حمل و نقل هوشمند چین ؛ تمرکز بر ایمنی و بهرهوری
به گزارش پرتال حمل و نقل ، باران مصنوعی در داخل یک مرکز آزمایشگاهی شبیه تونل در پکن فرو میریخت ؛ جایی که پژوهشگران شرایط دشوار جادهای را برای آزمایشهای رانندگی هوشمند بازسازی کرده بودند . در تیانجین ، باد ، امواج ، جریانهای دریایی و جزر و مد خلیج بوهای به صورت لحظهای روی یک نمایشگر دیجیتال بزرگ نمایش داده میشد تا دانشمندان بتوانند مسیرهای ایمنتری برای ورود کشتیهای عظیم به بندر محاسبه کنند . در دالیان ، استان لیائونینگ در شمالشرق چین ، دادههای «شین هونگ ژوان» ـ نخستین کشتی هوشمند جهان که هم برای تحقیقات علمی و هم آموزش عملی دریانوردی طراحی شده ـ به یک مرکز کنترل ساحلی بازمیگشت ؛ جایی که اپراتورها میتوانستند حرکت کشتی را پایش کرده و در صورت نیاز ، از راه دور در هدایت آن کمک کنند .
از بزرگراهها و بنادر گرفته تا آبراهها و تجهیزات آبهای عمیق ، پژوهشگران در حال تلاش برای حل مجموعهای از چالشهای جدید هستند : چگونه جریانهای بزرگمقیاس حملونقل را بهتر مدیریت کنند ، چگونه خطرات را زودتر شناسایی کنند ، چگونه ناوبری ایمنتر را در آبهای پیچیده پشتیبانی کنند و چگونه تجهیزات حیاتی را قابلاعتمادتر و مستقلتر سازند .
جادههایی که میتوانند «ترافیک را بخوانند»
در آزمایشگاه دولتی سامانههای حملونقل هوشمند در پکن ، پژوهشگران در حال بررسی این موضوع هستند که چگونه جادهها به جای اینکه زیرساختی منفعل باشند، به مشارکتکنندگان فعال در ایمنی و بهرهوری حملونقل تبدیل شوند .
برای مدت طولانی ، ایمنی جادهها عمدتاً به مشاهده شرایط ترافیکی توسط رانندگان وابسته بود . اما با ظهور حسگرهای هوشمند ، تجهیزات ارتباطی و پلتفرمهای مبتنی بر رایانش ابری ، جادهها دیگر صرفاً سطوح فیزیکی برای عبور خودروها نیستند ؛ آنها در حال تبدیل شدن به بخشی از سامانهای هستند که میتواند خطرات را تشخیص دهد ، هشدار ارسال کند و از مدیریت ترافیک پشتیبانی نماید .
همکاری خودرو و جاده صرفاً به معنای متصل کردن خودروها و جادهها نیست ؛ بلکه به معنای تغییر شیوه سفر کردن انسانهاست .
هدف این است که خودروها جادهها را درک کنند و جادهها به خودروها هشدار دهند . در گذشته ، جادهها عمدتاً توسط انسانها «خوانده» میشدند . اکنون از ماشینها و سامانههای خودکار برای خواندن جادهها استفاده میکنیم تا خودروها ، جادهها و پلتفرمهای ابری بتوانند با یکدیگر همکاری کنند .
هماهنگی میان خودرو و جاده میتواند خطرات ناشی از خطاهای انسانی را کاهش دهد .
عوامل انسانی در حدود ۹۵ درصد تصادفات رانندگی دخیل هستند . از طریق رانندگی خودکار و هماهنگی خودرو – جاده ، امید است این خطرات کاهش یابد . برای مثال ، در حرکت کاروانی خودروها ، فاصله میان وسایل نقلیه میتواند از حدود ۲۰۰ متر فعلی به ۲۰ متر یا حتی ۱۰ متر کاهش یابد ؛ موضوعی که میتواند ظرفیت یک خط عبور را بهطور قابلتوجهی افزایش دهد .
این رویکرد بازتابدهنده تغییری بزرگ در توسعه بزرگراههاست . چین یکی از بزرگترین شبکههای جادهای جهان را ساخته است ، اما با گسترش این شبکه ، تمرکز بهتدریج از «ساخت جادههای بیشتر» به سمت «بهرهبرداری بهتر از جادهها» تغییر میکند .
در داخل این آزمایشگاه، پژوهشگران در تلاش هستند سامانههای حملونقل هوشمند را به سطحی از قابلیت اطمینان برسانند که برای استفاده در دنیای واقعی مناسب باشند .
