CC BY
859
УДК 629.00
Л. Ф. Казанская, Н. В. Савицкая, П. П. Камзол
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ БЕСПИЛОТНОГО ТРАНСПОРТА В РОССИИ
Дата поступления: 12.03.2018 Решение о публикации: 26.03.2018
Аннотация
Цель: Проанализировать перспективы развития беспилотного транспорта в России, оценить преимущества и недостатки данной технологии, а также экономический эффект от ее внедрения, рассмотреть положение РФ в данной отрасли на мировом рынке и выявить причины отставания от зарубежных стран. Методы: Применены теоретический анализ, структурирование и обобщение, метод проектной деятельности, статистический метод. Результаты: Рассмотрены проблемы внедрения беспилотного транспорта в России, связанные с неразвитостью инфраструктуры, ликвидацией рабочих мест, приводящей к росту безработицы, а также отсутствием законодательной базы. На основе законодательных документов проведен анализ данных, позволяющий выделить преимущества от внедрения беспилотных технологий, которые приведут к совершенствованию транспортной инфраструктуры страны. Также отмечаются тенденции развития данного направления. Практическая значимость: Актуальность темы связана с ее перспективностью в сфере развития технологий и повышения качества жизни. Сделаны выводы об экономической эффективности такой технологии, которая достигнута увеличением объемов перевозок, сокращением транспортных расходов и повышением качества предоставляемых услуг.
Ключевые слова: Беспилотные автомобили, беспилотный железнодорожный транспорт, беспилотные летательные аппараты, инновационное развитие.
*Liliya F. Kazanskaya, D. Eng. Sci., professor, yalifa@inbox.ru; Natalya V. Savitskaya, student, nuts176@yandex.ru; Pavel P. Kamzol, student, kamzol1995@gmail.com (Emperor Alexander I Petersburg State Transport University) DEVELOPMENT PROSPECTS OF PILOTLESS TRANSPORT IN RUSSIA
Summary
Objective: To analyze development prospects of pilotless transport in Russia, to estimate the strengths and weaknesses of the given technology, as well as the economic benefit from its implementation, to study the status of the Russian Federation in the given sphere in the world market and to discover the reasons of its falling behind foreign countries. Methods: Theoretical analysis, structuring and generalization, the method of project activity, as well as the statistical method were
applied. Results: The problems of pilotless transport implementation in Russia were considered, connected with immaturity of infrastructure, closure of work places, leading to growth of unemployment, as well as the lack of regulatory framework. Data analysis was carried out, on the basis of legislative documents, making it possible to single out the advantages of implementing pilotless technologies, which will lead to the improvement of the country's transport infrastructure. The development trends in the given sphere were stated as well. Practical importance: Topicality of the research in question is related with its availability in the sphere of technological development and improvement of the quality of life. Conclusions on economic efficiency of the given technology were made, which is achieved by means of increase in traffic volume, cutting of transportation costs and improvement in quality of provided services.
Keywords: Pilotless cars, pilotless railroad transport, unmanned aerial vehicle, innovative development.
Введение
Человечество стоит на пороге четвертой промышленной революции. Интенсивными темпами развития, колоссальными масштабами, сменой парадигм характеризуются промышленные преобразования в XXI в. Физические способности, навыки и умения человека уступают место стремительно развивающемуся искусственному интеллекту и роботизации.
Высокий рост автоматизации приводит к глобальным изменениям не только в жизни общества, но и значительно преобразует экономику страны [1, 2]. Целью подобных технологий является существенное изменение жизни человека, удовлетворение его потребностей, сокращение потерь времени, исключение таких понятий как «малоэффективное» и «непроизводительное».
Одним из наиболее актуальных направлений внедрения технологий во всем мире, в частности в России, является развитие беспилотного транспорта. Еще 50 лет назад сложно было представить появление транспорта, управляемого не человеком, а системой автоматического управления.
Постановка задачи
На заседании президиума Совета при Президенте РФ была одобрена стратегия по инновационному развитию транспорта в России. Одной из ее целей является развитие рынка частично и полностью беспилотных транспортных средств с долей отечественных производителей 60 % к 2035 г. При этом развитие данной технологии планируется осуществлять за счет денежных средств государства с постепенным снижением в пользу частных инвесторов [3].
