Былое величие

Френсис Бэкон утверждал, что «три вещи делают нацию великой и благоденствующей: плодоносная почва, деятельная промышленность и легкость передвижения людей и товаров». В XIX веке именно железные дороги обеспечили выполнение третьего условия и послужили одним из главных драйверов роста мировой экономики. К началу Первой мировой войны на железнодорожный транспорт приходилась треть мирового грузооборота, а во внутреннем сообщении — более 70%.

Однако XX век прошел для железных дорог под знаком конкуренции со стороны автомобилей и авиации: борьбы, в первую очередь, за скорость и комфорт. Это состязание, с одной стороны, привело к развитию отрасли: электрификации железных дорог, эволюции локомотивов, появлению скоростных поездов, поездов на электромагнитной тяге и т. д. С другой стороны, все же пустило корни представление о железных дорогах как об «уходящей натуре», как о транспорте прошлого. Тут наиболее характерен пример США, где и расцвет, и упадок железных дорог был одинаково грандиозен: сначала именно они стали символом стремительного освоения Запада, но в 1960–70-х годах пришли к краху, уступив автомобильному транспорту и авиаперевозкам. Впрочем, значительную роль в этом сыграла политика властей. Сегодня в США пассажирские поезда дальнего следования являются чем-то вроде туристического аттракциона, и билеты на них стоят дороже, чем на самолет.

Мир изменился

В России тоже можно услышать мнение о том, что самолеты скоро в той или иной степени заменят поезда. Однако общемировые тенденции показывают, что похоронные речи преждевременны. И даже наоборот, в XXI веке железнодорожный транспорт обретает новые преимущества и перспективы. Как отмечается в исследовании британской консалтинговой и проектной  компании Arup «Будущее железных дорог — 2050», это связано со следующими глобальными трендами:

  • Рост численности населения и, одновременно с этим, рост его мобильности. Как следствие, растет пассажиропоток, а вместе с ним усиливается перегруженность дорожной инфраструктуры личным автотранспортом.
  • Нарастание процессов урбанизации, концентрации населения в разрастающихся  агломерациях. Этот процесс также стимулирует всемерное развитие транспортной инфраструктуры.
  • Рост внимания к экологии, усиление экологических требований, что обусловлено проблемами загрязнения окружающей среды, глобальным изменением климата и в целом растущим ощущением ответственности человека перед природой.
  • Общая установка на экономию энергопотребления и, шире, на бережливое отношение к любым ресурсам, в соответствии с философией устойчивого развития (sustainable development).

В свете сказанного экологичность железных дорог, их высокая пропускная способность и вместимость, а также способность обеспечить точный и прогнозируемый до минуты график перемещения становятся неоценимыми преимуществами перед другими видами транспорта. К тому же железные дороги имеют большой потенциал энергосбережения, что, с одной стороны, соответствует общемировому тренду, а с другой, является ключевым фактором повышения рентабельности.

Следует вспомнить, что у железнодорожного транспорта есть и другие преимущества, среди которых:

  • высокая безопасность (второе место после авиатранспорта),
  • независимость от погодно-климатических условий,
  • относительно низкая стоимость транспортировки,
  • возможность доставки пассажиров из центра города и в центр города (в отличие от авиации, аэродромы которой, как правило, вынесены за пределы городов).

Все это вместе вселяет уверенность в том, что железные дороги в ближайшем будущем ожидает глобальный ренессанс. Отдельные его проявления уже заметны.

Динамика рынка

Рынок железнодорожных перевозок растет. С 2005 по 2015 годы мировой объем грузовых железнодорожных перевозок увеличился на 18%, а пассажирских — на 52%. Особенно сильный рост пришелся на городской железнодорожный транспорт — 69%.

В случае с пассажирскими железнодорожными перевозками очень заметен географический фактор: основным рынком (79%) является Азия, причем 75% приходится всего лишь на три страны — Китай (33%), Индию (31%) и Японию (12%). Также Азия — самый быстрорастущий рынок. По прогнозу, к 2025 году ее доля в пассажирских железнодорожных перевозках увеличится до 82%.

Самые динамично растущие сегменты пассажирского рынка — пригородное сообщение и высокоскоростные поезда. Львиная доля прироста в высокоскоростном сегменте обеспечена Китаем. Крупнейший в мире транспортный проект, «Новый шелковый путь», также предполагает строительство высокоскоростной железнодорожной линии, которая соединит КНР с Европой.

Но Азией рост отрасли не ограничивается. В числе самых масштабных транспортных проектов — Калифорнийская высокоскоростная железная дорога, которая к 2029 году должна соединить главные города штата, уже отчасти запущенная лондонская железнодорожная система Crossrail, французский Grand Paris Expressи другие проекты.

Необходимость перемен

Однако воплощение радужных перспектив требует принципиальной модернизации отрасли. Потому что, с одной стороны, приходят цифровые технологии, позволяющие «переизобрести» железнодорожные перевозки, а с другой — меняются потребности пассажиров.