در یک تونل آزمایشگاهی ۲۵۰ متری ، باران را میتوان تنها با فشردن یک دکمه ایجاد کرد ؛ در حالی که مه ، کاهش دید و سطوح جادهای پوشیده از آب نیز بارها و بارها قابل بازسازی هستند . این تأسیسات به پژوهشگران اجازه میدهد شرایط خطرناک آبوهوایی را به داخل آزمایشگاه منتقل کنند ، بهجای آنکه منتظر وقوع آنها در جادههای واقعی بمانند .
یک شبیهساز رانندگی با هشت درجه آزادی حرکت محیط آزمایشی دیگری را فراهم میکند . این سامانه با بهرهگیری از سیستم نمایش پانورامای ۳۶۰ درجه ، صدای فراگیر و سکوی حرکتی ، قادر است انواع خودروها، جادهها و شرایط آبوهوایی مختلف از جمله باران ، برف ، مه ، باد و رعدوبرق را بازآفرینی کند . چنین سامانههایی به پژوهشگران امکان میدهند رفتار رانندگی و فناوریهای حملونقل هوشمند را بدون قرار دادن انسانها یا خودروها در معرض خطر واقعی آزمایش کنند .
این آزمایشگاه همچنین دارای یک مسیر آزمایش رانندگی خودکار است که سناریوهای مربوط به آزادراهها ، جادههای شهری ، بزرگراههای ملی و استانی و جادههای روستایی را پوشش میدهد . این مسیر شامل تقاطعها ، رمپها ، ایستگاههای عوارضی ، ایستگاههای اتوبوس و یک تونل شبیهسازیشده است و از پژوهش ، ارزیابی و نمایش فناوریهای رانندگی خودکار پشتیبانی میکند .
قابلپیشبینیتر کردن آبراهها
در یک پایگاه بزرگ آزمایشهای هیدرولیکی در تیانجین ، یک کانال عظیم تولید موج با طولی بیش از ۴۵۰ متر امتداد یافته است. این تأسیسات میتواند امواجی تا ارتفاع ۳٫۵ متر ایجاد کرده و شرایط دریایی شدید را برای آزمایشهای مدلهای بزرگمقیاس و حتی مدلهای تماممقیاس بازسازی کند .
در اینجا ، پژوهشگران امواج را به داخل آزمایشگاه آوردهاند .
این مرکز متعلق به «مؤسسه تحقیقات مهندسی حملونقل آبی تیانجین» وابسته به وزارت حملونقل چین است . از این تأسیسات برای مطالعه پیشگیری از بلایای مهندسی ساحلی ، انتقال رسوبات ، برهمکنش موج و سازه و پاسخ دینامیکی سازههای شناور عظیم استفاده میشود . این یک کانال موج بزرگمقیاس با عملکرد جامع پیشرو است .
بسیاری از پروژههای مهندسی ساحلی مراحل استاندارد آزمایش و مطالعات امکانسنجی را پشت سر میگذارند ، اما با این حال ، پس از بهرهبرداری ممکن است همچنان مشکلات پیشبینینشدهای بروز کند . بخشی از این مسئله با اثر مقیاس توضیح داده میشود ؛ زیرا مدلهای کوچک معمولاً شکل کلی سازه را حفظ میکنند اما به بهای از دست رفتن جزئیات مهم .
در مقابل ، آزمایشهای بزرگمقیاس به پژوهشگران اجازه میدهند بهتر درک کنند که بنادر ، موجشکنها و سازههای فراساحلی در شرایط واقعی امواج چگونه رفتار میکنند .
همین مرکز همچنین از توسعه رباتهای هوشمند لایروبی پشتیبانی کرده است . در گذشته ، لایروبی معمولاً به معنای برداشت رسوبات پس از انباشته شدن آنها بود . اما با درک بهتر جزر و مد، جریانهای آبی و انتقال رسوبات ، این فرایند میتواند پیشگیرانهتر و دقیقتر شود .
این تحول بازتابدهنده تغییری گستردهتر در حملونقل آبی است : فناوری در حال تبدیل یک محیط پیچیده و غیرقابلپیشبینی به فضایی قابلاندازهگیری، قابلمحاسبه و قابلمدیریتتر است .
در «آزمایشگاه پژوهش فناوری ایمنی و شرایط اضطراری در ذخیرهسازی و حملونقل کالاهای خطرناک» وابسته به این مؤسسه ، پژوهشگران در حال ارتقای یک لایه دیگر از ایمنی هستند .
چین سالانه بیش از ۱٫۴ میلیارد تن کالاهای خطرناک را از طریق آب حمل میکند که حدود ۴۰ درصد از کل حجم حملونقل کالاهای خطرناک کشور را تشکیل میدهد . این کالاها گرچه برای تولید صنعتی و فعالیتهای اقتصادی ضروریاند ، اما بهویژه زمانی که محمولهها بهطور نادرست اظهار شوند ، پنهان گردند یا تحت شرایط نامناسب حمل شوند، خطرات قابلتوجهی ایجاد میکنند .