В соответствии с протоколом заседания президиума Совета при президенте РФ по модернизации экономики и инновационному развитию от 16 мая
2016 г. экономические показатели, которые должна достигнуть Российская Федерация, представлены на рис. 1.
ю
Рн
CÖ
в
о
sc
и &
о
9000 8000 7000 6000 5000 4000
Я 3000 в
| 2000 и
4 1000
Объем продаж в РФ Объем экспорта Чистая прибыль
организаций
2020г. 1 2025г. "2035г. Рис. 1. Экономические показатели при внедрении беспилотных технологий
В транспортной отрасли внедрение беспилотных технологий будет иметь свои особенности в зависимости от вида транспорта, что будет описано далее.
Варианты решения поставленных задач
Анализ проблем внедрения беспилотного автотранспорта
Начало разработкам было положено в Германии в 1980-е годы. Полугрузовой микроавтобус Mercedes смог разогнаться до 100 км/ч [4]. Он мог менять полосу движения и следовать по определенной траектории движения.
Причина, по которой концепция беспилотного автомобиля приобрела столь важное значение в настоящее время, - огромная экономия денежных средств. По расчетам Forbes, в США это число достигнет 2 трл долл. в год [5]. Естественно, многие западные компании заинтересованы стать первыми в данном виде бизнеса, ведь, несомненно, внедрение такого проекта, учитывая скорость развития технологий, близко. К числу наиболее известных относятся Renault-Nissan, планирующая создание 10 автомобилей с функцией автономного вождения до 2020 г., Tesla, обещающая сделать полностью беспилотный автомобиль в 2018 г., Google car и др. [6].
Инновационное развитие транспортной отрасли в России в настоящее время сильно отстает от более развитых держав. Для улучшения ситуации необходимо решение ряда задач, одной из которых является подъем уровня качества до мировых показателей [7]. Проблема повышения качества продукции - весьма актуальна, так как успешность того или иного бизнеса зависит от конкурентоспособности товаров или услуг. Именно поэтому Россия заинтересована в развитии технологии беспилотного транспорта, несмотря на ряд проблем, затрудняющих быстрое ее внедрение.
Во-первых, отсутствие необходимой инфраструктуры не позволяет массово применять беспилотники. К ней относятся интеллектуальные центры в городах, точные и своевременно обновляющиеся карты, бортовые вычислительные комплексы, сеть для обмена информацией между участниками движения [8]. Для строительства обслуживающей инфраструктуры необходимы крупные вложения. Привлечение частного бизнеса позволило бы сделать первые шаги к развитию данного направления.
Во-вторых, уничтожение такой профессии, как водитель, несмотря на то, что подобное явление позволит сэкономить астрономические суммы, ставит на повестку дня следующий вопрос: «Что делать людям, освободившим рабочие места?» Ведь в России водитель - самая массовая профессия. Она составляет порядка 7 % в масштабах страны [9]. Причина популярности проста. Отсутствие специального образования делает этот вид деятельности доступным каждому, имеющему водительское удостоверение. Решение этой проблемы возможно только путем переквалификации работников.
В-третьих, отсутствие законодательной базы, что актуально и для стран Запада. Следует разработать порядок определения виновности и наказания участников ДТП, а это весьма непросто, учитывая, что первое время беспилотный транспорт будет тесно взаимодействовать с автомобилями, управляемыми людьми.
Внедрение беспилотных технологий на железнодорожном транспорте
Развитие беспилотных технологий на железнодорожном транспорте в сравнении с автомобильным имеет более давнюю историю. Испытания поездов без машиниста проводились еще в 40-х годах ХХ в., а первые образцы пригородных поездов появились за рубежом, а точнее в Сан-Франциско, в 1960-х. В данный момент подобные составы существуют, по меньшей мере, в 20 странах мира. Самые протяженные линии расположены в таких городах как Дубай, Ванкувер и Сингапур. Например, в Ванкувере находится самая крупная система легкого метро в мире, поезда которой управляются в автоматическом режиме без машинистов. Данная система внедрена на линии метро
в Париже, соединяющей аэропорт Орли со станцией экспресс-метро (ЯЕЯ), а также на метрополитене Копенгагена [10].
