничной интеграции сцен движения, расширение группы интеллектуальных приложений, так что сцена движения будет восприниматься более полной, анализ поведения на дороге – умнее, предотвращение и контроль дорожных рисков – точнее, а обслуживание дорожной информации – эффективнее. Технология наблюдения за дорожным движением будет иметь богатый интеллектуальный смысл. Информация о характеристиках дорожного движения, получаемые с помощью внешнего интерфейса, не только богаты содержанием, но также полны и точны. Корреляция фоновой информации осуществляется в более реальном времени и практична, и может постоянно соответствовать растущим требованиям по надзору за безопасностью дорожного движения. Дорожное движение постепенно создаст полномасштабную, постоянно работающую космическую трехмерную повсеместную сенсорную сеть «вода – земля – воздух – небо» и построит интегрированную облачную платформу управления. Необходимо построение «виртуально и реально параллельной» и «трехмерно взаимосвязанной» системы информации о дорожном движении, основанной на мониторинге, анализе и реагировании в режиме реального времени, для реализации дорожных услуг, управления и обслуживания объектов, аварийного реагирования, контроля ресурсов и других видов восприятия, передачи и подачи информации.

2.2.3. Воздушный транспорт

Стремительное развитие мировой науки и техники и ее глубокая интеграция с воздушным транспортом сформировали и укрепили новую тенденцию в развитии авиатранспортных технологий. Основная цель технологического развития в сфере воздушного транспорта будущего – сделать его более безопасным, плотным и гибким, а также реализовать координацию, совершенствование и интеллектуализацию систем управления воздушным движением и авиационного оборудования, чтобы удовлетворить спрос на более чистые, эффективные, безопасные, надежные, комфортные, интеллектуальные, удобные и пунктуальные воздушные перевозки, а также стимулировать авиатранспортную отрасль к инновациям и развитию в более безопасных, эффективных, экологически чистых и разумных условиях. В этом направлении основные страны мира продолжают увеличивать свои инвестиции в передовое авиастроение, эксплуатацию инфраструктуры аэропортов, управление воздушным движением и обслуживание, а также в планирование разработок других систем и применение этих исследований и разработок. Тенденция развития в основном отражается в следующих трех аспектах.

Создание системы для разработки будущих продуктов и технологий гражданской авиации. Технологии создания и эксплуатации гражданских самолетов стремительно развиваются, появляются новые аэродинамические схемы, передовые силовые установки, авионика нового поколения и мультиэлектронные системы, новые материалы, новые процессы, интеллектуальное производство и другие технологии, которые помогли создать новые гражданские самолеты, разрушить монополию нынешних основных моделей и добиться преимущества на поздних этапах, что способствовало диверсификации рынка гражданских самолетов. Планы действий «Сделано в Китае – 2025» и «Интернет плюс» определяют направления и пути развития отечественной индустрии гражданских самолетов. Китай должен использовать стратегию «Интернет плюс» для создания потенциала предварительных исследований, проектирования и НИОКР (научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки) гражданских самолетов, а также для развития облачных вычислений и интернета вещей. Новое поколение информационных технологий, представленное большими данными и аддитивным производством (технология 3D-печати), будет интегрировано в гражданскую авиационную промышленность, а применение новых технологий будет поощряться с помощью крауд-платформ и инновационного развития в режиме массовых инноваций и предпринимательства, чтобы реализовать трансграничную интеграцию и инновационное развитие гражданской авиационной промышленности и новых технологий.

Усиление вспомогательного потенциала интегрированного узла аэропорта. Чтобы повысить уровень безопасности и защищенности аэропортов, расширить возможности поддержки операций крупных комплексных транспортных узлов, преодолеть трудности при планировании и строительстве аэропортов, продвигать разведывательную информацию об аэропортах, а также способствовать стратегической трансформации аэропорта в экологически чистую и низкоуглеродную деятельность, существует острая необходимость использования системной динамики, теории системного проектирования и экологической инженерии. Принимая науку предотвращения стихийных бедствий и оказания помощи в качестве теоретической основы, в полной мере используя передовые компьютерные и сетевые технологии и сочетая их с тенденциями развития современных аэропортов, будет построена «безопасная, эффективная, экологичная» новая технологическая система аэропортов, тем самым значительно укрепятся ядро системы аэропортов воздушного транспорта страны, конкурентоспособность и возможность устойчивого развития.

