Белорусский беспилотный электромобиль: как работает струнный транспорт

Обычно общественный электрический транспорт ассоциируется с электробусами, троллейбусами и железной дорогой. В наши дни развивается новая технология  – uST или струнный транспорт. Рельсовые беспилотники на стальных колесах движутся по предварительно напряженной рельсо-струнной путевой структуре, расположенной над землей. Разработкой транспортно-инфраструктурных комплексов занимается белорусская инжиниринговая компания Unitsky String Technologies Inc. (ЗАО “Струнные технологии”). 

Наполовину дешевле канатной дороги

Автор технологии и генеральный конструктор компании – Анатолий Юницкий. В 2014 году инженер собрал команду и перешел от теоретических разработок к практике. Сегодня у “Струнных технологий” два испытательных центра: один в Беларуси, второй – в ОАЭ. В них протестированы 15 принципиально разных моделей рельсовых беспилотников (юнимобилей). Все они разработаны белорусскими инженерами и изготовлены на собственном производстве “СВ ПЛАНТ”. 

Помимо подвижного состава, в состав транспортно-инфраструктурного комплекса входят путевая структура, станции, посадочные платформы и автоматизированная система управления. Ключевой элемент технологии – предварительно напряженная рельсо-струнная эстакада. Внутри стального корпуса рельса размещен пучок натянутых стальных элементов. Такая конструкция повышает жесткость пути, позволяет увеличить расстояние между опорами и сократить расход материалов. В результате сравнительно легкая эстакада способна выдерживать большие нагрузки.

Конструкция рельса

Стальные колеса юнимобиля имеют значительно меньшее сопротивление качению, чем автомобильные шины, а отсутствие светофоров сокращает число разгонов и торможений. За счет этого транспорт расходует меньше энергии. 

Экономически выгодным струнный транспорт делают сразу несколько технических решений. Надземная трасса требует меньшего землеотвода, чем традиционное асфальтовое полотно. Земля нужна только для размещения опор. Кроме того, прокладка линии uST во многих случаях позволяет обойтись без насыпей, выемок, развязок и отдельных мостов через локальные препятствия. Путь может проходить над дорогами, инженерными сетями и территориями со сложным рельефом. По подсчетам разработчиков, стоимость линии uST может составлять от 50% стоимости подвесной канатной дороги, от 10% стоимости легкорельсовой эстакадной системы и от 4% стоимости метрополитена. 

Расходы на эксплуатацию также могут быть ниже, чем у ряда других транспортных систем. Этому способствуют автоматизированное управление и долговечность элементов комплекса. 

Батарея: 8 лет без деградации

За питание рельсовых беспилотников отвечают бортовые аккумуляторы, изготовленные на белорусском производстве. Основная батарея обеспечивает движение по маршруту, а аварийная позволяет при сбое добраться до ближайшей станции. На электрифицированных линиях накопитель используется как резервный источник энергии.

Рельсовый электромобиль на производстве

Параметры батареи рассчитываются для конкретной трассы с учетом протяженности, уклонов, скорости движения, количества остановок и режима зарядки. Для грузовых моделей, которым требуется высокая мощность при разгоне, применяют комбинированные накопители. Так, в контейнеровозе юниконте литийионные батареи работают вместе с суперконденсаторами. Они быстро отдают энергию при старте машины, а затем заряжаются во время движения и рекуперативного торможения. Данный метод используется и в пассажирских юнимобилях. При замедлении часть энергии возвращается в аккумулятор, а не рассеивается в виде тепла. Это снижает расход электричества и уменьшает нагрузку на тормозные диски и колодки.

Струнный транспорт вышел за рамки экспериментальной разработки

О ресурсе накопителей можно судить по опыту эксплуатации одной из машин – юнибуса U4-210, который работает в испытательном центре под Минском с 2017 года. Во время планового обслуживания специалисты проверили системы охлаждения, подогрева и хранения энергии, а также провели контрольные циклы заряда и разряда. По прошествии восьми лет батарея сохранила около 80% первоначальной емкости.

Добиться такого большого срока службы позволяет сочетание нескольких решений. Аккумулятор преимущественно работает в щадящем диапазоне от 30 до 80% заряда, не доходя без необходимости до крайних значений. Жидкостная система охлаждения поддерживает оптимальную температуру, а датчики контролируют работу радиаторов и возможные утечки. За состоянием ячеек следит интеллектуальная система управления BMS. Она регулирует ток и напряжение, не допускает перегрева, перезаряда и глубокого разряда ячеек, а их в одном накопителе может быть до 364 штук.