Работа по внедрению беспилотных поездов велась не только за рубежом, но и в Советском Союзе. Было разработано устройство под названием «Автомашинист», помогающее машинисту выполнять график движения с максимальной точностью. Первые испытания пригородного состава с таким устройством были проведены в 1958 г. под Москвой. Система показала отличный результат, обеспечив точную остановку поезда и выполнение графика. Сейчас системы автоматического ведения поезда применяются в метрополитенах Санкт-Петербурга и Казани. Так как для работы системы необходим интервал движения не менее 2,5 мин, а в Московском метрополитене он значительно меньше, особенно в час «пик», от реализации системы в столице отказались [11].
В соответствии с международным стандартом автоматизация поездов разделена на уровни, так называемые классы. Всего их четыре. В зависимости от класса поезда могут следовать как без машиниста, так и с ним для открытия и закрытия дверей, а также, чтобы следить за препятствиями на пути.
Наиболее продвинутыми по автоматизации являются азиатские страны. Например, в Тайване поезда оснащены системами автоматического отслеживания, обслуживания и позиционирования, в результате чего достигается точность прибытия на уровне 99 % при пассажиропотоке 500 млн человек в год. В Японии на линии Синкансэн поддерживается средняя годовая задержка поездов на уровне 30 с.
Применение беспилотных летательных аппаратов
История беспилотных летательных аппаратов берет свое начало в середине 1930-х годов. Это были воздушные мишени для учебных стрельб, управляемые дистанционно. После окончания Второй мировой войны были разработаны беспилотные самолеты-разведчики для ведения фото- и видеосъемки, а также наблюдения за объектами.
^¿^ШЛ ^^ ■ США, 64%
^Н/ ■ Франция, 9%
'УД— ^ ■——^^^^^^^ Япония, 4%
^В
■ Швеция. 4%
^^^^^^^^^ "Корея. 1%
Рис. 2. Мировой рынок по производству беспилотных летательных аппаратов
Объем ежегодного производства беспилотных летательных аппаратов в России растет с каждым годом, но, несмотря на это, наша страна сильно отстает от таких стран-лидеров как США, Франция и Израиль (рис. 2). Сегодня такие аппараты используют в самых разнообразных сферах, начиная с сельского хозяйства и заканчивая образованием (рис. 3).
зо Доля, %
Рис. 3. Сферы деятельности российских компаний на рынке беспилотных летательных аппаратов (ПО - программное обеспечение)
Результаты исследования
Преодоление ранее описанных трудностей позволит России стать участником мирового прогресса, так как преимуществ от внедрения беспилотных технологий намного больше, чем недостатков. В автомобильной отрасли к ним относятся:
• снижение транспортных расходов за счет заработной платы водителей и более экономичного потребления топлива, ибо управление потоком машин будет осуществляться из единого центра. Экономия составит более 1,5 млн руб. в год только с одной машины [12];
• сокращение на 35 % затрат на ремонт и амортизацию, на 15 % страховых расходов [13];
• исключение человеческого фактора позволит повысить безопасность на дорогах, вероятность возникновения ДТП сократится на 70 % [13];
• повышение объема перевозок за счет рационального использования транспорта;
• возможность безопасной доставки грузов в районы техногенных катастроф и военных действий.
Одним из главных преимуществ беспилотных технологий на железнодорожном транспорте является безопасность, поскольку половина катастроф происходит именно по вине человека, но не менее важна и экономическая выгода от внедрения таких технологий. К сожалению, Россия сильно отстает от других стран по автоматизации железнодорожного транспорта. Кроме того, в нашей стране нормативно запрещено вождение поезда без машиниста.
Основными преимуществами беспилотной авиации, с экономической точки зрения, являются:
• существенная экономия средств на строительство в связи с отсутствием систем жизнеобеспечения, безопасности, а также на обучение и подготовку экипажа;
• экономия топлива, ввиду малого веса, по сравнению с пилотируемыми аппаратами;
• нет необходимости в строительстве аэродромов с дорогим бетонным покрытием, достаточно грунтовой взлетно-посадочной полосы длиной 600 м [14].