Комплексный и всесторонний контроль над всеми типами самолетов. С развитием отрасли воздушного движения количество различных типов самолетов продолжает увеличиваться, что создает огромные проблемы для эксплуатации и управления воздушным движением. Необходимость всестороннего и комплексного управления и контроля всех типов самолетов становится все более актуальной. Для системы управления воздушным движением гражданской авиации необходимо обеспечить безопасную и эффективную работу с учетом пожеланий пассажиров и ресурсной среды, добиться интеграции и интеллектуальной работы терминальной зоны аэропорта в будущем, а также повысить эффективность полетов воздушных судов за счет наведения и управления полетами на основе спутниковой навигации и четырехмерных траекторий. Что касается систем БПЛА, необходимо как можно скорее включить их в систему обеспечения авиационной безопасности, развернуть основные задачи исследований и разработок по ключевым технологиям, контролю безопасности и стандартам безопасной эксплуатации систем БПЛА, возглавить исследования и создание отрасли БПЛА, а также сформировать национальные стандарты, что сделает их конкурентоспособными на международном уровне.

1) Транспортное оборудование

В соответствии с тенденцией развития авиационной науки и техники и планами исследований, сформулированными крупными странами, ожидается, что примерно к 2035 году в авиационной науке и технологиях произойдут следующие прорывы и изменения. Во-первых, эффективность полета и экологические характеристики гражданских самолетов будут дополнительно усовершенствованы, а стоимость использования самолетов будет значительно снижена. Все больше и больше людей будет путешествовать на самолетах, а роль воздушного транспорта в логистике станет более важной. Во-вторых, ожидается поступление в эксплуатацию сверхзвукового пассажирского самолета второго поколения, который будет летать более чем в два раза быстрее, чем существующие дозвуковые пассажирские самолеты, что значительно сократит межконтинентальные перелеты, скорость бизнес-джетов также значительно увеличится. В-третьих, ожидается, что скорость вертолетов возрастет с нынешних 200-300 км/ч до 400-700 км/ч, дальность полета увеличится, а способность переносить грузы будет выше, так что все больше островов, горных районов и других регионов без аэропортов получит доступ к авиационным услугам. В-четвертых, будут использоваться сверхдальние самолеты на солнечных батареях, продолжительность полета которых будет достигать нескольких месяцев или даже нескольких лет, так что они смогут заменить некоторые низкоорбитальные спутники, а их разрешение и возможности непрерывного наблюдения будут превосходить спутниковые. Исходя из вышеуказанных целей, новые аэродинамические формы компоновки, технологии снижения аэродинамического сопротивления, эффективность двигателей и снижение выбросов, новые материалы, инновационный дизайн конструкций и передовые бортовые системы станут передовыми технологиями.

Учитывая характеристики использования и технические характеристики легких самолетов авиации общего назначения, включая легкие самолеты-амфибии, а также суровые условия, в которых используются легкие самолеты, разнообразие, сложность и опасность их оперативных задач выше, чем у больших самолетов. Ведутся исследования по общему проектированию высокоэффективных, экологичных, легких, многоцелевых и универсальных самолетов, продолжаются исследования новой технологии электрической силовой установки для электрических самолетов, облегчения самолетов общего назначения, эффективного интегрированного структурного проектирования и технологий производства, а также разработка электрических самолетов на новой энергии и современных легких самолетов авиации общего назначения. Кроме того, повышается уровень исследований и разработок эффективных многоцелевых моделей самолетов общего назначения, что помогает развивать стратегическую отрасль авиации общего назначения в Китае.

Принимая во внимание новые конфигурации, такие как компоновка крыла-фюзеляжа / компоновка опорного крыла, а также новые концепции энергетических беспилотных транспортных самолетов, такие как топливные элементы, водородное топливо, гибридная энергия и т. д., необходимо совершить прорыв в проектировании модульной и легкой конструкции и технологии производства беспилотных летательных аппаратов, компоновке беспилотных транспортных самолетов и исследований по интеграции продуктов, а также одновременно завершить разработки новой концепции и новой компоновки беспилотных транспортных самолетов на основе интеграции существующих технологий и разработок; провести технические исследования по беспилотному автономному взлету и посадке существующих моделей, модернизировать и превратить их в беспилотный транспортный самолет.