Автоматика вместо водителя

Водителя в привычном понимании в транспорте нет. Программно-аппаратный комплекс формирует маршрутные задания, поддерживает заданную скорость и безопасные интервалы, контролирует положение юнимобилей и состояние ключевых узлов. Данные поступают от бортовых датчиков, путевой инфраструктуры и средств технического зрения. При обнаружении препятствия или отклонения от штатного режима автоматика может снизить скорость, остановить транспорт и передать информацию диспетчеру.

По прошествии восьми лет батарея сохранила около 80% первоначальной емкости

В штатном режиме движение выполняется автоматически. Система сама поддерживает скорость, соблюдает интервалы и реагирует на отклонения, а диспетчер контролирует работу комплекса и подключается при нештатных ситуациях. Это снижает влияние человеческого фактора. Дополнительную безопасность обеспечивает расположение трассы на втором уровне: юнимобили не пересекаются с автомобилями, пешеходами и животными. 

От экскурсионного маршрута до скоростной магистрали

Надежность технологии подтверждают не только испытания, но и коммерческая эксплуатация. Первый проект компании, созданный для стороннего заказчика, – комплекс “Юнилайт” в экопарке «Акварель» под Минском. Линия протяженностью 1120 метров соединяет две станции. Ее активно используют в экскурсионных целях. Транспортное средство движется на высоте около 10 метров и разгоняется до 80 км/ч.

Юнилайт в экопарке “Акварель”

С момента запуска в 2024 году небольшой и легкий электромобиль юнилайт перевез более 7700 пассажиров и прошел свыше 12 тысяч километров. Две зимы эксплуатации стали для него настоящей проверкой: он работал при температуре до минус 25 градусов, во время снегопадов и обледенения пути. Автоматика контролировала погодные условия и корректировала режим движения, а система самоочистки помогала удалять снег и лед с рельса.

От идеи до реализации: фильм о создании комплекса “Юнилайт” 

В холодный период количество поездок на одном заряде сокращалось примерно на четверть по сравнению с теплым сезоном. При этом штатный обогрев аккумулятора обеспечивал стабильную зарядку.

Перевозочным процессом руководит автоматизированная система управления

Если юнилайт относительно простое решение, то юнимобиль, который компания прямо сейчас собирает для санатория “Сосны” в Мядельском районе, – мерседес в линейке струнного транспорта. Салон рассчитан на шесть человек, включая место для маломобильного пассажира. Для эксплуатации в холодное время года предусмотрены климат-контроль, многослойная теплоизоляция кузова и поликарбонатные стеклопакеты. Используемые материалы снижают теплопотери, поглощают шум и отвечают требованиям пожарной безопасности. 

Рельсо-струнная эстакада свяжет жилой корпус с новым спа-центром, а маршрут пройдет над сосновым лесом. Точечное размещение опор позволит сохранить природу: под трассой останется естественный рельеф, растительность и пути миграции животных.

Юнимобиль в R&D-центре в Шардже

Успех реализации коммерческого проекта связан не только с решением инженерных задач. Поскольку uST не относится ни к железной дороге, ни к монорельсу, ни к канатным подъемникам, отдельной частью работы стало нормативное обоснование технологии. Для старта строительства в «Соснах» подготовили специальные технические условия, согласованные с МЧС и Министерством архитектуры и строительства Беларуси. Они закрепили требования к безопасности, эвакуации, автоматике, действиям при отказах, станциям, пути и подвижному составу. В прошлом году в стране также утвердили три национальных стандарта по струнному транспорту.

Концепт транспортно-инфраструктурного комплекса в санатории “Сосны”

Сегодня струнный транспорт в Беларуси уже вышел за рамки экспериментальной разработки. Действующие комплексы используются не только для испытаний, но и перевозки пассажиров, реализуются коммерческие проекты, сформированы специальные технические условия и национальные стандарты. Дальнейшее развитие технологии связано с маршрутами, где особенно важны энергоэффективность, автоматизация перевозок и минимальное вмешательство в существующую инфраструктуру и природную среду. Компания ведет переговоры по внедрению проектов струнного транспорта с рядом стран, среди которых ОАЭ, Индия, Индонезия, Россия. 

Совместно с Союзным государством России и Беларуси обсуждается перспектива строительства инфраструктурно-логистического коридора Минск – Москва, где предполагаемая скорость движения может достигать 400 км/ч. Секретарь Союзного государства Сергей Глазьев не раз подчеркивал потенциал струнного транспорта для модернизации транспортной инфраструктуры стран-соседок. В январе этого года в Москве состоялась встреча, на которой обсуждались возможные проекты в России и Беларуси и их включение в государственные программы.