Обсуждение результатов
Разработкой системы автоматического вождения в России занимается компания «Cognitive Technologies». Совместно с автоконцерном «КамАЗ» она занимается разработкой беспилотного самосвала. Что касается пассажирских перевозок, то этим вопросом занимается компания «Яндекс Такси». Свои эксперименты она проводит с такими марками как «Toyota Prius» и «Kia Soul». Испытания в городской среде планируются провести в 2018 г. [12].
В 2016 г. был согласован план развития в нашей стране рынка аппаратно-программных решений для беспилотных автомобилей на 20 лет. В соответствии с ним получат развитие следующие направления:
• разработка автономного специализированного интеллектуального автомобиля;
• создание системы, позволяющей контролировать транспортные потоки;
• разработка специализированных сенсоров и ПО.
По озвученным прогнозам ожидается, что к 2020 г. рынок каждого из этих направлений достигнет 600, 300 и 200 млрд долл. соответственно [12].
В ОАО «РЖД» начата реализация проектов по беспилотным поездам. Один из таких примеров - станция Лужская, расположенная в порту Усть-Луга, где совместно с компанией «Siemens» внедрена система роспуска вагонов с автоматическим управлением горочным локомотивом. Она исключает влияние человеческого фактора, позволяет экономить на эксплуатационных расходах и повышает безопасность (впервые на станции упразднены должность сигналиста и такое понятие как тормозной башмак). Внедрение инно-
вационных технологий на станции, например системы закрепления подвижного состава без участия работника, управления станционными процессами, централизованного управления стрелками, сигналами, позволило понизить численность сотрудников на 246 человек, а экономия фонда заработной платы за 2016 г. составила 148,3 млн руб. [10].
В ближайшие 3-5 лет «РЖД» планирует внедрить поезда без машинистов на Московском центральном кольце, на нем из диспетчерского центра один человек будет удаленно управлять 10-15 составами одновременно [16].
В последние годы Россия активно инвестирует средства в развитие беспилотных летательных аппаратов, в том числе и стратегического характера - проект транспортной беспилотной авиации. Но это разработки далекого будущего. Сейчас основным направлением развития в такой области являются высотные беспилотники на солнечной энергии. К ним относится «Аист» ЛА-252, который до конца года испытают в слоях стратосферы [17]. Он способен летать, заряжаясь от солнечной энергии, независимо от времени года, а солнечные батареи покрывают всю поверхность крыльев беспилотника. Проект «Аист» в первую очередь направлен на контроль за инфраструктурой городов, нефте- и газопроводами. Он также может применяться в качестве ретранслятора, передатчика Wi-Fi, аппарата связи.
Заключение
Развитие беспилотных технологий - одно из самых перспективных направлений. Россия наряду с другими государствами участвует в разработках по реализации данных технологий. В будущем это приведет к увеличению безопасности, экономическому росту и развитию социальной сферы в стране.
Библиографический список
1. Казанская Л. Ф. Императивы инновационного развития транспортной системы в условиях глобализации / Л. Ф. Казанская, Е. С. Палкина // Экономика железных дорог. -2016. - № 12. - С. 52-58.
2. Казанская Л. Ф. Развитие высокоскоростного железнодорожного транспорта как фактор повышения конкурентоспособности национальной экономики страны / Л. Ф. Казанская, Н. А. Андреев, М. В. Андриянова, В. В. Белов, С. В. Белов и др. // Экономика и управление в XXI веке : Актуальные вопросы, достижения и инновации / под ред. Г. Ю. Гуляева. - Пенза : Наука и просвещение, 2017. - С. 55-63.
3. Протокол заседания президиума Совета при Президенте РФ по модернизации экономики и инновационному развитию от 16 мая 2016 года. - URL : http://ac.gov.ru/files/ attachment/4843.pdf (дата обращения : 17.12.2017).
4. Есть ли будущее у беспилотного транспорта в Европе и в России. - URL : https:// fastmb.ru/autonews/auto (дата обращения : 14.10.2017).
5. Ализар А. Автономные автомобили сэкономят нам триллионы долларов / А. Али-зар. - URL : https://xakep.ru/2013/01/24/59998 (дата обращения : 14.10.2017).