Что касается новой аэродинамической компоновки крупномасштабных гиперзвуковых самолетов, то гибридная компоновка корпуса с крылом, компоновка фюзеляжа с двойным каплевидным сечением и компоновка с несущим крылом отличаются высоким отношением подъемной силы к тяге, большой пассажировместимостью и низким уровнем шума в салоне, и этому уделяется пристальное внимание. Эти новинки могут иметь соотношение подъемной силы к тяге 22 и более, что примерно на 21% выше, чем у традиционной конфигурации, это снижает расход топлива на пассажиро/морскую милю на 27%. Помимо экономичности вышеупомянутая новая компоновка значительно превосходит текущую традиционную конфигурацию с точки зрения уровня шумоподавления и, как ожидается, снизит шум примерно на 35-42 дБ(А). Компоновка гибрида крыла и фюзеляжа показана на рисунке 2-1.

Рисунок 2-1. Гибридная компоновка крыла и фюзеляжа

Сверхзвуковые самолеты обладают уникальными преимуществами при межконтинентальных перелетах и деловых поездках на сверхдальние расстояния. Текущие технические «горячие точки» сосредоточены на передовых аэродинамических конструкциях, силовых и двигательных технологиях, прогнозировании звукового удара и технологиях снижения шума сверхзвуковых самолетов.

С точки зрения аэродинамики технология снижения сопротивления ламинарного потока имеет высокий уровень технической зрелости и может обеспечить высокие аэродинамические преимущества. Использование технологии «крыло с ламинарным потоком» может снизить общее сопротивление самолета на 15-20%. Различные интегрированные технологии аэродинамического проектирования также являются ключевыми технологиями при проектировании новых конфигураций гражданских самолетов в будущем. Высокопроизводительное численное моделирование, крупномасштабная параллельная оптимизация и передовые технологии испытаний в аэродинамической трубе являются направлениями развития аэродинамических технологий.

При дальнейшем совершенствовании технологии проектирования авиационных двигателей добиться желаемого прорыва будет сложнее. Поэтому в будущем больше внимания будет уделяться проектированию нетрадиционных двигателей. Двигатели с открытым ротором и высокой топливной экономичностью, двигатели со сложным аэродинамическим тепловым циклом, полностью электрические распределенные силовые установки и гибридные силовые установки с турбинами и электродвигателями – вот основные направления развития авиационных двигателей будущего.

Технология авиационных материалов все еще развивается в направлении разработки новых материалов и инновационного структурного проектирования. Основное внимание уделяется решению проблемы устойчивости к повреждениям и тенденции развития композитов, а ключевым моментом в проектировании композитных конструкций является решение проблемы высокой стоимости производства и разработки самих композитов. Использование интеллектуальных структурных технологий для управления структурной геометрией, движением, аэродинамическими процессами, структурным демпфированием и вибрацией может значительно повысить долговечность и надежность конструкции. Благодаря использованию многофункциональной конструкции конструкция и электронные компоненты напрямую интегрированы вместе для комплексного проектирования, что позволяет уменьшить структуру, используемую для поддержки и фиксации, улучшить использование внутреннего пространства самолета и снизить затраты. Гибкая несущая конструкция позволяет самолету изменять конструктивную форму корпуса во время полета, образуя адаптивную конструкцию с изменяемой геометрией.

В будущем воздушные системы будут продолжать развиваться в направлении сетевых и разведывательных технологий. Авионика будет следовать глобальной тенденции системной интеграции и совместного использования аппаратных и программных ресурсов. Мультиэлектрические технологии будут развиваться и широко применяться во многих областях, таких как производство электроэнергии, распределение электроэнергии, управление электроэнергией, электрическая защита от обледенения, электрическое торможение, электрические приводы и двигатели. Усовершенствованный комплект бортового радиоэлектронного оборудования (AS – Avionics Suite) должен иметь открытую отказобезопасную сетевую функционально ориентированную архитектуру, основанную на масштабируемой интегрированной модульной авионике (IMA – Integrated Modular Avionics) с использованием общей среды обработки (платформы). Следующим шагом в развитии технологии инерциальной навигационной системы (SNS – Inertial Navigation System) Jetlink будет создание инерциальной навигационной системы на основе твердотельного волнового гироскопа. Сбор и автоматизированная обработка данных требуют использования интеллектуальных датчиков, способных самостоятельно адаптироваться к условиям эксплуатации и постоянно контролировать свою чувствительность. Современные датчики и статические переключатели обладают диагностическими возможностями, могут подключаться к сетям и вскоре обеспечат простейшие функции контроллера. Усовершенствование общих систем самолета позволит снизить его вес, повысить надежность и облегчить обслуживание. Тенденция интеграции и разделения ресурсов приведет к увеличению количества авиационных систем, а функции систем будут реализовывать независимые системы, находящиеся на общей вычислительной платформе комплекса авионики.