آزمایشگاه یک سامانه پشتیبانی فنی تمامفرآیندی ایجاد کرده که ویژگیهای مواد ، شرایط حمل ، هشدار ریسک و واکنش اضطراری را پوشش میدهد .
پژوهشگران میتوانند برای آزمایش استحکام و عملکرد آببندی بستهبندی کالاهای خطرناک ، دماهایی از منفی ۴۰ تا مثبت ۸۰ درجه سانتیگراد را شبیهسازی کنند . یک دستگاه شناسایی دستی نیز قادر است ظرف چند ثانیه ماهیت یک مایع را تعیین کند ؛ قابلیتی که به بازرسان کمک میکند خطرات را در مراحل اولیه شناسایی کنند .
چنین فناوریهایی مدیریت آبراهها را از قضاوت مبتنی بر تجربه به سمت هماهنگی مبتنی بر داده سوق میدهند .
از کنترل ساحلی تا اعماق دریا
در دانشگاه دریانوردی دالیان ، تمرکز پژوهشها از بنادر و آبراهها فراتر رفته و به حوزه کشتیرانی هوشمند و تجهیزات آبهای عمیق رسیده است . در مرکز عملیات و کنترل دیجیتال ساحلی این دانشگاه برای کشتیهای هوشمند ، وضعیت ناوبری ، دادههای موتور ، شاخصهای بهرهوری انرژی و شرایط دریایی پیرامون کشتی «شین هونگ ژوان» بهصورت لحظهای به ساحل منتقل میشود .
این مرکز بهعنوان نوعی «کابین فرماندهی ساحلی» برای کشتیهای هوشمند عمل میکند. در آبهای آزاد، کشتیها میتوانند بیشتر بر سامانههای خودران متکی باشند؛ اما در آبراههای باریک ، شرایط جوی نامساعد یا وضعیتهای اضطراری ، اپراتورهای مستقر در ساحل میتوانند پشتیبانی از راه دور ارائه دهند یا کنترل کشتی را در دست بگیرند.
این سامانه میتواند به ناخدا درباره سرعت و مسیر حرکت بهصورت لحظهای توصیه ارائه دهد و همزمان از ناوبری خودکار در دریاهای آزاد پشتیبانی کند .
این صرفاً یک سامانه مستقر در ساحل نیست . آزمایشگاه یک مجموعه دارد و خود کشتی هم یک مجموعه مشابه دارد . دو طرف میتوانند با یکدیگر همکاری کنند . سامانه میتواند به ناخدا توصیه کند چه سرعتی انتخاب کند ، چه مسیری را دنبال کند و زمانی که کشتی وارد اقیانوس آزاد میشود ، از ناوبری خودکار پشتیبانی کند .
کشتیرانی هوشمند صرفاً به معنای نصب حسگر روی کشتیها یا حذف ناگهانی خدمه نیست ، بلکه هدف آن ایجاد هماهنگی میان کشتیها، پلتفرمهای ساحلی، سامانههای هوش مصنوعی و اپراتورهای انسانی است .
در آبهای عمیقتر ، پژوهشگران چینی همچنین توسعه تجهیزات بومی اعماق دریا را پیش میبرند . یک سامانه وینچ (بالابر کابلی) تمامعمق اقیانوسی توسعه یافته، از سوی پژوهشگران بهعنوان «خط حیاتی» میان کشتیهای تحقیقاتی و تجهیزات اعماق دریا توصیف شده است .
پایین فرستادن تجهیزات به اعماق دریا مانند به پرواز درآوردن یک بادبادک در عمق ۱۰ هزار متری است . کابل مورد استفاده باید سبک ، مقاوم ، پایدار و منظم باشد ؛ در عین حال ، توان الکتریکی ، سیگنالهای کنترلی و تصاویر را نیز منتقل کند و نمونههای جمعآوریشده را با ایمنی کامل به سطح بازگرداند .
فناوریهایی که در این آزمایشگاهها مشاهده میشوند ، صرفاً محدود به مقالات علمی یا نمایشگرهای نمایشی نیستند . بسیاری از آنها هماکنون در بزرگراهها ، بنادر ، آبراهها ، عملیات کشتیرانی و اکتشافات اعماق دریا به کار گرفته شدهاند و راهکارهای عملی برای مسائل واقعی سیستم حملونقل چین ارائه میکنند .
با ورود هوش مصنوعی ، حسگرهای هوشمند، پلتفرمهای دیجیتال و تجهیزات پیشرفته به سناریوهای واقعی حملونقل ، توسعه حملونقل چین وارد مرحلهای جدید میشود؛ مرحلهای که تمرکز آن نهفقط بر گسترش شبکههای زیرساختی، بلکه بر ارتقای هوشمندی ، ایمنی و تابآوری کل سامانه است .