6. 36 проектов беспилотных автомобилей. - URL : https://geektimes.ru/post/277788 (дата обращения : 14.10.2017).
7. Казанская Л. Ф. Роль экономики качества в инновационном развитии транспортной организации / Л. Ф. Казанская // Экономика железных дорог. - 2017. - № 1. - С. 33-40.
8. Беспилотные поезда как пример беспилотного транспорта. - URL : http://rosautonet.ru/ news/bespilotnye-poezda-kak-primer-avtonomnogo-transporta (дата обращения : 15.10.2017).
9. Водитель - самая массовая профессия в России. - URL : https://auto.newsru.com/article/ 18apr2017/driver (дата обращения : 15.10.2017).
10. Беспилотные поезда : прибытие ожидается. - URL : http://expert.ru/2017/06/28/ bespilotnyie-poezda-na-pod_ezde-k-perronam (дата обращения : 16.10.2017).
11. Фаминский Г. В. Устройство и эффективность «автомашиниста» / Г. В. Фамин-ский // Труды Всесоюз. науч.-исслед. ин-та ж.-д. транспорта. - 1967. - С. 336.
12. Беспилотные автомобили. Состояние рынка, тренды и перспективы развития. -URL : https://iot.ru/transportnaya-telematika/bespilotnye-avtomobili-sostoyanie-rynka-trendy-i-perspektivy-razvitiya (дата обращения : 15.10.2017).
13. Рудаков Д. Беспилотное будущее : зачем бизнесу новый вид транспорта / Д. Рудаков. - URL : http://www.forbes.ru/karera-i-svoy-biznes/347503-bespilotnoe-budushchee-zachem-biznesu-novyy-vid-transporta (дата обращения : 15.10.2017).
14. Беспилотные самолеты : максимум возможностей. - URL : https://www.nkj.ru/ archive/articles/4323 (дата обращения : 25.10.2017).
15. Настоящее и будущее автомобилей-беспилотников : где и когда готовится запуск. - URL : https://informatio.ru/news/it/v_moskve_otkrylsya_pervyy _poligon_dlya (дата обращения : 15.10.2017).
16. Годовой отчет ОАО «РЖД» за 2016 год. - URL : http://ar2016.rzd.ru/pdf/ar/ru/ru-annual-report-pages.pdf (дата обращения : 20.10.2017).
17. Эксперт : высотные беспилотники «Аист» - очень перспективное направление. -URL : https://ria.ru/radio_brief/20171023/1507394915.html (дата обращения : 25.10.2017).
References
1. Kazanskaya L. F. & Palkina E. S. Imperativy innovatsionnogorazvitiya transportnoy systemy v usloviyakh globalizatsii [Innovative development imperatives of the transport system under globalization]. Ekonomika zheleznykh dorog [Railroad economics], 2016, no. 12, pp. 52-58. (In Russian)
2. Kazanskaya L. F., Andreyev N. A., Andiyanova M. V., Belov V. V., Belov S. V. et al. Razvitiye vysokoskorostnogo zheleznodorozhnogo transporta kak factor povysheniya konkurent-nosposobnosty natsionalnoy ekonomiky strany [The development of high-speed railroad transport as the factor of competitive recovery of the country's national economy]. Ekonomika i upravleniye v XX7 veke: Aktualniye voprosy, dostyzheniya i innovatsii [Economics and manage-
ment in the 21st century: Topical issues, achievements and innovations]. Ed. by G. Y. Gulyaev. Penza, Nauka i prosvesheniye Publ., 2017, pp. 55-63. (In Russian)
3. Protocol zasedaniya prezidiuma Soveta pry Prezidente RF po modernizatsii ekono-miky i innovatsionnomu razvitiyu ot 16 maya 2016goda [The journals of the President's Council of the Russian Federation presidium meeting on modernization of the economy and innovative development dated May 16th, 2016]. URL: http://ac.gov.ru/files/attachment/4843.pdf (accessed: 17.12.2017). (In Russian)