2) Транспортная инфраструктура

Будущее развитие инфраструктуры аэропорта в основном будет отражать три основные тенденции развития: во-первых, комплексное зондирование, создание сенсорной сети вокруг всего процесса эксплуатации аэропорта, развертывание широкого спектра датчиков и использование таких технологий, как видео, интернет вещей, большие данные и мобильная связь, для достижения комплексного зондирования. Второе – глобальное сотрудничество. Благодаря сотрудничеству различных регионов и департаментов ресурсы аэропорта динамически оптимизируются и корректируются в реальном времени для поддержки быстрого принятия научных решений и достижения глобального сотрудничества. В-третьих, автономная работа, основанная на технологиях и методах автономного интеллектуального обучения и принятия оптимальных решений, позволяет системам аэропорта осуществлять групповое познание и сотрудничество, чтобы достичь автономной работы.

Перцепция – комплексное восприятие: создать сенсорную сеть вокруг всего процесса работы аэропорта, развернуть широкий спектр датчиков и использовать такие технологии, как видео, интернет вещей, большие данные и мобильная связь, для реализации автоматизированного сбора данных на узлах защиты полетов; использовать высокоточное позиционирование, интернет вещей и другие технологии для обнаружения и отслеживания транспортных средств, оборудования без электропитания и персонала для достижения точного позиционирования и мониторинга в реальном времени потока самолетов, пассажиропотоков, грузовых потоков, потоков багажа и исследований транспортных потоков. Создать точное позиционирование и мониторинг транспортного потока в режиме реального времени, использовать интеллектуальный поиск информационных систем безопасности гражданской авиации, видеомониторинг и разведданные полицейской системы для единой проверки безопасности информации о пассажирах, усовершенствовать интеллект информационных систем раннего предупреждения безопасности аэропорта и реализовать инициативу раннего предупреждения рисков безопасности гражданской авиации. Появилось множество способов регистрации, таких как регистрация в городе / на станции метро, полная система отслеживания багажа, основанная на интернете вещей, больших данных и облачных вычислениях, которые могут информировать пассажиров / владельцев груза о местонахождении их предметов в любое время. Кроме того, технология интеллектуальных роботов продолжает совершать прорывы. Уже завершены испытания в некоторых сценариях и началось применение замены ручного труда на механический с применением роботов при выполнении тяжелых погрузочно-разгрузочных работ в аэропорту. На станциях изначально внедрены системы автоматической сортировки и складирования. Технология анализа больших данных обеспечивает анализ данных в реальном времени, интеллектуальное распределение операционных ресурсов и упорядоченное связывание рейсов, улучшает использование ресурсов и эффективность работы аэропорта.

Синергизм – сотрудничество во всех областях: осуществление многостороннего сотрудничества на основе теории многоагентного сотрудничества для достижения связи между различными регионами и департаментами для прогнозирования состояния полетов и пассажирских операций и обеспечения занятости ресурсов на основе теории искусственного интеллекта, а также динамической оптимизации. Необходимо корректировать ресурсы аэропорта в режиме реального времени на основе крупномасштабных технологий обработки данных и сложных технологий обработки событий, которые могут динамически и интеллектуально оптимизировать планирование и руководство, обеспечивать глобальное деловое сотрудничество и поддерживать быстрое принятие научных решений на основе новейших технологий, таких как интернет вещей, мобильные сети пятого поколения (5G), повсеместно применять технологию полного отслеживания информации о багаже на станциях метро, в городских регистрационных офисах и других точках доставки и выдачи. Автономных роботов использовать для сопровождения пассажиров, обработки багажа, регистрации и проверки безопасности, кластерной сортировки, погрузки и разгрузки. Завершены пилотные испытания транспортировки и других аспектов системы, а также началось демонстрационное применение в недавно построенных малых и средних аэропортах.