Среди прочего современный пассажир ожидает следующего:

  • максимально простые и гибкие сервисы (поиск информации, составление маршрутов, покупка и оформление билетов);
  • постоянная информированность (до и во время поездки);
  • возможность работать в пути (мобильный офис);
  • торгово-досуговая инфраструктура на протяжении всего путешествия (в поездах и на вокзалах/станциях).

Чтобы повысить экономическую эффективность железных дорог и безопасность предоставляемых услуг, а также удовлетворить потребности пассажиров, необходимо внедрение технологий так называемой Четвертой промышленной революции — технологий интеграции вычислительных ресурсов в физические процессы. Применительно к железным дорогам наиболее актуальны следующие из них:

Интернет вещей (IoT, Internet of Things)

Раньше это понятие ассоциировалось преимущественно с технологиями «умного дома», но сегодня подключенные к интернету устройства уже вездесущи. Основная функция подключенных к интернету устройств на железной дороге — контролирующая. Тысячи объединенных в сеть датчиков позволяют в режиме реального времени отслеживать состояние подвижного состава, дорожной инфраструктуры, перевозимых грузов, объем пассажиропотока, учитывать потребление электричества, воды и тепла, качество выполнения производственных операций и многое другое. Интернет вещей является частью программы «Цифровая железная дорога», реализуемой ОАО «РЖД».

Большие данные (Big Data)

Обработка собранной датчиками информации открывает множественные пути к повышению эффективности железных дорог. Однако, чтобы с пользой применить эти данные, нужны не только вычислительные мощности, но и изобретательный подход к их интерпретации. Вместе с партнерами по отрасли железные дороги находят всё новые способы применения больших данных.

Искусственный интеллект

Полноценный искусственный интеллект пока еще остается фантастикой, но интеллектуальная система управления железнодорожным движением — это уже реальность, в том числе в России. Она создает всеобъемлющую динамическую модель перевозок, которая позволяет выйти на качественно новый уровень планирования технологических процессов. Система обеспечивает экономичную мультимодальную (то есть с использованием разных видов транспорта) транспортировку грузов; создает единое информационное пространство железных дорог; ведет мониторинг действий диспетчеров и постепенно сама накапливает знания о правилах диспетчерского управления, чтобы впоследствии заменить человека.

Беспилотные системы и устройства, робототехника

В скором будущем машины примут на себя значительную часть работ по обслуживанию железных дорог: тянуть поезда будут беспилотные локомотивы; дроны будут с воздуха наблюдать за состоянием инфраструктуры, анализировать пассажиропоток, обеспечивать безопасность движения и предупреждать вандализм; беспилотные электрокары возьмут на себя транзитное перемещение пассажиров и багажа на пунктах посадки/высадки/пересадки. Подобные системы уже успешно работают в ряде стран.

Распределенные реестры (блокчейн)

С помощью блокчейна может осуществляться, например, регистрация пассажира. Требуется лишь однократное цифровое заверение его личности. «Цифровая личность» существенно упрощает и ускоряет процедуры бронирования, покупки билета, регистрации на рейс, получения дополнительных услуг на вокзале и в поезде. Такая система уже внедрена, например, на железных дорогах Германии. А РЖД в настоящее время апробирует технологию блокчейн при грузовых перевозках.

Трехмерные технологии

Цифровая инженерия (Digital Engineering) открывает принципиально новый подход к проектированию, строительству, эксплуатации и управлению комплексом транспортной инфраструктуры, локомотивов и подвижного состава. Трехмерные технологии — от 3D-дизайна и 3D-моделирования до испытаний на 3D-полигонах и материализации с помощью 3D-печати — существенно сокращают продолжительность цикла разработки, экономят финансовые ресурсы, но, что самое главное, помогают добиться более высокого качества продукции.

Виртуальная и дополненная реальность (VR, AR)

Эти технологии находят все больше применения в разных областях, в том числе на железной дороге: от тренажеров для машинистов и диспетчеров до виртуальных торговых витрин в поездах и на станциях, позволяющих совершить покупки с помощью смартфона.

Другие технологии

Впрочем, технологический прогресс — это не только «цифра». Большие перспективы открывает использование новых материалов и покрытий: более прочных, легких, долговечных, экологичных.

Если отдельно говорить об энергоэффективности, то существуют, например, электрохромные стекла, позволяющие регулировать количество проходящего света и тепла. Или пьезоэлектрические напольные покрытия, которые преобразуют давление человеческих ног в электроэнергию. На железной дороге есть место светодиодному освещению, фотоэлектрическим солнечным панелям и другим современным технологиям энергосбережения.

Существуют и принципиально новые концепты, связанные с рельсовым транспортом, но уводящие далеко от современного образа железных дорог. Например, подземные грузопроводы, которые позволят, с одной стороны, разгрузить наземные пути сообщения, а с другой — ускорить доставку грузов. Или один из проектов Илона Маска — вакуумные поезда, несущие пассажиров на скоростях, близких к авиационным. Или совсем уж фантастические гравитационные поезда, движимые земной силой тяжести, как в фильме «Вспомнить все».