4. Yest ly budushcheye u bespilotnogo transporta v Europe i v Rossii [Pilotless transport in Europe and Russia: is there any future?]. URL: https://fastmb.ru/autonews/auto (accessed: 14.10.2017). (In Russian)
5. Alizar A. Avtonomniye avtomobily sekonomyat nam triliony dollarov [Autonomous cars to save billions of dollars']. URL: https://xakep.ru/2013/01/24/59998 (accessed: 14.10.2017). (In Russian)
6. 36proektov bespilotnykh avtomibiley [36 design projects of pilotless cars]. URL: https://geektimes.ru/post/277788 (accessed: 14.10.2017). (In Russian)
7. Kazanskaya L. F. Rol ekonomiky kachestva v innovatsionnom razvitii transportnoy organizatsii [The role of quality economy in innovative development of transport organization]. Ekonomika zheleznykh dorog [Railroad economics], 2017, no. 1, pp. 33-40. (In Russian)
8. Bespilotniye poyezda kakprimer bespilotnogo transporta [Pilotless trains as an example of pilotless transport]. URL: http://rosautonet.ru/news/bespilotnye-poezda-kak-primer-avtonomnogo-transporta (accessed: 15.10.2017). (In Russian)
9. Voditel - samaya massovaya professiya v Rossii [Operator - the most popular occupation in Russia]. URL: https://auto.newsru.com/article/18apr2017/driver (accessed: 15.10.2017). (In Russian)
10. Bespilotniye poyezda: pribytiye ozhydayetsya [Pilotless trains: expected to arrive]. URL: http://expert.ru/2017/06/28/bespilotnyie-poezda-na-pod_ezde-k-perronam (accessed: 16.10.2017). (In Russian)
11. Faminskiy G. V. Ustroistvo i effektivnost "avtomashinista" ["Automatic train driver": arrangement and efficiency]. Trudy Vsesoyuz. nauch.-issled. ins-ta zh. d. transporta [Proceedings of All-union Research Institute of Railroad Transport], 1967, 336 p. (In Russian)
12. Bespilotniye avtomobily. Sostoyaniye rynka, trendy iperspektyvy razvitiya [Pilotless cars. Market situation, trends and development prospects]. URL: https://iot.ru/transportnaya-telematika/bespilotnye-avtomobili-sostoyanie-rynka-trendy-i-perspektivy-razvitiya (accessed: 15.10.2017). (In Russian)
13. Rudakov D. Bespilotnoye budushcheye: zachem biznesu noviy vidtransporta [Pilotless future: why to business new type of transport]. URL: http://www.forbes.ru/karera-i-svoy-biznes/347503-bespilotnoe-budushchee-zachem-biznesu-novyy-vid-transporta (accessed: 15.10.2017). (In Russian)
14. Bespilotniye samolety: maksimum vozmozhnostey [Pilotless planes: maximum of opportunities]. URL: https://www.nkj.ru/archive/articles/4323 (accessed: 25.10.2017). (In Russian)
15. Nastoyashcheye i budushcheye avtomobiley-bespilotnikov: gde i kogda gotovitsya za-pusk [The present and future ofpilotless cars: where and when is the launch to take place]. URL: https://informatio.ru/news/it/v_moskve_otkrylsya_pervyy _poligon_dlya (accessed: 15.10.2017). (In Russian)
16. Godovoy otchet OAO "RZhD" za 2016god [OAO "Russian Railways" annual report for 2016]. URL: http://ar2016.rzd.ru/pdf/ar/ru/ru-annual-report-pages.pdf (accessed: 20.10.2017). (In Russian)
17. Ekspert: vysotniye bespilotniky "Aist" - ochenperspektivnoye napravleniye [Expert: high-altitude unmanned aircrafts "Aist" - are a promising trend]. URL: https://ria.ru/radio_ brief/20171023/1507394915.html (accessed: 25.10.2017). (In Russian)
*КАЗАНСКАЯ Лилия Фаатовна - д-р техн. наук, профессор, yalifa@inbox.ru; САВИЦКАЯ Наталья Васильевна - студент, nuts176@yandex.ru; КАМЗОЛ Павел Петрович - студент, kamzol1995@gmail.com (Петербургский государственный университет путей сообщения императора Александра I).