Автономизация – автономная работа: использовать технологии искусственного интеллекта для автономного восприятия и определения состояния бизнеса, автономного выполнения сложной обработки событий и принятия решений, автономного прогнозирования общей эксплуатационной ситуации в аэропорту, а также полной оценки и анализа при особых обстоятельствах на основе технологии машинного обучения; применять технологии обучения и анализа больших данных, независимое изучение правил работы аэропорта и автоматическую оптимизацию бизнес-решений в аэропортах, исследования безопасности гражданской авиации, применять автономное интеллектуальное обучение и оптимизированные технологии и методы принятия решений для реализации автономного обучения различных систем безопасности гражданской авиации, поддерживать и реализовывать независимые технологии и возможности принятия решений; исследовать взаимосвязь между системами безопасности гражданской авиации и технологиями сотрудничества между отделами безопасности на всех уровнях; реализовывать совместную и интеллектуальную безопасность гражданской авиации на основе технологии беспилотного вождения, реализовывать беспилотную эксплуатацию транспортных средств на перроне аэропорта; изначально реализована беспилотная обработка багажа/грузов, а также услуга «от двери до двери». Сформированная система технологии отслеживания информации на основе новых технологий, таких как квантовая связь и блокчейн, охватила все звенья, а авиационная логистика была органично связана с другими формами логистики.

3) Сервис и управление

Будущая система управления воздушным движением (УВД) будет демонстрировать такие характеристики развития, как сотрудничество, усовершенствование, автономность и интеллект. Синергизм системы УВД означает, что она направлена на повышение безопасности воздушного движения и эффективности взаимодействия между многочисленными подразделениями большой комплексной системы. Благодаря координации «воздух – земля» между самолетами и наземными системами, координации «воздух – воздух» между самолетами и координации «земля – земля» между наземными системами можно добиться совместного принятия решений и управления связью в работе аэропортов, авиакомпаний, управления воздушным движением и других ведомств, а также реализовать совместную работу пилотируемых и беспилотных самолетов в гибридной системе. Суть сотрудничества – взаимосвязанный обмен информацией и совместное принятие решений с упором на общесистемный обмен информацией и реализацию сетевых инфраструктурных услуг. Режим передачи информации будет постепенно переходить от передачи «точка – точка» к передаче по сети, что значительно снизит затраты. В то же время данный режим передачи информации единообразно обрабатывает информацию управления воздушным движением различных типов, структур и протоколов для поддержки приложений верхнего уровня. Основные задействованные технологии включают широкополосную связь, авиационные телекоммуникационные сети, объединение данных из нескольких источников на основе больших данных и т. д.

Совершенствование системы управления воздушным движением направлено на повышение эффективности полетов и снижение выбросов углекислого газа, а также на улучшение управления четырехмерной траекторией (трехмерное пространство + одномерное время) на протяжении всего жизненного цикла полета. Суть усовершенствованной разработки заключается в многомерной точности, ориентированной на производительность; основное внимание уделяется операциям на основе четырехмерной траектории – процедуры, основанные на пространственно-временных траекториях (TBO – trajectory-based operation). Внедрение и применение TBO включает в себя все аспекты системы управления воздушным движением, включая основные технологические исследования, разработку бортового оборудования, разработку и лицензирование эксплуатации наземных систем, обновление эксплуатационных процедур управления полетом, эксплуатационные процедуры диспетчерской службы и совершенствование эксплуатационных процедур авиакомпаний и т. д. и представляет собой сложный системный проект. Основные технологии включают в себя бортовую систему наведения на полет, которая ориентирована на регулярное прибытие, управление полным жизненным циклом работы траектории полета, цифровое управление траекторией полета, мониторинг среды воздушного транспорта и обмен ситуациями на основе изомерных сетей, летные испытания и комплексную проверку четырехмерной траектории. Автономия относится к цели улучшения использования ресурсов воздушного пространства и аэропорта и операционной эффективности, расширения возможностей управления воздушным движением бортовых систем и реализации перехода самолетов от пассивного полета под наземным контролем к самолетам, самостоятельно выбирающим маршруты и поддерживающим безопасные расстояния. Интеллект характеризуется «интеграцией человека и машины и автономным принятием решений», поддерживает автономное принятие решений и свободный полет в сложных условиях, образуя интеллектуальный операционный мозг управления воздушным движением с интеллектуальным принятием решений и автономным принятием решений в качестве ядра. Суть разведки заключается в локальной автономии и управляемости системы. Основное внимание уделяется реализации смешанной работы дронов / пилотируемых самолетов и разведки средств доставки. Будущие операции в воздушном пространстве будут постепенно переходить от нынешних БПЛА, на которые распространяются строгие политические ограничения, к полной интеграции БПЛА в национальное воздушное пространство, включая воздушное пространство гражданской авиации на средних и больших высотах и воздушное пространство авиации общего назначения на малых высотах. Используемые технологии в основном включают связь и контроль, обнаружение и предупреждение опасного сближения самолетов, а также методы системной интеграции и тестирования. В то же время эпоха больших данных выдвинула новые требования к развитию интеллектуальных транспортных технологий. Необходимо решить важную проблему, как добывать информационные интеллектуальные ресурсы и знания для улучшения работы транспортной системы из массивной информации в реальном времени из множества разнородных источников, чтобы реализовать точное восприятие ситуации работы транспортной системы и интеллектуальное регулирование и управление. Интеллектуальность самолета достигается в основном за счет авионики, бортовых устройств связи, интеллектуальных интегрированных терминалов и координации действий человека и машины.

2.2.4. Водный транспорт

В условиях новой экономической формы связи между регионами становятся теснее, расширяются потоки людей и грузоперевозки, увеличивается спрос на перевозки. По сравнению с другими видами транспорта водный стал основной силой будущего транспорта благодаря своим выдающимся преимуществам в виде большой пропускной способности и высокой эффективности транспортировки. При этом на повестку дня также ставятся такие вопросы, как безопасность и защита окружающей среды на водном транспорте, постоянно внедряются международные и региональные законы и правила, которые выдвигают более высокие требования к водному транспорту с точки зрения режима эксплуатации, условий и методов эксплуатации. Комплексное улучшение качества водных перевозок стало неизбежным выбором для развития транспортной отрасли Китая. Кроме того, с ускоренной эволюцией нового витка глобальной научно-технической революции быстрое развитие информационных технологий, искусственного интеллекта, новых материалов, новой энергетики, интеллектуального производства и других научно-технических областей оказало огромное влияние на технологический процесс развития водного транспорта и изменило направление технологического развития во всей отрасли. В частности, отражено в следующих аспектах:

1) Транспортная инфраструктура

Чтобы лучше защитить водный транспорт и удовлетворить соответствующие политические и нормативные требования, развитие инфраструктуры водного транспорта представляет собой три основные тенденции. Первая – глубоководное и крупномасштабное развитие. Увеличение количества судов является ключевым способом снижения транспортных расходов, а крупные суда выдвигают более высокие требования к глубине воды, развороту вод и площади порта, а также к расположению оборудования. Порт должен полностью учитывать площадь крупногабаритных кораблей во время планирования и постройки, а также соответствующие требования к глубине воды и размерам. Вторая тенденция – функциональная диверсификация. С развитием логистической отрасли роль портов в ней становится все более значимой. Важные порты развиваются в направлении полноценных логистических цепочек, объединяющих обработку сырья и производство товаров с маркетингом ингредиентов и утилизацией отходов. Третья – экологически чистое производство и эксплуатация. Поскольку осведомленность людей об охране окружающей среды продолжает расти, влияние портов, терминалов и даже действующих водных путей на экологическую среду становится все более ключевым предметом политики и правил. Экологичность, несомненно, станет тенденцией развития портового строительства и строительства внутренних водных путей.

2) Транспортное оборудование

В последние годы благодаря постоянному совершенствованию требований к экологичности и защите окружающей среды, особенно новым международным морским конвенциям, нормам и стандартам, появились экологически чистые типы судов с основными характеристиками низкого расхода топлива, низкого уровня выбросов и экологичности и стали основным направлением будущего развития. Появление больших данных и интернета предоставило редкую возможность для разработки интеллектуальных кораблей. С одной стороны, умные корабли отвечают текущим потребностям в дальнейшем повышении безопасности судовых операций. С другой стороны, они также являются важной отправной точкой для повышения эффективности доставки. Интеллектуальные суда могут значительно снизить угрозы безопасности, вызванные человеческим фактором, значительно сократить количество членов экипажа и снизить эксплуатационные расходы. В то же время они могут всесторонне учитывать характеристики типа судна, требования к грузу, условия маршрута и другие факторы для выбора оптимальных маршрутов и повышения операционной эффективности. Интеллектуальные корабли, несомненно, станут перспективным направлением для исследований и разработок в будущем.

Благодаря интеграции судостроения и информационных технологий, таких как интернет, связь и компьютеры, а также современных идей и методов управления судостроительная отрасль в будущем превратится из единичного производства в сервисно-ориентированное производство всей отраслевой цепочки. Судостроительная отрасль будет играть важную роль во всей отраслевой цепочке, она уже не только берет на себя функцию определенного звена, но и оказывает услуги на протяжении всего жизненного цикла эксплуатации своей продукции, где посредством обслуживания полного цикла постоянно улучшает и повышает качество и производительность продукции, что также является важным направлением для модернизации судостроительной промышленности.

3) Сервис и управление

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «Литрес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.